Schneidwerkzeug zur abrasiven Bearbeitung eines Erzeugnisses und Verfahren zur Herstellung des Werkzeuges
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug zur abrasiven Bearbeitung eines Erzeugnisses, das im Verlauf des Bearbeitungsprozesses durch hin und her gehende Verschiebungen des Werkzeuges in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen die negative Form dieses Werkzeuges annimmt, wobei das Werkzeug einen Halter und einen schneidenden Formarbeitsteil besitzt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung dieses Schneidwerkzeuges.
Das Schneidwerkzeug soll z. B. zur Herstellung von Graphitelektroden komplizierten Profils verwendet werden können, die zur elektroerosiven Bearbeitung von Gesenken und Pressformen bestimmt sind.
Bei den derartigen bekannten Werkzeugen ist der schneidende Formarbeitsteil aus Metall und bildet mit dem Halter ein Ganzes. Mit dem Halter kann das Werkzeug während seiner Arbeit eingespannt werden.
Der Arbeitsteil der bekannten Werkzeuge besitzt eine Formfläche, die aus einer Vielzahl von Schneidelementen besteht, die aus dem Werkzeugkörper herausragen. Die Schneidelemente können sowohl durch Einkerben von Hand als auch durch elektroerosive Bearbeitung des Werkzeuges mit einer Formelektrode gebildet werden, welche Elektrode die gleiche Form wie ein endgültiges Fertigprodukt besitzt. Das eine wie auch das andere der erwähnten Herstellungsverfahren der bekannten Schneidwerkzeuge sind sehr aufwendig; sie erfordern einen grossen Aufwand an schwerer Handarbeit, beim Einkerben der Schneidelemente oder Herstellung einer Formelektrode und eine hohe Qualifikation des Arbeitenden.
Die einstückige Ausbildung des schneidenden Formarbeitsteiles mit dem Halter lässt aus wirtschaftlichen Gründen die Benutzung von Materialien mit hohen Schneideigenschaften zur Herstellung dieses Werkzeuges nicht zu, was sich auf die Standzeit des Werkzeuges ungünstig auswirkt. Deshalb können mit den bekannten Werkzeugen keine Erzeugnisse aus Hartmetallen und gehärteten Stählen hergestellt werden. Diese bekannten Werkzeuge verwendet man zur Herstellung von Erzeugnissen aus Graphit, Holz und anderen Materialien, die sich leicht schneiden lassen.
Jedoch ist auch in diesem Falle die Standzeit des Werkzeuges nicht gross, da es seine Schneideigenschaf ten nach der Bearbeitung von 3-7 Erzeugnissen einbüsst.
Die Praxis hat ergeben, dass sich des öfteren die Notwendigkeit ergibt, Einzelerzeugnisse komplizierter Form herzustellen, wobei die Anwendung der erwähnten bekannten Schneidwerkzeuge deswegen unrentabel ist, weil der Schneidteil und somit auch gezwungenermassen sein Halter nur einmal verwendet werden und sich somit ihre Kosten höher erweisen als die unmittelbare Herstellung des Erzeugnisses ohne Benutzung dieses bekannten Werkzeuges.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der oben lerwähnten Nachteile.
Das erfindungsgemässe Schneidwerkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass der schneidende Formarbeitsteil, der aus einer Komposition auf der Basis von Polymeren und Schneidteilchen ausgeführt ist, am Halter direkt oder mittels einer Verbindungsschicht derart befestigt ist, dass er die Belastung durch Arbeitskräfte auszuschalten vermag, aber zum Auswecheln im Halter leicht zerstört werden kann. Durch diese Massnahme bestehen also der Formarbeitsteil und der Halter nicht mehr aus einem Stück, so dass der Halter aus einfacherem Material und der Formarbeitsteil aus hochwertigem Material bestehen können. Ein solches Werkzeug kann preiswerter als bisher hergestellt werden. Durch Ver wendung bester Materialien für den Formarbeitsteil wird die hohe Standzeit des Werkzeuges erreicht.
Dieses Werkzeug lohnt sich auch, wenn nur geringe Stückzahlen von Erzeugnissen hergestellt werden sollen.
Der schneidende Formteil kann zweckmässigerweise am Halter mittels einer Bindeschicht aus Gips befestigt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung des Schneidwerkzeuges ist dadurch gekennzeichnet, dass die Komposition auf ein Modell gegossen wird, das die positive Form des zu bearbeitenden Erzeugnisses besitzt, wobei nach der Erhärtung der Polymeren an seiner Oberfläche, das Modell entfernt wird.
Damit das Werkzeug hohe Schneideigenschaften hat, kann vorteilhafterweise das Modell vor dem Eingiessen der Komposition mit einem zähen Material bedeckt werden, dessen Schichtdicke geringer als die Grösse der Schneidteilchen ist, die dann aus dieser Schicht vorstehen.
Dank dieser konstruktiven Lösung und technologischen Ausführung kann das Schneidwerkzeug gute abrasive Schneideigenschaften und hohe Standzeit bei verhältnismässig geringen Herstellungskosten aufweisen.
Es wird eine Herstellung von Erzeugnissen mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit erreicht, und das Werkzeug ist einfach im Betrieb.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Werkzeuges im Längsschnitt, bei dem der Formarbeitsteil direkt am Halter befestigt ist,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Werkzeuges, bei dem ein schneidender Formarbeitsteil an einem Halter mittels einer Bindeschicht befestigt ist, im Längsschnitt,
Fig. 3 eine gegenseitige Lage von Modell und Werkzeug während der Herstellung des Werkzeuges gemäss Fig. 1 im Längsschnitt,
Fig. 4 die gegenseitige Lage eines Halters des Werkzeuges und des Modells gemäss Fig. 2, vor dem Eingiessen eines Bindemittels, im Längsschnitt,
Fig. 5 die Gesamtansicht des Werkzeuges gemäss
Fig. 6 das Modell, nach welchem die Werkzeuge gemäss den Fig. 1-5 gegossen wurden,
Fig. 7 eine mit dem Werkzeug gemäss Fig.
1-5 hergestellten Graphitelektrode, die zur elektroerosiven Bearbeitung von Pressformen bestimmt ist, in denen dann die Schuhsohlen gefertigt. werden,
Fig. 8 eine Pressform zur Herstellung von Gummi Schuhsohlen,
Fig. 9 eine mit der Pressform nach Fig. 7 hergestellte Gummi-Schuhsohle.
Das Werkzeug gemäss den Fig. 1 und 2 zur Herstellung der Graphitelektrode 18 besitzt einen Halter 1 und einen schneidenden Formarbeitsteil 2.
Der Arbeitsteil 2 des Werkzeuges zur Herstellung der in Fig. 7 gezeigten Graphitelektrode 18 wird aus einer Komposition auf der Basis von Polymeren und Schneidteilchen ausgeführt und kann im Halter 1 direkt oder mittels einer Verbindung befestigt werden, die die Belastung von Arbeitsschnittkräften aushält, aber sich beim Auswechseln dieses Arbeitsteiles leicht zerstören lässt. Als genannte Verbindung kann eine Bindeschicht 3 aus Gips dienen, die einen schneidenden Arbeitsteil 4 am Halter 1 befestigt (Fig. 2)
In Fig. 1 und 2 ist das Werkzeug dargestellt, bei dem die Komposition, d. h. der schneidende Arbeitsteil 2, direkt am Halter 1 anhaftet.
Dank dieser Ausführung besitzt das abrasiv arbeitende Schnittwerkzeug einen leicht auswechselbaren schneidenden Formarbeitsteil 2 bzw. 4. Auf diese Weise kann der Halter 1 mehrmals benutzt werden. Ausserdem kann beim Ausbilden des schneidenden Formarbeitsteiles eine Komposition aus Polymeren und Schneidteilchen verwendet werden, bei der die Schneidteilchen aus teuren Materialien bestehen, die hohe Schneideigenschaften und hohe Standzeit besitzen, und zwar z. B. aus Diamant oder Borkarbid, während der Halter 1 aus normalem Konstruktionsstahl bestehen kann.
Der abrasiv arbeitende Formarbeitsteil 2 oder 4 des Werkzeuges wird folgenderweise hergestellt.
Es wird eine Komposition auf der Basis von Polymeren (beispielsweise Kautschuk, Latex, kalt- oder wärmehärtenden Kunststoffen) und Schneidteilchen (beispielsweise aus Elektrokorund oder Siliziumkarbid) zubereitet.
Die Grösse der Schneidteilchen wird ausgehend von den Erfordernissen gewählt, die an die Leistung des Werkzeuges und die Oberflächengüte der z. B. herzustellenden Graphitelektrode und damit an die letztlich herzustellenden Erzeugnisse, beispielsweise Schuhsohle gestellt werden.
Beispielsweise liegt für die Rohbearbeitung der Elektrode die Grösse der Schneidteilchen im Bereich von 1-3 mm, für die Feinbearbeitung der Elektrode aber im Bereich von 0,01 bis 0,03 mm.
Der Polymerengehalt in der Komposition bewegt sich im Bereich von 20 bis 60/0 vom Gesamtgewicht der Komposition. Werden beispielsweise zur Zubereitung der Komposition Epoxydharz (Molekularge- wicht 360-470) mit einem Härter, und zwar dem Polyäthylenpolyamin, und Schneidteilchen aus Elektrokorund verwendet, so nimmt man auf 10 Teile Epoxydharz 15-22 Teile Elektrokorund und 1 Teil Poly äthylenamin.
Die auf diese Weise zusammengesetzte Komposition wird zur Herstellung des Werkzeuges nach Fig. 1 und 3 auf ein Modell 5 in den im Halter 1 verbleibenden Hohlraum eingegossen, welches Modell die positive Form der herzustellenden Graphitelektrode, also die gleiche Form wie diese besitzt.
Zunächst wird das Modell 5 auf einer Platte 6 aufgestellt. Zweckmässigerweise wird die Oberfläche des Modells 5 vor dem Eingiessen der Komposition mit einer gleichmässigen Schicht eines zähen Materials, und zwar mit einem konsistenten Schmierfett, beispielsweise mit Staufferfett bedeckt. Die Dicke dieser Schicht soll geringer als die Grösse der Schneidteilchen sein, die dann auf diese Schicht aufgetragen werden.
Die Innenfläche des Halters 1 wird zum besseren Anhaften der erwähnten Komposition entfettet.
Der Halter 1 wird bezüglich der Lage des Modells 5 mit Hilfe von Stiften 7, 8, 9 und 10 fixiert. Das Eingiessen der Komposition erfolgt auf das Modell 5 durch eine obere Öffnung 11 im Halter 1. Nach Erhärtung der Komposition wird das Modell 5 entfernt.
In dem Falle, wenn der schneidende Arbeitsteil 4 gemäss den Fig. 2 und 4 am Halter 1 mittels der Bindeschicht 3, beispielsweise aus Gips, befestigt wird, wird das Modell 5 vor dem Eingiessen dieser Bindeschicht mit einer Schicht 12 aus plastischem Material, beispielsweise aus Rohgummi oder Plastilin bedeckt.
Die Dicke der Schicht 12 ist gleich der Dicke des Formarbeitsteiles 4 des Werkzeuges.
Auf diese Schicht 12 wird ein Stab 13 zur Bildung eines Angussraumes aufgestellt, der beim Eingiessen der Komposition auf das Modell 5 notwendig ist.
Ausserdem besitzt die Schicht 12 Rippen 14.
Danach wird in den zwischen Halter 1 und Schicht 12 liegenden Hohlraum die Bindeschicht 3 (Fig. 2) eingegossen. Im weiteren wird die Schicht 12 (Fig. 4) entfernt, und in den gebildeten Hohlraum zwischen der Bindeschicht 3 (Fig. 2) und dem Modell 5 wird die Komposition auf der Basis von Polymeren und Schneidteilchen zur Bildung des schneidenden Formarbeitsteiles 4 des Werkzeuges eingegossen. Hierbei werden die Hohlräume, die von den Rippen 14 gebildet sind, mit der erwähnten Komposition gefüllt, wodurch ein festes Anhaften des Schneidteiles 4 an die Bindeschicht 3 gewährleistet wird.
Nach Erhärtung der Komposition wird das Modell 5 entfernt.
Wenn ein Werkzeug mit kompliziertem Formarbeitsteil hergestellt werden soll, der an seiner Oberfläche dünne herausragende Elemente aufweist, so werden zu deren Verfestigung auf dem Modell 5 zweckmässigerweise Stäbchen 15 (Fig. 4) angeordnet, die nach dem Eingiessen der Komposition im Körper des schnei denken Arbeitsteiles zurückbleiben.
Der Formarbeitsteil des Werkzeuges kann elementweise ausgeführt werden. Hierzu werden einzelne Elemente des Formarbeitsteiles zusammengebaut, wonach sie im Halter 1 befestigt werden.
Die Herstellung der Graphitelektrode mit dem so ausgebildeten Werkzeug erfolgt in folgender Weise:
Bin Werkzeug 16 (Fig. 5) analog den Fig. 1 und 4, das nach einem Modell 17 (Fig. 6) gemäss dem vorerwähnten Verfahren hergestellt worden ist, wird auf einer Werkzeugmaschine befestigt, die diesem Werkzeug hin und her gehende Verschiebungen gleichzeitig in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen X und Y (Fig. 5) erteilt, während in einer dritten Richtung Z Fig. 7), die rechtwinklig zu den beiden anderen Richtungen X und Y verläuft, eine Annäherung einer die herzustellende Graphitelektrode 18 tragenden Platte an das Werkzeug 16 erfolgt. Das Werkzeug 16 besitzt einen Halter 19 (im hier behandelten Beispiel mit abgenommenen Seitenwänden), an dem unmittelbar ein schneidender Formarbeitsteil 20 befestigt ist.
Dabei nimmt die Graphitelektrode 18 die negative Form des abrasiv schneidenden Formarbeitsteiles 20 des Werkzeuges 16 an, d. h. den Vertiefungen 21 und den Vorsprüngen 22 am Werkzeug nach Fig. 5 entsprechende Vorsprünge 23 und Vertiefungen 24 an der Elektrode 18 nach Fig. 7.
Die bearbeitete Graphitelektrode 18 stellt nunmehr ein Werkzeug zur elektroerosiven Bearbeitung einer Pressform 25 nach Fig. 8 dar, die zum Giessen der Gummi-Schuhsohle 26 nach Fig. 9 dient. Die auf diesem Wege hergestellte Schuhsohle 26 hat die gleiche Form und die gleichen Abmessungen wie das Ausgangsmodell 17 nach Fig. 6.
Es ist hervorzuheben, dass nach ein und demselben Modell zwei einander zugeordnete Teile, beispielsweise Stempel und Matrize eines Gesenkes, hergestellt werden können.
Ausserdem soll noch hervorgehoben werden, dass mit einem nach den Fig. 1-5 hergestellten Werkzeug eine abrasive Feinbearbeitung wie Schleifen von Formarbeitsflächen, z. B. von Stanzwerkzeugen und Pressformen mit kompliziertem Profil durchgeführt werden kann. Auf diese Weise besitzt dieses Werkzeug breite technologische Möglichkeiten, und seine Anwendung bringt einen hohen technisch-ökonomischen Nutzeffekt.