DE19733483A1 - Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken und Verfahren zur Herstellung dieses Werkezugs - Google Patents

Description

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 9.

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 Überschreiten 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 9 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 Erfindung ist eine äußerst große Maßgenauigkeit zu erreichen und das Herstellungsverfahren wird wesentlich vereinfacht, da keine Löt- 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 vermieden wird. Da die hartmetallähnliche Legierung als Pulver aufgetragen wird, ist eine äußerst große Gestal­ tungsfreiheit gegeben, wobei praktisch jede Form und Schichtdicke realisiert werden kann. Als besonders zweck­ mäßig werden Schichtdicken zwischen 0,1 mm und maximal 4 mm der Legierung angesehen.

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.

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. 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 relativ niedriger Geschwindigkeit gegen die zu beschich­ tende Fläche des Zahnes 3 am Grundkörper 2 geblasen, und durch die gleichzeitig zugeführte Wärmeenergie wird das Legierungsmaterial 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 µm.

Die Fig. 2 zeigt die Ansicht auf einen Zahn 3' des Kreis­ sägeblattes 1 gemäß Richtung des Pfeiles X in Fig. 1. An 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 einer Stärke von 3 mm aufgetragen und bildet an der einem 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'' sollte mindestens 0,1 mm 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 Grundkörper 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 hart­ metallähnlichen 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 hart­ metallähnliche 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 an dem der Schneidfläche 4 benachbarten Seitenflächen des Zahnes 3 aufgetragen ist. Die größte Erstreckung in axialer Richtung weist die Schicht 5 an der Schneidkante 7 auf, die sich orthogonal zur Ebene des Grundkörpers 2 erstreckt.

Die Schicht 5 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 mit einer Schichtdicke d₁ aufgetragen und ragt axial über den Grundkörper 2 hinaus, wobei die Schicht 5 der Hartstoff­ legierung zur Erzeugung einer scharfen Schneidkante 7 nachbearbeitet, das heißt geschliffen wird. Die seitlichen Kanten 7' und 7'' werden unter einem Winkel α₁ bzw. α₂ 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 β zur Tangentia­ len des Flugkreises des Sägeblattes bildet.

Fig. 7 zeigt eine Ansicht in Richtung der Pfeile VII in Fig. 6. Aus dieser Ansicht wird deutlich, daß die seit­ lichen 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 γ 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 größer 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 δ₁ erzeugt werden.

In Fig. 9 ist ein Ausschnitt einer radialen Ansicht auf einen 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. Ent­ sprechend 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 δ₂ zur Achse des Grundkörpers 22.

Claims (14)

1. Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken aus Holz, einem Holzwerkstoff, einem Kunststoff, NE-Metall 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 versehen sind.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke (d₁, d₂) der Hartstofflegierung mindestes 0,1 mm und maximal 4 mm beträgt.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5, 5', 5'', 15, 25) aus einer hartmetallähnlichen Legierung mit einem Hartstoffgehalt größer 50%, vorzugsweise mindestens 60%, besteht.

4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5, 5', 5'', 15, 25) aus einem Material mit einer Karbid-Korngröße von ≦ 3 µm besteht.

5. Werkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine Eisen­ basislegierung oder Kobalt mit Vanadiumkarbid oder Wolfram­ karbid als Härteträger ist.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) als Kreissägeblatt (1) mit einer Vielzahl von angeformten Zähnen (3) ausgeführt ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5, 15) die den Schneidflächen (4, 14) benachbarten Bereiche der Zähne (3, 13) bedeckt.

8. Werkzeug nach Anspruch 6 oder 7, 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 Be­ arbeitung von Werkstücken aus Holz, einem Holzwerk­ stoff, einem Kunststoff oder dgl., bei dem ein Grund­ körper (2, 12, 22) an seinem Umfang mit Schneidelemen­ ten versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundkörper (2, 12, 22) selbst die Schneidelemente geformt werden durch Auftrag einer Hartstofflegierung in Form eines Pulvers unter gleichzeitiger Energiezufuhr, so daß eine verschleiß­ feste Schicht (5, 5', 5'', 15, 25) an einer Schneid­ fläche (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 Le­ gierung partiell aufgeschmolzen und mit dem Grundkörper (2, 22) fest verbunden wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragen der hart­ metallähnlichen Legierung durch Laserpulverauftrag­ schweißen erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragen der hart­ metallähnlichen Legierung durch Plasmapulverauftrag­ schweißen erfolgt.