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Feilen- oder hobelartig wirkendes Schneidwerkzeug Die Erfindung bezieht
sich auf ein feilen- oder hobelartig wirkendes, aus dünnem Blech bestehendes Schneidwerkzeug
mit mindestens auf einer Seite an aus dem Blech herausgebogenen Zähnen angeordneten
Schneidkanten, bei dem die positive Span- und Freiwinkel aufweisenden Zähne Randteile
von im Blech angebrachten Löchern sind und zur Begrenzung der Eindringtiefe der
Zähne in das Werkstück aus dem Werkstoff des Grundkörpers bestehende Vorsprünge
vorgesehen sind.
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Die bekannten Werkzeuge bestehen im wesentlichen aus einem gewellten
Blechstreifen, bei dem jeweils auf dem Wellenrücken als Schneidkanten ausgebildete
Randteile von ausgestanzten Löchern wellenkammartig den Wellenzug überragen. Da
in jedem Wellenrücken nebeneinander eine Vielzahl von solchen Schneidkanten vorgesehen
ist, wirken die glatten Teile des Wellenrückens zwischen je zwei nebeneinanderliegenden
Schneidkanten als die Eindringtiefe der Zähne oder Schneidkanten in das Werkstück
begrenzende Anlaufflächen.
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Diese bekannte Ausbildung ist sehr vorteilhaft und hat sich vielfach
bewährt. Sie weist jedoch die Eigenschaft auf, daß eine Biegung des Blechstreifens
quer zur Richtung der Wellenrücken kaum möglich ist, was manchmal als Nachteil empfunden
wird. Ähnliches gilt für die Eigenschaft der Wellung, daß relativ lange quergewellte
Blechstreifen in Längsrichtung verhältnismäßig elastisch sind und somit beispielsweise
bei der Verwendung in Feilmaschinen unter dem Anpreßdruck des Werkstücks leicht
nachgeben.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Schneidwerkzeug der
eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches die letzterwähnten Eigenschaften nicht
aufweist und darüber hinaus mit einfacheren Mitteln gefertigt werden kann, ohne
daß die Präzision darunter leidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei in bekannter
Weise ebenem Grundkörper die Vorsprünge wanzen- oder sicken- bzw. zungenförmig im
Grundkörper ausgebildet sind und einzeln und im Abstand voneinander jeweils einer
Schneidkante zugeordnet sind.
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Mit »Grundkörper« ist hierbei das Blechstück oder der Blechstreifen
bezeichnet, von dem die Zähne und die die Eindringtiefe begrenzenden Vorsprünge
abnagen. Mit »ebener Grundkörper« ist hier ein derartiges Blech bezeichnet, welches
im Gegensatz zu den erwähnten bekannten Werkzeugen nicht gewellt ist. Es kann selbstverständlich
beispielsweise in seiner Gesamtheit zu einem endlosen Band zusammengefügt oder etwa
zu einer Halbrundfeile gebogen sein.
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Nachfolgend sind an Hand der Zeichnung einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele
von Schneidwerkzeugen nach der Erfindung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht
auf einen Teil eines Schneidwerkzeugs, F i g. 2 bis 5 Schnitte durch einen Zahn
des Schneidwerkzeugs im Zuge der verschiedenen Arbeitsgänge bei der Herstellung,
F i g. 6 und 7, ferner F i g. 8 und 9 sowie F i g. 10 und 11 jeweils in Draufsicht
und Schnitt drei weitere Ausführungsformen eines Schneidwerkzeugs, F i g. 12 einen
Schnitt durch ein Zähnepaar einer fünften Ausführungsform, F i g. 13 einen Schnitt
durch einen Zahn einer sechsten Ausführungsform sowie einen Lochstempel und ein
Gesenk zur Bildung des Zahnes, F i g. 14 eine Teilaufsicht einer siebenten Ausführungsfonn,
F
i g. 15 bis 17 Schnitte durch eine Schneide des Werkzeugs nach F i g. 14, und zwar
im Zuge der Herstellung bei den einzelnen Arbeitsgängen, F i g. 18 bis 20 Schnitte
durch eine achte. Ausführungsform in den verschiedenen Herstellungsstufen. F i g.
21 und 22 eine Draufsicht und einen Schnitt einer weiteren Ausführungsform.
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Das Werkzeug nach den F i g. 1 bis 5 besteht aus einem hier nur teilweise
dargestellten Stahlblechstreifen und bildet, auf einer Unterlage befestigt, ein
Werkzeug, das einer gewöhnlichen Handfeile oder -raspel entspricht. In das Blech
aus härtbarem Stahl werden bei der Herstellung zunächst eine bzw. mehrere Reihen
von in gleicher Weise ausgerichteten D-förmigen Löchern 2 gestanzt, wobei sich die
einzelnen Reihen über die Breite des Bleches erstrecken (F i g. 2). Die geraden
Randteile der Löcher 2 werden dann alle nach einer Seite aus der Blechebene herausgedrückt,
um die (in F i g. 3 dargestellten) Zungen 3 zu bilden. Hierbei werden die Zungen
von dem übrigen Blech getrennt durch Einschneiden längs der parallelen Linien 4
der F i g. 1, die senkrecht zu dem geraden Rande des Loches 2 verlaufen. Die Zungen
werden dann in einem einzigen Schleifvorgang alle auf einmal flach abgeschliffen.
Die so erhaltenen Zähne (F i g. 4) haben den Freiwinkel Null und den positiven Spanwinkel
R und liegen reit den Schneidkanten im Abstand von der Blechoberfläche 6. Dann wird
jeder der so angeschärften Zähne, um den gewünschten Freiwinkel C (F i g.
5) zu erhalten, durch Verformung des Teiles 7 der Zunge nach oben nahe von deren
Wurzel 8 sowie durch das allmähliche Biegen eines Zwischenteiles 9 der Zunge nach
unten gekröpft. Der auf diese Weise (Yebildete Zahn hat einen Spanwinkel R', wobei
R' = R - C. Neben der Erzeugung der gewünschten Span- und Freiwinkel läßt
der Arbeitsgang des Kröpfens die Schneiden 11 der Zähne 10 über die Fläche 6 hinaus
hervorstehen. Bei dem gleichen Arbeitsgang wird eine Reihe von Näpfchen 12 in das
unbearbeitete Blech eingeprägt, und zwar jeweils zwischen zwei Löchern 2 einer Reihe
und etwas vor den Schneiden 11 der Zähne 1.0. Die Schneiden
11
der Zähne 10 überragen die Näpfchen 12 um die gewünschte
maximale Schnittiefe D nach unten. Schließlich wird das Werkzeug gehärtet.
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Der Anstellwinkel C und der Spanwinkel R' sowie die maximale
Schnittiefe D werden den zu schneidenden Werkstoffen angepaßt. Bei Hartholz, weichen
Metallen oder Plasten kann C mit 15 bis 25c, R' mit 45 bis 35° gewählt werden,
die Schneiden 1l werden so angestaucht, daß sie die Oberfläche 6 des Grundbleches
um 0,381 mm überragen, während die Näpfchen 12 die Oberfläche um 0.127 mm überragen,
was eine maximale Schnitttiefe von 0,254 mm ergibt. Bei weichen Werkstoffen können
Spannwinkel R' und Schnittiefe D größer, bei härteren Werkstoffen kleiner sein.
Wichtig ist, daß die Näpfchen 12, welche als Anlaufflächen zusammen die Schnittiefenbegrenzungsfläche
bilden, dem Werkstück eine Gesamtfläche darbieten, welche unter den normalen Arbeitsdrücken
zwischen Werkstück und Werkzeug das Eindringen der Näpfchen in das Werkstück verhüten.
Bei weichen Werkstücken muß diese Fläche größer sein als bei harten. Ebenso müssen
die Näpfchen 12 sich nahe genug an den Schneiden 11 befinden, insbesondere dann,
wenn das Werkstück oder das Schneidelement gekrümmt ist. Bei der in den F i g. 6
und 7 dargestellten Ausführungsform befinden sich die Anlaufflächen 12' gerade vor
den Reihen von Schneiden 11 der Zähne 10
und werden durch Sicken des
Bleches zwischen den Löchern 2 gebildet. Dieses Sicken kann für jede Reihe von Löchern
2 durch ein gemeinsames Werkzeug erfolgen. Das Schneidwerkzeug nach den F i g. 6
und 7 ist im übrigen ähnlich dem nach den F i g. 1 bis 5. Das Schneidwerkzeug ist,
als Ganzes gesehen, nicht gewellt, und die Sicken 12' behindern das Biegen desselben
quer zu deren Länge kaum, da die Sicken durch die Löcher 2 voneinander getrennt
sind.
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Bei der in den F i g. 8 und 9 dargestellten Ausbildung sind die Anlaufflächen
12" in Form rampenähnlicher Zungen aus dem Rohling herausgedrückt, und zwar je eine
für jedes Loch gegenüber dem Zahn 10. Im übrigen ist das Werkzeug nach F i g. 8
und 9 identisch mit dem nach den F i g. I bis 5.
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Das Werkzeug nach den F i g. 10 und 11 unterscheidet sich von dem
nach den F i g. 8 und 9 dadurch, daß es rechteckige Lochungen 2' aufweist, sowie
durch die Form der als Anlaufflächen 12"' dienenden Zungen, die die gleiche Breite
wie die Schneiden 11 haben. Die Zungen 12"' können näher an den Schneiden
11 angeordnet werden, wobei immer noch Raum für die Späneabfuhr übrigbleibt.
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Die in F i g. 12 dargestellte Ausführungsform eines Schneidwerkzeugs
hat eine Reihe rechteckiger Lochungen 21, die in der gleichen Weise angeordnet sind
wie in F i g. 10. Die Längsseiten der Lochungen 21 sind mit den Zähnen 22 bzw. 23
versehen, wobei jeder Zahn ähnlich dem Zahn 10 nach den F i g. 1 bis 5 ist und in
der gleichen Weise gebildet wird. Die Vorderkanten 24 und 25 der Zähne 22 bzw. 23
ragen über die entgegengesetzten Oberflächen des Bleches hervor; die ausgekröpften
Teile 26 und 27 an der Rückseite bilden jeweils die Anlauffläche für die andere
Schneide. Das Schneidwerkzeug kann also auf beiden Seiten schneiden, und zwar können
die beiden Seiten verschiedenen Werkstoffen angepaßt werden.
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Die Ausführungsform gemäß F i g. 13 weist eine Reihe D-förmiger Löcher
2 und rampenähnlicher Zungen 12" wie in F i g. 8 auf, jedoch unterscheiden sich
die Zähne 10' von denjenigen nach den vorhergehenden Figuren insofern, als sie nicht
gekröpft sind. Die Zähne 10' werden durch Ausstanzen, Anstauchen und Anschleifen
in der gleichen Weise wie die Zähne 10 nach den F i g. 2, 3 und 4 gebildet.
Während nun aber die Zähne 10 gekröpft werden (F i g. 5), werden die Zähne
10' durch den Lochstempel 30 und das Gesenk 31 (F i g. 13) ganz einfach herabgedrückt.
Der Lochstempel 30 ist mit dem Einstellfinger 32 versehen, welcher in das Loch 2
eintritt und sich dabei an die dem Zahn 10' gegenüberliegende Seite des Loches
anlegt. Der Lochstempel ist mit einer schrägen Fläche 33 versehen, welche die endgültige
Lage des Zahns 10' bestimmt, sowie mit einer Anlauffläche 34, welche beim
Senken des Lochstempels mit der der Seite 6 entgegengesetzten Fläche des Bleches
in Berührung kommt und dadurch den Hub des Lochstempels begrenzt. Ein Ansatz 35
an dem Lochstempel schneidet die Zungen 12" ein und staucht dieselben an. Da der
Lochstempel richtig zu dem Rohling angeordnet wird und sein Hub durch den Rohling
selbst begrenzt wird, erhält der Zahn 10' eine genaue Form und die
Unbestimmtheiten,
die mit der indirekten Steuerung des Lochstempels verbunden sind, werden vermieden.
In der Praxis kann man eine Reihe solcher Lochstempel 30 in einem Halter
zusammenfassen und mittels einer üblichen Presse herauf- und herabbewegen.
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Die Zähne 10 nach den F i g. 1 bis 11 können in der gleichen allgemeinen
Weise hergestellt werden wie die Zähne 10' nach F i g. 13, indem man nämlich an
dem Gesenk unterhalb des Wurzelteils 7 (F i g. 5) des Zahns eine Lippe vorsieht
und die gerade Anlauffläche 34 (F i g. 13) an dem Lochstempel durch eine gekrümmte
Fläche ersetzt, welche ein Komplement zu der Lippe bildet bzw. sich derselben genau
anpaßt. Die Zungen 12" und 12"' nach den F i g. 8 bis 11 können mit dem gleichen
Stanzwerkzeug hergestellt werden, welches auch die Zähne 10 formt, also mit demjenigen
nach F i g. 13.
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Der Vorteil der Ausbildung der Zähne 10' nach F i g. 13 ergibt sich
aus der Einfachheit der zu deren Herstellung erforderlichen Werkzeuge. Es ist jedoch
klar, daß die Schneide 11' von der Fläche 6 des Rohlings weiter abstehen muß - bei
gegebenem Anstellwinkel - als die Schneide 11 in Fig. 5, da von der Länge des Zahns
nichts durch eine Wellung aufgenommen wird. Wären die Zungen 12" als Anlaufflächen
nicht vorhanden, dann würde das Maß des Hervorstehens so groß sein, daß das Schneidwerkzeug
dadurch wertlos wird. Man kann diese Zungen jedoch auf jeden beliebigen Abstand
herausdrücken, um dadurch die maximale Schnittiefe D auf einen gewünschten Wert,
angenommen 0,234 mm, herabzusetzen.
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Es ist leicht einzusehen, daß alle bisher beschriebenen Schneidwerkzeuge
leicht in jeder Richtung zu Zylinderflächen od. dgl. gebogen werden können. Wenn
der Biegungsradius klein ist und die Zähne axial angeordnet sind, wird es im allgemeinen
besser sein, die Zähne so auszuführen, daß im ebenen Zustand die Schneiden mehr
in ihrer Mitte als an ihren Enden hervorstehen; dann sind nach dem Biegen die Schneiden
gleichachsig zu dem gebogenen Streifen.
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Die in den F i g. 14 bis 17 dargestellte Ausführungsform eines Schneidwerkzeugs
hat eine andere Form der Schneide als sie vorher beschrieben wurde. Das Schneidwerkzeug
ist mit einer Mehrzahl paralleler, im gleichen Abstand voneinander befindlicher
Querreihen von Zähnen 41 versehen, wobei die Schneiden in bekannter Weise in benachbarten
Reihen zueinander versetzt sind. Es wird wie folgt hergestellt: Ein durchlaufender
Stahlblechstreifen wird absatzweise durch eine zweistufige Mehrlochstanze vorgeschoben,
und zwar in Stufen gleich dem doppelten Abstand zwischen den benachbarten Zahnreihen.
In der ersten Stufe wird der Blechstreifen durch einen flachen Lochstempel und ein
entsprechend geformtes Gesenk eingeschnitten zur Vorbereitung der Bildung der Schneiden
in zwei Reihen. Dieses Einschneiden bestimmt für jede Schneide einen rechteckigen
Zungenteil 42 (F i g. 15), dessen Vorderkante um die Dicke des Streifens hervorsteht
und nur dessen hinterer Teil mit dem Streifen verbunden bleibt. In der zweiten Stufe
wird das freie vordere Ende jedes Zungenteiles 42 durch scharfkantige Lochstempel
von rechteckigem Querschnitt, welche sich mit enger Passung in Aussparungen der
Gesenkt, die den Rest der eingeschnittenen rechteckigen Teile abstützen, hineinbewegen,
ausgestanzt, wobei der Zungenteil 42 eine Schneide 43 erhält. In der gleichen Stufe
formt ein anderer Stempel einen flachen Rücken 44 in dem Metall gerade vor dem Zahn
41. Das Ergebnis dieses Arbeitsganges ist in F i g. 16 angedeutet.
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Beim nächsten Arbeitsgang werden die Zungenteile 42 zurückgebogen,
wodurch die Zähne ihre endgültige Gestalt erhalten mit dem Freiwinkel C" und dem
Spanwinkel R", wobei die Schnittiefe auf das Maß D beschränkt bleibt. Das Werkzeug
wird fertiggestellt durch eine Härtebehandlung (z. B. durch Cyanidhärtung, wenn
es sich um Flußstahl handelt).
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Die Ausführung nach den F i g. 14 bis 17 unterscheidet sich von denjenigen
nach den F i g. 1 bis 13 insofern, als, während die Zähne bei den letzteren Figuren
einen kleinen Keilwinkel (etwa 30 bis 45°) haben, die Zähne nach den ersteren Figuren
größere Keilwinkel erhalten (etwa 60°), um Schwierigkeiten bei dem in F i g. 16
dargestellten Einschneiden zu vermeiden. Das Schneidwerkzeug nach den. F i g. 14
bis 17 ist demgemäß für härtere Werkstoffe geeigneter.
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Bei der in den F i g. 18 bis 20 dargestellten abgeänderten Form bestehen
die Anlaufflächen 44' aus einem aufgebogenen rampenähnlichen Teil, welcher dem Teil
12"' nach den F i g. 10 und 11 sehr ähnlich ist. Das Verfahren zur Herstellung dieses
Schneidwerkzeugs unterscheidet sich von dem nach den F i g. 14 bis 17 insofern,
als in dem Rohling zuerst eine Vertiefung 45 von dreieckigem Querschnitt gebildet
wird (F i g. 18), deren Scheitel durch einen symmetrisch wirkenden Lochstempel ausgestanzt
wird (F i g. 19), worauf die Zunge 42' und der rampenähnliche Teil 44' in die gewünschte
Lage (F i g. 20) gebogen wird.
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Die Schneidwerkzeuge nach den F i g. 14 bis 20 können leicht parallel
zu den Reihen der Zähne 41 gebogen werden; man kann dieselben abändern durch die
mehr oder weniger radiale Anordnung der Zähne 41 auf einem kreisförmigen oder einem
ringförmigen Rohling zwecks Schaffung eines ebenen oder kegelförmigen rotierenden
Schneidwerkzeugs.
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Dem Fachmann wird es ohne weiteres klar sein, daß bei den beschriebenen
Ausführungsformen nach der Erfindung Abänderungen insofern vorgenommen werden können,
als Merkmale der einen auch bei einer anderen Ausführungsform verwendet werden können,
wie es als Beispiel durch das Schneidwerkzeug nach den F i g. 21 und 22 belegt wird,
welches im wesentlichen das Schneidwerkzeug nach der F i g. 12 ist, jedoch näpfchenförmige
Anlaufflächen 50 aufweist. Diese letzteren werden an der Wurzel jedes Zahns
10' eingeprägt, wobei das Näpfchen an der Zahnwurzel aus derjenigen Seite des Schneidwerkzeugs
hervorragt, aus welcher der gegenüberliegende Zahn hervorsteht. Die Zähne 10' haben
im übrigen die Form des links in F i g. 13 gezeigten Zahns 10'. Durch Vermeidung
des Kröpfens wird das für die Fertigung des Schneidwerkzeugs nach den F i g. 21
und 22 erforderliche Werkzeug einfacher und weniger kostspielig als das Schneidwerkzeug
nach F i g. 12.