DE3211092A1

DE3211092A1 - Loethalterung und unter verwendung dieser hergestellte werkzeuge sowie verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE3211092A1
Application number: DE19823211092
Authority: DE
Inventors: Owen Kay 15522 Bedford Pa. Crist
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1981-03-27
Filing date: 1982-03-25
Publication date: 1982-11-18
Also published as: DE3211092C2; AU558652B2; GB2095603B; GB2095603A; US4688652A; CA1189359A; AU8060282A

Description

PRINZ, f

1092 Patentanwälte " · european Patent Attoi neys.:.

München Stuttgart

.5.

KENNAMETAL INC. 25. März 1982

P.O. Box 231
Latrobe, Penn. 15650
V.St.A.

Unser Zeichen: K 1101

Löthaiterung und unter Verwendung dieser hergestellte Werkzeuge sowie Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft allgemein die Technik des Lötens bzw. Hartlötens und durch Löten bzw. Hartlöten hergestellte Werkzeuge. Insbesondere betrifft die Erfindung Löthalterungen und ihre Anwendung zum Zusammenlöten von Teilen, die während eines automatischen Löt- bzw. Hartlötvorganges in einer bestimmten gewünschten Beziehung bzw. Lage zueinander gehalten werden.

Es ist bekannt, Schneidwerkzeuge mit einem Schneidende und einem Schaft herzustellen, indem ein harter, verschleißbeständiger Einsatz, z.B. aus Sinterkarbid, an dem Schneidende eines Schaftes, der aus einem weicheren, jedoch festeren Material wie Stahl besteht, durch Hartlötung zu befestigen. Die zueinander passenden Flächen des Einsatzes und des Schaftes bewirken in manchen Fällen die gegenseitige Positionierung der beiden Teile während des Hartlötens. In vielen Fällen läßt jedoch die Geometrie des Werkzeugs oder der verschiedenen Teile eine Relativbewegung zwischen diesen Teilen während

des Lötvorganges zu, wenn nicht eine äußere Halterung verwendet wird, um die Teile ausgerichtet zu halten.

Die Erfindung befaßt sich mit dem letzteren Fall. Bei automatisierten Lötvorgängen wird das Lötmaterial zwischen dem Einsatz und dem Werkzeugkörper in einer ersten Station, z.B. durch Induktionserhitzung, in den geschmolzenen Zustand gebracht. Das Werkzeug wird dann in eine zweite Station bewegt, um abgekühlt bzw. abgeschreckt zu werden. Während dieser Bewegung von der ersten zur zweiten Station ist das Lötmaterial noch wenigstens teilweise geschmolzen, so daß eine Relativbewegung zwischen dem Einsatz und dem Werkzeugkörper leicht stattfinden kann.

Um dieses Problem zu lösen, wurde die Anwendung von äußeren Transporthalterungen vorgeschlagen, in denen der Einsatz in Ausrichtung zum Werkzeugkörper gehalten wird, während die Einheit von der Heizstation zur Kühlstation transportiert wird. Bei diesem Vorschlag sind jedoch neue Probleme aufgetreten. Es zeigte sich nämlich, daß das Flußmittel, mit dem der Werkzeugkörper, der Einsatz und das Lötmaterial überzogen sind, um eine Verunreinigung zu verhindern, sich auf der äußeren Halterung ablagert und verhindert, daß die Halterung den Einsatz und den Werkzeugkörper in einwandfreier Weise erfaßt. Um dem abzuhelfen, muß der automatisierte Lötvorgang periodisch unterbrochen werden, um das Flußmittel von der Halterung zu entfernen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Löthalterung., die während des Lötvorganges die relative Lage der zu verlötenden Teile zueinander wahrt, ohne daß Schwierigkeiten durch Flußmittelablagerungen auf der Halterung auftreten. Ferner soll ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren, zum Hartlöten von Schneidwerkzeugen geschaffen werden. Die . durch dieses Verfahren hergestellten Schneidwerkzeuge sollen durch Anwendung der durch die Erfindung geschaffenen Lot-

halterung eine hohe Qualität aufweisen.

Diese Aufgabe wird insbesondere durch die. Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Löthalterung werden die zwei zu verlötenden Teile ohne äußere Halterung in Stellung zueinander gehalten. Die erfindungsgemäße Halterung wird integrierter Bestandteil der verlöteten Teile. Bei der erfindungsgemäßen Löthalterung erstreckt sich ein erster Flügel bis an den Werkzeugkörper, um so die Lage der Löthalterung und des sehr verschleißbeständigen Einsatzes während des Lötvorganges aufrechtzuerhalten.

Ferner erstreckt sich ein zweiter Flügel von der Halterung fort, um den Einsatz im Inneren der Halterung während des Lötvorganges festzuhalten.

Durch die Erfindung können Schneidwerkzeuge durch Hartlöten hergestellt werden, indem in einfacher Weise -ein verschleißbeständiger Einsatz durch Schnappsitz in einer Halterung befestigt wird und die Halterung durch Schnappsitz auf dem Werkzeugkörper befestigt wird, woraufhin die so gebildete Gesamtheit durch Hartlöten vereinigt wird. Während des automatischen Lötvorgangs sind keine externen Halterungen erforderlich, da die Flügel eine ausreichende Strukturfestigkeit besitzen, um während der beim Löten auftretenden Temperaturen den Einsatz relativ zu dem Werkzeugkörper festzuhalten, auch wenn das Lötmaterial geschmolzen ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Halterung aus einem gebogenen Metallblech gebildet, das aus zwei Werkstoffen mit unterschiedlichen Schmelzpunkten besteht. Der Werkstoff mit der niedrigeren Schmelztemperatur ist das Lötmaterial, während der Werkstoff mit dem höheren Schmelzpunkt die Lage des Einsatzes relativ zu dem Werkzeugkörper aufrechterhält,

während die Löttemperaturen auftreten.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform umfaßt die Halterung eine Federklammer und davon getrennte Lötmittel.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Halterung und des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird ein Schneidwerkzeug geschaffen, bei dem ein sehr verschleißfester Einsatz an einem Werkzeugkörper durch Hartlöten angebracht ist, wobei die Flügel an der Löthalterung sich von dem Einsatz fort erstrecken und an dem Werkzeugkörper in Anlage sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht der erfindungsgemäßen Löthalterung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Löthalterung, in der ein Einsatz mit hoher Verschleißfestigkeit gehaltert ist;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs, das unter Anwendung der in Fig. 1 gezeigten Löthalterung hergestellt wurde;

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen •Löthalterung;

Fig. 5 eine Draufsicht des in Fig. 3 gezeigten Schneidwerkzeugs, das unter Anwendung der in Fig. 4 gezeigten Löthalterung hergestellt wurde;

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Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Löthalterung;

Fig. 7 eine Draufsicht des in Fig. 3 gezeigten Schneidwerkzeugs, das unter Anwendung der in Fig. 6 gezeigten Löthalterung hergestellt wurde;

Fig. 8 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs mit einer anderen erfindungsgemäßen Löthalterung; und

Fig. 9 eine um 90 gegenüber Fig. 8 verdrehte Ansicht der in dieser Figur gezeigten Ausführungsform.

In Fig. 3 ist ein Bohreisen 1 gezeigt. Dieses Werkzeug ist zur Drehung um seine Achse A ausgebildet. Am Arbeitsende des Werkzeugkörpers 3 weist dieses Werkzeug einen Einsatz 5 zwischen zwei Zinken 19 auf. Der Einsatz weist zwei Schneidkanten 7 auf, die nach rückwärts abgeschrägt sind, während sie sich radial auswärts erstrecken. Das Bohreisen 1 arbeitet hervorragend, wenn der Einsatz 5 auf der Rotationsachse A zentriert ist.

Derartige Werkzeuge sind, wie eingangs erwähnt wurde, nicht mit integrierten Halterungsmitteln zum Halten des Einsatzes 5 in der gewünschten Lage während des Lötvorganges versehen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist erfindungsgemäß eine Löthalterung 9 vorgesehen, die mit Mitteln versehen ist, um die Lage des Einsatzes 5 in bezug auf den Werkzeugkörper 3 aufrechtzuerhalten.

Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Löthalterung 9 umfaßt ein Teil aus Metallblech, das so gebogen und geknickt wurde, daß es einen im wesentlichen flachen Sockelteil 11 aufweist. Auf beiden Seiten des Sockelteils 11 erstrecken

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sich Schenkel 13. Diese Schenkel erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Sockelteils 11, An den einander gegenüberliegenden Enden der Schenkel 13 befinden sich Flügel 17, die von den Schenkeln abgewinkelt über die Enden des Sockelteils 11 hinausstehen.

Diese Flügel sind so positioniert, daß sie einen sehr verschleißfesten Einsatz 5 dazwischen aufnehmen und im wesentlichen in einer festen Lage halten. Von den Enden des Sockelteils 11 erstrecken sich Füße 15 nach unten. Die Füße haben einen Abstand voneinander, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Werkzeugkörpers 3 oder etwas kleiner als dieser ist.

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Der Einsatz 5 ist in die Halterung 9 so eingeschoben, daß er auf seinen Seiten zwischen den Schenkeln 13 und an seinen Enden zwischen den Flügeln 17 festgehalten ist. Die Füße 15 erstrecken sich nicht oder nur kaum über die Außenenden des Einsatzes 5 hinaus und sind um etwa 90 von dem Sockelteil 11 abgebogen.

Es wird nun erneut auf Fig. 3 Bezug genommen. Der harte , verschleißbeständige Einsatz 5 und die Löthalterung 9 bilden zusammen eine Einheit, die zwischen die beiden Zinken 19 am Arbeitsende des Werkzeugkörpers 3 eingeschoben sind. In der Zeichnung ist ein Zinken 19 gezeigt, während der andere Zinken 19 hinter dem Einsatz 5 verborgen ist. und in dem Quadranten liegt, der demjenigen gegenüberliegt, in dem sich der sichtbare Zinken befindet.

Wie die Zeichnung zeigt, haben die Füße 15 eine solche Größe, daß sie über die Außenabmessung des Werkzeugkörpers 3 geschoben werden können und an diesem in Anlage sind, so daß der Einsatz 5 in einer vorbestimmten Lage auf den Werkzeugkörper 3 aufgeschoben ist und auf diese Weise auf der Rotationsachse A zentriert ist.

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Sobald die Einheit so zusammengefügt ist, werden der Einsatz 5, die Halterung 9 und das Arbeitsende des Werkzeugkörpers 3 mit Flußmittel überzogen, auf die Löttemperatur erhitzt und dann abgekühlt bzw. abgeschreckt. Die erfindungsgemäße Halterung 9 ermöglicht die Durchführung dieses Lötvorganges auf vollautomatische Weise. Da keine äußere Halterung erforderlich ist, um den Einsatz 5 in bezug auf den Werkzeugkörper 3 in Stellung zu halten, während das Lötmaterial geschmolzen wird, entfällt das Erfordernis, den Lötvor.gang anzuhalten, um von äußeren Halterungen angesammeltes Flußmittel zu entfernen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Halterung 9 aus zwei Stoffen hergestellt, die verschiedene Schmelzpunkte aufweisen. Der erste Stoff, der den niedrigeren Schmelzpunkt aufweist, ist das Lötmaterial, während der zweite Stoff, der den höheren Schmelzpunkt aufweist, eine ausreichende Festigkeit bei Löttemperaturen aufweist, um den Einsatz 5 am Werkzeugkörper 3 festzuhalten, während das Lötmaterial geschmolzen ist. Vorzugsweise wird die Halterung 9 aus einem blechförmigen Material gebildet, das den höheren Schmelzpunkt aufweist und beidseitig mit dem Lötmaterial beschichtet ist.

Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen. Die dort gezeigte andere Ausführungsform der Halterung 40 weist ebenfalls einen Sockelteil 42 auf. An den beiden Seiten des Sockelteils 42 erstrecken sich Schenkel 44 im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Sockelteils 4 2 nach oben. An den Außenenden der Schenkel 44 befinden sich Flügel 46, die dazu dienen, den Einsatz in der Halterung 40 in Stellung zu bringen, ebenso wie die Flügel 17 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2.

Die Halterung 40 unterscheidet sich jedoch von der Halterung 9 darin, daß die zum Einsetzen der Halterung und des Einsatzes in der geeigneten Stellung am Werkzeugkörper ver-

wendeten Flügel sich nicht an den einander gegenüberliegenden. Enden des Sockelteils befinden, sondern an den Schenkeln 44. Wie aus Fig. 4 ersichtlich i,st, erstrecken sich die Flügel 48 vom Innenrand der Schenkel 44 auswärts und sind so konstruiert, daß sie gegen die im wesentlichen senkrechten Oberflächen 50 an den Zinken 19 des Werkzeugkörpers 3 anstoßen, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Eine weitere Ausführungsform der Löthalterung ist in Fig. 6 gezeigt. Bei dieser Halterung 60 sind die Flügel an den Enden des Sockelteils durch Flügel 62 an den Außenenden der Schenkel 64 ersetzt. Die Flügel 62 erstrecken sich seitlich vom Sockelteil 66 und den Schenkeln 64 und entgegengesetzt zu den Flügeln 68 fort, die an den Enden des Einsatzes 5 in Anlage kommen. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, liegen die Flügel 62 radial einwärts von den Flügeln 68 und sind am Außenumfang des Werkzeugkörpers 3 in Anlage, wodurch die Halterung und der Einsatz an dem Werkzeugkörper 3 zentriert sind.

Beim Lötvorgang werden die Flügel 17, 46 bzw. 68 an den Außenenden des Einsatzes 5 angelötet. Anschließend können sie abgeschliffen werden, da sie ihren Zweck erfüllt haben und beim Bohrvorgang, wenn sie nicht entfernt würden, schnell durch Verschleiß entfernt werden würde.

In den Fig. 8 und 9 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Schneidwerkzeuges und der erfindungsgemäßen Halterung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Halterung eine Federklammer 80 und davon getrennt Scheiben 82 aus Lötmaterial. Die Federklammer 80 umfaßt einen flachen Sockelteil 84 mit an seinen Enden gebildeten Flügeln. Die Flügel sind durch Biegen so geformt, daß sie nach unten sich erstreckende Flügel 86 bilden, die elastisch am Außenuinfang des Werkzeugkörpers 3 anliegen, und nach oben sich erstreckende

Flügel 88 bilden, die elastisch an den Enden eines harten, verschleißbeständigen Einsatzes 5 anliegen, der zwischen den Flügeln 88 gehalten ist. Die aus dem Einsatz 5 und der Federklammer 80 gebildete Einheit wird zwischen den Zinken 19 am Arbeitsende des Werkzeugkörpers 3 angeordnet. Zwischen den Zinken 19 und der aus der Federklammer 80 und dem Einsatz 5 gebildeten Einheit,werden die Scheiben 82 aus Lötmaterial angeordnet. Diese Scheiben 82 umfassen vorzugsweise eine Innenschicht aus einem Material mit höherem Schmelzpunkt, die mit Außenschichten eines Materials mit niedrigerem Schmelzpunkt bedeckt ist. Die Federklammer 80 ist vorzugsweise aus Federstahlblech gebildet. Nach dem Abschluß des Lötvorganges .können die Flügel 88 und 86 entfernt werden, wobei der Einsatz 5 und der flache Sockelteil 84 zwischen den Zinken 19 durch die Lötscheiben 82 eingelötet sind.

Leerseite

Claims

PRINZ, BUNKE &;PARTNER C C. I I U3i Patentanwälte · European Patent Attorneys München Stuttgart KENNAMETAL INC. 25. März 1982 P.O. Box 231 Latrobe, Penn. 15650 V.St.A. Unser Zeichen: K 1101 Löthalterung und unter Verwendung dieser hergestellte Werkzeuge sowie Verfahren zu deren Herstellung PATENTANSPRÜCHE

1. Löthalterung zum Verbinden eines ersten Teiles mit einem zweiten Teil, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung zum Halten des ersten Teils innerhalb der Halterung in einer vorbestimmten Lage während des Lötens und eine zweite Einrichtung zum Halten der Halterung an dem zweiten Teil in einer zweiten vorbestimmten Lage während des Lötens.

2. Löthalterung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Metallblechteil, das zwei Stoffe mit unterschiedlichen Schmelzpunkten umfaßt.

3. Löthalterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der zwei Stoffe einen Schmelzpunkt aufweist, der niedriger ist als der des anderen Stoffes und der

ein Lötmaterial bildet, während der andere der zwei Stoffe eine ausreichende Festigkeit bei Löttemperaturen bewahrt, um das erste Teil sowie die Halterung selbst in der ersten bzw. in der zweiten vorbestimmten Lage zu halten.

4. Löthalterung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Einrichtung aus Metallblechflügeln gebildet sind, die entgegengesetzten Richtungen zugewandte Anlageflächen aufweisen.

5. Löthalterung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblechmaterial eine Innenschicht aus dem Stoff mit höherem Schmelzpunkt und Außenschichten aus Lötmaterial aufweist.

6. Schneidwerkzeug mit einem Werkzeugkörper, der ein Arbeitsende aufweist, und mit einem harten, verschleißbeständigen Einsatz sowie mit einer Einrichtung zum Anlöten bzw. Hartlöten dieses Einsatzes, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anlöten bzw. Hartlöten umfaßt: eine erste Einrichtung zum Halten der Lot- bzw. Hartlöteinrichtung in einer ersten vorbestimmten Stellung an dem Werkzeugkörper und eine zweite Einrichtung zum Halten des Einsatzes in einer zweiten vorbestimmten Stellung an der Lot- bzw. Hartlöteinrichtung, wobei der Einsatz durch diese Lot- bzw. Hartlöteinrichtung an dem Arbeitsende des Werkzeugkörpers angelötet ist.

7. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lot- bzw. Hartlöteinrichtung ein gebogenes Metallblechteil umfaßt, das einen Sockelteil und wenigstens einen von dem Sockelteil abgewinkelt sich erstreckenden Schenkel aufweist.

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8. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung wenigstens einen sich von der Löt- bzw. Hartlöteinrichtung fort erstrekkenden Fuß oder Flügel umfaßt.

9. Schneidwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung einen Flügel umfaßt, der sich von der Löt- bzw. Hartlöteinrichtung fort erstreckt.

10. Schneidwerkzeug mit einem Werkzeugkörper, das ein Arbeitsende aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich von dem Arbeitsende des Werkzeugkörpers Zinken fort erstrecken, zwischen denen ein Schlitz gebildet ist, daß ein harter, verschleißbeständiger Einsatz vorgesehen ist, daß eine an die Zinken und an den Einsatz angelötete Löthalterung vorgesehen ist und daß die Löthalterung Flügel aufweist, die sich von dem Einsatz fort erstrecken und an dem Werkzeugkörper anliegen.

11. Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs durch Anlöten eines harten, verschleißbeständigen Einsatzes an einem Werkzeugkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz in einer Löthalterung in Stellung gebracht wird, daß die Löthalterung auf den Werkzeugkörper so aufgeschoben wird, daß sie den Einsatz an diesem Werkzeugkörper festhält und daß der Einsatz und die Löthalterung an dem Werkzeugkörper angelötet werden.

12. Verfahren zum Anlöten eines harten, verschleißbeständigen Einsatzes an einem Werkzeugkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz in einer Löthalterung in Stellung gebracht wird, daß die Löthalterung verwendet wird, um den Einsatz in einer vorbestimmten Lage an dem Werkzeugkörper festzuhalten, und daß der Einsatz und die Löthalterung an dem Werkzeugkörper angelötet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Löthalterung durch Biegen eines blechförmigen Materials hergestellt wird, indem Flügel gebildet werden, die den Einsatz in der Halterung und

■ an dem Werkzeugkörper während des Lötvorganges in einer festen und vorbestimmten Stellung halten.

14. Löthalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Einrichtung eine Federklammer umfassen und daß die Löthalterung ferner eine von der Federklammer getrennte Löteinrichtung umfaßt.

15. Bohrwerkzeug mit einem Werkzeugkörper, das ein Arbeitsende aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich von dem Arbeitsende des Werkzeugkörpers Zinken fort erstrecken und einen Schlitz dazwischen bilden, daß eine den Boden des Schlitzes bildende Bodenwand vorgesehen ist, daß ein harter, verschleißbeständiger Einsatz und eine Metallblechschexbe vorgesehen sind, daß die Metallblechscheibe zwischen der Bodenwand und dem Einsatz gehalten ist und daß der Einsatz und die Metallblechscheibe an dem Werkzeugkörper angelötet sind.