DE4039217C2

DE4039217C2 - Rundschaftmeißel

Info

Publication number: DE4039217C2
Application number: DE4039217A
Authority: DE
Inventors: Willi Jacobs
Original assignee: Sperling Friedrich Dr-Ing 56410 Montabaur De
Current assignee: SPERLING, FRIEDRICH, DR.-ING., 66123 SAARBRUECKEN,
Priority date: 1990-12-08
Filing date: 1990-12-08
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2010-12-09
Also published as: DE4039217A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rundschaftmeißel für den Einsatz auf Fräswalzen von Straßenfräsmaschinen und Bergbaumaschinen, bestehend aus einem Grundkörper mit einer auf dem Grundkörper fest angebrachten Spitze aus Hartmetall und einer verschleißfesten Schicht auf einer der Spitze benachbarten Ringfläche des Grundkörpers, wobei die Außenfläche der Spitze stufenlos an die Oberfläche der verschleißfesten Schicht angeschlossen ist.

Straßenfräsmaschinen dienen zum Abfräsen von Straßendecken aus Asphalt, Beton oder dergl. zum Zwecke ihrer Ausbesserung oder Erneuerung. Die Fräswalzen dieser Maschinen sind mit einer großen Zahl von Fräsmeißeln bestückt, die im allgemeinen als Rundschaftmeißel ausgebildet sind. Die Meißel unterliegen bei der Härte des abzutragenden Materials einer starken Beanspruchung und sind daher mit einer Spitze aus Hartmetall versehen.

Bei den in der Praxis eingesetzten Rundschaftmeißeln hat der Meißelgrundkörper am vorderen Ende eine zylindrische Axialbohrung, in welche die Hartmetallspitze durch Hartlötung fest eingesetzt ist. Während die Hartmetallspitze den auftretenden Beanspruchungen im wesentlichen gewachsen ist und nur langsam abgetragen wird, unterliegt der die Hartmetallspitze tragende Grundkörper aus Stahl auf der sich an die Spitze anschließenden ringförmigen Flankenfläche einem erheblichen Verschleiß, der sich in einer relativ schnellen Materialabtragung in dieser Ringzone zeigt. Schließlich wird die Verbindung zwischen der Hartmetallspitze und dem Grundkörper so schwach, daß die Spitze abbricht. Die begrenzte Standzeit dieser Meißel hat daher zur Folge, daß die verschleißfeste Hartmetallspitze nicht ausgenutzt wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Rundschaftmeißel besteht darin, daß durch das Einsetzen der Hartmetallspitze in die im Grundkörper ausgebildete Sackbohrung am Grundkörper eine radial vorstehende, ringförmige Stufe verbleibt. Diese Stufe ist aus mehreren Gründen nachteilig. Der Grundkörper ist an ihr besonders stark dem Verschleiß ausgesetzt, wobei die vom Material auf die Stufe wirkenden Druckkräfte noch etwa parallel zur Lötfuge gerichtet sind. An der radialen Stufe wird daher häufig ein erhöhter Verschleiß beobachtet. Darüber hinaus hemmt die ringförmige Stufe das Gleiten des Materials über die Meißelaußenfläche, wodurch die zum Abfräsen eines gegebenen Materialvolumens erforderliche Energie erheblich ansteigt.

Aus der DE-OS 35 19 101 ist ein Rundschaftmeißel für eine Fräsvorrichtung bekannt, dessen Meißelkopf aus hartmetallischem Material besteht und in einer konzentrischen Öffnung des Meißelschaftes angebracht ist. Zur Verminderung des Verschleißes des sich an den Meißelkopf anschließenden Teils des Meißelschaftes sind mehrere ineinanderliegende Hülsen mit von außen nach innen zunehmender Härte vorgesehen. Dabei hat die Meißelspitze jedoch keine Abschirmfunktion für die sich an die Spitze anschließende Schaftoberflächenschicht, um die Verschleißwirkung des abzufräsenden Materials auf diese Schicht zu verringern und die Standzeit des Meißels zu verlängern. Teilweise ist der Verschleiß dieser ineinanderliegenden Hülsen bzw. Schichten im Anschluß an die Metallspitze sogar beabsichtigt, weil erst die teilweise abgenutzte Meißelform, bei der die weicheren äußeren Schichten teilweise abgetragen sind, die gewünschte Verschleißfestigkeit aufweist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rundschaftmeißel für den Einsatz auf Fräswalzen von Straßenfräsmaschinen und Bergbaumaschinen zu schaffen, der eine wesentlich höhere Standzeit als die bekannten Rundschaftmeißel aufweist. Insbesondere soll der Rundumverschleiß auf der Mantelfläche des die Hartmetallspitze tragenden Grundkörpers wesentlich verringert werden.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Rundschaftmeißel erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberfläche der Spitze in dem der verschleißfesten Schicht benachbarten Ringbereich ballig ausgebildet ist. Durch die ballige Gestalt der Spitze wird die dem Verschleiß besonders ausgesetzte vordere Mantelfläche des Grundkörpers sowie auch die Hartlötfuge zwischen der Spitze und dem Grundkörper bzw. der verschleißfesten Schicht vom Angriff und Druck des Materials teilweise entlastet. Die Balligkeit ergibt ferner einen vergrößerten Querschnitt der Hartmetallspitze. Daher ist es möglich, die Eingriffsverbindung zwischen dem Grundkörper und der Spitze innerhalb der Spitze vorzusehen und so Hartmetall bei der Herstellung der Spitze zu sparen.

Durch Vermeidung der ringförmigen Stufe an der Grenze zwischen der Hartmetallspitze und dem aus Stahl bestehenden Grundkörper wird einerseits der durch die Stufe bedingte erhöhte Widerstand beim Eindringen des Meißels in das Straßendeckenmaterial vermieden. Zum anderen wird aber auch der an der Stufe auftretende oder durch sie hervorgerufene Verschleiß des Grundkörpers vermieden. Vor allem wird aber der oben erwähnte Rundumverschleiß auf der Mantelfläche des Grundkörpers durch die verschleißfeste Schicht aufgrund der Balligkeit der Spitze verhindert. Die bei bekannten Rundschaftmeißeln durch diesen Verschleiß beeinträchtigte Standzeit wird bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wesentlich verlängert.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rundschaftmeißels ist das vordere Ende des Grundkörpers kegelstumpfförmig ausgebildet und weist die Hartmetallspitze rückseitig eine entsprechende kegelstumpfförmige, axiale Ausnehmung auf. Durch den in die Spitze eingreifenden kegelstumpfförmigen Zahn des Grundkörpers wird im Vergleich zu der herkömmlichen Ausführungs form mit in den Grundkörper eingreifender Spitze Hartmetall gespart. Außerdem wird die Festigkeit der Hartlötverbindung zwischen der Spitze und dem Grundkörper erhöht und die Statik verbessert. Die vom Material auf die Spitze einwirkenden Druck- und Stoßkräfte wirken nicht nur axial, sondern auch unter einem spitzen Winkel zur Meißel achse auf die Spitze und können durch die kegelstumpfförmige Ver zahnung besser auf den Meißelgrundkörper übertragen werden.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meißels besteht die verschleißfeste Schicht auf dem Grundkörper aus Hartstoff, der auf den Grundkörper aufgespritzt ist. Der Grundkörper hat zu diesem Zweck eine der vorgesehenen Schichtdicke entsprechend tiefe ring förmige Ausnehmung, in der der Hartstoff z. B. durch eine Plasmaspritz technik aufgespritzt wird. Geeignete Werkstoffe für die Schicht sind z. B. die Metalle Wolfram, Molybdän, Chrom, Tantal, Titan, Niob, Zirkon, Hafnium sowie deren Carbide, Nitride, Boride, Silicide, wobei diese mit geeigneten Bindemetallen legiert oder gemischt sein können.

Bei einer anderen Ausführungsform besteht die verschleißfeste Schicht aus Keramik. Geeignete keramische Werkstoffe sind z. B. Zirkon oxid (ZrO₂), auch stabilisiertes (dotiertes) Zirkonoxid (z. B. mit Yttrium dotiert), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Siliziumnitrid (Si₃N₄) , Siliziumcarbid (SiC) und Borcarbid (B₄C).

Die aus Hartmetall oder Keramik bzw. Metallkeramik beste hende verschleißfeste Schicht hat vorzugsweise eine Dicke in dem Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, insbesondere eine Dicke von 0,6 bis 1,0 mm. Die Schicht hat ferner vorzugsweise eine Breite in Axialrichtung in dem Bereich von 8 bis 18 mm, insbesondere von 10 bis 15 mm. Die verschleißfeste Schicht deckt daher die gesamte Ringzone des Grund körpers ab, die bei den bekannten Rundschaftmeißeln einem schnellen Verschleiß unterliegt.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rundschaftmeißels besteht die verschleißfeste Schicht aus Hart gummi. Die Hartgummischicht ist im allgemeinen dicker als die aufgespritzten Verschleißschichten. Ihre Dicke liegt z. B. in dem Bereich von 2 bis 15 mm, vorzugsweise 3 bis 12 mm. Geeignete Hartgummimaterialien sind z. B. solche aus Natur- oder Synthese kautschuk, versetzt mit aktiven oder inaktiven Füllstoffen, wodurch sich Elastizität und Härte (Shore-Härte) in relativ weiten Grenzen beeinflussen lassen.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meißels besteht der verschleißfeste Mantel aus einer vorgeform ten kegelstumpfförmigen Hartgummihülse, die über die Hartmetall spitze auf den Grundkörper aufgeschoben wird.

Zweckmäßigerweise trägt der Schaft des Grundkörpers eine einfach geschlitzte Hülse mit einem angeformten zweifach ge schlitzten Teller. Mit Hilfe dieser Federhülse wird der Meißel in der Box des Meißelhalters frei drehbar gehalten, so daß sich die Beanspruchung des Meißels durch das Material gleichmäßig über den Meißelumfang verteilt.

Zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Rundschaft meißels werden nun an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meißels teilweise im Axialschnitt und teilweise in der Seiten ansicht;

Fig. 2 die Seitenansicht der auf dem Meißelschaft befind lichen Federhülse;

Fig. 3 die Draufsicht der in Fig. 2 gezeigten Federhülse; und

Fig. 4 die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rundschaftmeißels teilweise im Axialschnitt und teilweise in der Seitenansicht.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 trägt der Grundkörper 1 aus Stahl eine kappenförmige Hartmetallspitze 2. Der Grundkörper 1 hat am vorderen Ende einen kegelstumpfförmigen Vorsprung 3 und die Spitze 2 rückseitig eine kegelstumpfförmige Ausnehmung 4 dergestalt, daß die Spitze 2 mit der Ausnehmung 4 auf den Vorsprung 3 aufgesetzt werden kann und beide Teile durch Hartlötung fest verbunden werden können. Die ringförmige Löt fuge 5 auf der Außenseite des axialsymmetrischen Meißels steht im wesentlichen senkrecht zur Meißelachse 6.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, hat die Hartmetallspitze 2 in ihrem hinteren Bereich 7 eine ballige Kontur, die sich über den gesamten Umfang der Spitze erstreckt. An den balligen Be reich 7 schließt sich nach vorne eine schwach konkave Zone 8 an. Der Grundkörper 1 trägt unmittelbar an die Fuge 5 anschlie ßend eine sich über den gesamten Grundkörperumfang erstreckende Hartstoffschicht 9, die in Fig. 1 übertrieben dick dargestellt ist und in einem typischen Beispiel eine Dicke von 1 mm hat. Die Hartstoffschicht 9 ist auf den Grundkörper 1 z. B. durch die be kannte Plasmaspritztechnik aufgebracht. Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, trägt der Rundschaft 10 des Meißels eine Feder hülse 11, die in den Fig. 2 und 3 in der Ansicht und Drauf sicht gezeigt ist. Aus diesen Figuren wird deutlich, daß die Hülse 11 einen nach außen gebogenen Kragen 12 mit zwei einander diagonal gegenüberliegenden Schlitzen 12a hat. Die Hülse 11 selbst hat einen über ihre gesamte Länge reichenden Schlitz 13, so daß sie federnd zusammengebogen oder auseinandergezogen wer den kann. Die Hülse 11 dient zur Halterung des Rundschaftmeißels in der Box (Aufnahmevorrichtung) eines Meißelhalters (nicht dar gestellt), wobei die Drehbarkeit des Meißels gewährleistet bleibt.

Bei der in Fig. 4 gezeigten zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rundschaftmeißels tragen gleiche Positionen auch gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 1. Der Grundkörper 1 trägt wiederum am vorderen Ende einen kegelstumpfförmigen Vor sprung 3, der mit einer entsprechend geformten Ausnehmung 4 auf der Rückseite der Hartmetallspitze 2 in Eingriff und mit ihr hartverlötet ist. Das im übrigen wesentlich schlanker als bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ausgebildete Vorderteil 14 hat ebenfalls Kegelstumpfform und trägt einen ringförmigen Hartgummikörper 15 hoher Verschleißfestigkeit, der sich von der Fuge 5, d. h. der Rückseite der Spitze 2, bis an den Flansch 16 des Meißelgrundkörpers 1 erstreckt. Bei dieser Ausführungs form übernimmt der verschleißfeste Hartgummiring 15 die Funk tion, die bei der Ausführungsform nach Fig. 1 die Schicht 9 hat.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Meißels ergibt sich eine stufenlose, stromlinienförmige Meißelaußenfläche, insbesondere am hinteren Ende der Hartmetallspitze 2. Der beson ders verschleißanfällige Bereich des stählernen Grundkörpers im Anschluß an die Spitze 2 ist durch hochverschleißfeste Mate rialien, nämlich die Hartstoffschicht 9 oder den Hartgummi körper 15 geschützt. Die rundum ausgebildete Balligkeit der Spitze im Bereich 7 reduziert die Verschleißbeanspruchung des sich an die Spitze 2 anschließenden Bereiches und schirmt auch vom abzufräsenden Material ausgehende Kräfte von der Fuge 5 bzw. der Vorderkante der Schicht 9 oder 15 ab. Die konkave Kon tur der Spitze 2 im Ringbereich 8 erleichtert das Eindringen in das abzufräsende Material.

Versuche mit dem in Fig. 1 gezeigten Rundschaftmeißel ergaben 4- bis 5-fache Standzeiten im Vergleich zu Meißeln, deren Spitze in den Grundkörper eingelassen und von diesem stufenförmig abgesetzt ist. Außerdem konnte eine beträchtliche Verringerung des spezifischen Energieverbrauches der Fräswalze festgestellt werden, wenn diese mit den erfindungsgemäßen Meißeln bestückt ist.

Claims

1. Rundschaftmeißel für den Einsatz auf Fräswalzen von Straßenfräsmaschinen und Bergbaumaschinen, bestehend aus einem Grundkörper (1) mit einer auf dem Grundkörper fest angebrachten Spitze (2) aus Hartmetall und einer verschleißfesten Schicht (9, 15) auf einer der Spitze (2) benachbarten Ringfläche des Grundkörpers (1), wobei die Außenfläche der Spitze (2) stufenlos an die Oberfläche der verschleißfesten Schicht (9, 15) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Spitze (2) in dem der verschleißfesten Schicht (9, 15) benachbarten Ringbereich (7) ballig ausgebildet ist.

2. Rundschaftmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Grundkörpers (1) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und die Spitze (2) rückseitig eine entsprechende kegelstumpfförmige axiale Ausnehmung (4) aufweist.

3. Rundschaftmeißel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (9) aus Hartstoff besteht, der auf den Grundkörper (1) aufgespritzt ist.

4. Rundschaftmeißel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (9) aus Keramik besteht.

5. Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (9) eine Dicke in dem Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise von 0,6 bis 1,0 mm, hat.

6. Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (9) eine Breite in dem Bereich von 8 bis 18 mm, vorzugsweise von 10 bis 15 mm, hat.

7. Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (15) aus Hartgummi besteht.

8. Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (10) des Grundkörpers (1) eine einfach geschlitzte Federhülse (11) mit einem angeformten, zweifach geschlitzten Teller (12) trägt.