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ROTIERENDES SCHNEIDWERKZEUG ZUR O3ECHEN-BEARBEITUNG VON WERKSTÜCKEN
UND -SrOFFEN Die Erfindung bezieht sich auf rotierende Schneidwerkzeuge zur Oberflächenbearbeitung
von Werkstücken und -stoffen.
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Die Erfindung kann gm effektivsten bei der Entfernung von warmgewalztem
Zunder und Rost zwecks Verleihung der Werkstückoberfläche eines vorgegebenen Raumigkeitsgrades
sowie bei der Herstellung von Feinpulvern angewandt werden.
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Weitgehend bekannt sind rotierende Schneidwerkzeuge, die zur Oberflächenbearbeitung
von Werkstücken und -stoffen dienen, beispielsweise SclJeifscheiben und -bander,
die aber eine sehr niedrige Lebensdauer haben, wodurch die Automatisierung der Bearbeitungsvorgänge
erschwert wird. Bei der Bearbeitung zäher Werkstoffe verschmieren (setzen sich zu)
diese Werkzeuge, rufen an der zu bearbeitenden Oberfläche Verbrennungen hervor,
verschmutzen den abgelösten Span mit Schleifstaub und erschweren dessen wiederholte
Benutzung, verunreinigen den Umgebungsraum mit Staub und fügen der Gesundheit des
Bedienungspersonals Schaden zu.
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Allremeinbekaflnt sind auch rotierende Werkzeuge in Gestalt von Metallbürsten,
bei denen als Schneiden Drahtstücke dienen, die mit ihren einen Enden die Werkzeugarbeitsfläche
in Borm einer Rotationsfläche bilden, während die anderen Enden der Drähte miteinander
fest verbunden sind. Diese Werkzeuge sind wenig leistungsfähig und von kurzer Lebensaduer.
Ist
die Kraft beim Andrücken der Werkzeug liteitsfläche an die zu
bearbeitende Oberfläche zu schwach, so gleiten die Drahtenden an dieser entlang
und bei etwas stärkeren Anpreßdrücken werden diese Drahtstücke infolge der Ermüdungsspannungen
zerstört. Außerdem können diese Werkzezge nicht eine vorgegebene Rauhigkeit der
zu bearbeitenden Werkstück- oder Werkstoffoberfläche formens Zweck der vorliegenden
Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, e solches rotierendes Schneidwerkzeug
zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken und -stoffen zu entwickeln, das bei einer
gegenüber den bekannten Werkzeugen dieser Art höheren Bei stungsfähigkeit und Lebensdauer
das Abschneiden der Ob erflächenschiciitn beliebig lastischen Werkstoffs sowie die
Oberflächenbearbeitung von Werkstücken mit vorgegebenem Rauhigkeitsgrad gewährleisten
würde.
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Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines rotierenden Schneidwerkzeugs zur
Oberflächenbearbeitung von Werkstücken und -stoffen gelöst, bei dem als Schneiden
Drahtstücke dienen, die mit ihren einen Enden zu einem Satz vereinigt sind und mit
den anderen losen Enden die Schneidfläche des Werkzeugs in Form einer Rotationsfläche
bilden. Dabei sind gemäß der Erfindung die Draht stücke an zu dem Satz vereinigten
Enden aneinander mit ihren Seiteuflächen angedrückt, während auf der übrigen Länge
der Satz von Drahtstücken in Querrichtung
so zusammengepreßt ist,
daß das Verhaltnis der Summe von Stirnflächen der losen spanabhebenden Enden des
Drahtes zu dem ganzen Inhalt der Werkzeugarbeitsfläche 0,10-0,93 beträgt.
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Der Satz von Drahtstücken wird in Querrichtung zweckmäßig mittels
Ringen zusammengepreßt, die seitlich am Draht-und satz angebracht werden auf der
Seite der Drähte die Fläche eines Kegelstumpfes aufweisen.
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Wänschenswerterweise erfolgt außerdem das Zusammenpressen des Satzes
von Drahtstücken in Querrichtung zusätzlich durch zwei Paare von Ringen unterschiedlicher
Durchmesser, die mit Annäherunsmöglichkeit angeordnet sind, um den Grad des Zusammenpressens
des Satzes von Drahtstücken an der Schneidfläche regulieron zu können.
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Die gestellte Aufgabe wird mit bestem Erfolg dadurch gelöst, daß
in dem erfindungsgemäßen Werkzeug das Verhältnis der Länge der Drahtstücke im Satz
zum Durchmesser der Drähte 0,015-1,000 von dem Verhältnis zwischen dem Elastiz itätsmodul
des Drahtwerkstoffs und dessen Ermudungsgrenze beträgt.
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Eine günstige Lösung der gestellten Aufgabe wird auch noch dadurch
erreicht, daß in den Satz der miteinander verbundenanen und in Querrichtung zusammengepreßten
Drahtstücke an dessen Seiten außer den als Schneiden dienenden längeren DrihtstUcken
noch kürzere Drähte miteingeschlossen sind, deren Länge in Richtung von der Schneidfläche
des Werkzeugs
zu den Seiten des Satzes hin allmählich abnimmt.
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Dank einer solchen Auslegung hat das erfindungsgemäße Werkzeug bei
hoher Leistung des Bearbeitungsvorganges- eine hohe Lebensdauer, gewährleistet das
Abschneiden von dünnen Werkstoffschichten (unter 1 mm Dicke), insbesondere bei zähen
Werkstoffen und läßt eine bearbeitete Werkstückoberfläche mit vorgegebenem Rauhfgkeitsgrad
erzielen.
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Dadurch, daß dieses Werkzeug einen dünnen Span abtrennt und ihn nicht
verunreinigt, kann es erfolgreich zur Herstellung von Feinpulvern eingesetzt werden.
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Die erwähnte Ausbildung des erfindungsgemäßen Werkzeugs, welche eine
hohe Verschleißfestigkeit gewährleistet, ermöglicht außerdem den Bearbeitungsvorgang
zu automatisieren.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand konkreter Aus führungsbeispiele
in der Beschreibung und durch die beigefügte Zeichnung näher erläutert, in der die
Seitenansicht des Werkzeugs mit teilweisem Schnitt dargestellt ist.
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Das erfindungsgeiäße Werkzeug besitzt ein auseinaudernehmbares Gehäuse,
dessen Teile 1 und 2 so miteinander in Verbindung stehen, daß sich zwischen ihnen
Drahtstücke 3 befinden, die an ihren einen Enden zu einem Satz vereinigt sind, und
deren andere Enden als Schneiden dienen und die Werkzeugschneidfläche d in Form
einer Rotationsfläche bilden.
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Die Enden der Drahtstücke im Satz sind mit Hilfe der Schweißung vereinigt,
wobei sie gemäß der Erfindung aneinander
mit ihren Seitenflächen
angedrückt sind, während auf der übrigen Länge der Satz von Drahtstücken in Querrichtung
zusammengepreßt ist.
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Fur das Zusammenpressen des Satzes von Drahtstücken 3 in Querrichtuag
sorgt ein Paar von Ringen 4, die seitlich am Drahtsatz angebracht werden, auf der
Seite der Drähte die Fläche eines Kegel stumpfes aufweisen und mit dem Satz mit
Hilfe des Schweißens dder Klebens oder eines ähnlichen Verfahrens verbunden sind.
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Solche Ringe 4 gewährleisten ein dichtes Anpressen der Seitenflächen
der im Satz vereinigten Drähte und eine erforderliche Dichte der gegenseitigen Lage
von Stirnflächen der losen Drahtenden, die die Schneidfläche 11 des Werkzeugs bilden.
Außerdem sind diese Ringe 4 Elemente, mit denen der Satz auf die Genauzeteile 1
und 2 aufliegt.
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Die Versuche haben gezeigt, daß es zweckmäßig ist, den Satz von DradUstücken
noch durch zusätzliche Ringpaare in Querrichtung zusammenzupressen. Dies erreicht
man dadurch, daß die auseinandernehmbaren Gehäuseteile 1 und 2 ihrerseits Teile
aufweisen, die ein weiteres Paar von Ringen 5 darstellen, deren Annäherung mit Hilfe
von Schraubenbolzen 6 eingestellt wird. Durch Einstellung der Annäherung dieser
Ringe erfolgt ein zusätzliches Zusammenpressen des Satzes von Drahtstücken.
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Am Umfang des Werkzeuggehäuses sieht man noch ein Paar
von
Ringen 7 vor. Diese Ringe sind durch Muttern 8 befestigt, vermittels deren man den
Grad des Zusammenpressens ebenfalls reguliert, d.h., man verändett die Dichte der
gegenseitigen Lage der Stirnflächen von Draht stücken, die als Schneiden dienen.
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Dies wiederum erweitert die technologischen Möglichkeiten des erfindungsgemäßen
Werkzeugs, da jetzt mit nur einem Werkzeug Werkstoffe - sit unterschiedlichen mechanischen
Bigenschafften bearbeitet werden können.
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Die Einstellung der Größe des erwähnten Zusammenpressens verlängert
außerdem die Lebensdauer des Werkzeugs. Dies kommt dadurch zustande, daß unabhängig
vom Verschleiß, d.h.
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der der Verkdrzung der Drahtstücke 3 die anfängliche Dichte ßegenseitigen
Lage ihrer als Schneiden dienenden Stirnflächen beibehalten wird.
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Zur Verlägerung der Lebensdauer des Werkzeugs trägt auch die Erfüllung
der Bedingung bei, daß das Verhältnis der Länge der Drahtstäcke 3 des Werkzeugs
zu deren Durchmesser 0,013-1,000 von dem Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul
des jeweiligen Werkstoffs und dessen Ermüdungsgrenze beträgt.
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Die Einhaltung dieser Bedingung ist besonders erwünscht bei der Oberflächenbehandlung
von schwerbearbeitbaren Werkstoffen, wenn Oberflächenschichten von über 0,05 mm
weggeschnitten werden.
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Von einer nicht unwic@@@g@@ Bedeutung PEr die Eæhohung
der
Verschleißfestigkeit des Werkzeugs ist auch, daß in den Satz von miteinander verbundenen
und in Querrichtung zusemmengepreaten Drahtstücken 3 an dessen Seiten außer den
als Schneiden dienenden und die Schneidfläche k des Werkzeugs bildenden längeren
Btücken noch kürzere Draht miteingeschlossen sind, welche die abschnitte B bilden.
Dabei nimmt die Länge dieser abschnitte in Richtung von der Schneidfläche A zu den
Seiten des Satzes hin allmählich ab.
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Hierdurch wird das Abbiegen der im Satz seitlich befindlichen Drahtstücke
während der Arbeit des Werkzeugs verhindert.
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Nachstehend werden Beispiele der versuchsmäßigen Verwendung des beschriebenen
Werkzeugs angerührt.
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Beispiel 1.
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Zur Entfernung des Zunders von der Oberfläche eines warmgewalzten
Bandes aus legiertem Stahl wurde ein Werkzeug eingesetzt, das Stahldrahtstücke von
0,2 mm Durchmesser und 50 mm Länge lit einet Elastizitätsmodul von E = 20000 und
einer Ermüdungsgrenze von 65 tp/sm2 besaß.
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Das Verhältnis der Länge der Drähte zu deren Durchmesser betrug 0,8
von den Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul des Drahtwerkstoffs und dessen
Ermüdungsgrenze. Dabei machte das Verhältnis der Pumpe von Stirnflächen der losen
spanabhebenden Dreht enden zu dem ganzen Inhalt der Werk2eugschneidfläche A etwa
0,7 aus.
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Nach der Bearbeitung wies die Bandobertläche einen metallischen Glanz
auf und ihre Rauhigkeit betrug etwa
Die Betriebsdauer dieses Werkzeugs
bis zu dessen Verschleiß machte ungefahr 1000 Stunden aus.
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Beispiel 2.
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Zur Entfernung einer entkohlten Metallschicht von etwa 0,8 mm Dicke
von der Oberfläche runden Walzgutes wurde ein Werkzeug verwendet, das Stahldrahtstücke
von 0,9 mm Durchmesser und 75 mm länge mit einem Elastizitätsmodul von E = 20000
kp/mm2 und einer Ernr(idungsgrenze von 10 kp/mm2 besaß. Das Verhältnis der Summe
von Stirnflächen der losen spanabhebenden Drahtenden zu dem ganzen Inhalt der Werkzeugschneidfläche
machte dabei etwa 0,4 aus, während das Verhältnis zwischen der Länge der Drähte
und ihrem Durchmesser o,o von dem Verhältnis des Elastizitätsmoduls des Drahtwerkstoffs
zu dessen Ermüdungsgrenze betrug.
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Nach der Bearbeitung durch dieses Werkzeug wies die Oberfläche des
runden Walzguts keine entkohlte Schicht auf und die maximal e Größe der Oberflächenrauhigkeit
überstieg nicht lOjim. Der abgetrennte Metallspan hatte die Maße 0,7-1,2 mm, war
nicht durch Frendbeimengungen verunreinigt und wurde erneut zum Stahlschmelzen benutzt.
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Beispiel 3.
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Zur Herstellung von Feinpulvern einer Aluminium-Magnesiui-Legierung
wurde ein Werkzeug eingesetzt, das gemaß der Erfindung Stahldrahtstücke 3 von 0,16
mm Durchmesser und
15 mm Länge mit einem Elastizitätsmodul von
E - 20000 kp/mm² und einer Ermüdungsgrenze von 65 kp/mm2 besaß. Das VerhPltnis der
Summe von Stirziflächen der losen ßpanabhebenden Draht enden zu dem ganzen Inhalt
der Werkzeugschneidfläche s machte dabei etwa 0,8 aus, während das Verhaltnis zwischen
der Länge der Drähte und ihrem Durchmesser 0,5 vor dem Verhältnis des Elastizitätsmoduls
des Drahtwerkstoffs zu dessen Ermüdungsgrenze betrug.
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Mit Hilfe dieses Werkzeugs wurde durch Wegheben der Oberflächenschichten
des Metalls ein Feinpulver mit einer Korngröße von unter 50 µm hergestellt.
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Beispiel 4.
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Zur Entfernung des Zunders und des Rostes von der lußenfläche der
Rohre und zur Verleihung derselben einer geeigneten Rauhigkeit wurde ein Werkzeug
eingesetzt, das gemäß der Erfindung Stahldrahtstücke 3 von 0,5 mm Durchmesser und
65 mm Länge mit einem Elastizitätsmodul des Metalls von E =20000 kp/mm2 und einer
Ermüdungsgrenze von 30 kp/mm2 besaß. Das Verhältnis der Summe von Stirnflächen der
losen spanabhebenden Drahtenden zu dem ganzen Inhalt der Werkzeugschneidfiäche A
machte dabei etwa 0,2 aus, während das Verhältnis zwischen der Länge der Drähte
und ihrem Durchmesser 0,1 von dem Verhältnis des Elastizitätsmoduls des Drahtwerkstoffs
zu dessen Ermüdungsgrenze betrug.
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Durch dieses Werkzeug wird bei seiner Drehgeschwindigkeit von ungefähr
100 U/zin die Oberfläche von Rohren unter darauffolgendem dünnschichtigem Überzi@hen
geputzt.
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Bei der Ausführung derartiger Arbeiten zeigte dieses Werkzeug eine
hohe Standseit und genügende Lebensdauer (war etwa 1000 Stunden in Betrieb).
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Beispiel 5.
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Mit einem Werkzeug, das gemäß der Erfindung Stahldrahtstücke 3 von
0,7 mm Durchmesser und 60 mm Länge und ein Verhältnis zwischen der Summe der Sttrnflächen
der losen spanabhebenden Drahtenden und dem ganzen Inhalt der Werkzeugschneidfläche
A von 0,7 besaß, wurde die Oberflächenschicht von aus Kunststoffen hergestellten
Platten entfernt.
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Dabei war ein bestimmter Rauhigkeitsgrad der zu bearbeitenden Plattenflächen
erforderlich. Die Oberflächen dieser Platten waren zum nachfolgenden Uberzeiehen
bestimmt. Zum besseren Anhaften des Überzuges an diesen Oberflächen wurde den letzteren
eine Rauhigkeit bis 200 µm verliehen.