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Verfahren zum Herstellen von Schneidwerkzeugen und nach dem Verfahren
hergestellte Werkzeuge Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schheidwerkzeuge,
insbesondere auf feinge.zahnte Werkzeuge, wie Feilen, Raspeln u. dgl., und betrifft
ein Verfahren zur Herstellung solcher Werkzeuge, wie diese selbst. Es ist bekannt,
daß die Lebensdauer von Werkzeugen für die spanabhebende Metallbearbeitung durch
Aufbringen von galvanischen Überzügen aus harten Metallen, insbesondere Hartchrom,
in außerordentlichem Maße gesteigert werden kann. Indessen blieb die Anwendung dieser
Technik beschränkt, weil es nur in verhältnismäßig wenigen Fällen gelungen ist,
das Abblättern der Hartchromgchicht zu verhindern. Diese Erscheinung muß den bisher
üblichen Methoden zur Reinigung der Oberflächen vor der Hartverchromung zugeschrieben
werden, die, hauptsächlich Säuren als Reinigungsmittel verwendend, das teilweise
Zurückbleiben dieser Mittel und/oder eine nachteilige chemische Veränderung der
Oberflächen nicht zu vermeiden vermögen. Es scheint hauptsächlich an der ungenügenden
Entfettung und an der Aufnahme von Wasserstoff zu liegen, daß die Hartchromüberzüge
ungenügend haften.
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Es ist auch versucht worden, Feilen mit einem Hartchromüberzug zu
versehen, in erster Linie, um härtere Werkstoffe, als bislang möglich, bearbeiten
zu können und um die Lebensdauer zu erhöhen, außerdem aber auch, um die Feilen gegen
Rosten zu schützen. Diese Versuche sind aber mißlungen, weil die Schärfe der Schneidkanten
durch die notwendige Reinigungsvorbehandlung mit Säuren zerstört wurde. Eine besonders
intensive Reinigung
ist aber gerade im Falle feingezahnter Werkzeuge
notwendig, weil beim Härten rund Abschrecken eine das Haften der Hartchromschicht
in besonderem Maße erschwerende Verzunderung und Verunreinigung der Oberfläche durch
eingebrannte Ölrückstände auftritt. Es ist bisher nicht gelungen, eine brauchbare
hartverchromte Feile herzustellen.
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Zum Reinigen der gehärteten Feile wird von einzelnen Herstellern auch
das Sandstrahlblasen, als sogenann@tes Waschen der Feile ;bezeichnet, - angewendet.
Es wurde auch beobachtet, daß man bei geeigneter Düsenform und -stellung durch Sandstrahlblasen
die Feilenzähne zu einem gewissen Grade nachschärfen kann.
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Es sind auch immer wieder Versuche gemacht worden, z. B. Feilen, die
zuvor durch Sandstrahlblasen oder auf anodischem oder rein chemischem Wege gereinigt
worden waren, mit einer Hartchromschicht zu 'versehen. Es ist aber nicht gelungen,
damit brauchbare, vor allem gleichbleibende und gewerblich verwertbare Resultate
zu erzielen. Vor allem wußte man der Schwierigkeit nicht zu begegnen, daß die sehr
spröde, dünne Chromschicht abblättert. Beispielsweise hielt man es für 'notwendig,
die Wezkzeuge allseitig, d. h. auch an den nicht zu verchromenden Seitenflächen
feinzuschleifen und hielt die nur an den Schneidkanten geschliffenen, sonst verzunderten
Werkzeuge nicht für verchrombar, weil das Abblättern der Chromschicht am ;Übergang
vom geschliffenen zum verzunderten Teil der Oberfläche seinen Anfang nahm.
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Mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung gelingt es nun in
überraschendem, praktisch vollkommen zu nennendem Maße, die Schneiden von Schneidwerkzeugen
hartzuverchromen und damit z. B. Feilen herzustellen, deren Lebensdauer etwa das
21/z- bis 3fache der nichtverchromten, handelsüblichen Feilen beträgt. Das Verfahren
besteht darin, die fertig bearbeiteten und gegebenenfalls gehärteten Werkzeuge durch
vorzugsweise gegen die Schneiden gerichtetes Aufschleudern von feinen, harten scharfkantigen
Partikeln unter hoher Geschwindigkeit bis zur Hervorrufung einer metallisch reinen
und verdichteten Oberfläche vorzubehandeln und alsdann mit einler Hartchromschicht
nach bekannten Verfahrend zu versehen.
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Es würde nicht genügen, die Oberfläche der zu verchromenden Schneiden-
lediglich durch Sandstrahlblasen nach der üblichen Art zu .reinigen; es muß vielmehr
noch eine oberflächliche: Verdichtung hinzukommen, die es erfordert, mit dem Gebläsedruck
erheblich über die normalerweise angewendeten Drücke hinauszugehen; liegen die letzteren
unter i atü, so ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erforderlich, z. B. bei
gehärteten Werk-
stücken mit Drücken von 4 bis 5 atü zu arbeiten; es gilt
die Regel, daß der Geblasedrurk sich nach der Härte des jeweils zu behandelnden,
oberflächlich zu verdichtenden Werkstoffes richtet. Die Ursache des überraschend
festenHaftens dünnerHartchromschichteri und der ebenso überraschend geringen Anfälligkeit
gegen Abblättern scheint bei vorausgesetzter metallischer Reinheit .der Oberfläche
in der Oberflächenverdichtung zu liegen, dlie eine erheblich größere Stromliniendichte
zur Folge hat und diese wiederum einen günstigen Einfluß auf die Chromkorngröße
und die Härte.
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Vorzugsweise wird für die Behandlung Glassand oder Quarzsand einer
Körnung von etwa i2o verwendet. Preßluft und Sand werden über getrennte Zuleitungen
einer Mischdüse zugeführt, wobei vorzugsweise die dem Verschleiß besonders unterworfenen
Mündungsteile der Düse aus--wechselbar sind.
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Der Luftdruck an der Düse hängt, wie erwähnt, von der Härte des zu
behandelnden Werkstoffes ab; gleicherweise richtet sich die Wahl des Behandlungsmittels
nach der Härte des zu behandelnden Werkstoffes.
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Beispielsweise die Erprobung von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Feilen und der zu ihrer Herstellung dienenden Haumeißel hat ergeben,
daß diese mindestens die doppelte Lebensdauer haben. Noch .bedeutsamer aber ist
der Vorteil, daß mit hartverchromten Feilen gemäß der Erfindung harte Werkstoffe
bearbeitet werden können, z. B. harte Stähle, bei denen die besten auf dem Markt
erhältlichen Feilen überhaupt nicht angreifen. Ein weiterer großer Vorteil der nach
der Erfindung hergestellten Schneidwerkzeuge ist, daß sie nicht rosten.
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Die große Härte der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufbringbaren
Chronischicht, die, in der Regel in der Stärke von 5/looo mm ausreichend ist, ermöglicht
unter gewissen Bedingungen, hauptsächlich wo das Werkzeug nicht örtlich durch Stoß
oder Druck wesentlich beansprucht wird, auf das vorausgehende Härten zu verzichten.
So wurden z. B. gute Resultate mit sehr langen, dünnen Gewindebohrern und mit Fräsern
verwiokelter Profile erzielt und mit anderen Werkzeugen, die nur,fürkurzzeitigen
Gebrauch bestimmt waren oder bei denen wegen ihrer schwierigen Raumform durch das
Härten ein untragbar hoher Ausschuß eintrat. Der Verzicht auf die Härtung kann es
. notwendig machen, ein Grundmetall höherer Festigkeit zu verwenden; bei den Gewindebohrern
wurde aber beispielsweise beobachtet, daß das übliche Grundmetall beibehalten werden
kann, offenbar deshalb, weil eine örtliche Schlag- oder Stoßbeanspruchung nicht
auftritt. Die Erfindung umfaßt ferner die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Schneidwerkzeuge selbst und erstreckt sich insbesondere auf Schneidniesser, Drehstähle,
Bohrer, Fräser, Reibahlen, Hand- und j Maschinenfeilen, -raspeln und Abziehstähle.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, aus der Zeichnung und den Patentansprüchen.
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Die Zeichnung zeigt schematisch in raumbildlicher, vergrößerter Darstellung
zwei Zähne einer Feile mit einfachem Hieb.
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Der Körper der Feile ist mit i, zwei Zähne sind je mit 2 bezeichnet.
Die Schneidekanten 20 der i Zähne 2 zeigen feine, scharfe Ausbrechungen 2b,
die
durch das Aufschleudern von scharfem Quarzsand der Körnung 120 bei einem Preßluftdruck
an der Düsenmündung von 4,5 Atmosphären hervorgerufen sind.
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Der Sand ist in Richtung der Pfeile 3 gegen die Sc'hneidkanten geschleudert
worden. Die in üblicher Weise hergestellte Feile, die durch das Härten und anschließende
Abschrecken in 01 ein dunkles, fast schwarzes Aussehen hat, wird z. B. auf
einem Transportband unter der feststehenden. und im geeigneten Winkel zur Transportbandebene
angestellten Sandstrahldüse mit mäßiger Geschwindigkeit vorbeigeführt. Man erkennt
die erfolgte Reinigung der Oberfläche- daran, daß die Feile durch das Behandeln
hellgrau wird.
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Wie der Versuch gezeigt hat, führt es zu keiner merklichen Abstumpfung
der Schneiden, wenn die Sandstrahlbehandlung über die zur Reinigung erforderliche
Zeit hinaus ausgedehnt wird. Wird beispielsweise eine bestimmte Sorte Feilen mit
einer Geschwindigkeit von 200 mm/sec unter der Sandstrahldüse vorbeigeführt, so
ist keine Abstumpfung festzustellen, wenn die Geschwindigkeit auf io mm/sec herabgesetzt
wird.
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Bei stark verschmutzten Oberflächen, besonders bei ölgehärteten Feilen,
kann sich eine Vorreinigung mit geeigneten Entfettungsmitteln zur Verkürzung und
Verbilligung der Sandstrahlbehandlung empfehlen.