Beschreibung

Titel

Trenn- und Schneidewerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Trenn- und Schneidewerkzeugs

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Trenn- und Schneidewerkzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und von einem Verfahren zur Herstellung eines Trenn- und Schneidewerkzeugs nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 4.

Aus dem Stand der Technik sind, Diamanttrennscheiben bekannt, welche ein Stammblatt, mehrere Schneidsegmente und mehrere Hinterlochungen umfassen. Die herkömmlichen Stammblätter und Hinterlochungen von Diamanttrennscheiben werden mittels

Laserschneiden oder Stanzen ausgeschnitten, wodurch scharfe Kanten von ca. 90° entstehen können. Diese Kanten können bei der Belastung der Diamanttrennscheibe zu Spannungskonzentrationen im Bereich der Hinterlochung und somit zu Rissen führen.

Des Weiteren ist es bekannt, die Kanten der Hinterlochungen durch Rodieren abzurunden, z.B. mittels eines so genannten Shotpenning- Verfahrens, um Kerbwirkungen und somit die Rissgefahr zu reduzieren. Beim Shotpenning handelt es sich um eine Art Kugelstrahlen, welches an der Oberfläche eines Bauteils wirkt und bei welchem Bereiche, welche nicht gestrahlt werden dürfen, beispielsweise mittels einer Maske abgedeckt werden müssen.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Trenn- und Schneidewerkzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass ein Stammblatt des Trenn- und Schneidewerkzeugs im Bereich von mindestens einer Hinterlochung mittels eines geeigneten Werkzeugs bleibend kalt verfestigt ist, wodurch die Stabilität und die Oberflachengüte des Trenn- und Schneidewerkzeugs verbessert und somit die Sicherheit gegen eine Rissbildung in vorteilhafter Weise erhöht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Trenn- und Schneidewerkzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 7 hat demgegenüber den Vorteil, dass das Stammblatt im Bereich der mindestens einen Hinterlochung mittels eines geeigneten Werkzeugs bleibend kalt verfestigt wird, wodurch das Trenn- und Schneidewerkzeug gezielt, d.h. nur in einem gewünschten Bereich verfestigt wird. Des Weiteren wirkt der Effekt der erfindungsgemäßen Verfestigung nicht nur an der Oberfläche des Stammblattes, sondern auch in die Tiefe des Stammblattsmaterials im Hinterlochungsbereich. Zudem kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren einfach automatisiert werden und durch die gezielte Werkzeugeinwirkung kann auf eine Abdeckung zum Schutz der Bereiche des Trenn- und Schneidewerkzeugs verzichtet werden, welche nicht verfestigt werden sollen.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Trenn- und Schneidewerkzeugs und des im unabhängigen Patentanspruch 4 angegebenen Verfahren zur Herstellung eines Trenn- und Schneidewerkzeugs möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass eine Geometrie des mindestens einen Verfestigungsbereichs, vorzugsweise eine Kantengeometrie der mindestens einen Hinterlochung, durch die Kaltverfestigung

definierbar ist. Das Trenn- und Schneidewerkzeug kann beispielsweise als Trennscheibe und/oder als Sägeblatt ausgeführt werden.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kaltverfestigung des mindestens einen Verfestigungsbereichs durch eine Stauchung umgesetzt, wobei das Werkzeug für die Stauchung härter als der Werkstoff des Stammblattes im Verfestigungsbereich ausgeführt wird. Die Geometrie des mindestens einen

Verfestigungsbereichs wird beispielsweise in Abhängigkeit von der Werkzeuggeometrie definiert.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird die Intensität der Kaltverfestigung des mindestens einen Verfestigungsbereichs durch Einstellen einer Verformungskraft und/oder eines Verformungsweges des Werkzeugs gesteuert. Die Verformungskraft und/oder der Verformungsweg werden beispielsweise in Abhängigkeit von Materialeigenschaften und/oder von Abmessungen des Werkzeugs und/oder des Verfestigungsbereichs eingestellt.

Das Werkzeug wird beispielsweise als gehärtete Kugel ausgeführt, wobei der Kugeldurchmesser größer als der Durchmesser der Hinterlochung vor der Verfestigung ausgeführt wird. In weiterer

Ausgestaltung kann das als gehärtete Kugel ausgeführte Werkzeug eine Abflachung aufweisen, welche bei der Erzeugung der Verfestigung als mechanischer Anschlag wirkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Trenn- und Schneidewerkzeugs mit herkömmlichen Hinterlochungen und erfindungsgemäßen Hinterlochungen mit einem Verfestigungsbereich.

Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung der herkömmlichen Hinterlochung aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Hinterlochung aus Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Hinterlochung aus Fig. 1.

Fig. 5 bis 8 zeigen Schnittdarstellungen von Werkzeugen für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Trenn- und Schneidewerkzeugen.

Ausfϋhrungsform(en) der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein als Diamanttrennscheibe ausgeführtes Trenn- und Schneidewerkzeug 1 mit einem Stammblatt 5, mehreren Schneidsegmenten 2 und einer Aufnahmebohrung 3, über welche das Trenn- und Schneidewerkzeug 1 mit einer zugehörigen nicht dargestellten Antriebsachse gekoppelt werden kann. Zur

Vereinfachung der Beschreibung umfasst das dargestellte Trenn- und Schneidewerkzeug 1 sowohl mehrere herkömmliche in das Stammblatt 5 eingebrachte Hinterlochungen 4 als auch zwei erfindungsgemäße in das Stammblatt 5 eingebrachte Hinterlochungen 10. Ein erfindungsgemäßes als Trennscheibe oder Sägeblatt ausgeführtes Trenn- und Schneidewerkzeug 1 kann eine beliebige Anzahl von erfindungsgemäßen in das Stammblatt 5 eingebrachten Hinterlochungen 10 umfassen. Zudem können auch alle in das Stammblatt 5 eingebrachten Hinterlochungen als erfindungsgemäße Hinterlochungen 10 ausgeführt werden.

Wie aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 ersichtlich ist, weist die herkömmliche in das Stammblatt 5 des Trenn- und Schneidewerkzeugs 1 eingebrachte Hinterlochung 4 scharfe Kanten mit einem Winkel von ca. 90° auf.

Wie aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 und der Detaildarstellung gemäß Fig. 4 ersichtlich ist, ist das Stammblatt 5 erfindungsgemäß jeweils im Bereich 11 einer Hinterlochung 10 mittels eines geeigneten Werkzeugs beleibend kalt verfestigt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Geometrie des Verfestigungsbereichs 11 der Hinterlochung 10 durch die Kaltverfestigung definiert, d.h. ein Durchmesser 15 und eine Form der Flächen 12 des mindestens einen Verfestigungsbereichs 11 wird durch die Kaltverfestigung definiert. Die Hinterlochung 10 kann beispielsweise durch

Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Stanzen, Bohren usw. hergestellt werden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 bis Fig. 8 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des Trenn- und

Schneidewerkzeugs 1 beschrieben. Wie aus Fig. 5 bis 8 ersichtlich ist, wird das Stammblatt 5 jeweils in Bereichen 11 der Hinterlochungen 10 mittels eines geeigneten Werkzeugs 30, 32, 35, 36 bleibend kalt verfestigt. Die Kaltverfestigung des jeweiligen Verfestigungsbereichs 11 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Stauchung umgesetzt, bei welcher Werkzeuge 30, 32, 35, 36 von beiden Oberflächen des Stammblattes 5 mit einer vorgebbaren Verformungskraft F und/oder über einen vorgebbaren Verformungsweg 20 in den zu verfestigenden bzw. zu stauchenden Bereich 11 gedrückt werden. Zur Stauchung wird das Werkzeug 30, 32, 35, 36 härter als der Werkstoff des Stammblattes 5 im Verfestigungsbereich 11 ausgeführt. Die Intensität der Kaltverfestigung des jeweiligen Verfestigungsbereichs 11 kann durch Einstellen der Verformungskraft F und/oder des Verformungsweges 20 gesteuert werden, wobei die Verformungskraft F und/oder der

Verformungsweg 20 in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften und/oder von den Abmessungen des Werkzeugs 30, 32, 35, 36 und/oder des Verfestigungsbereichs 11 eingestellt werden können. Die Verformungskraft F muss jedoch hoch genug sein, um im Werkstoff des Stammblattes 5 eine bleibende Verformung zu verursachen und liegt beispielsweise im Bereich von ca. 40.000N bis ca. 60.000N.

Wie weiter aus Fig. 5 bis 8 ersichtlich ist, kann die Geometrie des Verfestigungsbereichs 11 , insbesondere die Form der Flächen 12 des Verfestigungsbereichs 11 , in Abhängigkeit von der Werkzeuggeometrie definiert werden, wobei der wirksame Werkzeugdurchmesser 31 größer als der Durchmesser der Hinterlochung 10 vor der Verfestigung ausgeführt wird. Der Durchmesser der Hinterlochung 10 liegt beispielsweise im Bereich von 4 bis 7mm und der wirksame Werkzeugdurchmesser liegt beispielsweise im Bereich von ca. 10 bis 15mm.

Wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich ist, kann das Werkzeug als gehärtete Kugel 30, 32 ausgeführt werden. Durch die Kugelform des

Werkzeugs 30, 32 weisen die Flächen 12 des Verfestigungsbereichs 11 eine nach innen gewölbte Rundung auf. Die in Fig. 6 dargestellte gehärtete Kugel 32 weist eine Abflachung 34 auf, welche beim Verformungsvorgang als mechanischer Anschlag wirken kann.

Das in Fig. 7 dargestellte Werkzeug 35 weist im Bereich des wirksamen Werkzeugdurchmessers 31 eine gerade Form auf, wodurch die Flächen 12 des Verfestigungsbereichs 11 im Wesentlichen ebenfalls gerade verlaufen.

Das in Fig. 8 dargestellte Werkzeug 36 weist im Bereich des wirksamen Werkzeugdurchmessers 31 eine nach innen gewölbte Rundung auf, wodurch die Flächen 12 des Verfestigungsbereichs 11 eine nach außen gewölbte Rundung aufweisen.

Durch die erfindungsgemäße Kaltverfestigung des Trenn- und Schneidewerkzeugs im Bereich der Hinterlochung wird die Materialstabilität erhöht und die Rissgefahr im Verfestigungsbereich wird reduziert. Zudem ergibt sich im Verfestigungsbereich eine hohe Oberflachengüte und eine hochwertige Optik.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ermöglicht eine gezielte Stauchung des Trenn- und Schneidewerkzeugs, welche nicht nur an der Oberfläche sondern auch in die Tiefe wirkt.