DE69309178T2

DE69309178T2 - Schneideinsatz für ein Schleifwerkzeug und Verfahren zur Montage

Info

Publication number: DE69309178T2
Application number: DE69309178T
Authority: DE
Inventors: Bernard Alan Jennings
Original assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Current assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Priority date: 1992-07-23
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: DE69309178D1; EP0581534A1; ZA935114B; EP0581534B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Abrasivwerkzeuge.
Es sind Abrasivwerkzeuge bekannt, die einen Körper aufweisen, in dem Schneideinsätze angebracht sind, welche eine verschleißfeste oder abrasive Schneidschicht aufweisen. Diese Schicht wird zum Schneiden oder Abtragen verwendet. Der Träger der verschleißfesten Schicht kann in Form eines Bolzens von normalerweise niedrigen Proportionen ausgebildet sein. Das Anbringen des Bolzens in der Arbeitsfläche des Werkzeugkörpers kann dem Hersteller und dem Benutzer des Abrasivwerkzeugs Probleme bereiten. Bei herkörumlichen Einsatzbefestigungsverfahren kann das nachfolgende Austauschen abgenutzter Einsätze ebenfalls ein Problem darstellen.
US-A-4 199 035 offenbart das Befestigen eines entfernbaren Schneideinsatzes an der Bohrkrone eines Bohrmeißels. Eine Buchse mit einem Gewinde auf der Innenwand wird in einer Ausnehmung in der Bohrkrone befestigt und eine Hülse mit einem Gewinde auf der Außenwand greift in die Buchse ein. Der Schaft des Schneideinsatzes ist veijüngt und in der Ausnehmung der Bohrkrone durch eine entsprechende Verjüngung an der Innenwand der Hülse gesichert.
US-A-3 749 190 offenbart ein Verfahren zu Halten eines Knopfs in einem Steinbohrmeißel, wobei der Knopf einen sich verjüngenden Schaftbereich aufweist, der in einer Ausnehmung in der Arbeitsfläche des Bohrmeißels durch eine Hülse gesichert ist, die zwischen der sich verjüngenden Wand des Schaftbereichs des Knopfs und der Wand der Ausnehmung derart verkeilt ist, daß sie sich in eine Hinterschneidung in der Wand der Ausnehmung hinein verformt.

Zusammenfassung der Erfindung

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Montieren eines Schneideinsatzes in der Arbeitsfläche eines Abrasiv-Werkzeugkörpers vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines mit einem Außengewinde versehenen Schraubstopfens, der mit einer Aussparung ausgebildet ist, Einschrauben des Schraubstopfens in eine mit einem Gegengewinde versehene Fassung in der Arbeitsfläche des Werkzeugkörpers, und Sichern des Schneideinsatzes in der Aussparung in dem Schraubstopfen, wobei der Schneideinsatz eine sich transversal erstreckende Ausformung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformung in einer Hinterschneidung in der Aussparung in dem Schraubstopfen mit einem Spalt zwischen der Ausformung und der Hinterschneidung angeordnet wird, und daß die Sicherung des Schneideinsatzes in der Aussparung durch ein Verschlußstöck erfolgt, das in dem Spalt zwischen der Ausformung und der Hinterschneidung angeordnet ist.
In einigen Fällen wird der Einsatz an dem Stopfen befestigt und der Stopfen anschließend in die Fassung eingeschraubt. In anderen Fällen, besonders bei einer bevorzugten Ausrichtung des Schneideinsatzes, wird der Stopfen zuerst in die Fassung eingeschraubt und danach der Schneideinsatz in dem Stopfen befestigt. In sämtlichen Fällen wird bevorzugt, daß das Verschlußstück in den Spalt hinein verformt wird.
Bei einer Anwendung des Verfahrens dient dieses zur Befestigung eines Stummelmeißels in der Arbeitsfläche eines Bohrmeißels.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Abrasivwerkzeug mit einer Arbeitsfläche, einer mit einem Gewinde versehenen Fassung in der Arbeitsfläche, einem mit einem Gegengewinde versehenen Schraubstopfen, der in den Sockel eingeschraubt ist, einer Aussparung in dem Stopfen, einem Schneideinsatz und einer sich transversal erstreckenden Ausformung an dem Schneideinsatz vorgesehen, wobei der Schneideinsatz in der Aussparung mit der Ausformung in einer Hinterschneidung in der Aussparung in dem Stopfen angeordnet ist, und der Schneideinsatz in der Aussparung durch ein Verschlußstück befestigt ist, welches in einem Spalt zwischen der Ausformung und der Hinterschneidung angeordnet ist.
Nach einer Version weist der Schneideinsatz einen Bolzen mit einem konisch erweiterten Fuß auf, und die Hinterschneidung ist von konischer Form, wobei der Fuß in der Hinterschneidung angeordnet ist, und der Schneideinsatz in der Aussparung durch ein Verschlußstück gesichert ist, das ursprünglich rohrförmig ist, welches in den Spalt zwischen dem Fuß und der Hinterschneidung eindeformiert ist. Das Verschlußstück kann in einem seiner Enden ausgebildete Schlitze aufweisen.
Gemäß einer weiteren Version weist der Schneideinsatz einen Bolzen mit vergrößertem Mittelteil und die Aussparung eine ringförmige Hinterschneidung auf, wobei das Mittelteil in der ringförmigen Hinterschneidung angeordnet ist, und der Schneideinsatz in der Aussparung durch ein Verschlußstück gesichert ist, das ursprünglich rohrförmig ist, welches in den Spalt zwischen dem Mittelteil und der ringförmigen Hinterschneidung eindeformiert wird.
Nach einer anderen Version weist der Schneideinsatz einen Bolzen mit einer Auskragung auf, die radial davon absteht, und die Aussparung weist eine hinterschnittene Erweiterung und eine Nut auf, die sich von einer Fläche des Stopfens zu der Erweiterung erstreckt, wobei die radiale Auskragung durch die Nut eingefhhrt und in der Erweiterung angeordnet ist, und der Schneideinsatz in der Aussparung mittels eines Einsatzstücks gesichert ist, das durch die Nut eingeführt und in den Spalt zwischen der Auskragung und der Erweiterung eindeformiert wird.
Das Abrasivwerkzeug kann ein Bohrmeißel und der Schneideinsatz ein Stummelmeißel sein.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im folgenden detaillierter anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, welche zeigen:
Figur 1 - ein erstes Ausftihingsbeispiel der Erfindung im Querschnitt,
Figuren 2a und 2b - ein zweites Ausführungsbeispiel im explodierten bzw. montierten Zustand,
Figuren 3a und 3b - ein drittes Ausführungsbeispiel im explodierten bzw. montierten Zustand; und
Figuren 4a und 4b - ein viertes Ausführungsbeispiel im explodierten bzw. montierten Zustand.

Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt ein Abrasivwerkzeug 10, im vorliegenden Fall einen Bohrmeißel, mit einer Arbeitsfläche 12, die mit einer Reihe von Gewindefassungen 14 versehen ist, von denen jedoch nur eine erkennbar ist. In die Fassung 14 ist ein mit einem Gegengewinde versehener Stopfen 16 eingeschraubt. Der Stopfen 16 weist eine Mittelausnehmung 18 auf, in der der Bolzen 20 eines Schneideinsatzes 22, im vorliegenden Fall ein Stummelmeißel, befestigt ist.
Der Stummelmeißel 22 hat einen Bolzen 20, an dem ein Diamantkompakt 24 auf herkömmliche Weise angebracht ist. Der Kompakt 24 weist eine PCD-Schicht 26 (polykristalliner Diamant) auf, die eine Schneidfläche des Stummelmeißels bildet. Wie gezeigt, weist der Bolzen 20 einen runden zylindrischen Abschnitt 20A und einen konisch aufgeweiteten Fuß 208 auf Der maximale Durchmesser des Fußes 20 B ist durch das Bezugszeichen 28 angegeben.
Die Ausnehmung 18 im Stopfen 16 ist hinterschnitten ausgebildet und weist einen runden zylindrischen Abschnitt 18A mit einem Durchmesser 30 und einen konisch veijüngten Abschnitt 10B auf, der die Hinterschneidung bildet. Der maximale Durchmesser 28 des Fußes 20B ist kleiner als der Durchmesser 30, so daß der Bolzen 20 lose in der Ausnehmung 13 mit einem Spalt zwischen dem Bolzen und der Ausnehmung angeordnet werden kann.
Der Bolzen 20 ist in der Ausnehmung 18 durch ein Verschlußstück in Form eines Füllstücks oder einer Hülse 32 gesichert. Das Füllstück 32 besteht aus formbarem Material, beispielsweise Stahl, und hat zunächst runde Rohrform. Zum Befestigen des Bolzens 20 in der Ausnehmung 18 wird das Füllstück in den Spalt zwischen dem Bolzen und der Ausnehmung hinab gedrückt, so daß das untere Ende des Füllstücks, durch die Form des Spalts geführt, zu der dargestellten Form nach außen aufgeweitet wird. Es ist ersichtlich, daß bei auf diese Weise in den Spalt hinein verformtem Füllstück, der Bolzen 20 nicht aus der Ausnehmung 18 gezogen werden kann und der Stummelmeißel 22 wirksam an dem Stopfen 16 befestigt ist.
Der Stopfen 16 kann beispielsweise aus Sinterkarbidmaterial bestehen, ist jedoch vorzugsweise aus Stahl hergestellt. Mit auf die zuvor beschriebene Weise in der Ausnehmung 18 befestigtem Bolzen 20, kann der Stopfen in die Fassung 14 eingeschraubt werden, wodurch der Stummelmeißel 22 in der Arbeitsfläche 12 des Bohrmeißels 10 wie in Figur 1 dargestellt befestigt wird.
Bei der bevorzugten Anwendung des Ausführungsbeispiels von Figur 1 wird der Stopfen 16 zunächst fest in die Fassung 14 eingeschraubt und der Stummelmeißel 22 anschließend mittels des verformbaren Füllstücks in der Ausnehmung 18 befestigt. Auf diese Weise kann der Stummelmeißel korrekt in der Richtung ausgerichtet werden, in der er in der Praxis den Schneidvorgang ausführt.
Wenn der Stummelmeißel 22 beim Gebrauch des Bohrmeißels 10 Drehkräfien ausgesetzt ist, kann die Drehrichtung der Gewindeverbindung zwischen dem Stopfen und der Fassung 14 als unter solchen Drehkräften selbstspannend ausgebildet sein.
Sollte der Stummelmeißel 22 abgenutzt sein und ein Austausch erforderlich werden, ist es relativ einfach, den Stopfen 16 herauszuschrauben und durch einen anderen identischen Stopfen zu ersetzen, in dem ein frischer Stummelmeißel befestigt ist. Um das Ein- und Herausschrauben des Stopfens 16 in die oder aus der Fassung 14 zu erleichtern, können in der freiliegenden Fläche des Stopfens geeignete (nicht dargestellte) mit Vertiefüngen, in die ein Schlüssel eingreifen kann, oder dergleichen vorgesehen sein.
Die Figuren 2a und 2b zeigen in explodierter bzw. montierter Ansicht eine geringfügig modifizierte Version der Erfmdung. In diesem Fall wird, nachdem der Stopfen 16 in seine Fassung 14 eingeschraubt wurde, ein Stummelmeißel 22 in der Ausnehmung 18 des Stopfens mittels eines Füllstücks 32 in Form einer Rohrhülse befestigt, die sich von dem unteren Rand aus erstreckende Schlitze 40 zum Erleichtern des nach außen gerichteten Aufbiegens des Füllstücks beim Treiben desselben nach unten in den Spalt zwischen den Bolzen 20 und die Ausnehmung 18. Es ist aus Figur 2 ebenfalls ersichtlich, daß der Stummelmeißel 22 am Bolzen ein gebogenes Arbeitsende 42 aus verschleißfestem Material aufweist.
In den Figuren 3a und 3b weist der Bolzen 20 des Stummelmeißels einen verdickten Mittelteil 44 au, ist ansonsten jedoch von zylindrischer Form. Auch hier weist der Bolzen ein gebogenes Arbeitsende auf. Die Ausnehmung 18 ist, wie dargestellt, mit einer Hinterschneidung ausgebildet. Der Bolzen 20 kann in die Ausnehmung 18 eingesetzt werden und dort, wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, mittels einem verformbaren Füllstück oder einer Hülse 46, die in den Spalt zwischen dem Bolzen und der Ausnehmung getrieben wird, befestigt werden.
In den Figuren 4a und 4b weist der Bolzen 20 ein gebogenes Arbeitsende 48 und einen radialen Vorsprung 50 auf. Die Ausnehmung 18 in dem Stopfen 16 ist mit einer Rille oder Kehlung 52 versehen, die sich von der Oberfläche des Stopfens zu einer Hinterschneidung 54 erstreckt. Der Bolzen kann in die Ausnehmung eingeschoben werden, wobei der Vorsprung 50 sich entlang der Rille 52 bewegt und schließlich in der Hinterschneidung Platz findet. Der Bolzen wird in dem Stopfen durch einen verformbaren Streifen 56, üblicherweise aus formbarem Metall, gesichert, der, wie dargestellt, nach unten in die Rille 52 und in den Spalt zwischen dem Vorsprung 50 und der Hinterschneidung 54 getrieben wird.
Es ist ersichtlich, daß das Anordnen des Vorsprungs 50 in der Hinterschneidung in Figur 4b den Bolzen 20 daran hindert, sich in bezug zum Stopfen 16 zu drehen. Diese Art des Befestigungssystems kann in Fällen verwendet werden, in denen ein hoher Torsionswiderstand gegen Drehung des Stummelmeißels oder eines anderen Schneideinsatzes in bezug zu dessen Befestigung erforderlich ist. Es ist ersichtlich, daß zahlreiche andere Drehung verhindernde Maßnahmen ergriffen werden können und daß ein System, wie das in Figur 4 dargestellte, bei den anderen Ausführungsbeispielen Verwendung finden kann.
Wie zuvor gesagt, ist es bei einem Ausführungsbeispiel wie demjenigen von Figur 1 vorzuziehen, den Stopfen in die Fassung zu schrauben, bevor der Stummelmeißel an dem Stopfen befestigt wird. Bei dem Stummelmeißel 22 von Figur 1, ist dies der Fall, da der Stummelmeißel eine bevorzugte Schneid- oder Arbeitsrichtung hat und es daher wichtig ist, daß der Stummelmeißel korrekt ausgerichtet ist, wenn das Abrasivwerkzeug zusammengesetzt wird. Bei Stummelmeißeln gemäß den anderen Figuren gibt es keine bevorzugte Arbeitsrichtung, so daß es in diesen Fällen möglich ist, den Stummelmeißel zuerst an dem Stopfen zu befestigen und erst danach den Stopfen in die Fassung zuschrauben.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die Befestigung von Stummelmeißeln mit einer der dargestellten oder einer anderen Form beschränkt ist. Bei Stummelmeißeln sind zählreiche andere Querschnittsformen des Bolzens und des Arbeitsendes möglich. Außer bei Stummelmeißeln kann die Erfindung bei der Befestigung einer großen Vielzahl verschiedener Schneideinsätze in Abrasivwerkzeugen verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zum Montieren eines Schneideinsatzes in der Arbeitsfläche (12) eines Abrasiv-Werkzeugkörpers, mit den Schritten:

Bereitstellen eines mit einem Außengewinde versehenen Schraubstopfens (16), der mit einer Aussparung (18) ausgebildet ist, Einschrauben des Schraubstopfens (16) in eine mit einem Gegengewinde versehene Fassung (14) in der Arbeitsfläche (12) des Werkzeugkörpers, und Sichern des Schneideinsatzes (22) in der Aussparung (18) in dem Schraubstopfen (16), wobei der Schneideinsatz (22) eine sich transversal erstreckende Ausformung (208, 44, 50) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformung (208, 44, 50) in einer Hinterschneidung (188, 54) in der Aussparung (18) in dem Schraubstopfen (16) mit einem Spalt zwischen der Ausformung (208, 44,50) und der Hinterschneidung (188, 54) angeordnet wird, und daß die Sicherung des Schneideinsatzes (22) in der Aussparung (18) durch ein Verschlußstück (32, 46, 56) erfolgt, das in dem Spalt zwischen der Ausformung (208, 44, 50) und der Hinterschneidung (18B, 54) angeordnet ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (22) an dem Stopfen (16) gesichert wird, und der Stopfen (16) danach in die Fassung (14) eingeschraubt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (16) in die Fassung (14) eingeschraubt wird, und danach der Schneideinsatz (22) an dem Stopfen (16) befestigt wird.

4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, angewendet, um einen "Stummelmeißel" (22) in der Arbeitsfläche (12) eines Bohrmeißels zu montieren.

5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt des Eindeformierens des Verschlußstückes (32, 46, 56) in den Spalt.

6. Abrasivwerkzeug mit einer Arbeitsfläche (12), einer mit einem Gewinde versehenen Fassung (14) in der Arbeitsfläche (12), einem mit einem Gegengewinde versehenen Schraubstopfen (16), der in den Sockel (14) eingeschraubt ist, einer Aussparung (18) in dem Stopfen (16), einem Schneideinsatz (22) und einer sich transversal erstreckenden Ausformung (20B, 44, 50) an dem Schneideinsatz (22), dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz (22) in der Aussparung (18) mit der Ausformung (208, 44, 50) in einer Hinterschneidung (18B, 54) in der Aussparung (18) in dem Stopfen (16) angeordnet ist, und der Schneideinsatz (22) in der Aussparung (18) durch ein Verschlußstück (32, 46, 56) befestigt ist, welches in einem Spalt zwischen der Ausformung (20B, 44, 50) und der Hinterschneidung (188, 54) angeordnet ist.

7. Abrasivwerkzeug gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz (22) einen Bolzen (20) mit einem konisch erweiterten Fuß (208) aufweist, und die Hinterschneidung (18B) von konischer Form ist, wobei der Fuß (208) in der Hinterschneidung (18B) angeordnet ist, und der Schneideinsatz (22) in der Aussparung (18) durch ein Verschlußstück (32) gesichert ist, das ursprünglich rohrförmig ist, welches in den Spalt zwischen dem Fuß (20B) und der Hinterschneidung (18B) eindeformiert ist.

8. Abrasivwerkzeug gemaß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (32) Schlitze (40) aufweist, die an einem Ende desselben ausgebildet sind.

9. Abrasivwerkzeug gemaß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz (22) einen Bolzen (20) mit vergrößertem Mittelteil (44) aufweist, und die Aussparung eine ringförmige Hinterschneidung aufweist, wobei der Mittelteil (44) in der ringförmigen Hinterschneidung angeordnet ist, und der Schneideinsatz (22) in der Aussparung (18) durch ein Verschlußstück (46) gesichert ist, das ursprünglich rohrförmig ist, welches in den Spalt zwischen dem Mittelteil (44) und der ringförmigen Hinterschneidung eindeformiert wird.

10. Abrasivwerkzeug gemaß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz (22) einen Bolzen mit einer Auskragung (50) aufweist, die radial davon absteht, und die Aussparung (18) eine hinterschnittene Erweiterung (54) und eine Nut (52) aufweist, die sich von einer Fläche des Stopfens zu der Erweiterung (54) erstreckt, wobei die radiale Auskragung (50) durch die Nut (52) eingefhhrt und in der Erweiterung (54) angeordnet ist, und der Schneideinsatz (22) in der Aussparung (18) mittels eines Einsatzstücks (56) gesichert ist, das durch die Nut (52) eingeführt und in den Spalt zwischen der Auskragung (50) und der Erweiterung (54) eindeformiert wird.

11. Abrasivwerkzeug gemaß einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Bohrmeißel ist.

12. Abrasivwerkzeug gemaß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz (22) ein "Stummelmeißel" ist.