DE2942132A1

DE2942132A1 - Vorrichtung zur herstellung von gesinterten wolframkarbid-werkzeugschneiden

Info

Publication number: DE2942132A1
Application number: DE19792942132
Authority: DE
Inventors: Karl Siegfried Springborn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-10-20
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1980-05-22
Also published as: EP0010290A1; DE2942132B2; AU5153179A; JPS5597404A; DE2942132C3; BR7906724A; EP0010290B1; NO793371L; AU534619B2; CA1130083A; AU1233683A; DK438679A; US4340350A; US4303416A; ZA795575B

Description

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch

Anwalttakt·: 43 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf.

54 531/E+th 17- Oktober 1979

Patentanmeldung

Karl Siegfried Springborn

Lot lj}_t Jells Road,

Wheeler's Rill,

Victoria 353 70* Australien

Vorrichtung zur Herstellung von gesinterten V.olframkarbid-Werkzeugschneiden.

Gesinterte WolframKarbid-Schneideinsätze für Schneidwerkzeuge, welche als Schneidkanten dienen und auf schnell laufenden Schneidwerkzeugen wie Bohrern mit schraubenlinienförmig verlaufenden Schneidkanten befestigt werden, werden in der Weise hergestellt, daß Wolframkarbid, manchmal mit Kobalt vermischt, unter Druck zu Barren oder Platten gepreßt wird, von denen dann die jeweils gewünschten Formteile abgetrennt werden. Andererseits kennt man auch bereits das direkte Formpressen, wobei die

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Preßlinge die gewünschte Form und Abmessung erhalten. Die Preßlinge werden dann in einer nicht oxidierenden Atmosphäre bei Temperaturen unter 80O⁰C (l472°F) halbgesintert und dann fertig bearbeitet. Alsdann erfolgt die Fertigsinterung, wobei das auf diese Weise erhaltene Sinterkarbid jedoch so hart ist, daß die gesinterte Form nur mit Diamantschleifern korrigiert werden Kann.

Bei den bisherigen Verfahren, bei denen Karbidpulver auf eine spiral- oder schraubenlinienförrnige Schneidkante eines SchneidwerKzeuges aufgebürstet wird und das Karbid dann auf dem Werkzeug teilweise gesintert wird, tritt ein unkontrolliertes Schrumpfen der Karbidrohlinge auf und ergibt eine Formveränderung. Dadurch wird ein erneutes Erwärmen und Verbiegen oder Verdrehen des Werkzeuges erforderlich. Bei einem anderen Verfahren wird ein Streifen aus vorgesintertem oder teilweise gesintertem Karbid längs oder neben der spiralförmigen Schneidkontur des Schneidwerkzeuges angeordnet und durch Sintern bei einer höheren Temperatur als der Temperatur der ersten Stufe auf das Werkzeug aufgeschmolzen. Del den bisher üblichen Sinterverfahren ergibt sich jedoch ein unkontrolliertes Schrumpfen und eine Verformung oder Verwerfung des Preßlings. Dadurch werden Unregelmäßigkeiten irn gesinterten Schneideinsatz sowie ein Verlust der Schärfe oder des Verlaufes der Kante und der Schulter hervorgerufen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Herstellung von gesinterten Wolframkarbid-Schneideinsätzen für Schneidwerkzeuge zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile einer Schrumpfverformung eines gesinterten Rohlings behebt, indem die Flächen und Kanten, welche durch die beim Sintern auftretende

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Schrumpfung besonders beeinflußt werden,kontrolliert oder abgegrenzt werden. Dabei handelt es sich insbesondere um den Gesamtdurchmesser oder die Radialhöhe des Preßlings und die Winkelstärke oder -dicke des Preßlings in Richtung des Teilkreises des auf einer spiralförmigen Schneidkante fixierten Preßlings. Dabei entspricht der Gesamtdurchmesser des Einsatzes dem Abstand zwischen dem Kerndurchmesser oder der Basis des Einsatzes und seiner Außenfläche oder dem Außendurchmesser des Werkzeuges, d.h. also dem radialen Abstand zwischen seiner Basis und seiner Außenfläche.

Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Preßformen von Wolframkarbid zu einem Preßling für einen Schneideinsatz für ein Schneidwerkzeug sowie durch eine Spannvorrichtung, in welcher die gepreßten und erforderlichenfalls schraubenliaienförmigen WoIframkarbld-Schneideinsätze gesintert werden.

Gekennzeichnet ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Preßformen von //olframkarbid zu einem Preßling für einen Schneideinsatz für ein Schneidwerkzeug im wesentlichen durch ein napfförmiges Gehäuse mit einem Mittelzapfen, einer Druckbacke auf einer durch einen Druckhebelarm bewegbaren Druckplatte und einer Auswerferbacke auf einer durch einen Auswerferhebel bewegbaren Auswerferplatte, wobei die BacKen als zwei zylindrische Hülsensegmente geformt sind, welche längs Trennscnitten zusammenpassen, die mit den Mittelzapfen an dessen einer Seite die Flächen einer Gesenkform md an dessen anderer Seite einen winkligen Auswerferschlitz begrenzen und wobei die Backen entsprechend den Bewegungen der beiden Hebelarme in winklig begrenzten hin- und hergehenden Bewegungen trennbar und schließbar sind.

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Dabei ist zur Herstellung von Schneideinsätzen für Spiralbohrer oder Walzenfräser oder dgl. Werkzeuge vorgesehen, daß die Formhöhlung der Presse durch s chraubenl inienf örrnlge Trennschnitte, durch die Mantelfläche des zylindrischen Mittelzapfens die Oberseite der den Mittelzapfen stützenden Säule, einen vertikal auf und nieder bewegbaren oberen Dichtdeckel und eine seitliche Dichtplatte mit einer schraubenlinienförmig gekrümmten Dichtfläche begrenzt ist, wobei für die seitliche Dichtplatte Klemmorgane und für den oberen Dichtdeckel Druckbeaufschlagungsorgane vorgesehen sind. Dabei ist die Höhe der die Trennschnitte der Backenhülsen begrenzenden Flächen gleich der Differenz aus Nenndurchmesser eines Preßlings und dessen Kerndurchmesser plus dem radialen Schrumpfmaß eines Preßlings nach dem Sintern.

Sine die Schrumpfverformung derartiger Preßlinge kompensierende Spannvorrichtung zum Sintern von Wolframkarbid-Preßiingen ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer spulenförmigen Hülse besteht, die durch zwei längsgeteilte Segmente gebildet wird, daß die Schnittflächen der Segmente bei Auflage auf einer ebenen Fläche eines Sinterofens derart durch Gewicht zwangsschlüssig beaufschlagt sind, daß sie gegeneinander bewegbar und gegen die Seitenflächen eines eingelegten Preßlings drückbar sind, und daß ein in die Hülse einsetzbarer Mittelzapfen und eine dem Hülsenmantel angepaßte Abdeckung als Auflageflächen für die Innen- bezw. Außenseite des Preßlings vorgesehen sind und dadurch die Schrumpfverformung des Preßlings beim Sintern in Richtung des Teilkreises sowie in radialer Richtung kompensierbar ist.

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Die Bauteile dieser Spannvorrichtung bestehen vorzugsweise aus Graphit. Zur Ausbildung eines Schraubenlinien- oder spiralförmigen Rohlings verlaufen die Trennschnitte der längsgeteilten Hülse Schraubenlinien- oder spiralförmig. Der Durchmesser des Mittelzapfens ist gleich dem Kerndurchmesser des mit dem fertig gesinterten Schneideinsatz zu bestückenden Schneidwerkzeuges, während die Radialstärke der Hülsensegmente an den Trennschnitten gleich dem Gesamtdurchmesser oder der radialen Gesamthöhe eines gesinterten Rohlings ist, jedoch um das beim Sintern eines Preßlings entstehende Schrumpfmaß in radialer Richtung kleiner ist als die radiale Gesamthöhe eines ungesinterten Preßlings.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in der Zeichnung wiedergegebener Ausfiihrungsbeispiele im einzelnen erläutert; es zeigt

Fig.l eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Formpresse mit abgenommenem oberem Druckteil und gelöster seitlicher Dichtplatte für die Formhöhlung;

Fig.2 eine Draufsicht auf die Formpresse mit geschlossener Dichtplatte;

FigO einen senkrechten Schnitt durch Fig.2 längs der Linie A-A; und

Fig.4 eine Teil-Explosivzeichnung einer das Schrumpfen kompensierenden Sinter-Spannvorrichtung für Preßlinge für Schneideinsätze für Fräser, Bohrer und andere derartige Werkzeuge.

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Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Kaltformpresse zur Herstellung von gepreßten Rohlingen aus Wolframkarbid für Schneideinsätze für Schneidwerk.zeuge wie Präser, Bohrer und andere derartige Werkzeuge. Diese Presse besteht aus einem napfförmigen Gehäuse 1 mit einer vertieften Basis 2, einer Seitenwandung 3 und einer einen zentralen Formzapfen 5 stützenden zentralen Säule 4. Diese Säule 4 ist mit einer Zylinderkopfschraube 6 mit Innensechskant mit der Basis des Gehäuses verschraubt, wobei der Schraubenkopf einen Sicherungsring 7 in die Vertiefung & an der Unterseite dos Gehäuses fest hineinzieht. Um den Mittelzapfen herum ist eine Druckbacke 9 montiert, deren Basis auf einer Druckplatte 10 mittels Zylinderkopfschrauben 11 befestigt ist. In gleicher Weise ist auf einer Auswerferplatte IJ> unter der Druckplatte 10 eine Auswerferbacke 12 befestigt, wobei beide Platten derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sie um die Säule und den Mittelzapfen eine begrenzte hin- und hergehende Winkelbewegung ausführen können. Im Gehäuse sind die Platten durch einen Plattenhaltering 14 festgehalten. Die Backen sind dabei derart geformt, daß sie zusammenpassend zylindrisch gekrümmte Hülsen bilden, welche längs eines Preßlings in zwei Segmente geteilt sind, welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Schraubenlinien- oder spiralförmigen Trennschnitt bezw. zwei derartige Trennschnitte eine Schraubenlinien- oder spiralförmige Formhöhlung an der einen Seite des Mittelzapfens und eine identische, die Backen trennende Auswerferbahn an dessen anderer Seite bilden. Die komplementären schraubenlinienförmigen Paßflächen 15 und 16 der geteilten Hülsen schließen sich bei einer Winkelbewegung um den Mittelzapfen, um eine Wolframkarbid-Charge zusammenzupressen, bezw. bewegen sich vom Preßling und voneinander fort, wenn die Auswerferbacke betätigt

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wird. Die beiden den Flächen Ip und 16 in Bezug auf den Mittelzapfen gegenüberliegenden schraubenlinienförmigen Flächen legen sich um den Mittelzapfen gegeneinander, wenn die Flächen 15 und 16 getrennt werden, und umgekehrt. Die öffnungs- und Schließbewegungen der Druckbacke 9 und der Druckplatte 10 werden durch die hin- und hergehende Winkelbewegung des Druckhebels 17 hervorgerufen, welcher durch geeignete Einrichtungen wie einen pneumatischen Druckbock 18 angetrieben wird, um eine Charge zusammenzudrücken, wobei ein ausreichender Druck in der Größenordnung von etwa 45 kg (100 lbs) ausgeübt wird. Die Auswerferbacke 12 und die Auswerferplatte I3 werden durch den Auswerferhebel 19 bewegt, welcher durch einen pneumatischen Druckbock betätigt wird. Der Winkelausschlag des Druckhebels, der Druckplatte und der Druckbacke wird durch eine Anschlagschraube 20 begrenzt, welche in einem entsprechenden Halter 21 sitzt und gegen einen Anschlagblock 22 drückt. Das Ausmaß der Winkelbewegung des Au werferhebeis, der Auswerferplatte und der Auswerferbacke wird durch die beiden Kanten des Winkelschlitzes 23 begrenzt. Die Formhöhlung ist gegen einen Verlust an Wolframkarbidmasse einmal durch den getrennten Dichtdeckel 24 nach oben hin abgedichtet, welcher durch vertikale hin- und hergehende Einrichtungen 25 druckbeaufschlagt wird, und zum anderen seitlich abgedichtet durch die getrennte seitliche Dichtplatte 26, welche einmal durch die obere Druckschraube 27 im Halter 2Ö und die untere Druckschraube 29 im Haltering 14 in der gewünschten Weise festgeklemmt wird.

Fig.4 zeigt eine Spannvorrichtung, in welcher die in der vorstehend beschriebenen Formpresse hergestellten, schraubenlinienförmigen Wolframkarbid-Preßlings gesintert werden. Wenn es sich

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auch bei dieser Spannvorrichtung um eine von der Formpresse getrennte Vorrichtung handelt, so haben ihre Bauteile doch die gleiche Form und Funktion wie die entsprechenden Bauteile der Formpresse. Sie besteht im Ganzen aus Graphit und besitzt einen spulenförmigen Körper, welcher längsgeschlitzt ist, sodaß zwei hülsenartige Segmente 30, 31 entstehen, wobei die beiden Trennschnitte 32 und 33 der beiden Segmente schraubenlinienförmig entsprechend den Trennschnitten 15 und l6 in der Formpresse verlaufen. Diese beiden Segmente 30 und 3I besitzen teilweise kreisförmige Endflansche Z>k und 35 und eine Längs- oder Axialbohrung zur Aufnahme eines einschiebbaren stabartigen Zapfens 37· Die runde Oberfläche dieses Zapfens hält, wenn der Zapfen in die Bohrung eingesetzt ist, Kontakt mit der Innenfläche eines Preßlings, während die schraubenlinienförmig verlaufenden Seiten-Kanten, welche die beiden Hülsensegmente begrenzen, den Kontakt mit den Seitenflächen eines Preßlings aufrecht erhalten. Außerdem ist ein Abschlußdeckel 38 vorgesehen, welcher sich der Mantelfläche der Spule bezw. der Hülsensegmente anpasst und von außen her gegen die Außenfläche eines Preßlings drückt. Die Endflansche 3^ und 35 besitzen jeweils eine Abflachung 39 bezw. 40, welche, wenn die Spannvorrichtung mit dem eingesetzten Preßling auf die ebene Fläche eines Sinterofens aufgesetzt wird, infolge ihres zueinander um die Längsachse der Spannvorrichtung versetzten Verlaufes auf jeden Segment der Hülse ein Drehmoment in der Weise ausüben, daß die beiden Kanten 32 und 33 der beiden Segmente sich fest gegen die Seitenflächen eines schraubenlinienförmigen Preßlings legen und dadurch einer winkligen Schrumpfverformung in Richtung des Teilkreises des gesinterten Preßlings entgegenwirken, wenn dieser je nach der Zusammensetzung der Sintermischung bei

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15OO-l6OO°C gesintert wird. Infolgedessen entspricht die Steigung des schraubenlinienförmigen gesinterten Preßlings genau dem gewünschten schraubenlinienförmig verlaufenden Schneidkantenprofil eines Schneidwerkzeuges, für welches ein derartiger Schneideinsatz konzipiert ist.

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Leerseite

Claims

Andrejewslei, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen ^942132 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Preßformen von Wolframkariid zu einen, Preßling für einen Schneideneinsatz für ein Schneidwerkzeug, gekennzeichnet durch ein napL':'örmigeü Jehäuse (1) mit einem Mittelzapfen (5), einer Druckbacke (9) auf einer durch einen DrucKhebelarm (17) bewegbaren Druckplatte (lü) und einer Auswerferbacke (12) auf einer durch einen Auswerferhebel (l'j) bewegbaren Auswerferplatte (13), wobei die Backen als ^wei zylindrische Hülsensegmente geformt sind, welcne längs T^ennschnitten zusammenpassen, die mit dein Mittelzapfen an dessen einer Seite Flächen einer Gesenkform und an dessen anderer Seite einen winkligen Auswurfschlitz begrenzen und wobei die Backen entsprechend den Bewegungen der beiden Hebelarme (1? und Iy) in winklig begrenzten hin- und hergehenden Bewegungen trennbar und schließbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formhöhlung der Presse durch schraubenlinienförmige Trennschnitte, durch die Mantelfläche des zylindrischen Mittelzapfens die Oberseite der den Mittelzapfen stützenden Säule (4), einen vertikal auf und nieder bewegbaren oberen Dichtdeckel '24) und eine seitliche Dichtplatte (26) mit einer schraubenlinienförmig gekrümmten Dichtfläche begrenzt ist, wobei für die seitliche Dichtpiatte Klemmorgane (27, 2y) und für den oberen Dichtdeckel Druckbeaufschiagungsorgane vorgesehen sind.

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Zj

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohe der die Trennschnitte der Backenhülsen begrenzenden Flächen (1!?, 16) gleich der Differenz aus Nenndurchmesser eines Preßlings und dessen Kerndurchmesser plus den. radialen Schrumpfmaß des Preßlings nach dem Sintern ist.

4. Spannvorrichtung zum Sintern von in der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 3 hergestellten WolframKarbidpreßlingen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer spulenförmigen Hülse besteht, die durch zwei längsgeteilte Segmente (30, 3¹) gebildet wird, daß die Schnittflächen (32, 33) der Segmente bei Auflage auf einer ebenen Fläche eines Sinterofens derart durch Gewicht zwangsschlüssig beaufschlagt sind, daß sie gegeneinander bewegbar und gegen die Seitenflächen eines eingelegten Preßlings drückbar sind, und daß ein in die Hülse einsetzbarer Mittelzapfen (36) und eine dem Hülsenmantel angepaßte Abdeckung (38) als Auflageflächen für die Innen- bezw. Außenseite des Preßlings vorgesehen sind und dadurch die Schrumpfverformung des Preßlings beim Sintern in Richtung des Teilkreises sowie in radialer Richtung kompensierbar ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Bauteile aus Graphit bestehen.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4 und 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschnitte der längsgeteilten Hülse zur Ausbildung eines Schraubenlinien- oder spiralförmigen Rohlings Schraubenlinien- oder spiralförmig verlaufen.

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7. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, Jj und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Mittelzapfens (37) gleich dem Kerndurchmesser des mit dem fertig gesinterten Schneideinsatz zu bestückenden Schneidwerkzeuges ist, daß die Radialütärke der Hülsensegmente (30, 31) an den Trennschnitten (32, 33) gleich dem Gesamtdurchmesser oder der radialen Gesamthöhe eines gesinterten Rohlings ist, jedoch um das beim Sintern eines Preßlings entstehende Schrumpfmaß in radialer Richtung Kleiner ist als die radiale Gesamthöhe eines ungesinterten Preßlings.

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