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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schneidwerkzeugen Die
Erfindung bezieht sich auf -ein Verfahren bum Herstellen von Schneidwerkzeugen mit
eingelagerten Diamanten durch Schleuderguß und in weiterer Ausbildung auf eine besonders
zweckdienliche Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
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Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß die Diamanten
in Öffnungen der FoTmwandungen befestigt sind, ohneidieseöffnungen vollständig auszufüllen,
und wälu-end des Einströmens des flüssigen Metalls vom; einem, Schutzgas bespült
werden, welchesi durch Spalte der Öffnungen aus der Fomm ausströmt.
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Es ist an sich bekannt, die durch Gießen und insbesondere durch Schleuderguß
einzulagernden Teile an einer Begrenzungswand der Form zu befestigen. Im Sinne der
Erfindung kommt es demgegenüber auf eine besondere Art der Befestigung der einzulagernden
Diamanten an; diese werden nicht einfach an der sBegrenzungswand-der Form befestigt,
sondern, in Öffnungen dieser Wand eingesetzt und in geeigneter Weise, zweckmäßig
mittels eines Klebstoffs, -festgelegt unter Freilassung von Spalten. Es ist auch
an sich bekannt, die Form mit inertem . oder reduzierendem Gas vor oder auch während
der Einströmung flüssigen Metalls zu füllen oder zu durchspülen, um Oxydbildung
zu -verhindern. Demgegenüber wird bei dein Verfahren nach der Erfindung mit der
Schutzgasbespülung bezweckt, daß das flüssige Metall die Diamanten nicht nachteilig
beeinflußt. Praktische Versuche haben bestätigt, daß dank dieser Schutzgasbespülung,
die die erwähnte Befestigung der Diamanten zur Voraussetzung hat, die Diamanten
ihre Klarheit behalten, keine Narbenbildung zeigen und keine Beeinträchtigung ihrer
Schneidfähigkeit erfahren.
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Für die Ausführung des Verfahrens empfiehlt sich erfindungsgemäß die
Verwendung einer Gießvorrichtung mit auf der der Drehachse abgewandten Seite der.als
Träger der Diamanten dienenden Formwand eine Saugvorrichtung anzubringen, die das
in den Formhohlraum eingeführte Gas durch die öffnungen der Wand nach außen leitet;
diese Formwand ist vorteilhaft auswechselbar in die Form eingesetzt.
Eine
Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht;
es zeigt .
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Abb. z einen senkrechten Längsschnitt durch die Einrichtung, Abb.
2 eine Draufsicht auf die Einrichtung nach Abb. i, Abb. 3 einen Schnitt nach Linie
3-3 der Abb. i, Abb. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der Abb. i, Abb. 5 einen Schnitt
nach Linie 5-5 der Abb. i, Abb. 6 eine Teilansicht, welche eine vor Durchführung
des Gusses empfehlenswerte Maßnahme veranschaulicht, Abb. 7 einen senkrechten Schnitt
durch den rohen Gußkörper eines Bohrkerns, Abb.8 einen entsprechenden Schnitt des
fertig bearbeiteten Bohrkerns.
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Die dargestellte Gießmaschine weist einen Drehtisch 2 auf, welcher
an der senkrechten Antriebswelle in bekannter Weise mittels einer Schraube 6 befestigt
ist und demgemäß um eine senkrechte Achse umlaufen kann.
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Unmittelbar oberhalb der Antriebswelle 4 ist auf dem Drehtisch 2 ein
Bleck 8 mittels Schraubenbolzen io befestigt. Dieser Block kann eine beliebige Gestalt
haben; wesentlich ist nur, daß er in der Mitte eine trichterförmige Aushöhlung 12
besitzt, welche sich nach unten in den Block erstreckt und am unteren Ende eine
waagerechte Abbiegung aufweist, wie bei 14 dargestellt. Seitlich an dem Block 8
ist mittels Schraubenbolzen 15 eine waagerechte Hülse 16 befestigt, deren Bohrung
die Verlängerung der waagerechten Abbiegung 1 4 des Trichters 12 darstellt.
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An die Hülse 16 schließt sich ein abnehmbares Führungsrohr 2o an,
welches an der Hülse mittels einer zweiteiligen Schelle 18 befestigt ist und dessen
Bohrung in Verlängerung der Bohrung der Hülse 16 liegt.
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Das Führungsrohr 2o dient zur Aufnahme und Abstützung eines Bohrkernkupplungsstücks
22. Dieses Kupplungsstück wird, wie ohne weiteres verständlich ist, vorher hergestellt
und besteht üblicherweise aus Stahl. An das Kupplungsstück wird der Bohrkern angegossen.
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Wie Abb. i zeigt, ist das Führungsrohr 2o an seinem freien Ende.leicht
abgesetzt, so daß eir_ Spalt 23 zwischen der Innenwandung des Kupplungsstücks und
des Führungsrohrs entsteht. Der Zweck dieser Maßnahme wird später erläutert werden.
Das Führungsrohr ist außen entsprechend der Bohrung des Kupplungsstücks kegelig
ausgebildet. Es sei jedoch bemerkt, daß das Führungsrohr und die Bohrung des Kupplungsstücks
auch gerade verlaufen können. Das Kupplungsstück 22 und das Führungsrohr 2o ragen
in den Hohlraum 26 einer Form 24 hinein. Das Kupplungsstück liegt mit seiner Schulter
27 bei 28 an dem Gehäuse der Form an und wird mittels der Mutter 30 an der
Form festgelegt, so daß das Kupplungsstück, das Führungsrohr 2o und die Form 24
fest miteinander verspannt und verbunden sind. Die Außenfläche des Formgehäuses
besitzt eine Eindrehung 31, wodurch ein ringförmiger Absatz zur Aufnahme einer abnehmbaren
Wand 32 entsteht, welche mit Löchern oder öffnungen 34 zum Einsetzen der Schneidsteine
versehen ist. Die Löcher 34 sind durch die Wand hindurchgeführt, wie Abb. i erkennen
läßt.
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An der Wand 32 ist eine Abschlußplatte 36 befestigt, wobei die sich
gegenüberliegenden Seiten dieser beiden Platten vertieft sind, so daß zwischen den
beiden Platten eine Kammer 38 gebildet wird, die mit der Öffnung 4o 'in Verbindung
steht. Der Zweck der Öffnung 4o wird noch näher erläutert werden.
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Die Wand 32 und die Abschlußplatte 36 werden durch die Spannplatte
42 mit dem Formgehäuse 24 verspannt. Diese Spannplatte wird an einem Block 44 :gehalten,
der an dem Drehtisch :2 befestigt ist und einen V-förmigen Einschnitt 46 zur Aufnahme
und Abstützung des Formgehäuses 24 aufweist (Abb. 4).
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-Der Abstand der Spannplatte 42 von dein Block 44 kann nüttels des
Schraubenbolzens 48 verändert werden. Die Platte 42 trägt an ihrem oberen Ende eine
Spannschraube 5o, welche an dem Hohlstutzen 52 anliegt, der über die Abschlußplatte
36 vorsteht. Durch entsprechende Einstellung des Schraubenbolzens 48. und Anziehen
der Spannschraube 50 können die Platten 36 un:d 32 fest gegeneinander und gegenüber
dem Formgehäuse ?,1. verspannt werden.
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Wie bereits erwähnt, ruht das Formgehäuse 2.1. in dem V-förmigen Einschnitt
46 des Blocks 44. In dieser Lage wird es mit Hilfe eines Jochstüclcs 54 gehalten,
welches bei- 56 angelenkt ist und eine Spannschraube 58 aufweist, die auf dem Formgehäuse
24 aufsitzt. Die Anordnung ist in Abb. 4 veranschaulicht.
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Die Wand 32 ist, wie schon gesagt, mit Löchern oder Öffnungen 34,
versehen, welche einen regelmäßigen, z. B. runden Querschnitt haben und zur Aufnahme
der ungleichförin.igen Schneidsteine 6o dienen. Die Anordnung der Öffnungen 34 in
der Matrizenplatte hängt natürlich von der gewünschten Verteilung der Schneidsteine
oder Diamanten am fertigen Bohrkopf ab.
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Aus Abb. i ist ersichtlich, daß bei der Zurichtung der Maschine die
Wand 32 eine senkrechte Lage einnimmt. Da die Schneidsteine6o auf der Stirnseite
dieser Platte gehalten werden
sollen, ist es notwendig, die Steine
vorübergehend in dieser Stellung festzulegen. Zu diesem Zweck können die Steine
z. B. mit einem geeignetenKlebemittel überspritzt werden, wie in Abb. 6 veranschaulicht,
nachdem sie in die Öffnungen der Wand eingesetzt sind. Es ist auch möglich, die
Steine mit einer dünnen Schicht aus gepulvertem Wachs zu überziehen und danach das
Wachs genügend zu erhitzen, damit es um die Steine herumfließen und sie in der Platte
festlegen kann.
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Da die Öffnungen 34 der Wand 32 eine andere Form als die eingesetzten
Steine haben, so bleiben Zwsschenräüme zwischen den Steinen und der Wandung der
Öffnungen frei. Diese Zwischenräume werden durch .das Klebemittel nicht verschlossen,
und zwar absichtlich nicht, damit inertes Gas.- um die Steine 6o durch die Öffnungen
34 hindurchgesaugt werden kann und die Steine während des Gießvorgangs in dieses
Gas eingehüllt sind. ' Aus Abb. i, 2, 3 und 5 ist ersichtlich, daß unterhalb des
Drehtisches 2 eine feststehende Platte 64 angeordnet ist, auf welcher -eine Scheibe
66 mittels Bolzen 68 befestigt ist. Die Scheibe 66 ist auf ihrer Oberseite mit ringförmigen
konzentrischen Rillen 70 und 72 versehen.
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Auf der Scheibe 66 liegt eine ähnliche Scheibe 7q., die auf ihrer
Unterseite konzentrische Rillen 76 und 78 aufweist, welche sich an jedem Punkt mit
den entsprechenden Rillen 7o, 72 der unteren Scheibe 66 decken. Die Scheibe 74 ist
mit der Antriebswelle 4 fest verbunden und nimmt an deren Umdrehung teil, während
die Scheibe 66, wie bereits gesagt, feststeht.
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Eine Saugleitung 8o, die z. B. mit einer Saugpumpe verbunden sein
kann, ist an die Rille 7o der Scheibe 66 angeschlossen, während von der Rille 76
der oberen Scheibe 74 eine Saugleitung 82 durch den Drehtisch 2 hindurch nach oben
geführt ist. An diese Leitung schließt sich ein geeignetes Verbindurngsstiick, z.
B. ein biegsamer Metallschlauch 84 an, der zur Öffnung 4o am Stutzen 52 der Abschlußplatte
36 führt. Die Öffnung 4o steht mit der Kammer 38- zwischen der Platte 36 und der
Matrizenplatte 32 in Verbindung.
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Mit der Ringnut 72 der festen Scheibe 66 ist eine Gaszuführungsleitung
verbunden, die an eine beliebige Versorgungsstelle für inertes Gas, z. B. Stickstoff,
angeschlossen ist. Von der entsprechenden Ringnut 78 der drehbaren oberen Scheibe
74 führt eine Gasleitung 88 durch den Drehtisch 2 hindurch nach oben, welche über
eine geeignete Verbindung, z. B.. einen, Metallschlauch 9o, an den oberen Teil der
trichterförmigen Füllöffnung 12 im Block 8 angeschlossen ist. Wie Abb. i bis 3 erkennen
lassen, ist oben auf dem Block 8 ein Ring 92 befestigt, dessen Ringöffnung eine
Verlängerung der Trichteröffnung 12, darstellt. Auf der Unterseite ist der Ring
92 mit einer Ringnut 94 versehen, welche mit der Gasleitung 9o in Verbindung steht.
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Wenn durch die Leitung 8o ein Sog ausgeübt wird, so wird Gas durch
dieLeitung 86, die Ringnuten 72, 78, die Gasleitungen 88; 9o und- die Ringnut 94
des Rings 92 in die Füllöffnung i2 und von hier durch :die Hülse 16 und das Führungsrohr
2o in den Hohlraum. 26 der Form und schließlich um die Schneidsteine 6o herum durch
die freien Zwischenräume in deh Öffnungen 34 der Mätrizenplatte 32, die Öffnung
4o, die Saugleitungen 84, 82 und die Ringnuten 76 und 7o angesaugt.
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Die Scheiben 66 und 74 sind mit einer Öldichtung versehen in Form
von sich entsprechenden Ölrillen 96 in beiden. Scheiben. Diese Rillen sind mit einem
.Olbehälter 97 verbunden, und zwar durch die ÜHeitung 98, von welcher innerhalb
der Scheibe 66 V.ersorgungsöffnungen ioo zu allen Rillen führen.
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Während des Gießvorganges sind die Schneidsteine 6o vorübergehend
in der Wand 32 festgelegt, wie bereits beschrieben wurde und wie in Abb.6 gezeigt
ist. Diese Plattewird entsprechend Abb. i -in die Form eingebaut und in dieser
Lage fest eingespannt. Darm wird der Drehtisch in Drehung versetzt und ein Sog durch
die Leitung 8o ausgeübt, um inertes Gas durch den Fülltrichter usw. um die- Steine
6o und durch die Öffnungen 34 bis zur Saugstelle anzusaugen, wodurch der Hohlraum
der Form durchspült : und die Schneidsteine in inertes Gas eingehüllt werden.
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Danach wird, während die Form in Umlauf gehalten wird, flüssiges Metall
in den Fülltrichter 12, eingefüllt. Das Metall strömt durch das Rohr 2o in den Hohlraum.
26 der Form und wird unter der Wirkung der Schleuderkraft gegen und um die Schneidsteine
6o gedrängt, so daß. die Steine in Metall eingebettet und fest verankert werden.
DaderHohlraum 26 der Form wesentlich größer ist als das in die Form hineinragende
Ende de' Kupplungsstücks 22, so wird das Metall innerhalb der Form in kräftiger
Bewegung gehalten und sämtliches in der Form enthaltene Gas zuverlässig aus der
Form herausgedrückt. Der größere Teil des Gases verläßt die Form durch die Öffnungen
34.
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Das Kupplungsstück ist mit seitlichen Öffnungen io2 versehen, so daß
bei dem Gießvorgang flüssiges Metall in diese Öffnungen eindringt und' den Gußkörper
fest mit dem Kupplungsstück verbindet.
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Während des Gusses ist der mittlere Teil der Wand mit einem Kernstück-io4
versehen,
welches z. B. aus Kohle besteht. Nach Entfernung des Bohrkerns
aus, der Form wird das Gußstück bearbeitet, so daß es die in Abb. 8 dargestellte
Form erhält. Aus Abb. 7, welche das rohe Gußstück zeigt, ist ersichtlich,
daß die Arbeitsfläche des Bohrkerns vorspringende Metallspitzen oder -fäden roh
aufweist. Diese Spitzen oder Fäden entstehen aus dem Metall, welches während des
Gießvorgangs längs der Schneidsteine 6o aus der Form austritt, da die Steine den
Querschnitt der Öffnungen 34 nicht ganz ausfüllen. " Außer den bisher beschriebenen
Mitteln zur Gasentfernung aus der Form sind weitere aus Abb. i ersichtliche Gasaustrittsöffnungen
vorgesehen. Das Formgehäuse 2q. ist mit Kanälen oder Bohrungen io8 versehen, welche
von dem Hohlraum der Form nach rückwärts durch die Rückwand des Formgehäuses aq,
weisen. Beim Gießen wird daher alles Gas, welches nicht längs der Schneidsteine
ausströmt, durch die Öffnungen: io8 nach außen gelangen. Die Öffnungen io8 werden
mittels .einer Scheibe i io, z. B. einer Asbestscheibe, verschlossen, welche verhindert,
daß ein beträchtlicher Teil des Meialls nach außen gelangt. Andererseits gibt die
Scheibe dem Gas die Möglichkeit zum Ausströmen. Es sei bemerkt, daß im Rahmen der
Erfindung Einzelheiten der dargestellten Anordnung in mannigfacher Weise geändert
werden können.