EP3674025A1 - Bearbeitungssegment für die trockenbearbeitung von betonwerkstoffen - Google Patents

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EP3674025A1
EP3674025A1 EP18216010.1A EP18216010A EP3674025A1 EP 3674025 A1 EP3674025 A1 EP 3674025A1 EP 18216010 A EP18216010 A EP 18216010A EP 3674025 A1 EP3674025 A1 EP 3674025A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machining
areas
processing
segment
hard material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18216010.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcel Sonderegger
Cliff Toldo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
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Priority to EP19828543.9A priority patent/EP3906134A1/de
Priority to KR1020217016754A priority patent/KR20210108362A/ko
Priority to PCT/EP2019/025466 priority patent/WO2020141017A1/de
Priority to US17/415,342 priority patent/US20220055184A1/en
Publication of EP3674025A1 publication Critical patent/EP3674025A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/04—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/06—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor with inserted abrasive blocks, e.g. segmental
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D61/00—Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
    • B23D61/02—Circular saw blades
    • B23D61/04—Circular saw blades with inserted saw teeth, i.e. the teeth being individually inserted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/04—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs
    • B28D1/041—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs with cylinder saws, e.g. trepanning; saw cylinders, e.g. having their cutting rim equipped with abrasive particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/14—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by boring or drilling
    • B28D1/146—Tools therefor

Definitions

  • the present invention relates to a machining segment for a machining tool according to the preamble of claim 1 and a machining tool with such a machining segment according to the preamble of claim 8.
  • Machining tools such as core drill bits, saw blades and abrasive disks, comprise machining segments which are attached to a tubular, disk-shaped or ring-shaped base body, the machining segments being connected to the base body by welding, soldering or gluing.
  • machining segments which are used for core drilling are referred to as drilling segments, machining segments which are used for sawing, saw segments and machining segments which are used for ablation as ablation segments.
  • Machining segments for core drill bits, saw blades and abrasive disks are produced from a matrix material and hard material particles, the hard material particles being able to be statistically distributed or arranged according to a defined particle pattern in the matrix material.
  • the matrix material and the hard material particles are mixed, the mixture is poured into a suitable tool shape and processed further to form the machining segment.
  • a green compact is built up in layers of matrix material, in which the hard material particles are placed in accordance with the defined particle pattern.
  • the processing zone is constructed from a first matrix material and the neutral zone from a second matrix material, which is different from the first matrix material.
  • Machining tools that are designed as a core drill bit, saw blade or cutting disc and are intended for wet machining of concrete materials are only suitable to a limited extent for dry machining of concrete materials.
  • an abrasive concrete sludge is created that supports the machining process and leads to self-sharpening of the machining segments during machining.
  • the matrix material is removed by the abrasive drilling mud and new hard material particles are exposed.
  • no abrasive drilling mud can form that can support the machining process.
  • the hard material particles quickly become dull and the processing rate drops. Due to the lack of concrete sludge, the matrix material wears too slowly and deeper-lying hard material particles cannot be exposed. In known machining tools for wet machining, the matrix material and the hard material particles have similar wear rates.
  • the object of the present invention is to develop a machining segment for a machining tool which enables dry machining of concrete materials, the machining segment being intended to have a high machining rate and the longest possible service life.
  • the processing segment is characterized in that at least one of the processing areas has an overhang T 1 that is greater than 400 ⁇ m compared to the adjacent matrix areas.
  • the upper side of the processing segment is divided into processing areas which comprise the first hard material particles and matrix areas which are constructed from the first matrix material.
  • the "first hard material particles” refer to the hard material particles of the machining segment according to the invention which are arranged in the machining areas on the top of the machining segment.
  • a processing segment in which at least one of the processing areas comprising the first hard material particles has an overhang of more than 400 ⁇ m compared to the matrix areas is suitable for the dry processing of concrete materials.
  • a plurality of processing areas preferably have an overhang T 1 that is greater than 400 ⁇ m in relation to the adjacent matrix areas.
  • All processing areas preferably have a protrusion T 1 that is greater than 400 ⁇ m in relation to the adjacent matrix areas.
  • T 1 the protrusion of the processing tool in the dry processing of concrete materials.
  • the protrusion T 1 of the machining areas of at least 400 ⁇ m relative to the adjacent matrix areas is provided in a front area of the machining areas viewed in the direction of rotation of the machining tool.
  • the processing of concrete materials with a processing segment according to the invention takes place in the front area of the processing areas with the first hard material particles viewed in the direction of rotation.
  • the processing areas should have an overhang of more than 400 ⁇ m compared to the matrix areas in the front area.
  • a front projection T front of the machining areas in the front area of the machining areas is preferably different from a rear area of the machining areas viewed in the direction of rotation of the machining tool.
  • the processing of concrete materials with a processing segment according to the invention takes place in the front area of the processing areas with the first hard material particles viewed in the direction of rotation. Since the rear area of the processing areas viewed in the direction of rotation has only a slight influence on the processing rate, the protrusion of the processing areas in the front area and in the rear area can be different.
  • a back protrusion T back of the machining areas in the rear area of the machining areas is particularly preferred to be less than 400 ⁇ m. Since the processing of concrete materials with a processing segment according to the invention takes place in the front area of the processing areas with the first hard material particles, the rear overhang of the processing areas can take place with regard to a secure fastening of the first hard material particles in the first matrix material.
  • second hard material particles are arranged in the first matrix material, an average particle diameter of the second hard material particles being smaller than an average particle diameter of the first hard material particles.
  • the wear of the first matrix material can be reduced by means of second hard material particles.
  • the second hard material particles can be admixed to the first matrix material as statistically distributed particles, or the second hard material particles are placed in the first matrix material according to a defined second particle pattern. The second hard material particles are placed in particular in the area of the side surfaces of the processing segment.
  • the invention also relates to a machining tool comprising a base body and at least one machining segment according to the invention, which is connected with an underside to the base body of the machining tool.
  • the machining tool is designed as a core drill bit with a tubular base body and a plurality of machining segments.
  • the machining segments are connected with an underside to the tubular base body of the core bit.
  • the machining tool is designed as a core drill bit with a tubular base body and an annular machining segment.
  • the processing segment is connected with a bottom to the tubular base body of the core bit.
  • the machining tool is designed as an annular or disk-shaped saw blade with an annular or disk-shaped base body and a plurality of machining segments.
  • the processing segments are connected with an underside to the ring-shaped or disk-shaped base body of the ring-shaped or disk-shaped saw blade.
  • the machining tool is designed as an abrasive disk with a base body and a plurality of machining segments.
  • the processing segments are connected with an underside to the base body of the removal disk.
  • FIGN. 1A , B show two variants of a first embodiment of a machining tool according to the invention designed as a core drill bit 10A, 10B .
  • the core drill bit 10A shown is hereinafter referred to as the first core drill bit and the one shown in FIG FIG. 1B
  • Core drill bit 10B shown is referred to as the second core drill bit, in addition, the first and second core drill bits 10A, 10B are combined under the term "core drill bit".
  • the first core drill bit 10A comprises a plurality of machining segments 11A, a tubular base body 12A and a tool holder 13A.
  • the machining segments 11A which are used for core drilling, are also referred to as drilling segments and the tubular base body 12A is also referred to as a drilling shaft.
  • the drill segments 11A are firmly connected to the drill shaft 12A, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
  • the second core drill bit 10B comprises an annular machining segment 11B , a tubular base body 12B and a tool holder 13B.
  • the ring-shaped machining segment 11B which is used for core drilling, is also referred to as a drilling ring and the tubular base body 12B is also referred to as a drilling shaft.
  • the drill ring 11B is firmly connected to the drill shaft 12B, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
  • the core drill bit 10A, 10B is connected to a core drilling device via the tool holder 13A, 13B and is driven by the core drilling device in a direction of rotation 14 about an axis of rotation 15 during drilling operation.
  • the core drill bit 10A, 10B is moved along a feed direction 16 into a workpiece to be machined, the feed direction 16 running parallel to the axis of rotation 15.
  • the core drill bit 10A, 10B creates a drill core and a borehole in the workpiece to be machined.
  • the drill shaft 12A, 12B is in the embodiment of the FIGN. 1A , B formed in one piece and the drilling segments 11A or the drilling ring 11B are firmly connected to the drilling shaft 12A, 12B.
  • the drill shaft 12A, 12B can be formed in two parts from a first drill shaft section and a second drill shaft section, the drill segments 11A or the drill ring 11B being fixedly connected to the first drill shaft section and the tool holder 13A, 13B being fixedly connected to the second drill shaft section.
  • the first and second drill shaft sections are connected to one another via a releasable connecting device.
  • the detachable connection device is, for example, a plug-and-turn connection, as in EP 2 745 965 A1 or EP 2 745 966 A1 described, trained.
  • the formation of the drill shaft as a one-part or two-part drill shaft has no influence on the structure of the drill segments 11A or the drill ring 11B.
  • FIGN. 2A , B show two variants of a second embodiment of a machining tool according to the invention, which is designed as a saw blade 20A, 20B .
  • the saw blade 20A shown is hereinafter referred to as the first saw blade and that in FIG. 2 B Saw blade 20B shown as the second saw blade, in addition, the first and second saw blades 20A, 20B are summarized under the term "saw blade”.
  • the first saw blade 20A comprises a plurality of machining segments 21A, a disk-shaped base body 22A and a tool holder.
  • the processing segments 21A which are used for sawing, are also referred to as saw segments and the disk-shaped base body 22A is also referred to as a master blade.
  • the saw segments 21A are firmly connected to the master blade 22A, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
  • the second saw blade 20B comprises a plurality of machining segments 21B , an annular base body 22B and a tool holder.
  • the processing segments 21B which are used for sawing, are also referred to as saw segments and the ring-shaped base body 22B is also referred to as a ring.
  • the saw segments 21B are firmly connected to the ring 22B, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
  • the saw blade 20A, 20B is connected to a saw via the tool holder 23A, 23B and is driven by the saw in a direction of rotation 24 about an axis of rotation 25 in the sawing operation. During the rotation of the saw blade 20A, 20B about the axis of rotation 25, the saw blade 20A, 20B is moved along a feed direction, the feed direction being parallel to the longitudinal plane of the saw blade 20A, 20B. The saw blade 20A, 20B creates a saw slot in the workpiece to be machined.
  • FIG. 3rd shows a third embodiment of a machining tool according to the invention, designed as a removal disk 30 .
  • the removal disk 30 comprises a plurality of processing segments 31, a base body 32 and a tool holder.
  • the processing segments 31, which are used for the removal are also referred to as removal segments and the disk-shaped base body 32 is also referred to as a pot.
  • the removal segments 31 are firmly connected to the pot 32, for example by screwing, gluing, soldering or welding.
  • the removal disk 30 is connected to a tool device via the tool holder and is driven in a direction of rotation 34 about an axis of rotation 35 by the tool device in the removal operation. During the rotation of the removal disk 30 about the axis of rotation 35, the removal disk 30 is moved over a workpiece to be machined, the movement being perpendicular to the axis of rotation 35. The removal disk 30 removes the surface of the workpiece to be machined.
  • FIGN. 4A-C show a machining segment 41 according to the invention in a three-dimensional representation ( FIG. 4A ), in a view of an upper side of the processing segment 41 ( FIG. 4B ) and in a view of a side surface of the processing segment 41 ( FIG. 4C ).
  • the processing segment 41 corresponds in structure and composition to the processing segments 11A, 21A, 21B, 31;
  • the machining segment 11B designed as a drilling ring differs from the machining segment 41 in its annular structure.
  • the machining segments can differ from one another in the dimensions and in the curvatures of the surfaces.
  • the basic structure of the machining segments according to the invention is explained on the basis of the machining segment 41 and applies to the machining segments 11A, 11B of FIG FIGN. 1A , B, for the machining segments 21A, 21B of the FIGN. 2A , B and for the processing segment 31 of FIG. 3rd .
  • the processing segment 41 is composed of a processing zone 42 and a neutral zone 43 .
  • the neutral zone 43 is required if the machining segment 41 is to be connected to the base body of a machining tool; in the case of machining segments which are connected to the base body, for example by soldering or gluing, the neutral zone 43 can be omitted.
  • the processing zone 42 is constructed from a first matrix material 44 and first hard material particles 45 and the neutral zone 43 is constructed from a second matrix material 46 without hard material particles.
  • the machining segment 41 is connected to the base body of the machining tool with an underside 47 .
  • the underside of the machining segments is generally flat, whereas the underside of machining segments for sawing has a curvature in order to be able to fasten the machining segments to the curved end face of the annular or disk-shaped base body.
  • the first hard material particles 45 are arranged in the first matrix material 44 according to a defined particle pattern.
  • An upper side 48 of the machining segment 41 opposite the underside 47 is subdivided into machining areas 51 and matrix areas 52 which are constructed from the first matrix material 44.
  • Each processing area 51 comprises a first hard material particle 45 and a first matrix material 44, in which the first hard material particles 45 are embedded.
  • the proportion of the first matrix material 44 in the machining areas 51 can vary. It applies that the proportion of the first matrix material 44 in a processing area 51 increases when the diameter of the first hard material particle 45 decreases. To ensure that the first hard particles 45 fit into the recesses of a special press ram during production, the cross section of the recesses is larger than the maximum diameter of the particle distribution.
  • the processing areas 51 of the processing segment 41 have an overhang T 1 with respect to the matrix areas 52.
  • the processing segment 41 comprises a number of 9 first hard material particles 45 and thus a number of 9 processing areas 51.
  • the number of the first hard material particles 45 and the defined particle pattern in which the first hard material particles 45 are arranged in the first matrix material 44 meet the requirements of the processing segment 41 adjusted.
  • FIGN. 1A B FIGN. 2A Federation FIG. 3rd
  • the processing tools shown according to the invention which are provided for the processing of concrete materials, have a defined direction of rotation. When viewed in the direction of rotation of the machining tool, a distinction can be made between a front area and a rear area of a hard material particle 45.
  • the processing segment 41 can be produced, for example, in a three-stage process: in a first stage, a green compact is built up from the first matrix material 44 and the first hard material particles 45, in a second stage the green compact is compressed into a compact and in a third stage the compact is processed under the influence of temperature or by infiltration to the processing segment 41.
  • the green compact is compacted in the second stage, for example by cold pressing or hot pressing. In cold pressing, the green compact is only exposed to pressure, while the green compact is subjected to temperatures up to approx. 200 ° C in addition to the pressure during hot pressing.
  • the compact is processed in the third stage, for example by sintering or hot pressing, to form the processing segment.
  • the processing areas 51 are surrounded on the upper side 48 of the processing segment by the matrix areas 52 and the protrusion of a processing area 51 is measured with respect to the adjacent matrix areas. All processing areas have a protrusion from the adjacent matrix areas 52. At least one of the processing areas 51 has a protrusion T 1 that is larger than 400 ⁇ m.
  • the direction of rotation 14 of the core drill bit 10A defines a front area 53 and a rear area 54.
  • the processing of concrete materials takes place in the front areas 53 of the processing areas 51 and the processing rate essentially depends on the size of the overhang of the processing areas 51 in the front areas 53.
  • the processing areas 51 have a front-side area 53 Overlap T front and in the rear area 54 a rear overlap T back , which correspond in the exemplary embodiment.
  • the processing areas 51 can have different front overhangs T front and rear overhangs T back .
  • FIGN. 5A-C show some tool components that are used in the production of the machining segment 41 according to the invention.
  • the tool components comprise a lower stamp 61, a die 62 and an upper stamp 63 , the lower stamp 61 also being referred to as the first press stamp and the upper stamp 63 as the second press stamp.
  • FIGN. 5B and 5C show the lower stamp 61 in detail.
  • the green body is built up in the die 62 with a cross-sectional area that corresponds to the desired geometry of the green body.
  • the die 62 has a first opening on the underside, into which the lower punch 61 can be moved, and a second opening on the top, into which the upper punch 63 can be moved.
  • the lower punch 61 has depressions 64 in the pressing surface, the arrangement of which corresponds to the defined particle pattern of the first hard material particles 45. The depressions 64 also determine the dimensions of the processing areas 51 on the top 48 of the processing segments.
  • the green compact is built up from top to bottom.
  • a protective layer of the first matrix material 44 is applied into the depressions of the lower punch 61.
  • a protective layer of a second matrix material can be applied into the depressions 64 of the lower punch 61, the second matrix material being different from the first matrix material 44.
  • matrix materials with different wear properties can be used.
  • the second matrix material serves to protect the lower punch 61 and should be able to be removed as quickly as possible in the finished processing segment in order to expose the first hard material particles 45 which process the substrate.
  • a second matrix material with a higher wear rate than the first matrix material 44 can be removed quickly.
  • the first hard material particles 45 are placed in the depressions 64 of the lower punch 61.
  • the first matrix material 44 is applied to the placed first hard material particles 45, the first matrix material 44 being able to be applied in one layer or in several layers.
  • the first matrix material 44 is filled into the die 62 using a filling shoe until the desired filling height is reached.
  • the finished green compact is compressed under pressure using the lower punch 61 and the upper punch 63 to form the compact.
  • coated first hard material particles can be used.
  • the first matrix material 44 can be used as the shell material for the first hard material particles 45.
  • a second matrix material can be used as the shell material for the first hard material particles 45, the second matrix material being different from the first matrix material 44.
  • matrix materials with different wear properties can be used.
  • the envelope material serves to protect the lower punch 61 and should be able to be removed as quickly as possible in the finished processing segment in order to expose the first hard material particles 45 which process the concrete material.
  • Machining segments in which a protective layer of a second matrix material is applied or a second matrix material is used as the sheathing material for coated first hard material particles 45 additionally have second matrix material in the machining areas 51 or in the machining and matrix areas 51, 52.
  • the second hard material particles can be admixed to the first matrix material 44 as statistically distributed particles, or the second hard material particles are placed in the first matrix material 44 according to a defined second particle pattern. The second hard material particles are placed in particular in the area of the side surfaces of the processing segment 41.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

Bearbeitungssegment (41), welches aus einem ersten Matrixwerkstoff (44) und ersten Hartstoffpartikeln (45) aufgebaut ist, wobei die ersten Hartstoffpartikel (45) gemäß einem definierten Partikelmuster im ersten Matrixwerkstoff (44) angeordnet sind und die Oberseite (48) des Bearbeitungssegmentes (41) in Bearbeitungsbereiche (51), welche die ersten Hartstoffpartikel (45) umfassen, und Matrixbereiche (52), welche aus ersten Matrixwerkstoff (44) aufgebaut sind, unterteilt ist. Mindestens einer der Bearbeitungsbereiche (51) weist gegenüber den angrenzenden Matrixbereichen (52) einen Überstand (T<sub>1</sub>) auf, der grösser als 400 µm ist.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungssegment für ein Bearbeitungswerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Bearbeitungswerkzeug mit einem solchen Bearbeitungssegment gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
    • Stand der Technik
  • Bearbeitungswerkzeuge, wie Kernbohrkronen, Sägeblätter und Abtragscheiben, umfassen Bearbeitungssegmente, die an einem rohr-, scheiben- oder ringförmigen Grundkörper befestigt werden, wobei die Bearbeitungssegmente durch Schweißen, Löten oder Kleben mit dem Grundkörper verbunden werden. Abhängig vom Bearbeitungsverfahren des Bearbeitungswerkzeugs werden Bearbeitungssegmente, die zum Kernbohren eingesetzt werden, als Bohrsegmente, Bearbeitungssegmente, die zum Sägen eingesetzt werden, als Sägesegmente und Bearbeitungssegmente, die zum Abtragen eingesetzt werden, als Abtragsegmente bezeichnet.
  • Bearbeitungssegmente für Kernbohrkronen, Sägeblätter und Abtragscheiben werden aus einem Matrixwerkstoff und Hartstoffpartikeln hergestellt, wobei die Hartstoffpartikel statistisch verteilt vorliegen können oder gemäß einem definierten Partikelmuster im Matrixwerkstoff angeordnet sind. Bei Bearbeitungssegmenten mit statistisch verteilten Hartstoffpartikeln werden der Matrixwerkstoff und die Hartstoffpartikel gemischt, die Mischung wird in eine passende Werkzeugform eingefüllt und zum Bearbeitungssegment weiterverarbeitet. Bei Bearbeitungssegmenten mit gesetzten Hartstoffpartikeln wird ein Grünling schichtweise aus Matrixwerkstoff aufgebaut, in den die Hartstoffpartikel gemäß dem definierten Partikelmuster platziert werden. Bei Bearbeitungssegmenten, die mit dem Grundkörper des Bearbeitungswerkzeuges verschweißt werden, hat sich der Aufbau aus einer Bearbeitungszone und einer Neutralzone bewährt. Die Bearbeitungszone wird aus einem ersten Matrixwerkstoff und die Neutralzone aus einem zweiten Matrixwerkstoff, der vom ersten Matrixwerkstoff verschieden ist, aufgebaut.
  • Bearbeitungswerkzeuge, die als Kernbohrkrone, Sägeblatt oder Abtragscheibe ausgebildet sind und für die Nassbearbeitung von Betonwerkstoffen vorgesehen sind, sind für die Trockenbearbeitung von Betonwerkstoffen nur bedingt geeignet. Bei der Nassbearbeitung von Betonwerkstoffen entsteht ein abrasiver Betonschlamm, der den Bearbeitungsprozess unterstützt und zu einem Selbstschärfen der Bearbeitungssegmente während der Bearbeitung führt. Der Matrixwerkstoff wird durch den abrasiven Bohrschlamm abgetragen und neue Hartstoffpartikel werden freigelegt. Bei der Trockenbearbeitung von Betonwerkstoffen kann sich kein abrasiver Bohrschlamm bilden, der den Bearbeitungsprozess unterstützen kann. Die Hartstoffpartikel werden schnell stumpf und die Bearbeitungsrate sinkt. Durch den fehlenden Betonschlamm verschleißt der Matrixwerkstoff zu langsam und tiefer liegende Hartstoffpartikel können nicht freigelegt werden. Bei bekannten Bearbeitungswerkzeugen zur Nassbearbeitung weisen der Matrixwerkstoff und die Hartstoffpartikel ähnliche Verschleißraten auf.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bearbeitungssegment für ein Bearbeitungswerkzeug zu entwickeln, welches eine Trockenbearbeitung von Betonwerkstoffen ermöglicht, wobei das Bearbeitungssegment eine hohe Bearbeitungsrate und eine möglichst lange Lebensdauer aufweisen soll.
  • Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Bearbeitungssegment erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das Bearbeitungssegment ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Bearbeitungsbereiche gegenüber den angrenzenden Matrixbereichen einen Überstand T1 aufweist, der grösser als 400 µm ist. Die Oberseite des Bearbeitungssegmentes ist in Bearbeitungsbereiche, welche die ersten Hartstoffpartikel umfassen, und Matrixbereiche, welche aus erstem Matrixwerkstoff aufgebaut sind, unterteilt. Als "erste Hartstoffpartikel" werden die Hartstoffpartikel des erfindungsgemäßen Bearbeitungssegmentes bezeichnet, die in den Bearbeitungsbereichen an der Oberseite des Bearbeitungssegmentes angeordnet sind.
  • Ein Bearbeitungssegment, bei dem mindestens einer der Bearbeitungsbereiche, die die ersten Hartstoffpartikel umfassen, gegenüber den Matrixbereichen einen Überstand von mehr als 400 µm aufweist, ist für die Trockenbearbeitung von Betonwerkstoffen geeignet. Je grösser der Überstand der Bearbeitungsbereiche ist, umso höher ist die Bearbeitungsrate, die mit dem Bearbeitungssegment erzielt werden kann.
  • Bevorzugt weisen mehrere Bearbeitungsbereiche gegenüber den angrenzenden Matrixbereichen einen Überstand T1 aufweisen, der grösser als 400 µm ist. Je grösser die Anzahl an Bearbeitungsbereichen mit ersten Hartstoffpartikeln ist, die einen Überstand von mehr als 400 µm aufweisen, umso höher ist die Bearbeitungsrate des Bearbeitungswerkzeuges bei der Trockenbearbeitung von Betonwerkstoffen.
  • Bevorzugt weisen sämtliche Bearbeitungsbereiche gegenüber den angrenzenden Matrixbereichen einen Überstand T1 aufweisen, der grösser als 400 µm ist. Je grösser die Anzahl an Bearbeitungsbereichen mit ersten Hartstoffpartikeln ist, die einen Überstand von mehr als 400 µm aufweisen, umso höher ist die Bearbeitungsrate des Bearbeitungswerkzeuges bei der Trockenbearbeitung von Betonwerkstoffen.
  • In einer bevorzugten Variante ist der Überstand T1 der Bearbeitungsbereiche von mindestens 400 µm gegenüber den angrenzenden Matrixbereichen in einem in Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeuges betrachteten vorderseitigen Bereich der Bearbeitungsbereiche vorgesehen. Die Bearbeitung von Betonwerkstoffen mit einem erfindungsgemäßen Bearbeitungssegment erfolgt im in Drehrichtung betrachteten vorderseitigen Bereich der Bearbeitungsbereiche mit den ersten Hartstoffpartikeln. Um eine hohe Bearbeitungsrate zu erzielen, sollten die Bearbeitungsbereiche den Überstand von mehr als 400 µm gegenüber den Matrixbereichen im vorderseitigen Bereich aufweisen.
  • Bevorzugt ist ein vorderseitiger Überstand Tfront der Bearbeitungsbereiche im vorderseitigen Bereich der Bearbeitungsbereiche von einem in Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeuges betrachteten rückseitigen Bereich der Bearbeitungsbereiche verschieden. Die Bearbeitung von Betonwerkstoffen mit einem erfindungsgemäßen Bearbeitungssegment erfolgt im in Drehrichtung betrachteten vorderseitigen Bereich der Bearbeitungsbereiche mit den ersten Hartstoffpartikeln. Da der in Drehrichtung betrachtete rückseitige Bereich der Bearbeitungsbereiche nur einen geringen Einfluss auf die Bearbeitungsrate hat, kann der Überstand der Bearbeitungsbereiche im vorderseitigen Bereich und im rückseitigen Bereich verschieden sein.
  • Besonders bevorzugt ist ein rückseitiger Überstand Tback der Bearbeitungsbereiche im rückseitigen Bereich der Bearbeitungsbereiche kleiner als 400 µm. Da die Bearbeitung von Betonwerkstoffen mit einem erfindungsgemäßen Bearbeitungssegment im vorderseitigen Bereich der Bearbeitungsbereiche mit den ersten Hartstoffpartikel erfolgt, kann der rückseitige Überstand der Bearbeitungsbereiche im Hinblick auf eine sichere Befestigung der ersten Hartstoffpartikel im ersten Matrixwerkstoff erfolgen.
  • In einer Weiterentwicklung des Bearbeitungssegmentes sind im ersten Matrixwerkstoff zweite Hartstoffpartikel angeordnet, wobei ein mittlerer Partikeldurchmesser der zweiten Hartstoffpartikel kleiner als ein mittlerer Partikeldurchmesser der ersten Hartstoffpartikel ist. Abhängig von den Verschleißeigenschaften des ersten Matrixwerkstoffs kann es während der Bearbeitung eines Betonwerkstoffes mit dem Bearbeitungswerkzeug durch Reibung mit dem Untergrund (z.B. Bohrloch oder Sägeschlitz) zu einem verstärkten Verschleiß des ersten Matrixwerkstoffs an den Seitenflächen des Bearbeitungssegmentes kommen. Der Verschleiß des ersten Matrixwerkstoffs kann durch zweite Hartstoffpartikel reduziert werden. Die zweiten Hartstoffpartikel können als statistisch verteilte Partikel dem ersten Matrixwerkstoff beigemischt werden oder die zweiten Hartstoffpartikel werden gemäß einem definierten zweiten Partikelmuster im ersten Matrixwerkstoff platziert. Die zweiten Hartstoffpartikel werden insbesondere im Bereich der Seitenflächen des Bearbeitungssegmentes platziert.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Bearbeitungswerkzeug umfassend einen Grundkörper und mindestens ein erfindungsgemäßes Bearbeitungssegment, welches mit einer Unterseite mit dem Grundkörper des Bearbeitungswerkzeuges verbunden ist.
  • In einer ersten bevorzugten Variante ist das Bearbeitungswerkzeug als Kernbohrkrone mit einem rohrförmig ausgebildeten Grundkörper und mehreren Bearbeitungssegmenten ausgebildet. Die Bearbeitungssegmente sind mit einer Unterseite mit dem rohrförmig ausgebildeten Grundkörper der Kernbohrkrone verbunden.
  • In einer zweiten bevorzugten Variante ist das Bearbeitungswerkzeug als Kernbohrkrone mit einem rohrförmig ausgebildeten Grundkörper und einem ringförmigen Bearbeitungssegment ausgebildet. Das Bearbeitungssegment ist mit einer Unterseite mit dem rohrförmig ausgebildeten Grundkörper der Kernbohrkrone verbunden.
  • In einer dritten bevorzugten Variante ist das Bearbeitungswerkzeug als ring- oder scheibenförmiges Sägeblatt mit einem ring- oder scheibenförmig ausgebildeten Grundkörper und mehreren Bearbeitungssegmenten ausgebildet. Die Bearbeitungssegmente sind mit einer Unterseite mit dem ring- oder scheibenförmig ausgebildeten Grundkörper des ring- oder scheibenförmigen Sägeblattes verbunden.
  • In einer vierten bevorzugten Variante ist das Bearbeitungswerkzeug als Abtragscheibe mit einem Grundkörper und mehreren Bearbeitungssegmenten ausgebildet. Die Bearbeitungssegmente sind mit einer Unterseite mit dem Grundkörper der Abtragscheibe verbunden.
    • Ausführungsbeispiele
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematischer und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei gegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
  • Es zeigen:
    • FIGN. 1A, B
    zwei Varianten einer als Kernbohrkrone ausgebildeten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeuges;
    FIGN. 2A, B
    zwei Varianten einer als Sägeblatt ausgebildeten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeuges;
    FIG. 3
    eine als Abtragscheibe ausgebildete dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeuges;
    FIGN. 4A-C
    ein Bearbeitungssegment in einer dreidimensionalen Darstellung (FIG. 4A), in einer Ansicht auf eine Oberseite (FIG. 4B) und in einer Ansicht auf einer Seitenfläche (FIG. 4C); und
    FIGN. 5A-C
    einige Werkzeugkomponenten, die bei der Herstellung eines Bearbeitungssegmentes eingesetzt werden.
  • FIGN. 1A , B zeigen zwei Varianten einer als Kernbohrkrone 10A, 10B ausgebildeten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeuges. Die in FIG. 1A dargestellte Kernbohrkrone 10A wird im Weiteren als erste Kernbohrkrone und die in FIG. 1B dargestellte Kernbohrkrone 10B als zweite Kernbohrkrone bezeichnet, ausserdem werden die erste und zweite Kernbohrkrone 10A, 10B unter dem Begriff "Kernbohrkrone" zusammengefasst.
  • Die erste Kernbohrkrone 10A umfasst mehrere Bearbeitungssegmente 11A, einen rohrförmig ausgebildeten Grundkörper 12A und eine Werkzeugaufnahme 13A. Die Bearbeitungssegmente 11A, die zum Kernbohren eingesetzt werden, werden auch als Bohrsegmente bezeichnet und der rohrförmig ausgebildete Grundkörper 12A wird auch als Bohrschaft bezeichnet. Die Bohrsegmente 11A sind fest mit dem Bohrschaft 12A verbunden, beispielsweise durch Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen.
  • Die zweite Kernbohrkrone 10B umfasst ein ringförmiges Bearbeitungssegment 11B, einen rohrförmig ausgebildeten Grundkörper 12B und eine Werkzeugaufnahme 13B. Das ringförmige Bearbeitungssegment 11B, das zum Kernbohren eingesetzt wird, wird auch als Bohrring bezeichnet und der rohrförmig ausgebildete Grundkörper 12B wird auch als Bohrschaft bezeichnet. Der Bohrring 11B ist fest mit dem Bohrschaft 12B verbunden, beispielsweise durch Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen.
  • Die Kernbohrkrone 10A, 10B wird über die Werkzeugaufnahme 13A, 13B mit einem Kernbohrgerät verbunden und im Bohrbetrieb vom Kernbohrgerät in einer Drehrichtung 14 um eine Drehachse 15 angetrieben. Während der Drehung der Kernbohrkrone 10A, 10B um die Drehachse 15 wird die Kernbohrkrone 10A, 10B entlang einer Vorschubrichtung 16 in ein zu bearbeitendes Werkstück bewegt, wobei die Vorschubrichtung 16 parallel zur Drehachse 15 verläuft. Die Kernbohrkrone 10A, 10B erzeugt im zu bearbeitenden Werkstück einen Bohrkern und ein Bohrloch.
  • Der Bohrschaft 12A, 12B ist im Ausführungsbeispiel der FIGN. 1A, B einteilig ausgebildet und die Bohrsegmente 11A bzw. der Bohrring 11B sind fest mit dem Bohrschaft 12A, 12B verbunden. Alternativ kann der Bohrschaft 12A, 12B zweiteilig aus einem ersten Bohrschaftabschnitt und einem zweiten Bohrschaftabschnitt ausgebildet sein, wobei die Bohrsegmente 11A bzw. der Bohrring 11B fest mit dem ersten Bohrschaftabschnitt und die Werkzeugaufnahme 13A, 13B fest mit dem zweiten Bohrschaftabschnitt verbunden ist. Der erste und zweite Bohrschaftabschnitt werden über eine lösbare Verbindungseinrichtung miteinander verbunden. Die lösbare Verbindungseinrichtung ist beispielsweise als Steck-DrehVerbindung, wie in EP 2 745 965 A1 oder EP 2 745 966 A1 beschrieben, ausgebildet. Die Ausbildung des Bohrschaftes als einteiliger oder zweiteiliger Bohrschaft hat keinen Einfluss auf den Aufbau der Bohrsegmente 11A bzw. des Bohrringes 11B.
  • FIGN. 2A , B zeigen zwei Varianten einer als Sägeblatt 20A, 20B ausgebildeten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeuges. Das in FIG. 2A dargestellte Sägeblatt 20A wird im Weiteren als erstes Sägeblatt und das in FIG. 2B dargestellte Sägeblatt 20B als zweites Sägeblatt bezeichnet, ausserdem werden das erste und zweite Sägeblatt 20A, 20B unter dem Begriff "Sägeblatt" zusammengefasst.
  • Das erste Sägeblatt 20A umfasst mehrere Bearbeitungssegmente 21A, einen scheibenförmig ausgebildeten Grundkörper 22A und eine Werkzeugaufnahme. Die Bearbeitungssegmente 21A, die zum Sägen eingesetzt werden, werden auch als Sägesegmente bezeichnet und der scheibenförmig ausgebildete Grundkörper 22A wird auch als Stammblatt bezeichnet. Die Sägesegmente 21A sind fest mit dem Stammblatt 22A verbunden, beispielsweise durch Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen.
  • Das zweite Sägeblatt 20B umfasst mehrere Bearbeitungssegmente 21B, einen ringförmig ausgebildeten Grundkörper 22B und eine Werkzeugaufnahme. Die Bearbeitungssegmente 21B, die zum Sägen eingesetzt werden, werden auch als Sägesegmente bezeichnet und der ringförmig ausgebildete Grundkörper 22B wird auch als Ring bezeichnet. Die Sägesegmente 21B sind fest mit dem Ring 22B verbunden, beispielsweise durch Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen.
  • Das Sägeblatt 20A, 20B wird über die Werkzeugaufnahme 23A, 23B mit einer Säge verbunden und im Sägebetrieb von der Säge in einer Drehrichtung 24 um eine Drehachse 25 angetrieben. Während der Drehung des Sägeblattes 20A, 20B um die Drehachse 25 wird das Sägeblatt 20A, 20B entlang einer Vorschubrichtung bewegt, wobei die Vorschubrichtung parallel zur Längsebene des Sägeblattes 20A, 20B verläuft. Das Sägeblatt 20A, 20B erzeugt im zu bearbeitenden Werkstück einen Sägeschlitz.
  • FIG. 3 zeigt eine als Abtragscheibe 30 ausgebildete dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeuges. Die Abtragscheibe 30 umfasst mehrere Bearbeitungssegmente 31, einen Grundkörper 32 und eine Werkzeugaufnahme.
  • Die Bearbeitungssegmente 31, die zum Abtragen eingesetzt werden, werden auch als Abtragsegmente bezeichnet und der scheibenförmig ausgebildete Grundkörper 32 wird auch als Topf bezeichnet. Die Abtragsegmente 31 sind fest mit dem Topf 32 verbunden, beispielsweise durch Schrauben, Kleben, Löten oder Schweißen.
  • Die Abtragscheibe 30 wird über die Werkzeugaufnahme mit einem Werkzeuggerät verbunden und im Abtragbetrieb vom Werkzeuggerät in einer Drehrichtung 34 um eine Drehachse 35 angetrieben. Während der Drehung der Abtragscheibe 30 um die Drehachse 35 wird die Abtragscheibe 30 über ein zu bearbeitendes Werkstück bewegt, wobei die Bewegung der senkrecht zur Drehachse 35 verläuft. Die Abtragscheibe 30 entfernt die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks.
  • FIGN. 4A-C zeigen ein erfindungsgemäßes Bearbeitungssegment 41 in einer dreidimensionalen Darstellung (FIG. 4A), in einer Ansicht auf eine Oberseite des Bearbeitungssegmentes 41 (FIG. 4B) und in einer Ansicht auf eine Seitenfläche des Bearbeitungssegmentes 41 (FIG. 4C).
  • Das Bearbeitungssegment 41 entspricht vom Aufbau und der Zusammensetzung den Bearbeitungssegmenten 11A, 21A, 21B, 31; das als Bohrring ausgebildete Bearbeitungssegment 11B unterscheidet sich durch seinen ringförmigen Aufbau vom Bearbeitungssegment 41. Die Bearbeitungssegmente können sich in den Abmessungen und in den Krümmungen der Oberflächen voneinander unterscheiden. Der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Bearbeitungssegmente wird anhand des Bearbeitungssegmentes 41 erklärt und gilt für die Bearbeitungssegmente 11A, 11B der FIGN. 1A, B, für die Bearbeitungssegmente 21A, 21B der FIGN. 2A, B und für das Bearbeitungssegment 31 der FIG. 3.
  • Das Bearbeitungssegment 41 ist aus einer Bearbeitungszone 42 und einer Neutralzone 43 aufgebaut. Die Neutralzone 43 ist erforderlich, wenn das Bearbeitungssegment 41 mit dem Grundkörper eines Bearbeitungswerkzeuges verbunden werden soll; bei Bearbeitungssegmenten, die beispielsweise durch Löten oder Kleben mit dem Grundkörper verbunden werden, kann die Neutralzone 43 entfallen. Die Bearbeitungszone 42 ist aus einem ersten Matrixwerkstoff 44 und ersten Hartstoffpartikeln 45 aufgebaut und die Neutralzone 43 ist aus einem zweiten Matrixwerkstoff 46 ohne Hartstoffpartikel aufgebaut.
  • Das Bearbeitungssegment 41 wird mit einer Unterseite 47 mit dem Grundkörper des Bearbeitungswerkzeuges verbunden. Bei Bearbeitungssegmenten zum Kernbohren und Bearbeitungssegmenten zum Abtragen ist die Unterseite der Bearbeitungssegmente in der Regel eben ausgebildet, wohingegen die Unterseite bei Bearbeitungssegmenten zum Sägen eine Krümmung aufweist, um die Bearbeitungssegmente an der gekrümmten Stirnfläche der ring- oder scheibenförmigen Grundkörper befestigen zu können.
  • Die ersten Hartstoffpartikel 45 sind gemäß einem definierten Partikelmuster im ersten Matrixwerkstoff 44 angeordnet. Einer der Unterseite 47 gegenüberliegende Oberseite 48 des Bearbeitungssegmentes 41 ist unterteilt in Bearbeitungsbereiche 51 und Matrixbereiche 52, die aus dem ersten Matrixwerkstoff 44 aufgebaut sind. Jeder Bearbeitungsbereich 51 umfasst einen ersten Hartstoffpartikel 45 und ersten Matrixwerkstoff 44, in den die ersten Hartstoffpartikel 45 eingebettet sind.
  • Da die ersten Hartstoffpartikel 45 einer Partikelverteilung zwischen einem minimalen Durchmesser und einem maximalen Durchmesser entstammen, kann der Anteil des ersten Matrixwerkstoffes 44 in den Bearbeitungsbereichen 51 variieren. Dabei gilt, dass der Anteil des ersten Matrixwerkstoffes 44 in einem Bearbeitungsbereich 51 zunimmt, wenn der Durchmesser des ersten Hartstoffpartikels 45 abnimmt. Um sicherzustellen, dass die ersten Hartstoffpartikel 45 bei der Herstellung in die Vertiefungen eines speziellen Pressstempels passen, ist der Querschnitt der Vertiefungen grösser als der maximale Durchmesser der Partikelverteilung.
  • Die Bearbeitungsbereiche 51 des Bearbeitungssegmentes 41 weisen einen Überstand T1 gegenüber den Matrixbereichen 52 auf. Im Ausführungsbeispiel der FIGN. 4A-C umfasst das Bearbeitungssegment 41 eine Anzahl von 9 ersten Hartstoffpartikeln 45 und damit eine Anzahl von 9 Bearbeitungsbereichen 51. Die Anzahl der ersten Hartstoffpartikel 45 und das definierte Partikelmuster, in dem die ersten Hartstoffpartikel 45 im ersten Matrixwerkstoff 44 angeordnet sind, sind an die Anforderungen des Bearbeitungssegmentes 41 angepasst.
  • Die in den FIGN. 1A, B, FIGN. 2A, B und FIG. 3 gezeigten erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeuge, die für die Bearbeitung von Betonwerkstoffen vorgesehen sind, weisen eine definierte Drehrichtung auf. In Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeuges betrachtet kann zwischen einem vorderseitigen Bereich und einem rückseitigen Bereich eines Hartstoffpartikels 45 unterschieden werden.
  • Das Bearbeitungssegment 41 kann beispielsweise in einem dreistufigen Verfahren hergestellt werden: In einer ersten Stufe wird ein Grünling aus dem ersten Matrixwerkstoff 44 und den ersten Hartstoffpartikeln 45 aufgebaut, in einer zweiten Stufe wird der Grünling zu einem Pressling verdichtet und in einer dritten Stufe wird der Pressling unter Temperatureinwirkung oder durch Infiltrieren zum Bearbeitungssegment 41 weiterverarbeitet. Der Grünling wird in der zweiten Stufe beispielsweise durch Kaltpressen oder Warmpressen verdichtet. Beim Kaltpressen wird der Grünling ausschließlich einer Druckeinwirkung ausgesetzt, während der Grünling beim Warmpressen neben dem Druck Temperaturen bis ca. 200 °C ausgesetzt. Der Pressling wird in der dritten Stufe beispielsweise durch Sintern oder Heißpressen zum Bearbeitungssegment weiterverarbeitet.
  • Die Bearbeitungsbereiche 51 sind an der Oberseite 48 des Bearbeitungssegmentes von den Matrixbereichen 52 umgeben und der Überstand eines Bearbeitungsbereiches 51 wird gegenüber den angrenzenden Matrixbereichen gemessen. Alle Bearbeitungsbereiche weisen einen Überstand gegenüber den angrenzenden Matrixbereichen 52 auf. Dabei weist mindestens einer der Bearbeitungsbereiche 51 einen Überstand T1 auf, der grösser als 400 µm ist.
  • Die Drehrichtung 14 der Kernbohrkrone 10A definiert einen vorderseitigen Bereich 53 und einen rückseitigen Bereich 54. Die Bearbeitung von Betonwerkstoffen erfolgt in den vorderseitigen Bereichen 53 der Bearbeitungsbereiche 51 und die Bearbeitungsrate hängt wesentlich von der Größe des Überstandes der Bearbeitungsbereiche 51 in den vorderseitigen Bereichen 53 ab. Die Bearbeitungsbereiche 51 weisen im vorderseitigen Bereich 53 einen vorderseitigen Überstand Tfront und im rückseitigen Bereich 54 einen rückseitigen Überstand Tback auf, die im Ausführungsbeispiel übereinstimmen. Alternativ können die Bearbeitungsbereiche 51 unterschiedliche vorderseitige Überstände Tfront und rückseitige Überstände Tback aufweisen.
  • FIGN. 5A-C zeigen einige Werkzeugkomponenten, die bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Bearbeitungssegmentes 41 eingesetzt werden. Die Werkzeugkomponenten umfassen einen Unterstempel 61, eine Matrize 62 und einen Oberstempel 63, wobei der Unterstempel 61 auch als erster Pressstempel und der Oberstempel 63 als zweiter Pressstempel bezeichnet wird. FIGN. 5B und 5C zeigen den Unterstempel 61 im Detail.
  • Der Aufbau des Grünlings erfolgt in der Matrize 62 mit einer Querschnittsfläche, die der gewünschten Geometrie des Grünlings entspricht. Die Matrize 62 weist an der Unterseite eine erste Öffnung auf, in die der Unterstempel 61 verschiebbar ist, und an der Oberseite eine zweite Öffnung, in die der Oberstempel 63 verschiebbar ist. Der Unterstempel 61 weist in der Pressfläche Vertiefungen 64 auf, deren Anordnung dem definierten Partikelmuster der ersten Hartstoffpartikel 45 entspricht. Die Vertiefungen 64 bestimmen außerdem die Abmessungen der Bearbeitungsbereiche 51 an der Oberseite 48 der Bearbeitungssegmente.
  • Bei direktem Kontakt zwischen den ersten Hartstoffpartikeln 45 und den Vertiefungen 64 des Unterstempels 61 kann es zu einem erhöhten Verschleiß des Unterstempels 61 kommen. Um den Verschleiß des Unterstempels 61 zu reduzieren, sollte ein direkter Kontakt der ersten Hartstoffpartikel 45 mit dem Unterstempel 61 vermieden werden. Als Maßnahmen eignen sich das Auftragen einer Schutzschicht in die Vertiefungen 64 vor dem Platzieren der ersten Hartstoffpartikel 45 und/oder die Verwendung von umhüllten ersten Hartstoffpartikeln 45.
  • Der Grünling wird im Ausführungsbeispiel von oben nach unten aufgebaut. Vor dem Platzieren der ersten Hartstoffpartikel 45 wird eine Schutzschicht des ersten Matrixwerkstoffes 44 in die Vertiefungen des Unterstempels 61 aufgetragen. Alternativ kann eine Schutzschicht eines zweiten Matrixwerkstoffes in die Vertiefungen 64 des Unterstempels 61 aufgetragen werden, wobei der zweite Matrixwerkstoff vom ersten Matrixwerkstoff 44 verschieden ist. Bei Verwendung eines zweiten Matrixwerkstoffes, der vom ersten Matrixwerkstoff 44 verschieden ist, können Matrixwerkstoffe mit unterschiedlichen Verschleißeigenschaften eingesetzt werden. Der zweite Matrixwerkstoff dient zum Schutz des Unterstempels 61 und sollte beim fertigen Bearbeitungssegment möglichst schnell entfernt werden können, um die ersten Hartstoffpartikel 45, die den Untergrund bearbeiten, freizustellen. Ein zweiter Matrixwerkstoff mit einer höheren Verschleißrate als der erste Matrixwerkstoff 44 lässt sich schnell entfernen.
  • Die ersten Hartstoffpartikel 45 werden in die Vertiefungen 64 des Unterstempels 61 platziert. Auf die platzierten ersten Hartstoffpartikel 45 wird der erste Matrixwerkstoff 44 aufgetragen, wobei der erste Matrixwerkstoff 44 in einer Lage oder in mehreren Lagen aufgetragen werden kann. Der erste Matrixwerkstoff 44 wird mithilfe eines Füllschuhs in die Matrize 62 eingefüllt, bis die gewünschte Füllhöhe erreicht ist. Der fertige Grünling wird unter Druckeinwirkung mithilfe des Unterstempels 61 und des Oberstempels 63 zum Pressling verdichtet.
  • Anstelle der Schutzschicht, die in die Vertiefungen aufgetragen wird, können umhüllte erste Hartstoffpartikel verwendet werden. Als Hüllwerkstoff für die ersten Hartstoffpartikel 45 kann der erste Matrixwerkstoff 44 verwendet werden. Alternativ kann ein zweiter Matrixwerkstoff als Hüllwerkstoff für die ersten Hartstoffpartikel 45 verwendet werden, wobei der zweite Matrixwerkstoff vom ersten Matrixwerkstoff 44 verschieden ist. Bei Verwendung eines Hüllwerkstoffs, der vom ersten Matrixwerkstoff 44 verschieden ist, können Matrixwerkstoffe mit unterschiedlichen Verschleißeigenschaften eingesetzt werden. Der Hüllwerkstoff dient zum Schutz des Unterstempels 61 und sollte beim fertigen Bearbeitungssegment möglichst schnell entfernt werden können, um die ersten Hartstoffpartikel 45, die den Betonwerkstoff bearbeiten, freizustellen.
  • Bearbeitungssegmente, bei denen eine Schutzschicht eines zweiten Matrixwerkstoffes aufgetragen wird oder ein zweiter Matrixwerkstoff als Hüllwerkstoff für umhüllte erste Hartstoffpartikel 45 eingesetzt wird, weisen in den Bearbeitungsbereichen 51 oder in den Bearbeitungs- und Matrixbereichen 51, 52 zusätzlich zweiten Matrixwerkstoff auf.
  • Abhängig von den Verschleißeigenschaften des ersten Matrixwerkstoffes 44 kann es während der Bearbeitung eines Untergrundes mit dem Bearbeitungssegment 41 durch Reibung mit dem Untergrund zu einem verstärkten Verschleiß des ersten Matrixwerkstoffes 44 an den Seitenflächen des Bearbeitungssegmentes kommen. Dieser Verschleiß kann durch zweite Hartstoffpartikel reduziert werden. Die zweiten Hartstoffpartikel können als statistisch verteilte Partikel dem ersten Matrixwerkstoff 44 beigemischt werden oder die zweiten Hartstoffpartikel werden gemäß einem definierten zweiten Partikelmuster im ersten Matrixwerkstoff 44 platziert. Die zweiten Hartstoffpartikel werden insbesondere im Bereich der Seitenflächen des Bearbeitungssegmentes 41 platziert.

Claims (12)

  1. Bearbeitungssegment (11A, 11B; 21A, 21B; 31; 41) für ein Bearbeitungswerkzeug (10A, 10B; 20A, 20B; 30), welches in einer Drehrichtung (14; 24; 34) um eine Drehachse (15; 25; 35) drehbar ist, wobei das Bearbeitungssegment mit einer Unterseite (47) mit einem Grundkörper (12A, 12B; 22A, 22B; 32) des Bearbeitungswerkzeuges (10A, 10B; 20A, 20B; 30) verbindbar ist, eine Bearbeitungszone (42) des Bearbeitungssegmentes aus einem ersten Matrixwerkstoff (44) und ersten Hartstoffpartikeln (45) aufgebaut ist, wobei die ersten Hartstoffpartikel (45) gemäß einem definierten Partikelmuster im ersten Matrixwerkstoff (44) angeordnet sind und eine der Unterseite (47) gegenüberliegende Oberseite (48) des Bearbeitungssegmentes in Bearbeitungsbereiche (51), welche die ersten Hartstoffpartikel (45) umfassen, und Matrixbereiche (52), welche aus erstem Matrixwerkstoff (44) aufgebaut sind, unterteilt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Bearbeitungsbereiche (51) gegenüber den angrenzenden Matrixbereichen (52) einen Überstand (T1) aufweist, der grösser als 400 µm ist.
  2. Bearbeitungssegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bearbeitungsbereiche (51) gegenüber den angrenzenden Matrixbereichen (52) einen Überstand (T1) aufweisen, der grösser als 400 µm ist.
  3. Bearbeitungssegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Bearbeitungsbereiche (52) gegenüber den angrenzenden Matrixbereichen (52) einen Überstand (T1) aufweisen, der grösser als 400 µm ist.
  4. Bearbeitungssegment nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (T1) der Bearbeitungsbereiche (51) von mindestens 400 µm gegenüber den angrenzenden Matrixbereichen (52) in einem in Drehrichtung (14; 24; 34) des Bearbeitungswerkzeuges (10A, 10B; 20A, 20B; 30) betrachteten vorderseitigen Bereich (53) der Bearbeitungsbereiche (51) vorgesehen ist.
  5. Bearbeitungssegment nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorderseitiger Überstand (Tfront) der Bearbeitungsbereiche (51) im vorderseitigen Bereich (53) der Bearbeitungsbereiche (51) von einem in Drehrichtung (14; 24; 34) des Bearbeitungswerkzeuges (10A, 10B; 20A, 20B; 30) betrachteten rückseitigen Bereich (54) der Bearbeitungsbereiche (51) verschieden ist.
  6. Bearbeitungssegment nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein rückseitiger Überstand (Tback) der Bearbeitungsbereiche (51) im rückseitigen Bereich (52) der Bearbeitungsbereiche (51) kleiner als 400 µm ist.
  7. Bearbeitungssegment nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Matrixwerkstoff (44) zweite Hartstoffpartikel angeordnet sind, wobei ein mittlerer Partikeldurchmesser der zweiten Hartstoffpartikel kleiner als ein mittlerer Partikeldurchmesser der ersten Hartstoffpartikel (45) ist.
  8. Bearbeitungswerkzeug (10A, 10B; 20A, 20B; 30) umfassend einen Grundkörper (12A, 12B; 22A, 22B; 32) und mindestens ein Bearbeitungssegment (11A, 11B; 21A, 21B; 31; 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das mindestens eine Bearbeitungssegment (11A, 11B; 21A, 21B; 31; 41) mit einer Unterseite (47) mit dem Grundkörper (12A, 12B; 22A, 22B; 32) des Bearbeitungswerkzeuges (10A, 10B; 20A, 20B; 30) verbunden ist.
  9. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 8, welches als Kernbohrkrone (10A) mit einem rohrförmig ausgebildeten Grundkörper (12A) und mehreren Bearbeitungssegmenten (11A) ausgebildet ist.
  10. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 8, welches als Kernbohrkrone (10B) mit einem rohrförmig ausgebildeten Grundkörper (12B) und einem ringförmigen Bearbeitungssegment (11B) ausgebildet ist.
  11. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 8, welches als ring- oder scheibenförmiges Sägeblatt (20A, 20B) mit einem ring- oder scheibenförmig ausgebildeten Grundkörper (22A, 22B) und mehreren Bearbeitungssegmenten (21A, 21B) ausgebildet ist.
  12. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 8, welches als Abtragscheibe (30) mit einem Grundkörper (32) und mehreren Bearbeitungssegmenten (31) ausgebildet ist.
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