DE3536496A1

DE3536496A1 - Verfahren zur herstellung eines werkzeuges

Info

Publication number: DE3536496A1
Application number: DE19853536496
Authority: DE
Inventors: Donald Duffey; James Elliott; Robert Gardner; Sellers Hardee; Wayne Smith; Gary Steed; Claus Dipl Ing Suess; David Wilcox
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-10-12
Filing date: 1985-10-12
Publication date: 1987-04-16
Also published as: US4872500A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem gattungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Werkzeuges. Bei der Herstellung von spanabhebenden Hochleistungswerkzeugen ist man bemüht, den Anteil teurer Werkstoffe herabzusetzen. Aus der DE-OS 21 36 271 ist es bekannt, ein Werkzeug aus Ver bundmetall herzustellen, bei welchem der Schaft und der Hauptteil eines genuteten Körpers aus billigem, gering legiertem oder unlegiertem Kohlenstoffstahl besteht, und die Auflage oder Bestückung aus Werkzeugstahl, Kobalt stahl oder anderen Schnellstählen mit dem Schaft ver schweißt wird. Die Verbindung eines Trägerteils mit ei nem Bestückungsteil ist auch durch Hartlöten herstell bar. Nachteilig bei dieser Art der Verbindung ist die Einrichtung der erforderlichen Prozeßschritte und der zusätzliche Materialbedarf, z. B. durch Lot, sowie der Energieaufwand.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsmäße Herstellungsverfahren hat demgegen über den Vorteil, daß zur Verbindung des Bestückungs teiles mit dem Werkzeugträger keine zusätzlichen Pro zeßschritte, außer denjenigen, die zur Herstellung des Werkzeugträgers ohnehin erforderlich sind, benötigt werden. Es findet kein Anlöt- oder Anschweißvorgang statt. Dies wird erreicht durch die Herstellung des Werkzeugträgers und der Verbindung des Bestückungs teiles mit dem Werkzeugträger in einem einzigen Prozeß schritt. Hierdurch ergibt sich eine Reduzierung von Prozeßschritten. Die sehr präzise Ausrichtung des Be stückungsteiles auf dem Werkzeugträger vor dem Anlöt- oder Schweißvorgang und der damit verbundene hohe Meß aufwand entfällt.

Besonders vorteilhaft ist es, daß sich eine Material einsparung durch Wegfall des bisher erforderlichen Flußmittels und des Lots sowie eine Energieeinsparung ergibt. Die Einsparungen unterstützen die Serienpro duktion von Werkzeugen bei hohen Stückzahlen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Be sonders zweckmäßig ist es, wenn während der Herstellung des Modells des Werkzeugträgers gleichzeitig die Ver bindung mit dem Bestückungsteil hergestellt wird, wo durch sich eine weitere Reduzierung der Prozeßschritte ergibt. Eine einfache Herstellung der erforderlichen Durchbrüche im Bestückungsteil ist durch Bohrungen mit kreisförmigem Querschnitt möglich. Besonders zweckmäßig ist die Herstellung einer notwendigen Querschnittser weiterung im Verlauf eines Durchbruchs durch Einsenkung an der Schneidenoberfläche.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eignet sich besonders zur preiswerten Herstellung von Werk zeugen, insbesondere von Fräsern und Spiralbohrern, welche für den Heim- und Handwerkermarkt bestimmt sind. Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Aus führungs beispieles.

Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Werkzeugträgers und eines Bestückungsteils vor der Ver bindung beider Teile und

Fig. 2 zeigt ein fertiges Werkzeug.

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles

In Fig. 1 ist das Modell eines Werkzeugträgers 10 und ein Bestückungsteil 12 gezeigt. Beide Teile sind hier beispielhaft Bestandteile eines Fräsers. Das Modell des Werkzeugträgers 10 ist dann der Fräserkörper und das Bestückungsteil 12 die Schneide des Fräsers. Das Modell 10 weist zwei ausgebildete Flügel 13, 14 mit der Flügeloberfläche 15 auf. Auf der Flügeloberfläche 15 befinden sich zwei Vorsprünge 16, 17. Die Schneide 12 hat zwei Durchbrüche 18, 19, welche jeweils eine Querschnittserweiterung 21, 22 aufweisen. Die Quer schnittserweiterungen 21, 22 befinden sich auf der Schneidenoberfläche 25.

Fig. 2 zeigt einen fertigen Fräser 23, der aus einem metallischen Fräserkörper 11 und der daran befestigten Schneide 12 besteht. Das Material 24 des Fräserkörpers 11 füllt das Volumen der Durchbrüche 18, 19 und der Einsenkungen 21, 22 aus und bildet einen Teil der Schnei denoberfläche 25.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Herstel lung des Fräsers 23 näher erläutert:

Der Fräser 23 weist wenigstens eine Schneide 12 auf. Entsprechend den Anforderungen können mehrere Schneiden 12 vorgesehen sein. Die Schneide 12 besteht aus einem geeigneten Werkstoff, um ein Hochleistungsschneidwerk zeug zu erhalten, wie z.B. aus Widia-, Kobalt-, Karbid- oder Schnellstahl. Der metallische Fräserkörper 11 be steht dagegen aus preisgünstigem Material 24, beispiels weise aus unlegiertem Kohlenstoffstahl.

Zunächst wird das Modell 10 des Fräserkörpers 11 herge stellt. Es besteht aus Wachs oder Kunststoff. Auf der Flügeloberfläche 15 befindet sich wenigstens ein Vor sprung 16, 17. Er kann als Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sein. Er kann aber auch eine andere Form mit nicht kreisförmigem Querschnitt aufweisen.

Die Schneide 12 weist wenigstens einen Durchbruch 18, 19 auf. Er ist das Gegenstück zu dem Vorsprung 16, 17. Er muß deshalb denselben Querschnitt wie der Vorsprung 16, 17 aufweisen. An wenigstens einer Stelle im Verlauf des Durchbruchs 18, 19 ist eine Querschnittserweiterung 21, 22 vorgesehen. Sie kann innerhalb der Schneide 12 lie gen. Eine einfache Herstellung der Querschnittserweite rung 21, 22 ergibt sich aus einer Einsenkung des Durch bruchs 18, 19 auf der Schneidenoberfläche 25.

Nach Fertigstellung des Modells 10 wird die Schneide 12 auf die Flügeloberfläche 15 aufgelegt, wobei der Vorsprung 16, 17 als Führung dient, indem er in den Durchbruch 18, 19 eingreift.

Im nächsten Prozeßschritt wird das Modell 10 aus Wachs durch den metallischen Fräserkörper 11 ersetzt und gleich zeitig die bislang noch lose Verbindung der Schneide 12 mit dem Modell 10 in eine feste, dauerhafte mechanische Verbindung übergeführt. Dies erfolgt in Feingießtechnik. Das Modell 10 mit der Schneide 12 wird in eine Form ge bracht, in welcher das Wachs des Modells 10 durch den unter Druck eingebrachten flüssigen Stahl 24 im Aus schmelzverfahren ersetzt wird. Der flüssige Stahl 24 füllt das Volumen des Durchbruchs 18, 19 und der Quer schnittserweiterung 21, 22 aus. Eine dauerhafte und feste Verbindung ist somit sichergestellt. Der Her stellungsprozeß des metallischen Fräserkörpers 11 und die Verbindung mit der Schneide 12 ist hiermit in einem Arbeitsgang abschließend erfolgt.

Eine Änderung des Herstellungsprozesses ist auf folgende Weise möglich:

Das Anbringen der Schneide 12 an das Modell 10 des Fräser körpers erfolgt bereits während der Herstellung des Mo dells 10 aus Wachs. In einer Gußform wird die fertig her gestellte Schneide 12 so positioniert, daß sie nach dem Ausgießen der Form mit Wachs diejenige Lage am Modell 10 einnimmt, welche sie später auch am fertigen Fräserkör per annehmen soll. das flüssige Wachs füllt analog zu dem letzten Prozeßschritt, in welchem das Wachs durch das flüssige Metall ersetzt wird, das Volumen des Durch bruchs 18, 19 und der Querschnittserweiterung 21, 22 aus. Nach dem Erstarren des Wachses ist die Schneide 12 fest mit dem Modell 10 verbunden. Anschließend wird, wie bereits beschrieben, das Modell 10 aus Wachs im Ausschmelzverfahren durch das metallische Material 24 ersetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Her stellung von Fräsern beschränkt. Es eignet sich auch zur Herstellung von Bohrern wie z. B. Spiral-, Schäl-, Präzisions- oder Senkbohrern. Das Verfahren ist be sonders interessant für größere Bohrwerkzeuge, da hier bei der Werkzeugträger nicht mehr vollständig aus teuerem und speziellem Stahl hergestellt werden muß. Der Werkzeugträger 11 besteht hierbei aus einem Schaft, auf welchem das Bestückungsteil 12 befestigt wird. Das Teil, an welchem die Bohrerschneiden ausgebildet sind, ist das Bestückungsteil 12. Es wird vor der Herstellung des Werkzeugträgers 11 als Hülsenteil angefertigt, wobei der Schaft des Werkzeugträgers 11 nach dem Ausschmelz vorgang den Hohlraum der Hülse ausfüllt. Während des Ausschmelzvorganges wird wieder gleichzeitig die Ver bindung des Bestückungsteiles 12 mit dem Werkzeugträger 11 erreicht. Die Durchbrüche 18, 19 in den Bohrerschnei den 12 befinden sich zweckmäßigerweise in den Spanka nälen des Bohrwerkzeuges.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines spanabhebenden Werk zeuges, insbesondere von Spiralbohrern und Fräsern, be stehend aus der Verbindung eines Werkzeugträgers, mit wenigstens einem Bestückungsteil, dadurch gekennzeich net, daß die Formgestaltung des Werkzeugträgers (11), welcher vor dem Gießen als Wachs- oder Kunststoff-Modell (10) vorliegt und die dauerhafte mechanische Verbindung des Werkzeugträgers (11) mit wenigstens einem Bestückungs teil (12) während des Ausschmelzvorgangs in Feingußtech nik in einem Arbeitsgang erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestückungsteil (12) vor dem Gießen am bereits gefertigten Modell (10) des Werkzeugträgers (11) be festigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des Modells (10) und die Befesti gung des Bestückungsteiles (12) am Modell (10) in einem Arbeitsgang erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bestückungsteil (12) wenigstens ein Durchbruch (18, 19) vorgesehen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (18, 19) in dem Bestückungsteil (12) wenigstens eine Querschnittserweiterung (21, 22) auf weist, welche beim Gießen mit dem Werkstoff des Werk zeugträgers (11) ausgefüllt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung (21, 22) im Innern des Bestückungsteiles (12) liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung (21, 22) auf der frei en Oberflächenseite (25) des Bestückungsteils (12) liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Querschnittserweiterung (21, 22) eine Einsenkung auf der Oberfläche (25) des Bestückungsteils (12) ange bracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (18, 19) als Bohrung mit kreisför migem Querschnitt ausgebildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (18, 19) schlitzförmig ausgebildet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß am Modell (10) wenigstens ein Vorsprung (16, 17) vorgesehen ist, der denselben Querschnitt wie der Durchbruch (18, 19) aufweist und das Volumen des Durchbruchs (18, 19) zumindest teil weise ausfüllt.