DE2817833A1

DE2817833A1 - Spanabhebendes schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE2817833A1
Application number: DE19782817833
Authority: DE
Inventors: Edward W Haug
Original assignee: Barber Colman Co
Current assignee: Barber Colman Co
Priority date: 1977-04-25
Filing date: 1978-04-24
Publication date: 1978-10-26
Also published as: US4230428A

Description

Spanabhebendes Schneidwerkzeug
Die Erfindung bezieht sich auf Metallverarbeitung und insbesondere auf die Herstellung von Schneidwerkzeugen, die aus Rohlingen geeignete Umrißformen herstellen, indem sie durch Bewegen einer Schneidseite im wesentlichen senkrecht entlang dem Rohling Späne entfernen. Diese Werkzeuge werden im folgenden spanabhebende Schneidwerkzeuge genannt.
Zu spanabhebenden Schneidwerkzeugen zählen Drehmesser, Formschneidwerkzeuge, Hobelmesser, Sägen, Fräser, Wälzfräser und dergleichen.
Sie unterscheiden sich von Messern, Typenformen, Scheren, Stanzen, Stanzwerkzeugen und dergleichen, die bei der Herstellung einer gewünschten Umrißform keine Späne bilden.
Es sind Schneidgeräte für Zahnradstoßmaschinen bekannt, mit einer relativ dünnen Halterung, die einen dickeren kreisförmigen Rand aufweist, dessen Außenseite auf die gewünschte Umrißform geschlif-en ist, um das gewünschte Zahnrad oder eine andere Form zu erhalten, während das andere Ende des Randes als Schneidseite wirkt. Die Innenseite des Randes ist dabei zylindrisch. Eine derartige Bauweise führte zu einer begrenzten Materialersparnis.
Metallschneidgeräte bestehen gewöhnlich aus festem Werkzeugstahl, Sinterkarbid oder anderem für derartige Zwecke geeigneten äußerst hartem Material. Sie sind relativ schwer zu formen und recht teuer.
Sinterkarbide sind sehr brüchig und erfordern eine Stütze aus einem nachgiebigeren Werkstoff. Aus diesem Grunde ist es üblich, Schneidklingen aus Schneidmaterial herzustellen und sie permanent oder lösbar an weniger ,^ kostspieligen Werkzeugen zu befestigen, die einen größeren Teil des Schneidwerkzeuges ausmachen. Werkzeugstahl ist in festen Stangen und Platten erhältlich, während Sinterkarbid nur in relativ kleinen flachen Stücken erhältlich ist. Das Werkzeugstahl- bzw. Sinterkarbidrohmaterial wird auf die gewünschte Größe des Schneidwerkzeuges geschnitten oder geschliffen, wobei erhebliche Mengen an Abfall anfallen. Mit der jüngsten Einführung geeigneter Metallverarbeitungstechniken mit pulverisiertem Material wurde es möglich, roh geformte Klingen aus gesintertem pulverisiertem Werkzeugstahl hoher Dichte zu erhalten, deren Eigenschaften denjenigen in geschmiedeter Form entsprechen oder sogar überlegen sind. Dies führte zu einer wesentlichen Kostenverringerung des Rohmaterials, obwohl Sintermaterial pro Gewichtseinheit mehr kostet. Ferner wurde zur Nachbearbeitung der Klinge erforderliche Zeit und Energie eingespart und dadurch eine weitere Kostenverringerung für Arbeit, Maschinenzeit und Energie erreicht. Schließlich wurden mehr Klingen hergestellt durch die Verringerung der Maschinenzeit, bevor das Werkzeug neu geschärft oder nachbearbeitet werden mußte.
Teile aus Sinterkarbid wurden mit Einschliffen für Kopfstücke von Befestigungsschrauben und dergleichen hergestellt.
In der US-PS 1 286 194 ist ein bügelförmiger Metallstreifen beschrieben, der beidseitig auf einem drehbaren Teil aufliegt und gebogen werden kann, um in Gips, Terracotta, Zement oder Ton einen gewünschten Umriß einzuschneiden. Zwischen seinen Enden liegt dieser Bügel jedoch nicht auf und ist zum Schneiden und hartem Metall nicht genügend starr.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneidwerkzeug zu schaffen, welches preiswert ist und möglichst wenig Abfall übrigläßt.
Die Erfindung geht aus von einem spanabhebenden Schneidwerkzeug zum Bearbeiten von Metall, mit einem monolithischen Metallkörper aus dem Material des Schneidwerkzeuges und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Metallkörper einen Basisbereich aufweist, von dem eine Wand nach einer Seite hin längs wenigstens eines Teils des Umfangs des Basisbereichs vorsteht, daß die Wand an ihrer Oberseite eine Schneidfläche aufweist, daß eine Schneidkante an der Schnittlinie der Schneidfläche mit der Außenfläche der Wand vorgesehen ist, und daß diese Außenfläche der gewünschten Umrißform des Schneidwerkzeuges entspricht. Dadurch wird gegenüber bekannten Schneidwerkzeugen eine wesentliche Materialersparnis erreicht.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine fragmentarische Vorderansicht einer gemäßder Erfindung hergestellten einsetzbaren Schneidklinge; Fig. 2 einen Querschnitt gemäß I-I der in Fig. 1 dargestellten Schneidklinge; Fig. 3 eine Stirnansicht eines Wälzfräsers oder Fräsers mit Schneidklingen nach den Fig. 1 und 2, und Fig 4 einen Querschnitt durch ein Formschneidwerkzeug mit Schneidklingen nach den Fig. 1 und 2.
Fig. 1 und 2 zeigen Ansichten einer Schneidklinge 10., um eine typische Ausführungsform der Erfindung darzustellen. Diese Schneidklinge kann in einen Fräser oder Wälzfräser eingesetzt werden, wie in Fig. 3 zu sehen ist. Die Schneidklinge besteht aus einem monolithischen, gesinterten, pulverisierten Werkzeugstahl, der vor dem Sintern isostatisch auf eine Dichte gepreßt werden kann, die im wesentlichen 1008 der Dichte desselben Werkzeugstahls in geschmiedeter entspricht. Ein derartiger gesinterter Werkzeugstahl hat im allgemeinen eine Dichte von wenigstens 98% der Dichte desselben Werkzeugstahls in geschmiedeter Form. Ähnliche Werkstoffe sind gesinterte Werkzeugstähle in flüssiger Phase. Einige hierzu verwendete Werkzeugstähle sind unter den Bezeichnungen M2, M3, M42 und T15 bekannt.
Die Struktur derartiger gesinterter Werkstoffe ist gleichmäßiger, und ihre Eigenschaften sind gleichwertig oder sogar besser als bei demselben Material in geschmiedeter Form. Der Vorteil der Produkte aus gesintertem Werkstoff liegt darin, daß zur Herstellung eine geringere Werkstoffmenge benötigt wird, als wenn das Produkt aus einer Stange oder Platte geschnitten oder geschliffen wird. Dies gilt bereits auch schon, bevor man die zus-ätzliche Materialeinsparnis durch die vorliegende Erfindung in Erwägung zieht.
Die Schneidklinge 10 besteht aus einem im wesentlichen flachen Basisbereich 11 und einer von einer Seite dieses Basisbereichs sich erstreckenden Wand 12. Die Außenwand 13 der Wand 12 ist auf die gewünschten Umrisse der Schneidklinge geschliffen. Die Oberseite der Wand 12 ist so geschliffen, daß sie eine Schneidseite 14 bildet. Die Schnittlinie der Schneidseite und der Außenwand 13 der Wand 12 bildet eine Schneidkante 15. Erforderlichenfalls bilden die Wand 12 und den Basisbereich 11 verbindende Anschläge 16 zusätzlichen Halt und Steifigkeit für die Wand.
Die Anschläge können auch die Wand mit einem Verbindungssteg 17 verbindens um materialersparende Aussparungen 18 zu bilden und noch mehr Steifigkeit zu erzielen. Zum Befestigen der Schneidklinge in einem Fräser sind in dem Basisbereich 11 ein oder mehrere Gewindebohrungen 19 vorgesehen, wie weiter unten noch beschrieben wird. Die Schneidklinge kann auf jede beliebige bekannte Weise in dem Fräser befestigt werden, so daß die Gewindebohrungen nicht unbedingt erforderlich sind. Sobald die Schneidklingen an dem Fräser an der richtigen Stelle festgeklemmt oder festgekeilt sind, kann es erwünscht sein, die Schneidseite 14 parallel zum Basisbereich 11 auszurichten oder die Schneidseite nach unten oder weg von dem Basisbereich zu richten, wenn sie dem Verbindungssteg 17 näherkommt.
Zweck dieser Anordnung ist es vor allem, das kostspielige Metallschneidematerial einzusparen. Hierzu müssen Basisbereich, Wand, Anschläge und Verbindungsstege nur so groß bemessen sein, um ausreichende Festigkeit, Steifigkeit und Lebensdauer für den beabsichtigten Zweck zu gewährleisten. Der Vorsprung der Wand von dem Basisbereich kann die Lebensdauer des Schneidgeräts erhöhen, ohne die Dicke des Basisbereichs zu erhöhen, denn der Basisbereich soll nur so dick sein, um die Schneidkante während des Gebrauchs ausreichend zu stützen. Die Anschläge und Verbindungsstege dienen zusätzlich zum Abstützen der Wand, ihre Hauptaufgabe ist jedoch die Erhöhung der Steifigkeit des Schneidgeräts.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte offene leichte Gebilde unterscheidet sich von bekannten Vorrichtungen, bei denen das Schneidgerät hart und schwer ist und im wesentlichen überall gleich dick ist, wobei jede Abweichung hiervon funktionale Merkmale ergibt, wie Spanwinkel, Spanführung oder Spanablösung.
Als Beispiel, wie Schneidklingen 10 verwendet werden können, zeigt Fig. 3 mehrere Schneidklingen, die entlang der Peripherie eines Fräsers, Wälzfräsers oder eines anderen drehbaren Schneidwerkzeuges 20 angeordnet sind, welches in Pfeilrichtung drehbar ist. Zur Aufnahme einer Antriebswelle ist ein Kern 21 mit einer Bohrung 22 darin vorgesehen. Ferner ist eine Keilnut 23 vorgesehen zur Aufnahme eines Keils, wodurch eine Antriebsverbindung zwischen dem Kern und der Welle hergestellt werden kann. Jede Schneidklinge 10 ist durch eine Stützfläche 24 an einer vorbestimmten Stelle des Kerns an einer Radialbewegung gehindert. Vorsprünge 25 an dem Kern bilden eine Halterung für die Schneidklingen, und Schrauben 26, die durch diese Vorsprünge gehen, sind in Gewindebohrungen 19 in den Schneidklingen eingeschraubt, um die Schneidklingen in dem Kern zu befestigen. Die Schneidkante 15 kann sich (wie dargestellt) radial oder auch axial von dem Kern erstrecken.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Schneidklingen 10, die in ein Formschneidwerkzeug 30 eingebaut sind. Auf einer hin- und hergehenden drehbaren Welle 32 ist konzentrisch eine Halteplatte 31 angebracht. Mittels Schrauben 26,.die sich durch die Halteplatte erstrecken und in Gewindebohrungen 19 verschraubt sind, sind eine oder mehrere Schneidklingen 10 an der Halteplatte befestigt. Bei einem hin- und hergehenden Schneidwerkzeug, etwa dem dargestellten Formschneidwerkzeug, welches ein Zahnradstoßmaschinenschneider sein kann, kann die Halteplatte 31 bei günstigen Bedingungen einstückig mit der Schneidklinge 10 ausgebildet sein. Bei einer einstückigen Anordnung können mehrere Verbindungsstege 17 verwendet werden, wodurch eine Wabenanordnung zwischen den Wänden 12 gebildet wird. Dies gilt auch für jedes beliebige andere große Schneidgerät nach der Erfindung.
Die Erfindung kann gleichfalls auf andere Formschneidwerkzeuge, Hobelmesser und andere hin- und hergehende Werkzeuge angewendet werden.
Bei Drehmessern ist die Materialersparnis nur bei großen Werkzeugen der Rede wert. Diese Werkzeuge haben einen Längsschnitt ähnlich der Figur 2 und werden geschärft, indem anstelle der Außenwand 13 der Wand 12 die Schneidseite 14 geschliffen wird.
Sie werden auf übliche Art und Weise hergestellt. Gerade -im Gegensatz zu kreisrunden - Formschneidwerkzeuge werden entsprechend Fig. 1 und 2 hergestellt. Diese Erfindung ist nicht anwendbar auf kreisrunde Formschneidwerkzeuge. Aufgrund der relativ kleinen Größen ist sie auch für normale Sägen nicht vorteilhaft.
Neben dem erwähnten gesinterten pulverförmigen Werkzeugstahl hoher Dichte kann auch anderer Werkstoff, etwa Sinterkarbid, verwendet werden, aber auch Gußeisen und geschmiedeter Werkstoff.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; vielmehr sind Änderungen und Ergänzungen denkbar, ohnd daß dadurch vom eigentlichen Erfindungsgedanken abgewichen wird.

Claims

Patentansprüche ½) Spanabhebendes Schneidwerkzeug zum Bearbeiten von Metall, mit einem monolithischen Metallkörper aus dem Material des Schneidwerkzeuges, dadurch g e k R n n z e i c h n e t daß der Metallkörper einen Basisbereich (11) aufweist, von dem eine Wand (12) nach einer Seite hin längs wenigstens eines Teils des Umfangs des Basisbereichs vorsteht, daß die Wand (12) an ihrer Oberseite eine Schneidfläche (14) aufweist, daß eine Schneidkante (15) an der Schnittlinie der Schneidfläche (14) mit der Außenfläche der Wand (12) vorgesehen ist, und daß diese Außenfläche der gewünschten Umrißform des Schneidwerkzeuges entspricht.
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß es aus gesintertem Werkzeugstahl hoher Dichte besteht.
3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß es aus einem gesinterten Werkzeugstahl besteht, dessen Dichte praktisch 100% der Dichte gegossenen Werkzeugstahls entspricht.
4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Dichte des gesinterten Werkzeugstahls mindestens 98% der Dichte gegossenen Werkzeugstahls entspricht.
5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß es aus einem isostatisch gepreßten pulverisierten Werkzeugstahl besteht.
6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß es aus gesintertem pulverisiertem Werkzeugstahl in flüssiger Phase besteht.
7. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß es aus Sinterkarbid besteht.
8. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 7, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine zusätzliche Verstärkung (16) zum Verbinden der Wand (12) mit dem Basisbereich (11)
9. Schneidwerkzeug nach Anspruch 8, g e k e n n z e i c h -n e t durch einen im Abstand von der Wand (12) im Basisbereich (11) angeordneten Verbindungssteg (17), wobei die Verstärkung (16) die Wand (12) mit dem Verbindungssteg (17) verbindet.
10. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 9, g e k e n n -z e i c h n e t durch mindestens eine Aussparung (18) die zumindest teilweise durch die Wand (12) und den Basisbereich (11) gebildet ist.
11. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß es ein Drehmesser ist.
12. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß es ein Formschneidwerkzeug ist.
13. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß es eine Klinge bildet, die an einem Schneidgerät befestigt ist.
14. Schneidwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Schneidwerkzeug ein Wälzfräser ist.
95. Schneidwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Schneidwerkzeug ein Fräser ist.
16. Schneidwerkzeug nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß es aus Sinterkarbid besteht.