DE69003425T2

DE69003425T2 - Schervorrichtung zum Schneiden eines Stapels von amorphen Stahlblechen.

Info

Publication number: DE69003425T2
Application number: DE90105703T
Authority: DE
Inventors: Jr Louis Emerson Hibbs; Minyoung Lee; Alan Irwin Taub
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2010-03-27
Also published as: CN1046109A; DE69003425D1; JPH0335918A; KR900015863A; AU618428B2; ES2044287T3; US4942798A; KR0139293B1; JP2624869B2; CN1020076C; AU4577889A; EP0391194B1; EP0391194A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Abscheren eines Stapels von dünnen Blechen aus amorphen Stahl.

HINTERGRUNG

Amorphe Stähle sind extrem harte Materialien und haben beträchtliche Probleme beim Abscheren dargestellt aufgrund einer übermäßigen Abnutzung der Schneiden. Eine Losung zum Überwinden dieser Probleme bestand darin, den amorphen Stahl durch Erwärmen vor dem Schneiden zu erweichen. Die Australische Patentschrift 567,987 beschreibt Beispiele für diese Lösung. Eine andere Technik, die entwickelt worden ist, besteht darin, den Streifen bzw. das Band lokal zu erhitzen und eine dehnende Trennkraft auszuüben, um dadurch das Erfordernis für Schneiden zu eliminieren. Die US-Patentschrift 4,670,636 - Taub u.a. beschreibt Beispiele die ser Technik. Es sind zwar gewisse Techniken hiervon durchführbar, sie sind aber relativ teuer und lästig bei der Anwendung in Anbetracht des Erfordernisses zur Erwärmung und anderer spezieller Verfahren und Geräte. Die praktischste und einfachste Lösung für das Problem der Schneidenabnutzung besteht darin, eine verbesserte Schneidengestalt mit größerer Abnutzungsbeständigkeit zu schaffen.

AUFGABEN

Es ist demzufolge eine Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Abscheren von amorphen Stahl zu schaffen, die zwei Scherschneiden mit einer speziellen Form aufweisen, die deren Abnutzungsbeständigkeit materiell verbessert und ihre Nutzungsdauer verlängert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Einrichtung zum Abscheren eines Stapels von dünnen Blechen aus amorphen Stahl entlang einer Schneidebene geschaffen, die sich quer zu dem Stapel erstreckt. Die Einrichtung weist zwei Schneiden auf, die jeweils eine erste oder am Werkstück angreifende Oberfläche zum Angreifen an dem Stapel an einer seiner Seiten und eine zweite Oberfläche aufweisen, die quer zu der am Werkstück eingreifenden Oberfläche und im wesentlichen parallel zu der Schneidebene verläuft. In jeder Schneide schneiden sich diese zwei Oberflächen an einer Ecke. Die Schneiden werden am Beginn eines Schneidvorganges so angeordnet, daß diese Ecken an gegenüberliegenden Seiten des Stapels und auch auf gegenüberliegenden Seiten der Schneidebene neben dieser angeordnet sind. Während eines Schneidvorganges wird eine der Schneiden so bewegt, daß sich ihre Ecke in Richtung auf die Ecke der anderen Schneide in einer Richtung parallel zu der Schneidebene bewegt, wodurch die Ecken der Schneiden den Stapel entlang der Schneidebene abscheren. Die am Werkstück angreifende Oberfläche der einen Schneide ist in einem vorbestimmten Freiwinkel in Bezug auf eine Referenzebene angeordnet, die durch die Ecke der einen Schneide und senkrecht zu der Schneidebene und zu der Richtung der Bewegung der einen Schneide verläuft. Die am Werkstück angreifende Oberfläche der anderen Schneide ist ebenfalls in einem vorbestimmten Freiwinkel in Bezug auf eine entsprechende Referenzebene angeordnet, die durch ihre Ecke verläuft. Die Summe dieser Freiwinkel ist ein negativer Wert zwischen 5 Grad und 35 Grad, wobei jeder Freiwinkel einen negativen Wert hat, wenn die erste Oberfläche der entsprechenden Schneide so geneigt ist, daß sie die entsprechende Ecke weniger scharf macht, als sie sein würde, wenn die erste Oberfläche in der Referenzebene angeordnet wäre.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnung Bezug genommen, in denen:
Figur 1 ein Schnittbild durch die Schneiden der Schneideinrichtung ist, die zum Abscheren eines Stapels von Blechen aus amorphen Stahl verwendet wird. Figur 1 ist Schnitt entlang der Linie 1-1 in Figur 2.
Figur 2 ein Seitenschnitt von einer der Schneiden gemäß Figur 1 entlang der Linie 2-2 in Figur 1 ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

In Figur 1 ist ein Stapel 10 von Blechen 11 aus amorphen Stahl gezeigt, der durch eine Schneiden 12 und 14 aufweisende Einrichtung abzuscheren ist. Jede Schneide besteht aus einem üblichen harten Schneidmaterial, wie beispielsweise gebundenes Wolframkarbid. Die obere Schneide 12 ist von einem Stahlblock 16 getragen, der eine Aussparung 17 enthält, in die die Schneide 12 eingepaßt ist und in der sie an dem Block in geeigneter Weise angelötet oder auf andere Weise befestigt ist. Die untere Schneide 14 ist durch einen ähnlichen Stahlblock 20 getragen, der eine Aussparung 22 enthält, in die die Schneide 14 eingepaßt und in der sie in geeigneter Weise angelötet oder auf andere Weise befestigt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der untere Block 20 stationär, und der obere Block 16 ist vertikal bewegbar, aber die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt, beispielsweise könnten beide Blöcke bewegbar sein oder der untere Block könnte anstelle des oberen Blockes bewegbar sein.
Die obere Schneide 12 hat zwei Oberflächen 30 und 32, die quer zueinander angeordnet sind und sich an einer Ecke 34 schneiden. Die untere Schneide 14 hat in ähnlicher Weise zwei Oberflächen 36 und 38, die quer zueinander angeordnet sind und sich an einer Ecke 40 schneiden.
Das Schneiden des Stapels 10 erfolgt entlang einer vertikal verlaufenden Schneidebene 42, die sich quer zu dem Stapel 10 erstreckt. Die Ecken 34 und 40 der Schneiden sind auf gegenüberliegenden Seiten dieser Ebenen 42 und neben dieser angeordnet. Die Schneidenoberflächen 32 und 38 verlaufen parallel zu dieser Schneidebene 42 und sind ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten der Schneidebene und neben dieser angeordnet. Die Schneidenoberflächen 32 und 38 sind so nahe an der Schneidebene 42 wie in vernünftiger Weise möglich angeordnet.
Am Beginn eines Schneidvorganges sind die Schneiden 12 und 14 auf gegenüberliegenden Seiten des Stapels 10 angeordnet, wie es in Figur 1 gezeigt ist. Das Schneiden erfolgt in der Weise, daß die obere Schneide nach unten bewegt wird, so daß die Ecke 34 sich nach unten in Richtung auf die Ecke 40 in einer Richtung parallel zu der Schneidebene bewegt. Diese Bewegung bewegt zunächst den Stapel nach unten in einen Eingriff mit der Oberfläche 36 der unteren Schneide und biegt dann den Stapel 10 leicht nach unten, bis die obere Oberfläche des Stapels durch die untere Oberfläche 30 der oberen Schneide ergriffen wird; und dann bewegt sich die obere Ecke 34 nach unten durch den Stapel und an der unteren Ecke 40 vorbei, wobei im Laufe dieser Abwärtsbewegung der Stapel entlang der Schneidebene 42 abgeschert wird.
Die am Werkstück angreifende Oberfläche 30 der oberen Schneide 12 ist in einem negativen Freiwinkel α in Bezug auf eine Referenzebene 50 angeordnet, die durch einen Punkt auf ihrer Ecke 34 verläuft und senkrecht zu der Schneidebene 42 ist und auch senkrecht zu der Bewegungsrichtung der oberen Schneide 12 ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Referenzebene 50 eine horizontale Ebene.
In ähnlicher Weise ist die am Werkstück angreifende Oberfläche 36 der unteren Schneide 14 in einem negativen Freiwinkel a in Bezug auf eine Referenzebene 52 angeordnet, die durch einen Punkt auf ihrer Ecke 40 verläuft und senkrecht zu der Schneidebene 42 und auch zur Bewegungsrichtung der oberen Schneide 12 ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Referenzebene 52 ebenfalls eine horizontale Ebene.
Der Freiwinkel in einer abscherenden Schneide ist als negativ zu betrachten, wenn die am Werkstück angreifende Oberfläche (z.B. 30) so geneigt ist, daß sie die Ecke (34) an der arbeitenden Eante der Schneide weniger scharf macht, als sie sein würde, wenn die am Werkstück angreifende Oberfläche in der oben beschriebenen Referenzebene (50) angeordnet wäre.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein negativer Freiwinkel von 15 Grad auf jeder der Schneiden 12 und 14 verwendet. Eine zusätzliche Erläuterung des Freiwinkels kommt später.
In dem Ausführungsbeispiel geinäß den Figuren 1 und 2 ist die obere Schneide 12 auch mit einem Scherwinkel versehen, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung etwa 2 Grad beträgt. Dieser Scherwinkel ist in Figur 2 durch den Winkel 60 dargestellt. Der Scherwinkel ist derjenige Winkel, aus der Sicht in der Schneidebene 42, den die Ecke der Schneide mit der Referenzebene 50 einschließt. Indem dieser Scherwinkel wesentlich größer als null gemacht wird, kann die Ecke 34 der Schneide dazu gebracht werden, mehr graduell in das Werkstück entlang der Länge der Schneide einzutreten. n dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die untere Schneide einen Scherwinkel von null Grad oder, im Endeffekt, keinen Scherwinkel.
Es ist wichtig, daß der Spielraum zwischen den Oberflächen 28 und 32 der Schneiden so klein wie vernünftig möglich gehalten und auf einem im wesentlichen festen Wert während eines verlängerten Betriebs der Scherschneidmaschine gehalten wird. Zu diesem Zweck sollte der tragende Rahmen für die Schneiden und die die Schneiden tragenden Blöcke 16 und 20 so steif wie ausführbar sein.
Die Ausbildung der Schneiden 12 und 14 mit einem negativem Freiwinkel α, wie es vorstehend beschrieben wurde, hat für dramatische Verlängerungen in der Lebensdauer der Schneiden gesorgt. Dies wird aus den Ergebnissen der folgenden Untersuchungen deutlich, die alle mit im wesentlichen identischen Stapeln von Streifen aus amorphen Stahl durchgeführt wurden, wobei jeder Stapel 10 Streifen aus amorphen Stahl Metglas 2605-52 der Allied-Signal Corporation enthält, wobei jeder Streifen 8,14 cm (3,3 Zoll) breit und etwa 0,00254 cm (0,001 Zoll) dick ist. Die Stapel wurden durch praktisch durchgehende Streifenlängen gebildet, die übereinander gelegt und ausgerichtet waren, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Die übereinandergelegten, ausgerichteten Streifen wurden entlang der Ebene 42 gemäß Figur 1 abgeschert, wonach die übereinandergelegten Streifen eine vorbestimmte Strecke entlang ihrer Länge vorwärts bewegt und wiederum entlang einer entsprechenden Ebene 42 geschnitten wurden. Derartige Arbeitsgänge wurden immer wieder wiederholt, bis die durch Inspektionen bestimmte Schneidqualität unakzeptabel wurde, was einen Schneidenfehler anzeigte. Jeder Schnitt wurde durch einen Abwärtshub der oberen Schneide durch die gesamte Stapeldicke durchgeführt, wonach die Schneide in Vorbereitung für einen neuen Schneidvorgang in ihre Position gemäß Figur 1 zurückgebracht wurde.
In einer Versuchsserie wurden Schneiden 12 und 14 entsprechend der vorstehenden Beschreibung und Darstellung, jeweils mit einem negativem Freiwinkel von 15 Grad, für die Schneidvorgänge verwendet. Mit diesen Schneiden wurden sechzigtausend (60000) Schnitte gemacht, bevor ein Schneidenfehler auftrat.
In einer anderen Versuchsserie wurde die gleiche Scherschneidmaschine, abgesehen von der Verwendung von Standardschneiden (d.h. Schneiden, die ansonsten mit den dargestellten Schneiden identisch sind, außer daß sie Freiwinkel von null Grad haben), wurden nur zehntausend Schnitte gemacht, bevor ein Schneidenfehler auftrat. In den zwei Versuchsserien bestanden die Schneiden aus dem gleichen Material (d.h. die obere Schneide war aus sehr feinkörnigem gesintertem Wolframkarbid Carbaloy Grad 895, das 6 Prozent Kobalt enthält, und die untere Schneide war aus gesintertem Wolframkarbid Carbaloy Grad 883, das 6 Prozent Kobalt enthält), und auf der oberen Schneide war ein Scherwinkel (60) von zwei Grad vorhanden. (In den Standardschneiden oder den Schneiden mit einem Freiwinkel von null Grad, wie sie vorstehend angeführt wurden, schnitten sich die Oberflächen 30 und 32 der oberen Schneide an einer rechtwinkligen Ecke, und die Oberflächen 36 und 38 der unteren Schneide schnitten sich an einer rechtwinkligen Ecke.)
Aus den vorstehenden Testergebnissen wird deutlich, daß eine sehr signifikante Verlängerung in der Schneidenlebensdauer erhalten werden kann durch Verwendung eines negativen Freiwinkels auf den Scherschneiden, die zum Schneiden dieser Stapel von Streifen aus amorphen Stahl verwendet wurden.
Zwar wurde ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem negativen Freiwinkel auf beiden Schneiden beschrieben, aber die ERfindung bezieht sich im weiteren Sinne auf eine Scherschneideinrichtung, in der nur eine einzige Schneide mit dem negativem Freiwinkel versehen ist. In dieser letztgenannten Anordnung hat die andere Schneide eine Standard-Konfiguration, d.h. einen Freiwinkel von null Grad.
Aus den vorgenommenen Tests wird deutlich, daß für signifikante Verbesserungen in der Abnutzungslebensdauer der Schneiden, die aus der Verwendung der negativen Freiwinkel in dieser Scherschneidanwendung erhalten werden sollen, die Summe der auf den zwei Schneiden vorhandenen Freiwinkel ein negativer Wert von wenigstens 5 Grad sein sollte. Je größer der gesamte negative Freiwinkel ist, desto größer ist der auf den Schneiden entwickelte Seitenschub, der die Tendenz hat, sie während eines Schneidvorganges zu trennen. Wenn diese Trennung nicht auf einen sehr kleinen Wert begrenzt ist, wird die Qualität des Schnittes materiell beeinträchtigt. Untersuchungen bezüglich dieses Effektes verdeutlichen, daß der maximale negative Gesamtfreiwinkel etwa 35 Grad betragen sollte.
Die durchgeführten Untersuchungen der Schneidenlebensdauerverbesserung über Trennkräften auf den Schneiden machen deutlich, daß der bevorzugte Freiwinkel für die Schneiden ein negativer Freiwinkel zwischen 8 und 15 Grad für jede Schneide ist.

Claims

1. Einrichtung zum Abscheren eines Stapels (10) von Blechen (11) aus amorphen Stahl entlang einer Schneidebene (42), die sich quer zu dem Stapel erstreckt, enthaltend:

(a) erste und zweite Schneiden (12, 14), die jeweils eine erste Oberfläche (30, 36) zum Angreifen an dem Stapel an dessen einer Seite und eine zweite Oberfläche (32, 38) aufweisen, die quer zu der ersten Oberfläche (30, 36) und im wesentlichen parallel zu der Schneidebene (42) verläuft, wobei die ersten und zweiten Oberflächen (30, 36; 32, 38) von jeder Schneide (12, 14) sich an einer Ecke (34, 40) schneiden,

(b) Mittel zum Positionieren der Schneiden (12, 14) am Beginn eines Schneidvorganges derart, daß die Ecken (34, 40) an gegenüberliegenden Seiten des Stapels (10) und auch auf gegenüberliegenden Seiten der Schneidebene (42) neben dieser angeordnet sind, und

(c) Mittel zum Bewegen einer (12) der Schneiden (12, 14) während eines Schneidvorganges, so daß sich ihre Ecke (34) in Richtung auf die Ecke (40) der anderen Schneide (14) in einer Richtung parallel zu der Schneidebene (42) bewegt, wodurch die Ecken (34, 40) der Schneiden (12, 14) den Stapel (10) entlang der Schneidebene (42) abscheren, dadurch gekennzeichnet, daß:

(d) die erste Oberfläche (30) der einen Schneide (12) in einem vorbestimmten ersten Freiwinkel (a) in Bezug auf eine Referenzebene (50) angeordnet ist, die durch einen Punkt auf der Ecke (34) der einen Schneide (12) und senkrecht zu der Schneidebene (42) und zu der Richtung der Bewegung der einen Schneide (12) verläuft,

(e) die erste Oberfläche (36) der anderen Schneide (14) in einem vorbestimmten zweiten Freiwinkel (α) in Bezug auf eine Referenzebene (52) angeordnet ist, die durch einen Punkt auf der Ecke (40) der anderen Schneide und senkrecht zu der Schneidebene (42) und zu der Richtung der Bewegung der einen Schneide (12) verläuft, und

(f) die Summe der ersten und zweiten Freiwinkel (α) ein negativer Wert zwischen 5 und 35 Grad ist, wobei jeder Freiwinkel einen negativen Wert hat, wenn die erste Oberfläche (30; 36) der entsprechenden Schneide (12, 14) so geneigt ist, daß sie die entsprechende Ecke (34, 40) weniger scharf macht, als sie sein würde, wenn die erste Oberfläche (30, 36) in der Referenzebene (50, 52) angeordnet ware.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die eine der Schneiden (12, 14) einen Freiwinkel (α) von im wesentlichen 0 Grad hat.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der Schneiden (12, 14) einen negativen Freiwinkel (α) zwischen 8 und 15 Grad hat.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei jede der Schneiden (12, 14) aus gebundenem Wolframkarbid besteht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei:

(a) die Schneidebene (42) vertikal angeordnet ist und

(b) die Referenzebenen (50, 52) horizontal angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei aus der Sicht der Schneidebene (42) die eine der Schneiden (12) einen Scherwinkel (60) von mehreren Grad hat, gemessen zwischen der Ecke (34) der einen Schneide und der Referenzebene (50) der einen Schneide (12).