Verfahren und Giessform zur Herstellung der Schäfte an abgebrochenen Spiralbohrern, Reibahlen und ähnlichen Werkzeugen, bezw. an nur als Bohrerspiralen Reibahlen etc., ohne Stahlschaft hergestellten Spiralbohrern, Reibahlen ete. Die Erfindung betrifft ein Giessverfahren; um zerbrochene Spiralbohrer, Reibahlen und ähnliche Werkzeuge auf einfache, billige und zuverlässige Weise wieder verwendungsfähig zu machen, beziehungsweise um Bohrerspiralen, Reibahlen etc. ohne Stahlschaft mit Scbäfteri zu versehen.
Mit diesem Verfahren sollen die aus dem schnellen Verbrauch von alten und aus der Beschaffung von neuen Werkzeugen entstehenden Kosten verringert oder ganz vermieden werden.
Es ist zwar bekannt, abgebrochene Walzen zapfen wieder durch Guss zu ersetzen, indem man durch Bespülen der Bruchstelle, bezie hungsweise des Zapfenstumpfes mit flüssigem Metall diesen zunächst auf Schweisstemperatur oder in weichen Zustand bringt und dann den Zapfen mittelst einer entsprechenden Form durch Guss herstellt, also den Zapfen neu angiesst. Dieses Verfahren ist für den vorliegenden Zweck aber nicht anwendbar, weil es infolge der Vorbehandlung des Bohrer- endes zu zeitraubend, das Bespülen ausser dem infolge starken Verbrauches von hoch wertigem Stahl zu kostspielig ist.
Das Giessverfabren besteht nach der Er findung im wesentlichen darin, dass um das abgebrochene Ende des mit dem Schaft zu verbindenden Werkstückes herum ein neuer Schaft angegossen wird, wobei eine zuver lässige feste Verbindung des neuen Schaftes mit denn Bohrerende in der Weise bewirkt wird, dass durch das Erkalten des aufgegos senen Metalls letzteres fest auf dem Bohrer ende aufschrumpft. Durch dieses Verfahren werden also Spiralbohrer, Reibahlen und ähn liche Werkzeuge auf ebenso dauerhafte wie einfache und billige Weise wieder verwen dungsfähig gemacht, so dass sich die Aus besserung vorteilhafter und billiger stellt als die Neubeschaffung.
Auf den Zeichnungen sind drei Ausfüh rungsarten von Giessformen zum Angiessen eines neuen Schaftes an das abgebrochene Werkzeug beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen die Fig. 1 und 2 eine zweiteilige Giessform mit Zentnervorrichtung, während die Fig. 3 bis 5 zwei verschiedene einteilige Giessformen mit vollkommenerer Zentriervor- richtung als wie bei Fig. 1 und 2 veran schaulichen.
Im einzelnen zeigen Fig. 1 die eine Hälfte der zweiteiligen Giessform von innen mit primitiver Zentrier- vorrichtung, und Fig. 2 die zweiteilige Giessform von oben, Fig. 3 einen achsialen Längsschnitt durch eine einteilige Giessform, Fig. 4 eine Draufsicht auf Fig. 3, und Fig. 5 einen achsialen Längsschnitt durch eine andere einteilige Giessform;
.Fig.6 lässt schaubildlich ein selbstzen trierendes Bohrfutter zum Einstellen des an zugiessenden Bohrers erkennen, und Fig. 7 zeigt eine ohne Schaft neu her gestellte blosse Bohrerspirale.
Zur Veranschaulichung der Erfindung sei im vorliegenden Falle angenommen, dass ein Spiralbohrer in der aus den Fig. 1 und 3 ersichtlichen \'leise abgebrochen ist. Um ge mäss der Erfindung um das abgebrochene Ende des Spiralbohrers einen neuen Schaft zu giessen, .
wird nach den Fig. 1 und 2 eine aus den beiden Teilen 1 und 2 bestehende eiserne Form verwendet, welche einen Hohl raum besitzt, dessen vorderer Teil 3 zum Festhalten und Zentrieren des abgebrochenen Spiralbohrers dient, während der hintere Teil 4 die Form des Werkzeugschaftes, zweckmässig der Morsekonusse, aufweist, wie solche bei den Spiralbohrern, Reibahlen und ähnlichen Werkzeugen verwendet werden. Zur Zentrie rung der beiden Formhälften 1 und 2 dienen beispielsweise Stifte 5 der einen Formhälfte, welche in entsprechende Löcher 6 der andern Formhälfte passen.
Zu dem in Form eines Vierkantes ausgebildeten hintern Ende des Hohlraumes 4 führt ein Eingusstrichter 7. Um den Spiralbohrer in der Form festzuhalten und zu zentrieren, verwendet man beispiels weise ein Futter oder eine Büchse 8, deren äusserer Durchmesser demjenigen des zylindri schen Hohlraumes 3 und deren lichter Durch rnesser der jeweiligen Stärke des Spiralbohrers entspricht.
Zur Ausführung des Verfahrens mit der zweiteiligen Giessform wird über das abge= brocbene Stück die entsprechende Hülse oder Büchse 8 geschoben. Damit das flüssige 3le- tall nicht in die Rillen am Umfang des Spiral bohrers eindringen kann, werden dieselben, soweit sie sich innerhalb der Hülse 8 befin den, mit einer geeigneten Masse ausgefüllt.
Hierauf wird das Werkzeug mit der auf geschobenen Büchse in die zweiteilige, vorher angewärmte Form gebracht und letztere zu sammengeschraubt, worauf der Hohlraum 4 durch den Einguss 7 mit einer geeigneten Le gierung ausgegossen wird. Sobald die Legie rung erstarrt ist, wird die Form auseinander genommen, entfernt, und der Bohrer, die Reibahle oder dergleichen kann <B>sofort</B> wieder verwendet werden, nachdem der Gussbutzen und etwaige Grate entfernt sind, die durch die Fuge zwischen den beiden Formhälften entstehen können.
Die Hintanhaltung der Entstehung eines sehr schwer entfernbaren Gussbutzens und von Fugengraten wird mit den Ausführungs- formen nach den Fig. 3 bis 5 bezweckt.
Ausser dem sollen diese auch eine leichtere und sicherere Einstellung des Restwerkzeuges gegenüber dem anzugiessenden Schaft ermög lichen, so dass auch völlig ungeübte Arbeits kräfte die Vorrichtung bedienen können und das wiederhergestellte Werkzeug seine volle Güte und Brauchbarkeit wieder erhält und ohne weitere Bearbeitung wieder völlig spiel frei in den Werkzeughalter hineinpasst.
Zu diesen Zwecken besteht die Vorrichtung in weiterer Ausbildung der Erfindung aus einer Giessform und einer Zeutriervorrichtung, die beide konachsiale einteilige Hohlkörper sind und stumpf aneinanderstossen. Beide Teile sind starr, aber lösbar miteinander verbun den. 9 ist die einteilige Gief,)form, die einen dickwandigen, fugenlosen, zylindrischen Hohl körper bilden, dessen Hohlraum 10 genau der Form des jeweils herzustellenden und änzugiessenden Bohrerschaftes entspricht. In Fig. 3 ist ein kegelförmiger Hohlraum dar gestellt.
Die eigentliche Zentriervorrichturrg wird nach Fig. 3 gebildet durch einen Teller 11 und die Zentrierhülse 12. Die Zentrierhülse 12 mit Teller 11 sind genau gleichachsig mit der Giessform 9. Der Teller stösst stumpf an die Stirnfläche der Giessform an und ist mit einem Ringflansch 13, der ein Gewinde 14 trägt, versehen, um beide Teile leicht und so fest miteinander verbinden zu können, dass kein Metall zwischen den stumpf gegeneinander stossenden Flächen von Giessform und Teller hindurchtreten kann. Bei besonders stark von einander abweichenden Bohrwerkzeugen wer den Teller und Giessform dementsprechend in ihrerr.Abmessungen gewählt.
Da der Schaft der Bohrer, Reibahlen und dergleichen viel fach am freien Ende zu einer sogenannten Angel abgeflacht ist, so wird in der Giess form eine entsprechende. Höhlung 15 in einer den Hohlraum 10 abschliessenden Scheibe 16 vorgesehen, und ein Aufsetzring 17 dient als Trichter zum Eingiessen des flüssigen Me- talles. Die Zentnerhülse ist durch Gewinde 18 mit . dem Teller 11 stärr, aber nach Bedarf auswechselbar verbunden, so dass sie durch eine Zentrierhülse von einer andern lichten Weite ersetzt werden kann. Die Hülse 12 ist mit zwei gegenüberliegenden Schlitzen 19 versehen.
Auf ihr sitzt ein Klemmring 20 mit zwei Klemmschrauben 21 zum Festhalten des zentrierten Werkzeuges.
Das Restwerkzeug 22 wird in der aus der Zeichnung ersichtlichen Form in die Zen- triervorrichtung eingesetzt, die Giessform mit der letzteren verbunden, der Trichter 17 auf gesteckt und dann das flüssige Metall ein gegossen. Alle Ttile der Vorrichtung sind ausschliesslich einteilige Körper, die sich mühe los mit unbedingter Zuverlässigkeit genau gleichachsig drehen und bohren lassen. Die eben beschriebene Ausführungsform erfordert eine besondere Giessform mit einem zylindri schen Hohlraum, sofern ein zylindrischer Schaft angegossen werden soll.
Bei der zweiten einteiligen Ausführungs form nach Fig. 5 lassen sich mit ein- und derselben Giessform 9' je nach Bedarf konische oder zylindrische Schäfte angiessen. Zu die sem Zwecke ist eine Einsetzbüchse 23 mit konischer Aussenfläche und zylindrischer Boh rung vorgesehen. Ist die Büchse 23 aus der Giessform 9' herausgenommen, so kann ein konischer Schaft, bei eingesetzter Büchse da gegen ein zylindrischer Schaft angegossen werden. Es kann auch die Bohrung der Büchse 23 konisch sein, dann ist die Bohrung der Giessform zylindrisch zu halten.
Um mit ein- und derselben Vorrichtung auch stärker voneinander abweichende Werk zeuge behandeln zu können, besitzt der Zen trierteller 11' nach Fig. 5 eine untere Bohrung, die grösser ist als der äussere Durchmesser einer besonderen Zentrierhülse 12'. Der Zwi schenraum zwischen Bohrung und Zentrier hülse 12' wird durch eine Ergänzungsmuffe 24 mit Flansch 25 ausgefüllt. Die Zentrierhülse ist mit einem Flansch 26 versehen. Dieser Flansch bewirkt einerseits eine Abdichtung in der Berührungsebene von Giessform 9' und Hülsenflansch 26, und anderseits sichert er die Hülse in der Lage, die sie beim Aufschrau ben des Tellers 11' auf die Giessform 9' er hält.
Wenn nun ein Bohrer grösserer Stärke zu behandeln ist, so werden die Ergänzungs muffe 24 und die Zentrierhülse 12' aus dem Teller 11' entfernt und dafür wird eine ent sprechend stärkere Zentrierhülse in den Teller eingesetzt. Es können auch Einsetzbüchsen 23 von verschiedenen Stärken und verschiedenen Bohrungen in die Giessform 9' eingesetzt wer den, damit auch hier ein- und dieselbe Giess form für stark voneinander abweichende Werk zeuge benutzbar wird.
Statt der geschlitzten Zentrierhülse kann nach Fig. 6 auch eine beliebige selbsttätige Zentriervorrichtung zum Einstellen der Bohrer spirale Verwendung finden. Die in dem ge zeigten Ausführungsbeispiel hinsichtlich ihrer selbstzentrierenden Einrichtung bekannte Vor richtung 27, deren Zentrierbacken 28 beim Drehen eines der Vierkante 29 in gleichem Masse radial ein- bezw. auswärts rücken, braucht zu diesem Zwecke nur zu einem Teller flansch 11' ausgebildet zu werden, der an Stelle des Tellers 11 oder 11' mit Innen gewinde versehen und auf die einteilige Giess form 9 bezw. 9' aufgeschraubt wird.
Statt der gezeigten dreibackigen selbsttätigen Zen triervorrichtung hätte ebensogut ein zwei backiges, eigentliches Bohrfutter dargestellt werden können, das auch sonst speziell zum Halten von Spiralbohrern dient. Diese Ein richtung gestattet die Behandlung im Durch messer sehr stark voneinander abweichender Bohrerreste ohneAuswechslung von Hülsen 12 bezw. 12'.
Die bisherigen Erläuterungen bezogen sich nur auf die Wiederherstellung abgebrochener oder in der Angel beschädigter Bohrer. Das Bestreben, den wirtschaftlichen Fortschritt zu vergrössern, hat nun noch zu einem weiteren Ausbau der Erfindung geführt. Bei einem üblichen, neuen Spiralbohrer ist die Spirale nur etwa halb so lang als der gesamte Bohrer.
Wenn man nun statt der durchaus aus Werk zeug- oder Schnellschnittstahl gefertigten Spiralbohrer nur deren blosse Spiralen allein ohne Schaft fab?@ikmäraig herstellt und nach dem neuen Verfahren mit einem angegossenen Schaft versieht, dessen Metall durch Ein schmelzen immer wieder verwendet werden kann, so ergibt sich eine gewaltige Ersparnis in der Spiralbohrerfabrikation überhaupt. Ein solcher, -fabrikmässig nur als Spirale 22' ohne Schaft ausgebildeter Bohrer ist in Fig. 7 dar gestellt. Hier hat das zu umgiessende Ende der Spirale eine ebene Stirnfläche, bis zu wel cher die Schraubenzüge reichen.
Man kann unmittelbar an die Spirale auch die flache Hitnehmerangel anschliessen lassen; die sonst das obere Ende des stählernen Bolrr-erschaftes bildet. Dann ist die Mitdrehung der Spirale durch den an sie angegossenen Schaft aus Metallegierung noch weiterhin gesichert.
Um dem in den Schaft eingegossenen Bohrerrest oder der Bohrerspirale trotz der grossen, beim Bohren auf sie einwirkenden Kräfte dauernd einen sichern Halt zu ver schaffen, muss zum Giessen des Schaftes ein Spezialmetall Verwendung finden. Ein solches Spezialmetall besteht aus einer Legierung von Zink mit einer Reihe von andern 1Ietallen, durch welche die angestrebte Eigenschaft des Metalles bei seiner Verwendung als Ergän zungsschaft hervorgerufen wird.
Das Zink. ist in der Legierung mit einem sehr hohen Pro zentsatz, und zwar mit 90 0b vertreten. Es tritt hinzu ein Metall der Aluminiumgruppe, ein Metall der Eisengruppe und Kupfer. Zur Schmelzpunktserniedrigung hat sich als be sonders zweckmässig eine zusätzliche Blei Zinrrlegierung erwiesen. Das Aluminium hat die Aufgabe, als oxydierendes Mittel bei der Herstellung der gesamten Legierung, nament lich aber in bezug auf das Zink einzuwirken. Der Eisenzusatz ergibt eine Einwirkung im Sinne einer grösseren Härte.
Neben Eisen @virkt in gleichem Sinne auch Antimon. Beide Zusätze werden zweckmüssig gemeinschaftlich verwendet. Ein geringer Zusatz von Knpfer erhöht die Dünnflüssigkeit und verbessert das Gefüge der Legierung. Sämtliche Legierungs bestandteile, namentlich auch der Haupt bestandteil Zink, besitzen ein hohes Schwin- dungsmass, beziehungsweise einen relativ grossen linearen Ausdehnungskoeffizienten.
Die erwähnten Eigenschaften sind- von besonderer Bedeutung für die angestrebte Eignung des Metalles als Ergänzungsschaft. Der Schaft wird nämlich einmal in hohem Masse auf Druck beansprucht, und zwar ge rade dort, wo das Restwerkzeug und der Er- gänzungsschaft sich achsial aneinanderschlie- ssen. Das ist ohne weiteres verständlich.
wenn berücksichtigt wird, dass die Bohrspindel mit hohem Druck, namentlich bei grösserem Durch- nresser der Werkzeuge, gegen das Werkstück verschoben wird.
Daneben wird aber auch das Werkzeug stark auf Torsion beansprucht, und wenn nicht eine ausserordentlich feste Schrumpfung des MetaIles auf dem Werk- zeug stattfindet, so tritt die in der Praxis bei Metallen anderer Zusammensetzung be obachtete Lockerung und Unbrauchbarkeit ein.
Ein Beispiel für die Zusammensetzung des neuen Metalles ergibt sich wie folgt: 90 0/'o Zink; 3 % Aluminium, 2 /o Kupfer und der Rest zu ungefähr gleichen Anteilen Eisen, Antimon, Blei und Zinn. Es ist naturgemäss ih der vorstehenden Angabe nur ein Beispiel zu erblicken, welches Variationen zulässt.