DE19937739A1

DE19937739A1 - Dreh-, Fräs- oder Bohrwerkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19937739A1
Application number: DE1999137739
Authority: DE
Inventors: Eugen Maurer; Horst Lach
Original assignee: Jakob Lach GmbH and Co KG
Current assignee: Jakob Lach GmbH and Co KG
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2001-02-15

Abstract

Das Dreh-, Fräs- oder Bohrwerkzeug hat einen auf einem Träger (10) aus Hartmetall befestigten Schneideinsatz (12). Er besteht aus einem Schneidstoff (14), wie PKD oder PKB ohne oder mit Hartmetallunterlage (16). Um das Werkzeug schneller und kostengünstiger herstellen zu können, ist der Schneideinsatz (12, 18) mit dem Träger (10) aus Hartmetall durch Widerstandsschweißen verschweißt. Darüber kann ein Spanbrecher (20) aus Hartmetall vorgesehen sein, der mit dem Träger und/oder dem Schneidstoffkörper (18) bzw. einer Schneidstoffschicht (14) eines Schneidstoffeinsatzes (12) durch Widerstandsschweißen verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft Dreh-, Fräs- und Bohrwerkzeuge mit einem auf einem Träger aus Hartmetall befestigten Schnei deinsatz, bestehend aus einem Schneidstoff wie polykristal liner Diamant oder polykristallines Bornitrid ohne oder mit Hartmetallunterlage.

Derartige Werkzeuge mit ultraharten Schneidstoffen werden insbesondere zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken aus Leichtmetall, Holz und Kunststoff eingesetzt. Sie erreichen wesentlich höhere Standzeiten als Hartmetallwerkzeuge. An dererseits ist dann, wenn der ultraharte Schneidstoffkörper oder Schneideinsatz nicht nur mechanisch an einem platten- oder schaftförmigen Halter festgeklemmt, sondern mechanisch mit diesem verbunden werden soll, die Herstellung der Werk zeuge sehr langwierig und teuer. Die Schneidstoffkörper und Schneideinsätze werden nämlich mit einem Träger aus Hartme tall verlötet, und um eine ordnungsgemäße Lötverbindung herzustellen, müssen nacheinander eine Vielzahl von Verfah rensschritten ausgeführt werden. Es beginnt mit einer Vor behandlung des Schneideinsatzes und der Grundplatte durch Glasperlenstrahlen. Im nächsten Schritt werden die Teile fettfrei gereinigt bzw. entfettet. Danach erfolgt das Auf bringen von Flußmittel und Lot. Im vierten Schritt werden die Teile induktiv, durch eine Flamme oder in einem Ofen auf Löttemperatur erwärmt, und im fünften Schritt erfolgt das Fixieren des Schneideinsatzes. Danach wird das Werkzeug chemisch gereinigt, um das restliche Flußmittel zu entfer nen. Durch nochmaliges Glasperlenstrahlen werden Oxydati onsschichten entfernt. Gegebenenfalls müssen auch noch Lot überstände mechanisch entfernt werden. Im neunten Arbeits schritt wird schließlich durch Sichtkontrolle festgestellt, ob die Lötung gelungen ist, und gegebenenfalls muß der ge samte Vorgang noch einmal wiederholt werden.

Trotz dieses aufwendigen Herstellungsverfahrens ist bisher das Löten die einzige in der Praxis eingesetzte Verbin dungstechnik geblieben, möglicherweise deshalb, weil der gebräuchlichste ultraharte Schneidstoff Diamant elektrisch nichtleitend ist und durch Erhitzung beschädigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dreh-, Fräs- oder Bohrwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich ohne Beeinträchtigung seiner Qualität schneller und kostengünstiger herstellen läßt, und zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Werkzeug vorgeschlagen, bei dem der Schneideinsatz mit dem Träger aus Hartmetall durch Wider standsschweißen verschweißt ist.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß sich durch Wider standsschweißen mit kurzzeitigem Stromstoß eine haltbare Schweißverbindung zwischen dem Schneideinsatz und dem Trä ger aus Hartmetall herstellen läßt. Ein Schweißstromkreis kommt zustande, weil im Gegensatz zu monokristallinem Dia mant die polykristallinen Schneidstoffe PKD und PKB ein elektrisch leitendes metallisches Bindemittel enthalten und auch Hartmetall elektrisch leitend ist. Weil der zum Schweißen erforderliche Stromstoß auf Millisekunden be grenzt werden kann, nimmt der Schneidstoff keinen Schaden. Insbesondere Inserts, bestehend aus PKD oder PKB auf einer Unterlage aus Hartmetall, lassen sich auf diese Weise zu verlässig auf einen Träger aus Hartmetall aufschweißen. Da bei wird man normalerweise einen der beiden Schweißkontakte auf die Schneidstoffschicht aufsetzen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, nur die zum Schweißen erforderliche Druck kraft auf die Oberfläche der Schneidstoffschicht aufzubrin gen und eine elektrische Klemme an der Hartmetall-Unterlage des Inserts anzusetzen. In allen Fällen ist der Arbeitsauf wand für den elektrischen Schweißvorgang wesentlich gerin ger als für das bisher gebräuchliche Löten.

Der Erfindungsgedanke läßt sich auch auf die material schlüssige Befestigung von Spanbrechern und Spanleitstufen aus Hartmetall auf einem Dreh-, Fräs- oder Bohrwerkzeug er weitern. Bisher wurden Spanbrecher entweder durch Formung oder Bearbeitung einstückig mit dem Träger ausgebildet oder ebenfalls aufgelötet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß nunmehr auch Spanbrecher und Spanleitstufen auf den Träger und/oder den Schneideinsatz aufgeschweißt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein mit einem Schneideinsatz aus PKD auf einer Hartmetallunterlage be stücktes Werkzeug;

Fig. 2 ein Werkzeug mit einem Schneideinsatz in Form eines Schneidstoffkörpers oh ne Hartmetallunterlage und

Fig. 3 ein Werkzeug wie nach Fig. 1, aber zusätzlich mit einem Spanbrecher.

In den Zeichnungsfiguren ist jeweils nur derjenige Teil der aus Hartmetall bestehenden Grundplatte 10 oder des Schafts eines Werkzeugs gezeigt, der einen Schneideinsatz 12 trägt.

Gemäß Fig. 1 besteht der Schneideinsatz 12 aus einer oberen Schicht 14 eines ultraharten Schneidstoffs, z. B. PKD, der von vornherein auf eine Unterlage 16 aus Hartmetall aufge bracht worden ist. An dieser Unterlage ist der Schneidein satz 12 durch Widerstandsschweißen mit dem Träger 10 ver bunden. Die Schweißung erfolgt vorzugsweise unter Schutzgas nach dem Verfahren der Kondensatorentladung oder in Inver tertechnik. Der Schweißstrom wird auf eine Dauer von weni gen Millisekunden begrenzt.

Es sei im Zusammenhang mit Fig. 1 darauf hingewiesen, daß die Schneidstoffschicht 14 auch eine Schicht aus bindemit telfreiem polykristallinem Diamant sein kann, die z. B. aus der Gasphase auf die Unterlage 16 aus Hartmetall aufgetra gen worden ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 nur dadurch, daß der Schneideinsatz 18 ein Köper aus PKD oder PKB ist. Er ist mit seiner Unterseite durch Widerstandsschweißen auf den Träger 10 aufgeschweißt.

Das Werkzeug nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 durch einen zusätzlichen Spanbrecher 20 aus Hartme tall, der im Beispielsfall sowohl auf den Träger 10 als auch auf die Schneidstoffschicht 14 aufgeschweißt ist. Es wurde zunächst der Schneideinsatz 12 durch Widerstands schweißen auf dem Träger 10 befestigt und danach in einem zweiten Schweißvorgang der Spanbrecher 20 mit seinem vorde ren Bereich auf die Schweißstoffschicht 14 und mit seinem hinteren Bereich auf den Träger aufgeschweißt. In einer weiteren, nicht gezeigten Ausführung kann der Spanbrecher 20 auch hinter dem Schneideinsatz 12 nur mit dem Träger 10 aus Hartmetall durch Widerstandsschweißen verbunden sein.

Es versteht sich, daß die Anwendung der Erfindung unabhän gig ist von der Form des Trägers 10, des Einsatzes 12 bzw. 18 und des Spanbrechers 20.

Claims

1. Dreh-, Fräs- oder Bohrwerkzeug mit einem auf einem Trä ger (10) aus Hartmetall befestigten Schneideinsatz (12, 18), bestehend aus einem Schneidstoff (14, 18) wie PKD oder PKB ohne oder mit Hartmetallunterlage (16), da durch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz (12, 18) mit dem Träger (10) aus Hartmetall durch Widerstands schweißen verschweißt ist.

2. Dreh-, Fräs- oder Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Spanbrecher (20) aus Hartmetall versehen ist, der mit dem Träger (10) und/oder dem Schneidstoffkörper (18) bzw. der Schneid stoffschicht (14) des Schneidstoffeinsatzes (12) durch Widerstandsschweißen verschweißt ist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißver bindung unter Schutzgas hergestellt wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstrom durch Kondensatorentladung oder in Invertertechnik er zeugt wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs nach Anspruch 1 mit einem Schneideinsatz (12), bestehend aus einer Schneidstoffschicht (14) aus polykristallinem Diamant oder polykristallinem Bornitrid auf einer Hartmetallun terlage (16), dadurch gekennzeichnet, daß die Druck kraft zum Aneinanderdrücken der zu verschweißenden Tei le (10, 12) auf die Schicht aus polykristallinem Dia mant oder polykristallinem Bornitrid ausgeübt wird, aber einer der beiden elektrischen Schweißkontakte an die Hartmetallunterlage (16) angeklemmt wird.