DE19941625A1 - Verfahren zum Herstellen eines Messereinsatzes - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Messereinsatzes (20), welcher einen Schneidenabschnitt (1a) und einen sich an den Schneidenabschnitt (1a) anschließenden Befestigungsabschnitt (1b) aufweist, bei dem zunächst aus einem härtbaren Metall ein Rohling (1) hergestellt wird, bei dem der Rohling (1) anschließend auf Härtetemperatur erwärmt, abgeschreckt und zur Herstellung des gewünschten Härtegefüges angelassen wird, bei dem der gehärtete Rohling (1) dann im Bereich des Befestigungsabschnitts (1b) durch lokal begrenzte weitere Wärmezufuhr nochmals angelassen wird, und bei dem schließlich die freie Kante des Schneidenabschnitts (1a) zu einer Schneidkante (1e) spanabhebend bearbeitet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Messereinsätze herzustellen, bei denen die Gefahr eines Bruches vermindert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Messereinsatzes, welcher einen Schneidenabschnitt und einen sich an den Schneidenabschnitt anschließenden Befestigungsabschnitt aufweist. Derartige Messereinsätze bestehen in der Regel aus einem härtbaren Metall und werden einer Härtung unterzogen, um ihnen auf kostengünstige Weise die erforderliche Verschleißfestigkeit im Bereich der Schneide zu verleihen.

Messereinsätze werden beispielsweise in Maschinen eingesetzt, mit denen Papier-, Well- oder Vollpappenbahnen geschnitten werden. Diese Maschinen weisen in der Regel gegenläufig rotierende Walzen auf, welche mit sich längs ihrer Längsachse erstreckenden Aufnahmen für die Messereinsätze ausgestattet sind. Im Schneidspalt zwischen den Walzen werden die zu zerkleinernden Stoffe an den Schneiden der Messereinsätze zerschnitten. Dabei weisen die Messereinsätze üblicherweise eine entsprechend der Länge der sie tragenden Walzen große Länge bei gleichzeitig geringer Breite auf.

Während der Schneidbearbeitung der zu zerkleinernden Stoffe sind die Messereinsätze großen Belastungen unterworfen. Diese können dazu führen, daß sich die Messereinsätze während des Betriebes verformen mit der Folge, daß ein uneinheitliches Schnittergebnis erzeugt wird. Aus diesem Grund ist man dazu übergegangen, die Messereinsätze in den Aufnahmen zu verspannen, so daß ihre Neigung zur Verformung aufgrund der auf sie einwirkenden Belastungen vermindert ist.

Dabei werden insbesondere lange Messereinsätze in Längsrichtung verdrallt eingespannt. Auf diese Weise sind die in den Maschinen gegenläufig rotierenden Messer derart zueinander ausgerichtet, daß die Schneidarbeit jeweils nur über einen eng begrenzten, im Verlauf des Schneidvorgangs sich entlang der Messer verschiebenden Schnittbereich verrichtet wird.

Insbesondere die verdrallte Einspannung der Messer führt zu Spannungen, durch welche das Risiko eines vorzeitigen Bruches verstärkt wird. Des weiteren kann es durch das zum Ausgleich von Verschleiß vorgenommene Nachspannen der Messer in der Aufnahme ebenfalls zu bereichsweise unterschiedlichen Spanndrücken kommen.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß es trotz der Verwendung hochwertiger Stähle bei ihrer Herstellung zu Brüchen der Messereinsätze im Betrieb kommt. Diese Brüche entstehen insbesondere in den Abschnitten der Messereinsätze, mit denen diese in den Aufnahmen verspannt sind.

Zur Verminderung der Bruchneigung im Bereich der hochbelasteten Zonen der Messereinsätze ist versucht worden, die Härtung der Messereinsätze auf die Schneidenabschnitte zu beschränken. Auf diese Weise bleibt die Zähigkeit des Befestigungsabschnittes erhalten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine solche auf einen bestimmten Bereich beschränkte Härtung der Messereinsätze nicht zu dem gewünschten Erfolg führt. So weisen derartige Messereinsätze nur eingeschränkte Standzeiten auf und es kommt weiterhin zu vollständigen Brüchen der Messer im Betrieb, die lange vor dem aufgrund des Einsatzes üblichen Verschleißes der Messerschneide auftreten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der voranstehend erläuterten Art zu schaffen, welches es ermöglicht, Messereinsätze herzustellen, bei denen die Gefahr eines Bruches vermindert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Messereinsatzes, welcher einen Schneidenabschnitt und einen sich an den Schneidenabschnitt anschließenden Befestigungsabschnitt aufweist, gelöst, - bei dem zunächst aus einem härtbarem Metall ein Rohling hergestellt wird, bei dem der Rohling anschließend auf Härtetemperatur erwärmt, abgeschreckt und zur Herstellung des gewünschten Härtegefüges angelassen wird, bei dem der gehärtete Rohling dann im Bereich des Befestigungsabschnitts durch lokal begrenzte weitere Wärmezufuhr nochmals angelassen wird, und bei dem schließlich die freie Kante des Schneidenabschnitts zu einer Schneidkante spanabhebend bearbeitet wird.

Anders als bei der herkömmlichen Vorgehensweise wird im Zuge der erfindungsgemäßen Herstellung zunächst ein Messer-Rohling vollständig gehärtet. Nach der Härtung, im Zuge derer durch ein erstes Anlassen das gewünschte Härtegefüge hergestellt wird, weist der Rohling über seinem gesamten Umfang die für die Funktion und Verschleißfestigkeit des aus ihm zu fertigenden Messereinsatzes erforderliche Härte auf.

Der gehärtete Rohling wird anschließend in bestimmten Bereichen des Befestigungsabschnittes durch Wärmezufuhr ein zweites Mal angelassen; und zwar in der Weise, daß ein zähes Gefüge im Rohling hergestellt wird. Bei den betreffenden Bereichen handelt es sich um die Zonen, welche im eingebauten Zustand des fertiggestellten Messereinsatzes besonderen Belastungen unterliegen, denen sie im gehärteten Zustand aufgrund der Sprödigkeit des gehärteten Gefüges nicht standhalten können. Dies sind beispielsweise die Abschnitte, an denen Befestigungsmittel zum Einspannen des Messereinsatzes in einer Maschine angreifen oder an denen der Messereinsatz in einer Aufnahme eines Maschinenelements abgestützt ist.

Das lokal begrenzte Anlassen des zuvor gehärteten Rohlings ermöglicht es damit, durch eine gezielte Erwärmung genau an den Stellen, welche im praktischen Einsatz hohe Belastungen erfahren, eine eingegrenzte Zone zähen Gefüges auszubilden. Diese Zone kann in ihrer Ausdehnung problemlos so bemessen werden, daß sichergestellt ist, daß der Messereinsatz in dem jeweils belasteten Bereich ohne zu zerbrechen auch schwere, stoßartige Belastungen aufnehmen kann. Gleichzeitig weist der Messereinsatz in allen anderen Bereichen eine große Härte auf, so daß. Beschädigungen des Messers durch vorzeitigen abrasiven Verschleiß ausgeschlossen sind.

Die Gefahr eines Härteverzuges besteht bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise nicht, da auch in den Bereichen, in welchen der Messereinsatz zur Vermeidung eines Bruchrisikos ein zähes Gefüge aufweisen soll, der Rohling zunächst durchgehärtet wird. Erst anschließend an die Härtung wird in den betreffenden Bereichen ein zähes Gefüge durch das erfindungsgemäße zweite Anlassen wiederhergestellt, so daß erfindungsgemäß hergestellte Einsätze sich durch eine besonders hohe Maßhaltigkeit auszeichnen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es damit, Messereinsätze zu schaffen, bei welchen bei verbesserten Gebrauchseigenschaften die Gefahr eines Bruchs vermindert und die Lebensdauer erhöht ist.

Letzteres gilt insbesondere für lange Messereinsätze, die im praktischen Einsatz verdrallt eingespannt werden. Gerade bei diesen Messereinsätzen wird durch die Erfindung eine deutliche Herabsetzung des Bruchrisikos erreicht.

In Abhängigkeit von der Art der jeweiligen Aufnahme des Messers kann die Wärmezufuhr während des Anlassens auf fest umgrenzte Breiche des Befestigungsabschnitts beschränkt sein. Dies kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn der Einsatz jeweils an fest definierten Spannstellen in einer Aufnahme gehalten wird.

Werden Bolzen, Schrauben oder ähnliche Mittel, die durch den Messereinsatz gesteckt werden, zur Befestigung des Messereinsatzes verwendet, so ist es günstig, wenn die Wärmezufuhr auf die Randbereiche des Befestigungsabschnitts begrenzt ist, in welchen anschließend die Befestigungsöffnungen umgrenzen. Auf diese Weise wird den an die Befestigungsöffnung angrenzenden Randzonen ein zähes Gefüge verliehen, durch welches verhindert wird, daß es in diesen Zonen zu Brüchen oder Ausbröckelungen kommte.

Wenn keine definierten Befestigungsstellen vorhanden sind, so ist es zweckmäßig, den Befestigungsabschnitt im wesentlichen gleichmäßig über seine gesamte Länge anzulassen. In diesem Fall wird die Erwärmung beim Anlassen lokal derart begrenzt, daß der Schneidenabschnitt sicher von der Erwärmung ausgespart wird. Ein solches Vorgehen ist auch dann zweckmäßig, wenn der Messereinsatz im Betrieb wechselnden oder statischen Belastungen unterworfen wird, welche zu einer den gesamten Einsatz erfassenden Verformung führen.

Sofern Öffnungen zur Befestigung des Messereinsatzes benötigt werden, können diese bei vermindertem Aufwand vorteilhaft nach dem Anlassen des Befestigungsabschnitts in dessen angelassene Bereiche eingeformt werden.

Eine weitere, besonders praxisgerechte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zum Anlassen des gehärteten Rohlings erforderliche Wärme induktiv erzeugt wird. Das induktive Erwärmen ermöglicht es besonders einfach, die dem Werkstück zugeführte Wärme eng begrenzt und exakt dosiert zuzuführen.

Ein unbeabsichtigtes Anlassen des Schneidenabschnitts während des Anlassens aufgrund von Wärmewanderung kann sicher dadurch vermieden werden, daß der Schneidenabschnitt während der Erwärmung des Befestigungsabschnitts gekühlt wird.

Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Messereinsätzen, deren Länge um ein Vielfaches größer ist als ihre Breite.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Rohling für die Herstellung eines Messereinsatzes in einem Querschnitt;

Fig. 2 den Rohling gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht;

Fig. 3 den fertiggestellten Messereinsatz;

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Anlassen eines Rohlings gemäß Fig. 1 im Querschnitt.

Der in Längsrichtung in einen Schneidenabschnitt 1a und einen Befestigungsabschnitt 1b geteilte Rohling 1 ist einstückig aus einem härtbaren Stahl gefertigt und weist eine Länge L auf, welche um ein Vielfaches größer ist als die Breite B des Rohlings 1. Die typische Länge eines solchen Rohlings beträgt beispielsweise 2700 mm bei einer Breite von 50 mm und einer Dicke von 10 mm.

Der Rohling 1 wird in einem herkömmlichen Härteverfahren gehärtet, im Zuge dessen er einer ersten Anlassbehandlung unterzogen wird, um ein gleichmäßiges, im wesentlichen vollständig gehärtetes Gefüge herzustellen. Anschließend wird der Rohling 1 in die Aufnahme 2 einer Einspannung 3 eingespannt.

Die balkenförmig ausgebildete Einspannung 3 ist Teil einer Vorrichtung 4 zum Anlassen des zuvor gehärteten Rohlings 1. Sie weist im Bereich ihrer Aufnahme 2 nicht dargestellte, beabstandet zueinander oder über die gesamte Länge des Rohlings 1 an diesem anliegende Spannmittel auf, welche den Rohling 1 in der Aufnahme 2 halten. Die Tiefe der Aufnahme 2 entspricht in etwa der Breite B' des Schneidenabschnitts 1a.

In die Einspannung 3 eingeformt ist eine sich parallel zur Aufnahme 2 erstreckende Versorgungsleitung 5 eingeformt. Von der Versorgungsleitung 5 zweigen in regelmäßigen Abständen Abzweige 6 ab, die auf einer der einander gegenüberliegenden Seitenwände 7, 8 der Aufnahme 2 münden. Der Mündungsbereich 9 des Abzweigs 6 ist nach Art einer Düse ausgebildet, so daß aus den Abzweigen 6 austretende Kühlflüssigkeit gleichmäßig in den zwischen dem Rohling 1 und den Seitenwänden 7, 8 sowie dem Boden 10 der Aufnahme 2 gebildeten Spalt 11 verteilt wird.

Auf der den Mündungen 9 der Abzweige 6 gegenüberliegenden Seitenwand 8 der Aufnahme 2 sind die Mündungen 12 von Zuläufen 13 angeordnet. Die Zuläufe 13 führen in eine Abflußleitung 14, über welche die über die Abzweige 13 aus dem Spalt 11 abströmende Kühlflüssigkeit einer nicht dargestellten Aufbereitung zugeführt wird.

Durch die voranstehend erläuterte Möglichkeit einer gezielten Kühlung des Rohlings 1 während der Anlassbehandlung kann eine besonders exakte Abgrenzung des angelassenen, zähen Befestigungsabschnitts 1b erreicht werden. Ist eine solche exakte Abgrenzung jedoch nicht erforderlich, so kann auf die Kühlung verzichtet werden und der Rohling 1 während der Anlassbehandlung in eine einfach ausgebildete Aufnahme eingespannt werden.

Für das Erwärmen des Befestigungsabschnitts 1b des Rohlings 1 ist ein Induktor 15 vorhanden, welcher mit seinen Induktorästen 16 den frei zugänglichen Befestigungsabschnitt 1b quer zur Längsrichtung LR des Rohlings 1 umgreift. Der Induktor 15 ist an nicht gezeigten Führungselementen in Längsrichtung LR entlang des Rohlings 1 hin- und herverfahrbar geführt.

Alternativ zu einem den Rohling 1 bügelförmig umgreifenden, während der Erwärmung längs des Rohlings 1 bewegten Induktor 15 kann auch ein stationär angeordneter, hier nicht dargestellter Induktor verwendet werden, der sich über die gesamte Länge des anzulassenden Befestigungsabschnittes 1b erstreckt.

Zum Anlassen des Befestigungsabschnittes 1b des Rohlings 1 wird bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel der Induktor 15 in eine Anfangsstellung an einem Ende des Rohlings 1 gefahren. Gleichzeitig wird die Versorgungsleitung 5 mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt, so daß Kühlflüssigkeit über die Abzweige 6 in den Spalt 11 strömt, aus welchem sie über die Zuläufe 13 und die Abflußleitung 14 abläuft. Bei Zufuhr von elektrischer Energie induziert der Induktor 15 ein elektromagnetisches Feld in den von seinen Induktorästen 16 umgriffenen Befestigungsabschnittes 1b.

Durch das induzierte Feld wird die sich im Wirkungsbereich dieses Feldes befindende Zone des Befestigungsabschnitts 1b innerhalb kurzer Zeit auf die erforderliche Anlaßtemperatur gebracht. Der Induktor 15 wird dabei kontinuierlich in Längsrichtung LR entlang des Befestigungsabschnitts 1b bewegt, so daß dieser über seine gesamte Länge L angelassen wird. Ein Anlassen des Schneidenabschitts 1a wird dabei einerseits durch eine entsprechende Ausrichtung des vom Induktor erzeugten Feldes und andererseits durch die Kühlung innerhalb der Aufnahme verhindert. Der Kühlflüssigkeitsstrom ist dabei derart ausgelegt, daß auch die von dem erwärmten Befestigungsabschnitt 1b ausgehende Wärmewanderung nicht zu einem Anlassen des Schneidenabschnitts 1a führt.

Der derart lokal begrenzt angelassene Rohling 1 weist nach Beendigung des streng auf den Befestigungsabschnitt 1b beschränkten Anlassvorgangs in seinem Schneidenabschnitt 1a ein große Härte und im Bereich seines Befestigungsabschnitts 1b eine hohe Zähigkeit auf.

Alternativ zu einer Härtung des Befestigungsabschnitts 1b über dessen gesamte Länge ist es auch möglich, den Befestigungsabschnitt 1b jeweils nur im Bereich der Zonen 1d anzulassen, in welche nach der Beendigung der Anlassbehandlung seine Befestigungsöffnungen 1c eingeformt werden. In diesem Fall wird der Induktor 15 jeweils nur dann mit elektrischer Energie beaufschlagt, wenn er während seiner Bewegung entlang des Befestigungsabschnitts 1b die Grenze der jeweiligen Zone 1d erreicht. Dementsprechend wird nach Verlassen der betreffenden Zone 1d die Energie abgeschaltet, bis die nächste Zone 1d erreicht ist.

Nach dem Ende der Anlaßbehandlung werden in regelmäßigen Abständen beabstandete Befestigungsöffnungen 1c in den Befestigungsabschitt 1b eingeformt. Anschließend wird der Messereinsatz 20 fertiggestellt, indem in den Rohling 1 im Bereich seines freien Schneidenabschnitts eine Schneide 1e geschliffen wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Rohling

1

a Schneidenabschnitt

1

b Befestigungsabschnitt

1

c Befestigungsöffnungen

1

d Zone des Befestigungsabschnitts

1

b

1

e Schneide

2

Aufnahme

3

Einspannung

4

Vorrichtung zum Anlassen

5

Versorgungsleitung

6

Abzweige

7

,

8

Seitenwände der Aufnahme

2

9

Mündungsbereich des Abzweigs

6

10

Boden der Aufnahme

2

11

Spalt

12

Mündungen

13

Zuläufe

14

Abflußleitung

15

Induktor

16

Induktoräste

20

Messereinsatz
B Breite des Rohlings

1

B' Breite des Schneidenabschnitts

1

a
L Länge des Rohlings

1

LR Längsrichtung des Rohlings

1

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen eines Messereinsatzes (20), welcher einen Schneidenabschnitt (1a) und einen sich an den Schneidenabschnitt (1a) anschließenden Befestigungsabschnitt (1b) aufweist,

• - bei dem zunächst aus einem härtbarem Metall ein Rohling (1) hergestellt wird,
• - bei dem der Rohling (1) anschließend auf Härtetemperatur erwärmt, abgeschreckt und zur Herstellung des gewünschten Härtegefüges angelassen wird,
• - bei dem der gehärtete Rohling (1) dann im Bereich des Befestigungsabschnitts (1b) durch lokal begrenzte weitere Wärmezufuhr nochmals angelassen wird, und
• - bei dem schließlich die freie Kante des Schneidenabschnitts (1a) zu einer Schneidkante (1e) spanabhebend bearbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr während des Anlassens auf fest umgrenzte Bereiche des Befestigungsabschnitts (1) beschränkt ist.

3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr auf die Randbereiche (1d) des Befestigungsabschnitts (1b) begrenzt ist, in welche anschließend Befestigungsöffnungen (1c) eingeformt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (1b) im wesentlichen gleichmäßig über seine gesamte Länge (L) angelassen wird.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Anlassen des gehärteten Rohlings (1) erforderliche Wärme induktiv erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenabschnitt (1a) während des Anlassens des Befestigungsabschnittes (1b) gekühlt wird.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der Messereinsätze (20) um ein Vielfaches größer ist als ihre Breite.