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Title:
TOOL FOR WORKING WORKPIECES AND METHOD FOR PRODUCING SAID TOOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/006613
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a tool for working workpieces consisting of wood or a similar material, generally comprising a base body (2) with cutting elements mounted thereon. Until now, these cutting elements have been produced separately. They consist of a blade support and the actual blade, said blade consisting of a wear-resistant material. The cutting elements are connected to the base body (2) individually or arranged in groups on intermediate pieces which are then aligned on and connected to the base body (2). According to the invention, the cutting elements are configured on the base body itself and are provided with a layer of a hard material alloy in the form of a powder applied to the cutting surfaces (4) of the base body (2), in order to simplify production and also reduce the costs. Said layer (5) can consist of several coatings.

Inventors:
GITTEL HANS-JUERGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/004666
Publication Date:
February 11, 1999
Filing Date:
July 25, 1998
Export Citation:
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Assignee:
LEDERMANN & CO (DE)
GITTEL HANS JUERGEN (DE)
International Classes:
B23C5/08; B23D61/02; B23D61/04; (IPC1-7): C23C30/00; C23C24/10
Domestic Patent References:
WO1996036465A11996-11-21
WO1998015672A11998-04-16
Foreign References:
EP0290051A21988-11-09
Attorney, Agent or Firm:
Riedel, Peter (Menzelstrasse 40 Stuttgart, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken aus Holz, ei nem Holzwerkstoff, einem Kunststoff, NEMetall oder dgl., mit einem Grundkörper (2), an dessen Umfang min destens zwei Schneidelemente vorgesehen sind, die teil weise aus einem bezogen auf das Material des Grundkör pers (2) verschleißfesten Werkstoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente an dem Grundkörper (2) selbst ausgebildet werden und aus einer als Pulver auf den Schneidflächen (4,4', 4", 14,24) des Grundkörpers (2,12,22) aufgetragenen Schicht (5, 5', 5", 15,25) einer Hartstofflegierung gebildet sind, wobei die Schichtdicke (d1, d2) der Hartstofflegierung mindestes 1 mm und maximal 4 mm beträgt und daß vorzugsweise die Schicht (5,5', 5'', 15,25) aus mehreren Lagen (17,18,19) besteht.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5,5', 5", 15, 25) aus einer hartmetallähnlichen Legierung mit einem Hartstoffgehalt größer 50 %, vorzugsweise mindestens 60 %, bezogen auf das Volumen, besteht.
3. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5,5', 5", 15, 25) aus einem Material mit einer KarbidKorngröße von , 3 pm besteht.
4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine Eisenba sislegierung oder Kobalt mit Vanadiumkarbid oder Wol framkarbid als Härteträger ist.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5,5', 5", 25) Schichtabschnitte (11,25') umfaßt, welche die den Schneidflächen (4,14) benachbarten Bereiche (4*, 24') von Zähnen (3,13) oder Schneiden (21) bedecken.
6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) als Kreissägeblatt (1) mit einer Vielzahl von angeformten Zähnen (3) ausgeführt ist.
7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (22) mit einer Vielzahl von Schneiden (21) bestückt ist und ei nen Fräser (20) bildet.
8. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2,12) im Bereich der Zähne (3,13) geschränkt ist.
9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragene Schicht (5,5', 5", 15,25) an mindestens einer Fläche (7,7', 7", 27) durch Schleifen nachbearbeitet ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs zur Bearbei tung von Werkstücken aus Holz, einem Holzwerkstoff, einem Kunststoff oder dgl., bei dem ein Grundkörper (2, 12,22) an seinem Umfang mit Schneidelementen versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundkörper (2,12,22) selbst die Schneidelemente durch Auftrag einer Hart stofflegierung in Form eines Pulvers unter gleichzeiti ger Energiezufuhr geformt werden, wobei der Auftrag und das Verschweißen in mehreren aufeinanderfolgenden Lagen durchgeftShrt werden kann, so daß eine verschleißfeste Schicht (5,5', 5", 15,25) an einer Schneidfläche (4, 4', 4", 14,24) des Grundkörpers (2,12,22) erzeugt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver im Flammspritz verfahren auf die vorbestimmten Flächen (8,13,14) des Grundkörpers (12) aufgetragen und mit diesem verbunden wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver mit relativ niedriger Geschwindigkeit gegen die zu beschichtende Fläche (4,4', 4", 24) des Grundkörpers (2,22) gebla sen wird und durch die gleichzeitig zugeführte Wärme energie das Material einer hartmetallähnlichen Legie rung partiell aufgeschmolzen und mit dem Grundkörper (2,22) fest verbunden wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragen der hartme tallähnlichen Legierung durch Laserpulverauftrag schweißen erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragen der hartme tallähnlichen Legierung durch Plasmapulverauftrag schweißen erfolgt.
Description:
Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken und Verfahren zur Herstellung dieses Werkzeugs Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken aus Holz, einem Holzwerkstoff, einem Kunststoff oder dgl. der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des An- spruchs 10.

Bei einem aus der DE-33 07 170 C2 bekannten Verfahren wer- den Schneidstoffplatten einzeln an den jeweiligen Zahn- rücken von an dem Kreisumfang eines Grundkörpers ausgebil- deten Zähnen befestigt. Die Herstellung solcher Werkzeuge erfolgt häufig mittels Lötautomaten, in denen die Zähne zwar maschinell, jedoch aufeinanderfolgend einzeln eingelö- tet werden.

Aus der DE 34 34 714 C2 ist ein Kreissägeblatt für die Holzbearbeitung bekannt, das aus einem kreisförmigen Haupt- körper mit an dessen Umfang angeordneten Zähnen besteht. An den Zähnen sind Zwischenstücke angeschweißt, welche wieder- um die Schneidelemente tragen. Ein solcher Aufbau bedingt jedoch, daß zunächst die Schneidelemente mittels eines ge- eigneten Lötverfahrens mit den Zwischenstücken verbunden werden und anschließend die Zwischenstücke in eigens dafür geschaffene Ausnehmungen des Grundkörpers eingesetzt und mit diesem verschweißt werden.

Die Schneidelemente besitzen an ihren Schneidflächen im allgemeinen eine Schicht aus einem Hartmetall oder poly- kristallinem synthetischen Diamant, so daß Maßnahmen zu treffen sind, damit eine übermäßige Wärmeentwicklung des Schneidelementes infolge des Verbindungsprozesses mit dem Zwischenstück oder dem Grundkörper vermieden wird.

Sowohl hinsichtlich der Lötverbindung der Schneidelemente als auch der Schweißverbindung der Zwischenstücke an dem Grundkörper sind hohe Anforderungen an die Festigkeit der Verbindung und die exakte Positionierung der Schneidele- mente zu stellen. Da üblicherweise Maßdifferenzen auftre- ten, müssen diese bei Oberschreiten zulässiger Toleranzen beim Scharfschleifen beseitigt werden. Dieser Materialab- trag ist bei der Bemessung der Breite der Schneidelemen- tenrohlinge zu berücksichtigen, das heißt die Breite der Rohlinge muß stets wesentlich größer bemessen werden als die Breite der Zähne des fertigen Sägeblattes.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, das einfach im Aufbau ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs anzuge- ben, durch das eine kostengünstige Herstellung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu se- hen, daß das Werkzeug praktisch einstückig ist, das heißt, daß keine Zusatzteile angefügt werden müssen. Der Grundkör- per selbst weist bereits die komplette Form auf, wobei le- diglich an den Schneiden eine Beschichtung mit dem Hart- stoff erfolgt. Auf diese Weise ist ein Quasi-Hartmetallzahn direkt am Grundkörper erzeugbar. Durch die Schichtdicke von mindestens 1 mm ergeben sich die Vorteile, daß sich Eckwin- kel und/oder Achswinkel anschleifen lassen oder auch ein Hohlzahn durch Schleifen der Zahnbrust erzeugt werden kann.

Die Mindestdicke der Schicht von 1 mm ermöglicht es, einen Freiwinkel bzw. Oberstand vorzusehen, so daß der Grundkör- per nicht an dem Schnittgut anläuft. Durch den Freiwinkel an den Zähnen bzw. Schneiden wird insbesondere bei einem Kreissägeblatt ein einwandfreies Schneiden erreicht. Die Schichtdicke gestattet auch ein mehrmaliges Scharfschleifen abgestumpfter Schneiden, so daß die Nutzungsdauer insbeson- dere von Kreissägeblättern wesentlich erhöht wird.

Durch die Erfindung ist eine äußerst große Maßgenauigkeit zu erreichen und das Herstellungsverfahren wird wesentlich vereinfacht, da keine Lot-oder Schweißprozesse zum Verbin- den der einzelnen Schneidelemente mit dem Grundkörper er- forderlich sind. Da somit auch ein Versatz der Schneidele- mente gegenüber dem Grundkörper vermieden wird und die Be- schichtung der Metallegierung auf den Schneidflächen des Grundkörpers in engen Toleranzen möglich ist, wird das Ab- tragsvolumen beim Scharfschleifen auf ein Minimum redu- ziert. Im Kontaktbereich der Schicht am Grundkörper ent- steht eine hartmetallähnliche Legierung mit hoher Festig- keit, so daß ein Ablösen der Legierung vom Grundkörper ver- mieden wird. Da die hartmetallähnliche Legierung als Pulver aufgetragen wird, ist eine äußerst große Gestaltungsfrei- heit gegeben, wobei praktisch jede Form und Schichtdicke realisiert werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale bevorzugter Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh- rungsbeispielen, die anhand der Zeichnung erläutert sind.

In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 einen Ausschnitt eines Kreissägeblattes, Fig. 2 eine Ansicht auf einen Zahn in Richtung des Pfeiles X in Fig. 1, Fig. 3 eine Ausführungsvariante zu Fig. 2, Fig. 4 eine Ausführungsvariante zu Fig. 1, Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der radialen Drauf- sicht auf einen Zahn mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung, Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 5, Fig. 7 eine Ansicht in Richtung der Pfeile VII in Fig. 6, Fig. 8 eine Ausführungsvariante zu Fig. 5 und Fig. 9 die radiale Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Fräswerkzeugs, Fig. 10 einen Ausschnitt des Schnittes durch einen Zahn in wesentlich vergrößerter Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Kreissägeblattes 1, das aus einem Grundkörper 2 mit an dessen Umfang angeform- ten Zähnen 3 besteht. Jeder der Zähne 3 besitzt an seinem in Drehrichtung gesehen vorderen Ende eine Schneidfläche 4, die mit einer Schicht 5 aus einer Hartstofflegierung verse- hen ist. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine hart- metallähnliche Legierung mit einem Hartstoffgehalt größer 50 %. Als besonders vorteilhaft werden Hartstoffgehalte von mindestens 60 % angesehen, wodurch eine besonders gute Verschleißfestigkeit erreicht wird. Diese Prozentangabe bezieht sich auf das Volumen, das entspricht einem Hartstoffgehalt von ca. 80%, bezogen auf die Masse. In Abhängigkeit der gestellten Anforderungen kann ein Hartstoffgehalt von 70% (Volumenprozent) oder mehr günstig sein. Zwischen jeweils zwei benachbarten Zähnen 3 ist ein Spanraum 6 ausgeformt, wobei auf der dem Spanraum 6 zugewandten Seite der Schicht 5 die Schneidkante 7 gebildet ist.

Die hartmetallähnliche Legierung wird in Pulverform bereit- gestellt und beispielsweise mittels Laserpulverauftrags- schweißen oder Plasmapulverauftragsschweißen an den Schneidflächen 4 aufgetragen. Dabei wird das Pulver mit re- lativ niedriger Geschwindigkeit gegen die zu beschichtende Fläche des Zahnes 3 am Grundkörper 2 geblasen, und durch die gleichzeitig zugeführte Wärmeenergie wird das Le- gierungsmaterial partiell aufgeschmolzen und mit der Schneidfläche 4 des Grundkörpers 2 fest verbunden.

Das Pulver kann beispielsweise eine Eisenbasislegierung oder Kobalt mit Vanadiumkarbid oder Wolframkarbid als Här- teträger sein. Besonders bevorzugt ist dabei ein Legie- rungsmaterial mit einer Karbid-Korngröße von maximal 3 pm.

Die Fig. 2 zeigt die Ansicht auf einen Zahn 3'des Kreis- sägeblattes 1 gemäß Richtung des Pfeiles X in Fig. 1. An dem Zahn 3'befindet sich auf der linken Seite-das ist die in Drehrichtung vordere Kante-eine Schneidfläche 4', die mit einer Schicht 5'aus einer hartmetallähnlichen Le- gierung versehen ist. Diese Schicht 5'ist beispielsweise in einer Stärke von 3 mm aufgetragen und bildet an der ei- nem Spanraum 6'zugewandten Seite eine Schneidkante 7'.

Diese Schneidkante 7'verläuft etwa in axialer Richtung des Kreissägeblattes 1 und somit orthogonal zur Ebene des Kreissägeblattes.

Die Dicke der Legierungsschicht kann unterschiedlich ausge- führt sein, so wie dies beispielsweise durch Fig. 3 deut- lich wird. In Fig. 3 ist an einer Schneidfläche 4"eine Schicht 5"der Legierung vorgesehen, die wesentlich dünner ist als diejenige in Fig. 2. Abgesehen von der Dicke der Schicht 5"stimmt die Darstellung des Kreissägeblattes 1 der Fig. 3 bezüglich dem Spanraum 6"und dem Zahn 3"mit der zuvor beschriebenen Figur überein.

Die Schichtdicke der hartmetallähnlichen Legierung 5"soll- te mindestens 1, Omm betragen, es können jedoch auch Schichtdicken bis beispielsweise 4 mm vorgesehen werden.

Eine größere Schichtdicke hat dabei den Vorteil, daß ein mehrmaliges Nachschleifen zum Schärfen der Schneidkanten möglich ist.

Die Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt eines Kreissägeblattes 10, das einen Grundkdrper 12 mit an dessen Umfangsrand an- geformten, in regelmäßigen Abständen befindlichen Zähnen 13 aufweist. Zwischen jeweils zwei benachbarten Zähnen 13 be- findet sich ein Spanraum 16, wobei an der dem Spanraum 16 zugewandten Seite jedes Zahnes 13 eine Schneidfläche 14 vorgesehen ist. In einem vorgegebenen Abstand zum äußeren Umfang des Grundkörpers 12 verläuft eine Kreislinie 9, die die innere Begrenzung einer Ringfläche 8 bildet, innerhalb der sowohl die Spanräume 16 als auch die Zähne 13 ausgebil- det sind. Die Ringfläche 8 wie auch die Zähne 13 und insbe- sondere deren Schneidflächen 14 sind mit der hartme- tallähnlichen Legierung überzogen, wobei die an der Schneidfläche 14 aufgetragene Schicht mit dem Bezugszeichen 15 versehen ist. Zusätzlich kann auch die den Spanraum 16 begrenzende Fläche beschichtet sein.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 kann die hartme- tallähnliche Legierung in Form eines Pulvers mittels Flammspritzverfahren aufgetragen werden, wobei die radial innerhalb der Kreislinie 9 befindliche Fläche des Grund- körpers 12 abgedeckt ist. Im Flammspritzverfahren wird das Pulver auf die nicht abgedeckten Flächen des Grundkörpers 12 aufgetragen, wobei durch die Zufuhr von Wärmeenergie das Material, das heißt das Pulver partiell aufgeschmolzen wird, so daß eine sehr intensive Verbindung mit der Ober- fläche des Grundkörpers im Bereich der Ringfläche 8 und an den Zähnen 13 bzw. der Schneidfläche 14 erfolgt.

Die Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung der radialen Draufsicht auf einen Zahn 3 des Grundkörpers 2. Der Zahn 3 ist an seiner vorderen Schneidfläche 4 mit der Schicht 5 der Hartstofflegierung versehen, wobei diese Schicht 5 sich nicht ausschließlich entlang der Schneidfläche 4 des Zahnes 3 erstreckt, sondern darüber hinaus auch Schichtabschnitte 11 an den der Schneidfläche 4 benachbarten Seitenflächen 4* des Zahnes 3 aufgetragen sind. Die größte Erstreckung in axialer Richtung weist die Schicht 5 an der Schneidkante 7 auf, die sich orthogonal zur Ebene des Grundkörpers 2 er- streckt.

Die Schicht 5 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 mit ei- ner Schichtdicke d1 aufgetragen und ragt axial über den Grundkörper 2 hinaus, wobei die Schicht 5 der Hartstoffle- gierung zur Erzeugung einer scharfen Schneidkante 7 nach- bearbeitet, das heißt geschliffen wird. Die seitlichen Kanten 7'und 7"werden unter einem Winkel al bzw. a2 ge- schliffen, um einen Freiwinkel zu erhalten. Obwohl die Be- schichtung mit der als Pulver zur Verfügung stehenden hartmetallähnlichen Legierung bereits eine sehr exakte Formgebung der tatsächlichen Schneide ermöglicht, empfiehlt sich das anschließende Schleifen der Schneidkante 7, da auf diese Weise eine geringere Rauhtiefe der Oberfläche er- reicht wird.

In Fig. 6 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 5 gezeigt, woraus die Kontur des Zahnes 3 mit seiner den Spanraum 6 begrenzenden Schneidfläche 4 ersichtlich ist. Da der Zahn 3 in diesem Bereich von der Schicht 5 der Metallegierung bedeckt ist, ist die Schneidfläche 4 ledig- lich als gestrichelte Linie dargestellt. Wie aus Fig. 6 weiter deutlich wird, ist auch an der radial außenliegenden Fläche des Zahnes 3 die Hartstofflegierung aufgetragen, wo- bei dort die Außenfläche einen Freiwinkel bzw. Eckwinkelß zur Tangentialen des Flugkreises des Sägeblattes bildet.

Anstelle des Eckwinkels kann auch durch Schleifen der Zahn- brust ein Hohlzahn erzeugt werden.

Fig. 7 zeigt eine Ansicht in Richtung der Pfeile VII in Fig. 6. Aus dieser Ansicht wird deutlich, daß die seitli- chen Kanten 7'und 7"der Schicht 5 schräg zur Ebene des Grundkörpers 2 verlaufen, wobei die größte Breite der Schicht 5 an der radial außenliegenden Schneidkante 7 gege- ben ist, so daß sich die Legierungsschicht zum Spanraum 6 hin verjüngt. Die Schicht 5 kann entsprechend einem vorge- gebenen Fasewinkel des Zahnes 3 durch gleichmäßig dicken Auftrag des Pulvers der Legierung ebenfalls schräg verlau- fen, so daß die Schneidkante 7 einen Fasewinkel y aufweist.

Ein solcher Fasewinkel kann jedoch auch unabhängig von der Außenkante des Zahnes 3 beispielsweise durch Schleifen erzeugt werden, wozu jedoch ein entsprechender Materialabtrag der Legierungsschicht erforderlich ist.

Die Fig. 8 zeigt eine Ausführungsvariante zur Fig. 5, bei welcher nicht die Kontur des Zahnes 3 mit dem Legierungs- werkstoff ummantelt, sondern lediglich an der Schneidfläche des Zahnes 3 die Schicht 5 des Legierungswerkstoffes aufge- tragen ist. Diese Schicht 5 einer hartmetallähnlichen Le- gierung ist in einer Dicke d2 aufgetragen, die grdßer ist als bei den zuvor beschriebenen Figuren, sie kann bei- spielsweise zwischen der Schneidkante 7 und der Schneidflä- che 4 des Zahnes 3 ca. 4 mm betragen. Wie aus Fig. 8 deut- lich wird, besitzt die Schicht 5 an der Schneidkante 7 die größte axiale Breite und steht über beide Seiten des Grund- körpers 2 hervor. An der Schneidkante 7 der Schicht 5 kann durch Schleifen ein Achswinkel 61 erzeugt werden.

In Fig. 9 ist ein Ausschnitt einer radialen Ansicht auf ei- nen Fräser 20 gezeigt, der an seinem Grundkörper 22 einen Spanraum 26 aufweist. Neben dem Spanraum 26 erstreckt sich eine Schneide 21, an deren Schneidfläche 24 eine Schicht 25 angeordnet ist, die ebenso wie bei den bereits zuvor be- schriebenen Ausführungsbeispielen aus einer in Form eines Pulvers aufgetragenen Hartstofflegierung besteht. Entspre- chend der Kontur der Schneidfläche 24, nämlich in einem Winkel zur Achse des Fräsers 20 verläuft auch die Schneid- kante 27 der Schicht 25 unter einem Achswinkel 82 zur Achse des Grundkörpers 22. An einer Seitenfläche 24'kann ein Schichtabschnitt 25'vorgesehen sein, es ist jedoch auch eine Ausgestaltung analog zur Fig. 8 möglich.

Die Fig. 10 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Aus- schnitt eines Schnittes durch den Zahn 3 mit der das Schneidelement bildenden Schicht 5, die aus mehreren Lagen 17,18,19 besteht. Bei der Herstellung des Schneidelemen- tes werden nacheinander die Schichten 19,18 und 17 aufge- tragen, wobei gleichzeitig mit dem Materialauftrag die Ver- schweißung erfolgt.