EP0271481B1 - Verfahren und Rohling zur Herstellung von Werkzeugen - Google Patents

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EP0271481B1
EP0271481B1 EP19870890278 EP87890278A EP0271481B1 EP 0271481 B1 EP0271481 B1 EP 0271481B1 EP 19870890278 EP19870890278 EP 19870890278 EP 87890278 A EP87890278 A EP 87890278A EP 0271481 B1 EP0271481 B1 EP 0271481B1
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EP
European Patent Office
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cutting edge
bevel
rolling
blank
vane
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EP19870890278
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English (en)
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EP0271481A3 (en
EP0271481A2 (de
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Herbert Ing. Kopf
Franz Ing. Tejral
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Boehler GmbH
Original Assignee
Boehler GmbH
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
    • B21H7/10—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons knives; sickles; scythes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/08—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of hardened and tempered tools, in particular cutting tools, or blanks produced in accordance with the process for in particular machine knives, from hot-rolled flat steel, with a bevel forming the cutting edge.
  • the purpose of this manufacturing process is to achieve economical manufacturing using a special profile.
  • this layer must at least be ground on the two surfaces that make up the cutting edge.
  • rolled steel bars have a linear structure formed in the rolling direction. If the cutting edge of the knife is now parallel to the rolling direction, these lines, which result from inhomogeneities in the micro-range of the primary material, cause different material properties over the length of the edge and thus a short service life of the cutting tools.
  • the object of the invention was to develop a method for producing hardened or tempered tools, in particular machine knives, with at least one bevel which forms a working edge, in particular a cutting edge, from rolled flat steel, which extends the service life of the tool increased, and also comes cheaper to manufacture.
  • the aim is achieved in that at least one, possibly both, narrow side (s) is formed obliquely on a flat profile by rolling when the roll caliber is overfilled in the last pass, or is formed with a bevel and a a blank, which may be essentially trapezoidal: or a parallelogram-like cross-sectional profile, with at least one rolling lug, which has a homogeneous material structure, and which, due to the material emerging from the caliber gap during rolling, by the acute angle of the side surface and / or the bevel (s) or inclined surface (n) formed, cutting edge area produced and tempered by heat treatment and finished at least in the area of the roller vane by grinding
  • the invention was also based on the object of creating a blank for producing hardened or tempered tools, in particular machine knives, with at least one bevel made of hot-rolled flat steel which forms a working edge, in particular a cutting edge.
  • the cross-sectional profile with a thickness of 5 to 30 mm and a width of 10 to 120 mm in the working edge or cutting edge area has a rolled flag with a thickness of 1 to 3 mm, the thickness and width ratio of which is 1 : 1 to 1: 3, and that to form the working or cutting edge area, the side surface and / or Include chamfer (s) at an angle of 30 ° to 90 °, preferably 45 ° -60 °, the rolled vane representing the area which is intended for finishing by grinding to form the working or cutting edge.
  • a particular advantage is the fact that the fiber path, which is initially longitudinal due to the rolling process, is deflected in the direction of the cutting edge precisely by squeezing the material when the rolling vane is formed, and thus forms a structural improvement precisely at the cutting edge.
  • the surface zone which may have been decarburized in the course of the production process, is removed during grinding on the cutting edge, it is easy to understand that this inventive measure results in a considerable improvement in the service life of a machine knife produced in this way.
  • a trapezoidal finished profile 1 is listed. It has an end face 2 created at right angles to the upper and lower side faces 4, 5.
  • the bevel 3 can be seen on the opposite side of the end face 2.
  • These delimiting surfaces represent the finished product after a cutting edge 7 was formed as a result of the bevel 3.
  • This profile was created from a flat steel, as shown by the dashed outline 6. If the flat steel which has been left oversized and rolled is obliquely rolled on one side to form the cutting edge, it is advantageous to deliberately create a rolled flag 8 in the last pass using an overfilled caliber.
  • the blank therefore has the shape according to the thin line as a finished, trapezoidal profile 9 before the mechanical processing.
  • a parallelogram-like finished profile 10 is created, which consists of the parallel surfaces 13 and the two bevels 11. On the lower left and on the upper right side, there is the cutting edge 7.
  • no flat steel is used as the flat profile 12, but instead a bevel 11 each time the semi-finished product is produced, but rolled excessively for the machining allowance, in such a way that both are creating cutting edges 7 remains a rolled flag 14.
  • the finished blank then has the contour of a parallelogram-like profile 15, again indicated with a thin line. Then it can be separated in the middle for knife production.
  • a bevel profile can also be created, as is used in sheet metal processing.
  • the folded profile 16 as the end product consists of the upper and lower parallel surfaces 19, but the bevel 18 is selected, for example, so that a sharp edge 21 remains in the middle.
  • a profile 22 rolled according to the thin line is produced, in which a rolled lug 20 remains on the intersecting line of the bevels 18.
  • the profile 22 is optionally ground on all sides, but at least on the bevels 18. So that there is now no decarburization at the edge 21, the rolled lug 20 is deliberately left when rolling.
  • the aim is to select the roller flag 8, 14 with a thickness _ width ratio of 1: 1 to 1: 3.
  • the size of the rolled lug 7 depends primarily on the size of the finished profile 1, 10. Experience has shown that the roll tail thickness will start from 1 mm and will extend to a thickness of 3 mm if the profile thickness is between 5 and 30 mm or the profile width between 10 and 120 mm.
  • This manufacturing process results in a material-saving manufacturing process and a long service life expected machine knife

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vergüteten Werkzeugen, insbesondere Schneidwerkzeugen, bzw. nach dem Verfahren hergestellte Rohlinge für insbesondere Maschinenmesser, aus warmgewalztem Flachstahl, mit einer die Schneidkante bildenden Abschrägung.
  • Der Zweck dieses Herstellungsverfahrens besteht darin, eine wirtschaftliche Fertigung durch Einsatz eines Spezialprofiles zu erreichen.
  • Es ist für die Herstellung von Maschinenmessern bekannt, einen Flachstahl aus geeignetem Material zu verwenden, der im Profil rechteckig ist und durch Warmwalzen erstellt wird. Solche als Stangenmaterial erstellten Halbzeuge werden auf die gewünschte Länge zugeschnitten und allseitig mechanisch bearbeitet. An jener Seite, an der die Schneide vorgesehen ist, muß nun eine Abschrägung vorgenommen werden, damit eine Schneidkante gebildet wird. Da diese Schneidkante möglichst scharfkantig ausgebildet sein soll, ergibt sich die Notwendigkeit, die Abschrägung nach dem Härten bzw. Vergüten zu schleifen.
  • Der Nachteil besteht nun darin, daß beim Schleifprozeß gerade die Schneidkante eine geringe Wärmeabfuhr erfährt und so tritt an dieser Stelle eine Temperaturerhöhung ein, wodurch das Vergütungsgefüge nachteilig beeinflußt und die Härte vermindert wird.
  • Weist der Flachstahl herstellungsbedingt eine entkohlte Oberflächenzone auf oder entsteht beim Härten eines bereits eine Abschrägung aufweisenden Messerrohlings eine oberflächliche Entkohlung, so muß diese Schicht zumindestens an den zwei Flächen, welche die Schneidkante ergeben, abgeschliffen werden.
  • Weiters weist gewalzter Stabstahl eine in Walzrichtung ausgebildete zeilige Struktur auf. Ist nun die Schneidkante des Messers parallel zur Walzrichtung ausgebildet, so bewirken diese Zeilen, die durch Inhomogenitäten im Mikrobereich des Vormaterials entstehen, unterschiedliche Werkstoffeigenschaften über die Länge der Kante und somit geringe Standzeit der Schneidwerkzeuge.
  • Aus der DE-B-1 143 776 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Walzvorrichtung zum Hertellen von Messern mit geschliffener Schneide, insbesondere für Profilschneidgeräte, zum Nacharbeiten von vulkanisierten Reifen bekannt geworden. Dabei ist vorgesehen, an einem bandförmigen Messerstahl mit rechteckigem Querschnitt mittels Kaltverformung, die zu einer Verfestigung des Stahles in diesem Bereich führt, durch Walzen eine Kante der Messerschneide vor dem Schleifen der anderen abzuschrägen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von gehärteten bzw. vergüteten Werkzeugen, insbesondere Maschinenmesser, mit mindestens einer eine Arbeitskante, insbesondere eine Schneidkante bildenden Abschrägung, aus walmgewalztem Flachstahl zu entwickeln, das die Standzeit des Werkzeuges erhöht, und außerdem noch billiger in der Herstellung kommt.
  • Erfindungsgemäß wird das Ziel dadurch erreicht, daß an einem Flachprofil zumindest eine, gegebenenfalls beide Schmalseite(n) durch Walzen bei Überfüllung des Walzenkalibers im letzten Stich, schräg geformt bzw. mit einer Abschrägung gebildet wird (werden) und ein, ein gegebenenfalls im wesentlichen trapez: oder parallelogrammartiges Querschnittsprofil aufweisender Rohling, mit zumindest einer, eine homogene Materialstruktur aufweisende Walzfahne die durch Austreten des Materials aus dem Kaliberspalt beim Walzen im, durch den spitzen Winkel der Seitenfläche und/oder der Abschrägung(en) bzw. Schrägfläche(n) gebildeten, Schneidkantenbereich hergestellt und durch eine Wärmebehandlung vergütet und mindestens im Bereich der Walzfahne durch Schleifen endbearbeitet wird
  • Zunächst wird dadurch erreicht, daß sich eine Materialersparnis ergibt, weil die Abschrägung nun nicht mehr mechanisch gefertigt werden muß. Das Wesentliche ist aber die Erhöhung der Standzeit der Schneidkante, weil im Breich der Walzfahne eine verbesserte Materialstruktur vorliegt und die entkohlte Oberflächenzone im Zuge des Schleifens ohnehin entfernt wird. Die Folge ist ein besser schneidendes Maschinenmesser mit längerer Lebensdauer.
  • Weiters lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rohling zur Herstellung von behärteten bzw. vergüteten Werkzeugen, insbesondere Maschinenmesser, mit mindestens einer eine Arbeitskante, insbesondere eine Schneidkante bildenden Abschrägung aus warmgewalztem Flachstahl zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Querschnittsprofil mit einer Dicke von 5 bis 30 mm und einer Breite von 10 bis 120 mm im Arbeitskanten- bzw. Schneidkantenbereich eine Walzfahne mit einer Dicke von 1 bis 3 mm aufweist, wobei deren Dicken- und Breitenverhältnis 1: 1 bis 1: 3 beträgt, und daß zur Bildung des Arbeits- bzw. Schnittkantenbereiches die Seitenfläche und/oder die Abschrägung(en) einen Winkel von 30° bis 90°, vorzugsweise von 45°-60°, einschließen, wobei die Walzfahne jenen Bereich darstellt, der für die Endbearbeitung durch Schleifen zur Bildung der Arbeits- bzw Schnittkante vorgesehen ist.
  • Als besonderer Vorteil ist aber die Tatsache anzusehen, daß der zunächst durch den Walzvorgang längsgerichtete Faserverlauf gerade durch das Zusammenquetschen des Materials bei der Bildung der Walzfahne eine Umlenkung in Richtung der Schneidkante erfährt und somit eine Strukturverbesserung gerade an der Schneidkante bildet. Nachdem nun beim Schleifen an der Schneide die Oberflächenzone, die gegebenenfalls im Zuge des Erzeugungsprozesses entkohlt wurde, abgetragen wird, ist es leicht verständlich, daß durch diese erfindungsgemäße Maßnahme sich eine erhebliche Verbesserung der Standzeit eines solcherart hergestellten Maschinenmessers ergibt.
  • Anhand eines Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1: Profil eines Schneidmessers
    • Fig. 2: Profil mit beidseitiger Schneide
    • Fig. 3: Abkantprofil
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein trapezförmiges Fertigprofil 1 aufgeführt. Es weist eine im rechten Winkel erstellte Stirnfläche 2 zu den oberen und unteren Seitenflächen 4, 5 auf. An der gegenüberliegenden Seite der Stirnfläche 2 ist die Abschrägung 3 zu ersehen. Diese begrenzenden Flächen stellen das fertige Produkt dar, nach.dem infolge der Abschrägung 3 eine Schneidkante 7 gebildet wurde. Dieses Profil wurde aus einem Flachstahl erstellt, wie die strichliert angedeutete Kontur 6 zeigt. Wird nun der mit Übermaß belassene und gewalzte Flachstahl an einer Seite zur Bildung der Schneide schräg gewalzt, so ist es vorteilhaft, durch ein überfülltes Kaliber bewußt eine Walzfahne 8 im letzten Stich zu erstellen. Der Rohling hat deshalb vor der mechanischen Bearbeitung die Form gemäß der dünnen Linie als fertiges, trapezartiges Profil 9.
  • Die Fig. 2 zeigt nun eine weitere vorteilhafte Variante der Herstellung eines Maschinenmessers. Es wird ein parallelogrammartiges Fertigprofil 10 erstellt, das aus den parallelen Flächen 13 und den beiden Abschrägungen 11 besteht. An der linken unteren und an der rechten oberen Seite ergibt sich die Schneidkante 7. Auch hier wird kein Flachstahl als Flachprofil 12, sondern bei der Erstellung des Halbzeuges je eine Abschrägung 11, jedoch mit Übermaß für die Bearbeitungszugabe gewalzt, derart, daß an beiden zu erstellenden Schneidkanten 7 eine Walzfahne 14 verbleibt. Der fertige Rohling weist dann die wieder mit einer dünnen Linie angegebene Kontur eines parallelogrammartigen Profils 15 auf. Hernach kann es zur Messerherstellung in Mitte getrennt werden.
  • Schließlich sei noch ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 genannt. Mit dem vorhin genannten Herstellungsverfahren kann auch ein Abkantprofil erstellt werden, wie dies bei der Blechverarbeitung Anwendung findet. Das Abkantprofil 16 als Endprodukt besteht aus den oberen und unteren parallelen Flächen 19, jedoch ist die Abschrägung 18 beispielsweise so gewählt, daß eine scharfe Kante 21 in Mitte verbleibt. Auch hier wird anstelle dEr Flachstahlkontur 17 ein gemäß der dünnen Linie gewalztes Profil 22 gefertigt, bei dem an der sich schneidenden Linie der Abschrägungen 18 eine Walzfahne 20 verbleibt. Nachdem der Abkantrohling in der Weise gefertigt und gehärtet wurde, wird das Profil 22 gegebenenfalls allseitig, aber zumindest an den Abschrägungen 18 geschliffen. Damit nun keine Entkohlung an der Kante 21 vorliegt, beläßt man bewußt beim Walzen die Walzfahne 20.
  • In beiden Fällen wird angestrebt, die Walzfahne 8, 14 mit einem Dicken _ Breitenverhältnis von 1: 1 bis 1: 3 zu wählen. Die Größe der Walzfahne 7 hängt in erster Linie von der Größenordnung des Fertigprofils 1, 10 ab. Wie die Erfahrung zeigt, wird die Walzfahnendicke von 1 mm beginnend, sich bis zu einer Stärke von 3 mm erstrecken, wenn sich die Profildicke zwischen 5 bis 30 mm bzw. die Profilbreite zwischen 10 bis 120 mm ergibt.
  • Aus diesem Herstellverfahren ergibt sich ein materialsparend in der Fertigung und mit einer hohen Standzeit zu erwartendes Maschinenmesser
  • Darüberhinaus ergibt sich selbstverständlich die Möglichkeit, dieses Herstellverfahren auch auf Rundmesser auszudehnen. Es braucht lediglich ein der Walzfahne ähnlicher Vorsprung belassen werden, damit beim Schleifvorgang an der Schneide keine Entkohlung und damit Härteverminderung eintritt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von gehärteten bzw. vergüteten Werkzeugen, insbesondere Maschinenmesser, mit mindestens einer eine Arbeitskante, insbesondere eine Schneidkante, bildenden Abschrägung, aus warmgewalztem Flachstahl, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Flachprofil (6, 12, 17) zumindest eine, gegebenenfalls beide, Schmalseite(n) durch Walzen, bei Überfüllung des Walzenkalibers im letzten Stich, schräg geformt bzw. mit einer Abschrägung (3, 11, 18) gebildet wird(werden) und ein, ein gegebenenfalls im wesentlichen trapez-oder parallelogrammartiges Querschnittsprofil (9, 15, 22) aufweisender Rohling, mit zumindest einer, eine homogene Materialstruktur aufweisende Walzfahne (8, 14, 20), die durch Austreten des Materials aus dem Kaliberspalt beim Walzen im durch den, spitzen Winkel der Seintenfläche (5, 13, 19) und/oder Abschrägung(en) (3, 11, 18) bzw. Schrägfläche(n) gebildeten Schneidkantenbereich (7, 21) hergestellt und durch eine Wärmebehandlung vergütet und mindestens im Bereich der Walzfahne (8, 14, 20) durch Schleifen endbearbeitet wird.
2. Rohling zur Herstellung von gehärteten bzw. vergüteten Werkzeugen, insbesondere Maschinenmesser, mit mindestens einer eine Arbeitskante, insbesondere eine Schneidkante,bildenden Abschrägung aus warmgewalztem Flachstahl, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsprofil (9, 15, 22) mit einer Dicke von 5 bis 30 mm und einer Breite von 10 bis 120 mm im Arbeitskanten- bzw. Schneidkantenbereiches (7, 21) eine Walzfahne (8, 14, 20) mit einer dicke von 1 bis 3 mm aufweist, wobei deren Dicken-Breitenverhältnis 1: 1 bis 1: 3 beträgt.
3. Rohling nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Arbeits- bzw. Schnittkantenbereiches (7, 21) die Seitenfläche (5, 13) und/oder die Abschrägung(en) (3, 11, 18) einen Winkel von 30° bis 90°, vorzugsweise von 45° bis 60°, einschließen, wobei die Walzwahne (8, 14, 20) jenen Bereich darstellt, der für die Endbearbeitung durch Schleifen zur Bildung der Arbeits- bzw. Schnittkante vorgesehen ist.
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