DE844121C

DE844121C - Verfahren zur Bearbeitung von Gestein, insbesondere Hartgestein

Info

Publication number: DE844121C
Application number: DEP51705A
Authority: DE
Inventors: Xaver Dipl-Ing Michels
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-08-12
Filing date: 1949-08-12
Publication date: 1952-07-17

Description

Verfahren zur Bearbeitung von Gestein, insbesondere Hartgestein Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung von Gestein, insbesondere Hartgestein, wie z. B. rheinische Basaltlava.
Man hat bereits vorgeschlagen, die Bearbeitung von Steinplatten nach dem bekannten Vorbild der spanabhebenden Bearbeitung metallischer Oberflächen vorzunehmen, indem das Werkstück zur Durchführung der Bearbeitung an dem Werkzeug, oder das Werkzeug an dem Werkstück, mit gleichmäßiger Vorschubgeschwindigkeit vorbeigeführt wurde. Das Werkzeug war hierbei meist drehbar und bestand gewöhnlich aus einem an sich be-kannten Fräserkopf mit mehreren Schneidstählen.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß man selbst Hartstein, z. B. rheinische Basaltlava oder Hartbasaltlava, maschinell mit Fräsmaschinen bearbeiten kann, wenn man Schnittiefe und Schnittgeschwindigkeit entgegen den bisherigen Vorstellungen so groß wählt, daß, ähnlich wie bei bekannten Hobelmaschinen, keine eigentliche Abhebebearbeitung bzw. Zerstäubung eintritt, sondern daß ein Abplatzen oder Absprengen ganzer Brocken bewirkt wird.
Bei bekannten Maschinen wurde ein Abplatzen von Gesteinsbrocken dadurch erreicht, daß in üblicher Art ein oder mehrere Schlitze in das Gesteilt eingefräst oder eingeschrämt wurden. Ein besonderer Teil des Werkzeuges oder eine zusätzliche Einrichtung besorgte alsdann durch Hebelwirkung od. dgl. sekundär ein Abbrechen des freigeschrämten Gesteinsabschnittes. Es sind auch unter Ausnutzung der Fliehkraft arbeitende Meißel- bzw. Rillmaschinen bekanntgeworden, bei denen ein Abplatzen mehr oder minder großer Gesteinsstücke bewirkt wird, wobei aber die Maschinen mit hohen Tourenzahlen und geringem Vorschub arbeiten.
Das neue Verfahren dagegen wird mit Hilfe einer Fräsmaschine unter Benutzung geringer Arbeitsgeschwindigkeiten und großen Vorschubs und entsprechender Spantiefen so ausgeübt, daß ausschließlich durch Berührung zwischen bearbeitendem Werkzeug und Gestein primär Gesteinsbrocken zum Abplatzen gebracht werden, und zwar infolge örtlicher überbelastung an der jeweiligen Eingriffsstelle. Dabei ist der Anstellwinkel der Werkzeugstähle zweckentsprechend zu wählen.
Bei Benutzung bekannter Vertikalflächenfräsmaschinen wird es häufig erforderlich sein, die Zahl der Werkzeuge am Messerkopf zu verringern, da sonst selbst nach Erhöhung der Vorschubgcschwindigkeiten der Vorschub zwischen dem Ansatz der einzelnen Messer im Sinn des neuen Verfahrens noch nicht ausreicht.
Die Erzielung ausreichender Schnittiefen läßt sich nach einem yveiteren Merkmal der Erfindung durch eine staffelförmige Anordnung der Werkstähle unterstützen, wobei die treppenförmige Anordnung von beispielsweise zwei Stählen nebeneinander das Abplatzen der Steinbrocken er-=leichtert. .-Diese und weitere Merkmale der Erfindung sind im nachfolgenden an Hand der Zeichnung erläutert.
Fig. i veranschaulicht die vertikale Arbeitsspindel einer Fräsmaschine mit Messerkopf bei der erfindungsgemäßen Bearbeitung eines Werkstückes; Fig.2 zeigt die stufenförmige Anordnung der Werkstähle; Fig. 3 zeigt eine Abänderungsmöglichkeit zti Fig. 2 ; Fig.4 dient zur Erläuterung der zur Kennzeichnung der Erfindung benutzten Begriffe.
In Fig. i ist a die vertikale Werkzeugspindel und h der Messerkopf. Am Umfang des Messet= kopfes b ist eine geeignete Anzahl von beispielsweise , sechs bis zwölf Bearbeitungsstählen c angeordnet. Die Anzahl dieser Stähle richtet sich nach der mit der Maschine erreichbaren Vorschubgeschwindigkcit. Die Anzahl der Stähle muß im Gegensatz zu den bisherigen Anschauungen in der Metallbearbeitung um so geringer sein, je kleiner diese Vorschubgeschwindigkeit ist, weil ein gewisser Mindestvorschub Voraussetzung für den erfindungsgemäßen Effekt ist-. Bleibt man unter diesem' Vorschub, so tritt nichts anderes ein als eine Zerstäubung des Steinmaterials, die mit ihrer Schmirgelwirkung zu einem vorzeitigen Verschleiß der Werkzeuge führt und damit eine Bearbeitung praktisch unmöglich macht.
Werden umgekehrt Vorschub und Schnittiefe ausreichend groß gewählt, tritt der erfindungsgemäße Effekt ein, der augenscheinlich die Schnelligkeit und Wirtschaftlichkeit des Verfahrens außergewöhnlich steigert.
Die Bearbeitungsflächen d der Stähle können in an sich bekannter Weise mit Hartstahlplättchen belegt sein. Das Werkstück ist mit e bezeichnet und auf einem Werkstückhalter befestigt, der mit der erfindungsgemäßen Vorschubgcsch-,vindigkeit in Richtung des Pfeiles/ bewegt wird.
An dem Werkzeugkopf kann gleichzeitig noch ein Schlichtstahl vorgesehen sein, der lediglich noch die Aufgabe hat, im glcicheii Arbeitsgang noch die nach dem Abplatzen der Steinbrocken verbliebenen Unebenheiten abzunehmen und das Werkstück maßgerecht zu machen.
Fig.2 zeigt eine stufenförmige Anordnung von zwei Stählen cl, c.> an jeder Arbeitsstelle des Messerkopfes bzw. an einer Hobelmaschine od. dgl. Der zweite, beim Messerkopf innenliegende Stahl c_> faßt tiefer und kann zweckmäßig gegenüber dem anderen in Arbeitsrichtung versetzt angeordnet werden. Im allgemeinen wird man den tiefer greifenden Stahl etwas @urü-ksctz,en, wobei auch die Anstellwinkel beider Stähle verschieden , gewählt werden können. Diese Anordnung gibt einmal die Möglichkeit, eine größere Arbeitsleistung in einem Arbeitsgang zu erreichen, zum anderen, bei größerer Gesamtschnittiefe mit kleineren Hartstahlplättchen d auszukommen.
Fig. 3 zeigt, wie darüber hinaus das innenliegende, tiefer greifende Messer c, eine Form haben kann, die ein Unterschneiden der abplatzenden Brocken bewirkt und dadurch den erfindungsgemälZen Absprengvorgang unterstützt. Das Messer c2 kann in diesem Fall auf gleicher Höhe wie das höher greifende Messer ei angeordnet sein oder diesem sogar etwas vorauseilen. Unter Umständen können die Messerstähle auch in drei oder mehr Stufen :entsprechciid Fig. 2 oder 3 angeordnet werden.
Fig. ¢ veranschaulicht noch einmal die für die Erfindung wesentlichen Definitionen. Die Schnitttiefe s bedeutet die Dickenabnahme des Werkstückes e während eines Bearbeitungsvorganges. Rechtwinklig hierzu liegt die Größe des Vorschubs v; das ist die hcl@itivverschiebung von Werkzeug und Werkstück zueinander, bevor das folgende Messer eingreift, bzw. bei Hobelmaschinen, vor dem nächsten Arbeitsgang des Stahls. Die Schnittgeschwindigkeit n endlich bedeutet die Geschwindigkeit, mit der sich das Messer c während des Bearbeitungsvorganges gegenüber dem Werkstücke bewegt. Diese Geschwindigkeit soll hoch .sein, und gleichzeitig müssen s und i, ausreichend groß gewählt werden. Beispielsweise betragen diese Größen bei

Fräsmaschinen Hobelmaschinen

v = etwa 3 mm v TO MM

g = 6o m/min. g - - 15 m/m in

s = 20 mm s 4 mm

(Stufenkopf nach Fig. 2)

Dias neue Verfahren ist für alle möglichen Hartgesteine, z. B. auch für Granit, geeignet. Im allgemeinen ist die Eignung für das neue Verfahren um so besser, je spröder die Kristalle sind, oder je mehr Gesteinsglas in (lein Gestein enthalten ist; b denn um so günstiger sind die Vorbedingungen für das bewußt angestrebte Abplatzen ganzer Brocken. Das beschriebene Verfahren ermöglicht auch die maschinelle Bearbeitung und Herstellung von Werkstücken aus Hartstein, die auf Grund ihrer genauen malfaltigen Bearl.eitung ohne weiteres als Fertigteile für den Einbau in Maschinensätze benutzt «erden können.
Natürlich ist die Durchführung der Erfindung nicht an die beschriebenen maschinellen Vorrichtungen gebunden. Beispielsweise wäre es auch denkbar, den ertinduiigsgemähcii Abplatzeffckt mit einem Stirnfräscr zu erzielen. Es würde für diesen Fall genügen, den Dur,7hmesser eines solchen Fräsers ausreichend zu vergröl;ern und Zahnzahl und Schnittgeschwindigkeit richtig aufeinander abzustimmen. Durch weitere VergröL-lerung des Durchmessers eines derartigen Stirnfräsers und Verringerung seiner Breite würde man auf diesem Umweg zu einem Sägeblatt kommen, 'das ebenfalls nach dem Prinzip der Erfindung arbeitet und das Teilen von Blöcken in Platten billiger besorgt als die heute üblichen Sägen. Ein solches Sägeblatt wäre gekennzeichnet durch eine verhältnismäbig geringe Anzahl von Hartmetallzähnen auf dem Umfang. Das Sägeblatt läuft bei großem Vorschub des Werkstückes mit geringer Geschwindigkeit um, so daß sich eine absprengende Wirkung der Zähne ergibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Bearbeitung von Gestein. insbesondere Hartgestein, wie z. B. rheinische Basaltlava, dadurch gekennzeichnet, dal3 die Bearbeitung .der Werkstücke aus Stein auf Fräsmaschinen unter Benutzung geringer Ar-und großen Vorschubs und entsprechender Spantiefen derart stattfindet, daß ausschließlich durch Berührung zwischen bearbeitendem Werkzeug und Gestein infolge örtlicher Überbelastung primär ein Abplatzen von Gesteinsbrocken stattfindet.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des Verfahrens eine Flächenfräsmaschine benutzt wird, wobei die Zahl der Stähle am Messerkopf proportional zur Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bearbeitungsstelle zwei oder mehrere treppenförmig nebeneinanderliegende und zweckmäßig in Arbeitsrichtung zueinander versetzte Stähle benutzt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der tiefer greifende Stahl (c2) gleichzeitig das Werkstück (e) unterschneidet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Grob-und Feinbearbeitung in einem Arbeitsgang zusammengefaßt werden, indem das Werkzeug gleichzeitig mit einem Schlichtstahl ausgerÜstet ist.
6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitswerkzeug ein Stirnfräscr Verwendung findet, aus dem durch Vergrößerung seines Durchmessers und Verringerung seiner Breite ein Sägeblatt nach der Erfindung entwickelt werden kann. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 33 o67, 525 o61, 57692o, 610 163, 622 I i0, 658 490.