DE19616678C1 - Kreismesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreismesser, insbesondere zum Schneiden von Hydraulikschläuchen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Kreismesser werden aus Werkzeugstahl, Schnellarbeits­ stahl, Hartmetall, sowie sonstigen Spezialwerkstoffen gefer­ tigt, wobei der Schneidenbereich beschichtet bzw. oberflächen­ behandelt sein kann.

Sie werden neben dem Schneiden von Hydraulikschläuchen auch zum Schneiden von anderen Schläuchen, von Gummi- und Kunststofftei­ len mit und ohne Stahl-, Nichteisenmetall-, Kunststoff- und an­ deren Armierungen und Verstärkungen eingesetzt.

Bekannt sind Kreismesser mit glatter Schneide und solche mit gezahnter oder geschlitzter Schnittkante sowie Messer mit spe­ ziellem Schliff, beispielsweise mit Kullenschliff. Die Messer mit glatter Schnittkante haben den Nachteil, daß sie - je nach Belastung - häufig nachgeschliffen werden müssen, um eine gleichbleibend gute Schnittqualität zu erhalten. Hierdurch ent­ steht ein erheblicher zeitlicher Aufwand für das Wechseln des Kreismesser und das Versenden zum Nachschleifen sowie erhebli­ che Kosten für den Nachschleifvorgang.

Neben dem Nachteil verringerter Schnittqualität haftet stumpfen Kreismessern mit glatter Schnittkante der Nachteil starker Überhitzung beim Schneiden an. Überhitzungen resultieren aber auch aus Fehlern beim Schneiden, wie zum Beispiel, wenn das Schnittgut eine zu geringe Vorspannung aufweist oder ein zu schneller oder zu langsamer Vorschub beim Schneiden vorliegt.

Gerade bei der Serienproduktion und insbesondere beim Schneiden von Schläuchen mit Spiraldrahteinlagen, kommt es ebenfalls zu Überhitzungen, die zu Gefügeveränderungen im Schneidenbereich, zu Wärmespannungen und Rißbildungen führen. Als Folge der Rißbildung entstehen Materialausbrüche am Schneidenumfang.

In vielen Fällen ist ein derart beschädigtes Messer auch durch Nachschleifen, d. h. durch Wegschleifen der Bruchstellen, nicht wieder herstellbar. Die feinen Risse und/oder die Gefügeverän­ derungen führen nach kurzem Einsatz oft erneut zu Rißbildungen und Ausbrüchen.

Es sind daher bereits Kreismesser entwickelt worden, die an ih­ rem Umfang verzahnt sind, wobei die Zahnsegmente von gleichlan­ gen Schlitzen begrenzt werden. So ist beispielsweise aus der CH-PS 462 650 ein derartiges Kreismesser bekannt. Diese Ausfüh­ rungen besitzen bessere Eigenschaften und Standzeiten als Mes­ ser mit glatter Schnittkante. Die am Umfang des Kreismessers angeordneten Schlitze vermeiden stärkere Überhitzungen im Be­ reich der Schneide und gewährleisten im Neuzustand eine gerin­ gere Neigung zu Rißbildungen und Ausbrüchen, die nach ver­ schleißbedingter Verringerung der Zahnhöhe bzw. Schlitztiefe jedoch wieder zunimmt. Das gilt auch, wenn die Abstände zwi­ schen den Schlitzen zu groß sind.

Das zuvor Gesagte gilt zwangsläufig auch für den Fall, daß ein derartiges Messer öfter nachgeschliffen worden ist. Im Extrem­ fall erhält man dann wieder ein Kreismesser mit glatter Schnittkante, welches mit den oben beschriebenen Nachteilen be­ haftet ist. Es ist zwar möglich, die Verzahnung bzw. Schlitzung an dem verschlissenen Kreismesser zu erneuern, was jedoch sehr aufwendig und sehr teuer ist.

Der Erfindung liegt ausgehend von einem Stand der Technik, wie er zuletzt beschrieben worden ist, die Aufgabe zugrunde, ein Kreismesser zu schaffen, welches zum einen durch seine beson­ dere Schneidengeometrie weniger oder gar nicht zu Überhitzungen neigt, wodurch die Standzeit erhöht wird und welches im Be­ darfsfall öfter nachgeschliffen werden kann, ohne daß es seine vorteilhaften Eigenschaften verliert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäß Anspruch 1 dadurch, daß die Tiefe der Schlitze in periodischem Wechsel zumindest drei verschiedene Maße aufweist, wobei der längste Schlitz jeder Pe­ riode bis in den Bereich des Beginns der Fase bzw. darüber hin­ ausreicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe darüber hinaus gemäß dem ne­ bengeordneten Anspruch 2 dadurch, daß zumindest jeder zweite Schlitz mit mindestens einem Langloch fluchtet, dessen Breite gleich ist der Schlitzbreite.

Derartig ausgebildete Kreismesser weisen die folgenden gemein­ samen Vorteile auf:
Es wird ein maximaler Selbstkühleffekt durch erzwungene Konvek­ tion im Schneidenbereich durch die optimierte Abstufung von möglichst vielen Schlitzen/Langlöchern mit größtmöglicher Länge derselben erzielt. Die erzwungene Konvektion kommt zustande durch die Relativbewegung zwischen den im Schneidenbereich am Umfang angeordneten Schlitzen und der nahezu stehenden Umge­ bungsluft. Hierdurch wird die entstehende Reibungswärme an der Schneide und deren Flanken schnell abgeführt. Das wird bei der Alternative gemäß Anspruch 1 dadurch erreicht, daß auf einen maximal langen Schlitz, der bis in den Bereich des Fasenbeginns oder sogar darüber hinaus verläuft, zunächst ein minimal langer Schlitz folgt, auf den wiederum ein Schlitz folgt, der in sei­ ner Länge zwischen den ersten beiden liegt, gefolgt wiederum von einem minimal langen. Dann beginnt die Periode von neuem.

Durch die unterschiedlich langen Schlitze ergibt sich somit eine Verwirbelung der Luft, die den angesprochenen Selbstkühl­ effekt noch verstärkt.

Eine derartige periodische Abstufung in der angegebenen Reihen­ folge in Verbindung mit dem schrägen Schlitzverlauf relativ zum Radius gesehen sorgt darüber hinaus für eine verbesserte Schnittqualität bei optimaler Stabilität und verhindert das Ausbrechen von Segmenten.

Somit erhöht sich die Gesamtlebensdauer des Messers, zumal durch die Schneidengeometrie bedingt ein wiederholtes Nach­ schleifen des Messers möglich ist, ohne daß sich zunächst die Geometrie und damit die vorteilhaften Eigenschaften verändern.

Die gleichen Vorteile werden bei der Alternative gemäß Anspruch 2 durch die Kombination von Schlitzen und Langlöchern, die mit diesen fluchten, erreicht.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 3 hat jede Schlitz-/Lang­ lochkombination die gleiche Länge, endet also auf einer gemeinsamen Kreislinie, wobei gemäß Anspruch 4 das Ende der Schlitz-/Langlochkombinationen auf der Kreislinie eine an sich aus der CH-PS 462 650 bekannte kreisförmige Aufweitung aufweist. Durch diese kreisförmigen Bohrungen wird zusätzlich zum Verwirbelungseffekt erreicht, daß der Neigung zu Wärmespannungen und den nachfolgenden Rißbildungen und Ausbrüchen entgegengewirkt wird.

Derartige kreisförmige Aufweitungen können selbstverständlich auch bei der Alternative gemäß Anspruch 1 verwirklicht sein.

Die Schlitz-/Langlochkombinationen bei der Alternative gemäß Anspruch 2 können beispielsweise so ausgebildet sein wie in An­ spruch 5 vorgeschlagen. Es handelt sich hierbei um einen durch­ gehenden Schlitz, auf den eine Schlitz-/Langlochkombination be­ stehend aus einem kürzeren Schlitz und sich beispielsweise drei anschließenden Langlöchern folgt, auf die eine weitere Schlitz-/Lang­ lochkombination bestehend aus einem längeren Schlitz und einem sich anschließenden längeren Langloch folgt. Anschließend beginnt eine neue Periode aus Schlitz bzw. Schlitz-/Lang­ lochkombinationen.

Der Anspruch 6 schlägt eine weitere Ausführungsform von Schlitz-/Langlochkombinationen vor, die so ausgestaltet ist, daß an einen Schlitz mit fluchtendem Langloch eine Kombination aus zwei miteinander fluchtenden Langlöchern folgt, die ver­ setzt zum benachbarten Langloch der Schlitz-/Lang­ lochkombination angeordnet sind.

Möglich ist auch eine Ausführungsform, bei der mit den in re­ gelmäßigen Abständen am Umfang angeordneten Schlitzen jeweils zwei Langlöcher fluchten.

Wird ein derartiges Messer im Laufe seiner Betriebszeit stumpf, kann es problemlos nachgeschliffen werden, so, daß sich wieder eine zumindest ähnliche Konstellation der Schlitz-/Lang­ lochkombinationen ergibt.

Die Teilung sollte so groß wie möglich gewählt werden, ohne die Stabilität der entstehenden Segmente zu gefährden. Gemäß An­ spruch 7 sollte das Verhältnis von Segmentbreite zu Schlitz­ tiefe < 1,2 betragen. Bei vorgegebener Teilung erhält man die Segmentbreite und damit die maximal zulässige Schlitztiefe. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung mit drei- oder mehrfacher Abstufung der Schlitztiefen wird als Segmentbreite der Abstand zwischen zwei Schlitzen gleicher Länge definiert.

Bevorzugt wird gemäß Anspruch 8 die Schlitzbreite bzw. auch die Breite der Langlöcher zwischen 1 mm und 1,2 mm gewählt. Bei ge­ ringerer Breite setzt sich Staub in den Schlitzen bzw. Langlö­ chern fest, der die Kühlung negativ beeinflußt. Schlitzbreiten, die größer als 1,2 mm sind, führen zu negativen Auswirkungen in der Qualität des Schnittes.

Gemäß Anspruch 9 sind die Schlitze bzw. die Schlitze und die mit ihnen fluchtenden Langlöcher in einem Winkel von 10° bis 20° in Drehrichtung gegen den Radius geneigt, so daß in Dreh­ richtung der Beginn des Schlitzes am Umfang des Kreismessers dem Ende des Schlitzes bzw. der Schlitz-/Langlochkombination nacheilt.

In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 10 beträgt der Winkel 15°.

Eine weitere Verbesserung der Standzeit bis zum Nachschleifen der Schneide wird durch einen relativ spitzen Fasenwinkel der Schneide erreicht, die gemäß Anspruch 11 doppelfasig ausgebil­ det ist und einen Fasenwinkel von 3°, vorzugsweise 3-4° aufweist. Eine Vorfase ist hierbei nicht notwendig.

Eine weitere Steigerung der Standzeit des Messers und eine Ver­ besserung der Schnittqualität wird gemäß Anspruch 12 dadurch erreicht, daß der Schneidenbereich beschichtet ist, wobei gemäß Anspruch 13 die Beschichtung aus Titan bestehen kann, oder ge­ mäß Anspruch 14 aus Titancarbonnitrid.

Die Härte des Messermaterials beträgt nach Anspruch 15 bei­ spielsweise mehr als 60 HRC in der Ausführung aus Schnell­ arbeitsstahl.

Durch die Erfindung wird somit ein Kreismesser erhalten, wel­ ches durch die besondere Geometrie der Schneide, durch die ge­ wählte Härte des Materials und durch etwaige Beschichtungen im Schneidenbereich eine deutlich verlängerte Lebensdauer aufweist und welches bei Bedarf mehrmals nachgeschliffen werden kann, ohne daß sich an der besonderen Geometrie der Schneide viel än­ dert, so daß die Vorteile, die ein neues Messer aufweist, auch dann noch in etwa gegeben sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen darge­ stellt und näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Kreismessers mit ge­ schlitzter Schneide,

Fig. 2 ein Kreismesser gemäß Fig. 1 im Schnitt,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Kreismessers mit Schlitz-/Langlochkombinationen im Schneidenbereich,

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit aus Fig. 4,

Fig. 6 eine dritte Ausführungsform eines Kreismessers, eben­ falls mit Schlitz-/Langlochkombinationen im Schnei­ denbereich,

Fig. 7 in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit aus Fig. 6,

Fig. 8 eine vierte Ausführungsform eines Kreismessers mit Schlitz-/Langlochkombinationen im Schneidenbereich,

Fig. 9 in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit aus Fig. 8,

Fig. 10 eine Ausführungsform wie in Fig. 1, jedoch mit größe­ rer Teilung,

Fig. 11 in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit aus Fig. 10.

In den Fig. 1, 4, 6, 8 und 10 ist jeweils ein Quadrant eines Kreismessers darstellt, das allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist.

Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, ist die Schneide 2 bei allen Ausführungsformen doppelfasig ausgebildet, wobei der Fasenwin­ kel beispielsweise 4° beträgt, aber auch 3° betragen kann.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 3 ist der Schneidenbe­ reich gezahnt ausgebildet, wobei die einzelnen Zahnsegmente 3 durch Schlitze 4 gebildet sind, die sich in einem Winkel rela­ tiv zum Radius r von im vorliegenden Beispiel 15° vom Umfang in Richtung Fasenbeginn 5 erstrecken. Dabei eilt in Drehrichtung des Messers der Schlitzanfang am Umfang der Schneide 2 dem Schlitzende nach. Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, weisen die Schlitze 4 in periodischer Folge unterschiedliche Tiefen auf. So folgt auf einen maximal langen Schlitz 4 ein minimal langer, auf den wiederum ein Schlitz folgt, dessen Tiefe etwa die Hälfte der Länge des maximal langen Schlitzes und das dop­ pelte des minimal langen Schlitzes aufweist. Hieran schließt sich erneut ein minimal langer Schlitz an, worauf die Periode von neuem beginnt.

Es ist hier eine Teilung von 112 gewählt, wobei die Schlitz­ tiefe bei einem Kreisdurchmesser von 300 mm 5, 10 und 20 mm und die Schlitzbreite 1,2 mm beträgt. Der längste Schlitz 4 endet Im Bereich des Fasenbeginns 5.

In den Fig. 4 und 5 ist ein Kreismesser mit alternativer Schneidengeometrie und -Ausgestaltung dargestellt.

Hier sind die am Umfang angeordneten Schlitze 4 gleich lang. Fluchtend mit diesen Schlitzen 4 sind jedem Schlitz 4 zwei hin­ tereinander angeordnete Langlöcher 6 vorgesehen, die die glei­ che Breite wie die Schlitze 4 aufweisen. Der Neigungswinkel der Schlitz-/Langlochkombinationen 4, 6 beträgt wie im ersten Bei­ spiel 15°, die Schlitz-/Langlochbreite 1,2 mm.

Die Schlitz-/Langlochkombinationen 4, 6 enden am Beginn der Fase 5.

Die strichpunktierte Linie 7 deutet den Beginn des Schneidenbe­ reichs an, der mit einer Beschichtung versehen ist, beispiels­ weise aus Titancarbonnitrid. Die Schichtdicke kann 1,5 bis 4 µm betragen. Eine derartige Beschichtung kann selbstverständlich bei allen Ausführungsformen verwirklicht sein.

In den Fig. 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform darge­ stellt, deren Schneide 2 mit Schlitz-/Langlochkombinationen 4, 6 versehen ist.

Im Unterschied zu dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Bei­ spiel fluchtet hier mit jedem Umfangsschlitz 4 lediglich ein Langloch 6. zwischen diesen Schlitz-/Langlochkombinationen 4, 6 befinden sich jeweils zwei miteinander fluchtende Langlöcher 6′, die jeweils zum benachbarten Langloch 6 in Richtung Umfang bzw. in Richtung Fasenbeginn 5 versetzt sind, so daß das Ende des Langlochs 6, 6′ und der Anfang des Langlochs 6′, 6 in etwa auf der gleichen Kreislinie liegen. Auch hier beträgt der Nei­ gungswinkel der Schlitz-/Langlochkombinationen 4, 6, 6′ 15°, die Schlitz- bzw. Langlochbreite beträgt 1,2 mm.

In den Fig. 8 und 9 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das als Kombination der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 und 4 bezeichnet werden kann.

Hier ist ein maximal langer Schlitz 4 vorgesehen, der im Be­ reich des Fasenbeginns 5 endet. Auf diesen durchgängigen Schlitz 4 folgt eine Schlitz-/Langlochkombination 4. 6, wobei der Schlitz eine minimale Länge aufweist und sich - mit diesem fluchtend - drei hintereinander angeordnete Langlöcher 6 an­ schließen. Das letzte Langloch 6 endet auf der gleichen Kreis­ linie f wie der maximal lange Schlitz 4.

Auf diese Schlitz-/Langlochkombination 4, 6 folgt eine weitere Schlitz-/Langlochkombination, deren Schlitz 4 eine Tiefe auf­ weist, die zwischen denen des maximal langen Schlitzes 4 und des minimal langen Schlitzes der vorhergehenden Kombination liegt. Mit diesem mittellangen Schlitz fluchtet ein Langloch 6, dessen Länge so gewählt ist, daß es auf der gleichen Kreislinie f endet wie der maximal lange Schlitz 4.

Die auf dieser Kreislinie f endenden Schlitze 4 und Langlöcher 6 sind an diesem Ende mit kreisförmigen Aufweitungen 8 verse­ hen.

Derartige Aufweitungen 8 können selbstverständlich ebenfalls bei den Schlitzen, bzw. Schlitz-/Langlochkombinationen der zu­ vor beschriebenen Ausführungsformen verwirklicht sein.

Der Neigungswinkel der Schlitze bzw. Schlitz-/Lang­ lochkombinationen beträgt wie bei den anderen Beispielen 15°, die Breite der Schlitze 4 bzw. Langlöcher 6 beträgt 1,2 mm.

Allerdings ist im letztgenannten Beispiel eine Teilung von 200 gewählt, bei einem Messerdurchmesser von 520 mm. Diese Maße sind jedoch lediglich beispielhaft genannt. Prinzipiell ist bei vorgegebener Teilung das Verhältnis von Segmentbreite zur Schlitztiefe < 1,2 zu wählen, wobei Segmentbreite jeweils als der Abstand zwischen Schlitzen 4 gleicher Tiefe definiert wird.

In den Fig. 10 und 11 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das in etwa wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 auf­ gebaut ist, bei einem Messerdurchmesser von 520 mm jedoch eine Teilung von 200 aufweist. Bei diesem letztgenannten Beispiel reicht der maximal lange Schlitz noch über den Beginn der Fase 5 hinaus.

Bei allen Ausführungsformen ist das Schnittprinzip aufgrund der Geometrie der Schneide eher ein Schneidschleifen. Mit der spitzwinkligen und durch Schlitze unterbrochenen Schnittkante wird das Material, z. B. Gummi und die Verstärkungen (z. B. hoch­ fester Stahldraht) punkt- bzw. linienweise abgetragen, ähnlich wie beim Trennschleifen, aber mit äußerst schmaler, definierter Schnittkante. Verstärkt wird der Schnittprozeß durch die Im­ pulswirkung der Segmente der Schneidkante.

Claims (15)

1. Kreismesser, insbesondere zum Schneiden von Hydraulik­ schläuchen, mit einer zumindest einseitig gefasten Schneide, deren Umfang gezahnt ist, wobei die einzelnen Zahnsegmente durch vom Umfang in einem festen Winkel zum Radius nach innen verlaufende Schlitze voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Schlitze (4) in periodischem Wechsel zumindest drei verschiedene Maße aufweist, wobei der läng­ ste Schlitz (4) jeder Periode bis in den Bereich des Be­ ginns (5) der Fase bzw. darüber hinaus reicht.

2. Kreismesser, insbesondere zum Schneiden von Hydraulik­ schläuchen, mit einer zumindest einseitig gefasten Schneide, deren Umfang gezahnt ist und die einzelnen Zahn­ segmente durch vom Umfang in einem festen Winkel zum Radius nach innen verlaufende Schlitze voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest jeder zweite Schlitz (4) mit mindestens einem Langloch (6, 6′) fluchtet, dessen Breite in etwa gleich ist der Schlitzbreite.

3. Kreismesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schlitz-/Langlochkombination (4, 6, 6′) auf einer gemeinsamen Kreislinie (f) endet.

4. Kreismesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Schlitz-/Langlochkombination (4, 6, 6′) auf der Kreislinie (f) eine kreisförmige Aufweitung (8) auf­ weist.

5. Kreismesser nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zu je einem bis zur Kreislinie (f) reichen­ den Schlitz (4) auf jeder Seite mindestens eine aus einem Schlitz (4) und mindestens einem hiermit fluchtenden Lang­ loch (6) bestehende Kombination vorgesehen ist.

6. Kreismesser nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei am Umfang des Messers (1) beginnenden Schlitz-/Langlochkombinationen (4, 6) mindestens ein Lang­ loch (6′) vorgesehen ist, wobei dieses mindestens eine Langloch (6′) versetzt zum benachbarten Langloch (6) der Schlitz-/Langlochkombination (4, 6) angeordnet ist.

7. Kreismesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Segmentbreite zur Schlitztiefe < 1,2 beträgt, wobei Segmentbreite der Abstand zwischen zwei Schlitzen (4) gleicher Tiefe ist.

8. Kreismesser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite 1 bis 1,2 mm beträgt.

9. Kreismesser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (4) in einem Winkel von 10° bis 20° in Drehrichtung gegen den Radius (r) geneigt sind.

10. Kreismesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 15° beträgt.

11. Kreismesser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (2) doppelfasig ausgebildet ist und einen Fasenwinkel von 3° bis 4° aufweist.

12. Kreismesser nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenbereich beschichtet ist.

13. Kreismesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Titan besteht.

14. Kreismesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Titancarbonnitrid besteht.

15. Kreismesser nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des Messers < 60 HRC in der Ausführung aus Schnellarbeitsstahl beträgt.