DE3130828C2 - Werkzeug zum Ausschneiden von Scheiben aus metallischem Material - Google Patents
Werkzeug zum Ausschneiden von Scheiben aus metallischem MaterialInfo
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Abstract
Ein Kernbohrer mit einem Bohrkörper in der Form eines umgekehrten Bechers, der mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Zähnen um seine untere Kante herum versehen ist. Schraubenförmige Spannuten erstrecken sich zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen nach oben und bilden um den Außenumfang des Bohrers herum eine Vielzahl von in Radialrichtung zurückstehenden Stegen, von denen jeder eine kreisförmig geschliffene schmale Kante an seiner Vorderkante besitzt. Jeder Zahn ist mit einer Vielzahl von radial und axial gegeneinander versetzt angeordneten Schneidkanten versehen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Ausschneiden von Scheiben aus metallischem Material wie Blech
od. dgl, mit einem topfförmigen Werkzeugkörper, einer Vielzahl von Schneidzähnen, die an der hohlen Stirnwand
des Werkzeugkörpers vorgesehen sind und von denen jeder mindestens zwei radial verlaufende Schneidkanten
besitzt, die in Umfangs- und Axialrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind, und in der Seitenwand
gebildeten schraubenförmigen Spannuten, die sich zwischen aufeinanderfolgenden Schneidzähnen erstrecken,
wobei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Spannuten durch schraubenförmige Stege voneinan-
der getrennt sind, die jeweils einen in Drehrichtung vorderen Randabschnitt aufweisen, der eine konzentrisch
zur Achse des Werkzeugs und axial zur radial äußeren Schneidkante verlaufende Führungsfase aufweist, wobei
die Stege unmittelbar hinter einer jeden Führungsfase in Radialrichtung ausgespart sind.
Werkzeuge dieser Gattung sind aus dem US-Reissue Patent 28 416 bekannt. Bei dieser Art von Werkzeugen
wurde die Umfangsbreite der Führungsfasen ständig im Bereich von etwa 1,5 bis 4,8 mm gehalten, und zwar
unabhängig vom Durchmesser des Werkzeugs. Die Führungsfasenbreite derartiger Werkzeuge ändert sich nicht
mit dem Durchmesser des Werkzeugs, da sich die Zahnbeanspruchung mit dem Durchmesser nicht wesentlich
ändert, weil größere Werkzeuge normalerweise mehr Zähne haben. Bisher hat man angenommen, daß die
Verschleißfestigkeit an den äußeren Enden der Schneidkante derartiger Werkzeuge von der Festigkeit der
Schneidkanten an dieser Stelle abhängt Man hat daher eine breite Führungsfase als notwendig erachtet, um eine
ausreichende Masse am äußeren Ende der Schneidkanten vorsehen zu können, um den Schnittbeanspruchungen
ausreichenden Widerstand entgegenzusetzen und die an dieser Stelle erzeugte Wärme abzuführen. Insbesondere
hat man eine Umfangsbreite der Führungsfasen im Bereich von 1,5 bis 4,8 mm für notwendig gehalten, um
dem Werkzeug eine ausreichende seitliche Führungsstabilität beim Schneiden zu verleihen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer des Werkzeugs zu erhöhen und die beim Schneiden erzeugte Oberflächenqualität zu verbessern.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer des Werkzeugs zu erhöhen und die beim Schneiden erzeugte Oberflächenqualität zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einem Werkzeug mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Führungsfasen in der Nähe der Schneidkanten eine Umfangsbreite haben, die nicht
größer als etwa 0,76 mm ist
Aus dem DE-GM 66 09 601 ist ein Lochschneider bekannt, bei dem die das Werkzeug an der Bohrungswand abstützenden Nebenflächen eine relativ geringe Breite haben. Hierbei handelt es sich jedoch um einen Lochschneider einer anderen Gattung, bei dem die Schneidzähne keine zwei in Umfangs- und Axialrichtung versetzte Schneidkanten besitzen und außerdem nur drei Schneidzähne vorgesehen sind. Im übrigen kann dieser Druckschrift kein Hinweis auf eine Fasenbreite von nur 0,76 mm entnommen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bei einem Werkzeug der eingangs angegebenen Gattung die Umfangsbreite der Führungsfasen auf weniger als 0,76 mm verringert. Hierdurch wurde bewußt eine Einbuße an seitlicher Führungsstabilität in Kauf genommen. Entgegen aller Erwartung wurden jedoch durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme sowohl die Lebensdauer des Werkzeugs erhöht wie auch die Oberflächenqualität des geschnittenen Loches verbessert. Wenn auch die Ursache hierfür nicht eindeutig geklärt ist, so ist zu vermuten, daß durch die schmäleren FUhrungsfasen eine erhöhte Flächenpressung auftritt, wodurch zwischen Bohrungswand und Führungsfasen gelangende Späne abgeschert werden können, was eine Bohrungswandbeschädigung und unnötige Reibungswärme vermeidet. Der Verlust an seitlicher Führungsstabilität hat, wie sich in der Praxis gezeigt hat, keine nachteiligen Auswirkungen. Dies dürfte zum einen daher rühren, daß bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeug eine größere Anzahl von Schneidzähnen vorgesehen ist, und zum
Aus dem DE-GM 66 09 601 ist ein Lochschneider bekannt, bei dem die das Werkzeug an der Bohrungswand abstützenden Nebenflächen eine relativ geringe Breite haben. Hierbei handelt es sich jedoch um einen Lochschneider einer anderen Gattung, bei dem die Schneidzähne keine zwei in Umfangs- und Axialrichtung versetzte Schneidkanten besitzen und außerdem nur drei Schneidzähne vorgesehen sind. Im übrigen kann dieser Druckschrift kein Hinweis auf eine Fasenbreite von nur 0,76 mm entnommen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bei einem Werkzeug der eingangs angegebenen Gattung die Umfangsbreite der Führungsfasen auf weniger als 0,76 mm verringert. Hierdurch wurde bewußt eine Einbuße an seitlicher Führungsstabilität in Kauf genommen. Entgegen aller Erwartung wurden jedoch durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme sowohl die Lebensdauer des Werkzeugs erhöht wie auch die Oberflächenqualität des geschnittenen Loches verbessert. Wenn auch die Ursache hierfür nicht eindeutig geklärt ist, so ist zu vermuten, daß durch die schmäleren FUhrungsfasen eine erhöhte Flächenpressung auftritt, wodurch zwischen Bohrungswand und Führungsfasen gelangende Späne abgeschert werden können, was eine Bohrungswandbeschädigung und unnötige Reibungswärme vermeidet. Der Verlust an seitlicher Führungsstabilität hat, wie sich in der Praxis gezeigt hat, keine nachteiligen Auswirkungen. Dies dürfte zum einen daher rühren, daß bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeug eine größere Anzahl von Schneidzähnen vorgesehen ist, und zum
anderen daher, daß jeder Schneidzahn zwei in Umfangs- und Radialrichtung versetzte Schneidkanten aufweist,
zwischen denen eine Schulterfläche gebildet ist, was insgesamt für eine ausreichende seitliche Führung des
Werkzeugs in der Bohrung sorgt
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen
erörtert Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeugs,
F i g. 2 ijine vergrößerte Teilansicht eines Teils des in F i g. 1 dargestellten Werkzeugs, der durch den Kreis 2 in
F i g. 1 gekennzeichnet ist,
F i g. 3 eine Teilansicht eines Zahnes des Werkzeugs, 1 ο
F i g. 4 eine Teilendansicht eines Zahnes des Werkzeugs und
F i g. 5 eine Ansicht ähnlich F i g. 4, die ein nach dem Stand der Technik ausgebildetes Werkzeug zeigt
Das Werkzeug 10 zum Ausschneiden von Scheiben umfaßt einen Werkzeugkörper 12 sowie einen Schaft 14. Der Werkzeugkörper 12 hat die Form eines umgekehrten Topfes mit einer Seitenwand 16 und einer Deckenwand 18. Das untere Ende der Seitenwand 16 ist mit einer Vielzahl von in gleichen Abständen angeordneten Schneidzähnen 20 versehen. Jeder Schneidzahn 20 weist eine radial innere Schneidkante 22 und eine radial äußere Schneidkante 24 auf. Diese Schneidkanten sind am besten in den F i g. 2 und 3 dargestellt Wie in F i g. 2 gezeigt ist ist die Schneidkante 22 im Abstand vor der Schneidkante 24 angeordnet (in der durch den Pfeil D angedeuteten Rotationsrichtung des Werkzeugs). Diese beiden Schneidkanten sind in Umfangsrichtung durch eine Schulter 26 (F i g. 4) voneinander getrennt und in Axialrichtung gegeneinander versetzt, wie in F i g. 3 i:: gezeigt ist Die beiden Schneidkanten 22, 24 sind somit sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung
Das Werkzeug 10 zum Ausschneiden von Scheiben umfaßt einen Werkzeugkörper 12 sowie einen Schaft 14. Der Werkzeugkörper 12 hat die Form eines umgekehrten Topfes mit einer Seitenwand 16 und einer Deckenwand 18. Das untere Ende der Seitenwand 16 ist mit einer Vielzahl von in gleichen Abständen angeordneten Schneidzähnen 20 versehen. Jeder Schneidzahn 20 weist eine radial innere Schneidkante 22 und eine radial äußere Schneidkante 24 auf. Diese Schneidkanten sind am besten in den F i g. 2 und 3 dargestellt Wie in F i g. 2 gezeigt ist ist die Schneidkante 22 im Abstand vor der Schneidkante 24 angeordnet (in der durch den Pfeil D angedeuteten Rotationsrichtung des Werkzeugs). Diese beiden Schneidkanten sind in Umfangsrichtung durch eine Schulter 26 (F i g. 4) voneinander getrennt und in Axialrichtung gegeneinander versetzt, wie in F i g. 3 i:: gezeigt ist Die beiden Schneidkanten 22, 24 sind somit sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung
ti: gegeneinander versetzt, so daß sie bei Einführung des Werkzeugs in ein Werkstück zusammenwirken und eine
ringförmige Vertiefung in das Werkstück einschneiden, wobei jede Schneidkante ihren eigenen unabhängigen
[; Span schneidet Der Boden der in das Werkstück eingeschnittenen Vertiefung besitzt im Querschnitt eine Form,
ί; die zu der Kontur der Schneidkanten 22,24, wie in F i g. 3 gezeigt, komplementär ist Mit anderen Worten, die in
g das Werkstück eingeschnittene Vertiefung besitzt eine konzentrische radiale Schulter, die von dem Abschnitt
der Umfangsschulter 26 an jedem Zahn gebildet wird, der in F i g. 3 mit 28 bezeichnet ist
,; Wie man den F i g. 2 und 4 entnehmen kann, ist die Unterseite eines jeden Zahnes mit zwei hinterschnittenen
% Flächen 32,34 versehen. Im Betriebszustand des Werkzeugs ist die Fläche 32 axial aufwärts und radial einwärts
und die Fläche 34 axial aufwärts und radial auswärts geneigt. Zusätzlich dazu ist jede dieser Flächen von den
fi Schneidkanten 22, 24 aus in Umfangsrichtung aufwärts geneigt, um das erforderliche Spiel vorzusehen. Die
|; beiden Flächen 32, 34 schneiden sich in einer Scheitellinie 36, die wiederum die äußere Schneidkante 24
schneidet
Das Werkzeug ist mit einer Spannut 44 und einer Spannut 46 zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen
{!>■ versehen. Jede benachbart zu einer Schneidkante 22 angeordnete Spannut 44 umfaßt eine vordere Spanfläche
48, die relativ zur Drehrichtung des Werkzeugs aufwärts und rückwärts geneigt ist. Das obere Ende einer jeden
Spannut 44 wird durch eine gekrümmte Fläche 50 gebildet, die aufwärts und radial auswärts geneigt ist, wie in
^ F i g. 3 gezeigt ist um die durch die Schneidkante 22 abgelösten Späne in die benachbarte Spannut 46 zu
überführen. Jede Spannut 46 erstreckt sich spiralförmig um den Außenumfang der Seitenwand 12 herum nach
π oben. Sie umfaßt eine innere, in Umfangsrichtung verlaufende Fläche 54, die mit der Schulter 26 bündig ist, eine
[I vordere Fläche 56 und eine hintere Fläche 58. Die vordere Fläche 56 einer jeden Spannut 46 umfaßt die hintere
Fläche eines Steges 60 zwischen benachbarten Spannuten 46. Die Fläche 56 ist radial einwärts geneigt, so daß
unmittelbar benachbart z,u jeder äußeren Schneidkante 24 eine radiale Ausnehmung gebildet wird. Das soweit
beschriebene Werkzeug entspricht im wesentlichen dem in dem Reissue Patent 28 416 beschriebenen Werkzeug.
In der Nähe der vorderen Kante einer jeden Fläche 56 ist jeder Steg 60 mit einer schmalen Führungsfase 62
versehen, die in bezug auf den gewünschten Durchmesser des Werkzeugs kreisförmig geschliffen ist. Bei dem
dargestellten Werkzeug hat die Führungsfase 62 eine Umfangsbreite von etwa 0,13 mm bis etwa 0,76 mm,
vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,635 mm. Wenn die Breite der Führungsfase 62 in diesem Bereich liegt, wird
aus nicht ohne weiteres durchschaubaren Gründen die nutzbare Lebensdauer der Schneidkanten 22, 24 beträchtlich
erhöht bevor diese wieder geschärft werden müssen, und die Oberflächenqualität der hergestellten
Bohrung wird beträchtlich verbessert gegenüber Werkzeugen, bei denen die Breite der entsprechenden Führungsfase
mindestens 1,5 mm beträgt.
Obwohl die Gründe für das verbesserte Betriebsverhalten eines derartigen Werkzeugs noch nicht vollständig
geklärt sind, wird angenommen, daß diese Verbesserungen zumindest zum Teil auf die Tatsache zurückzuführen
sind, daß ein Werkzeug des hier offenbarten Typs von Hause aus viel stabiler in seitlicher oder radialer Richtung
ist als andere Typen von mit Spannuten versehenen Werkzeugen. Das dargestellte Werkzeug besitzt mindestens
sechs Zähne, während bestimmte, herkömmlich ausgebildete Werkzeuge nur zwei Schneidkanten aufweisen.
Hinzu kommt, daß das erfindungsgemäß ausgebildete Werkzeug mindestens zwei radial und in Umfangsrichtung
gegeneinander versetzt angeordnete Schne:dkanten an jedem Zahn aufweist wobei jede Schneidkante
einen einzelnen Span löst Das Werkzeug hat daher von Hause aus aufgrund der hohen Anzahl der Zähne und
aufgrund der konzentrischen Schulter (in F i g. 3 r.»t 28 bezeichnet), die in der von den Zähnen des Werkzeugs
eingeschnittenen Vertiefung ausgebildet wird, eine bt!rächtliche seitliche Führungsstabilität. Es wird angenommen,
daß aufgrund dieser seitlichen Führungsstabilität eh.e sehr schmale Führungsfase am vorderen Ende eines
jeden Steges toleriert werden kann, ohne daß hierdurch ein Teil der seitlichen Kührungsstabilität geopfert wird.
Aus einem Vergleich der F i g. 4 und 5 wird ein Grund dafür deutlich, warum das erfindungsgemäß ausgebildete
Werkzeug im Vergleich zu einem Werkzeug des Standes der Technik mit einer relativ breiten Führungsfase
eine Bohrung mit einer viel feineren Oberflächengüte erzeugt. Das in F i g. 5 dargestellte Werkzeug des Standes
der Technik ist im wesentlichen identisch mit dem in F i g. 4 dargestellten Werkzeug, mit der Ausnahme, daß die
Führungsfase 64 eine Breite von mindestens 1,5 mm besitzt, während die Kante 62 des in Fig.4 dargestellten
Bohrers eine Breite von etwa 0,25 mm aufweist
Aus dem Vorhandensein einer relativ breiten Führungsfase, wie sie bei 64 in F i g. 5 dargestellt ist, folgt, daß
bei Vorhandensein eines Hindernisses zwischen der Führungsfase 64 und der Seitenwand der Bohrung der
Druck je Flächeneinheit auf das Hindernis wesentlich geringer und die Reibung wesentlich größer ist als bei
einer sehr schmalen Führungsfase, wie bei 62 in F i g. 4 dargestellt ist Wenn sich daher ein von einer der
Schneidkanten des Werkzeugs gelöster Span 66 zwischen der Seitenwand der herzustellenden Bohrung und der
Führungsfase 64 verkeilt, wird der zwischen der Führungsfase 64 und der Seitenwand der Bohrung eingekeilte
Abschnitt eingefangen und kann dabei infolge der dazwischen erzeugten Reibung auf eine relativ hohe Temperatur
erhitzt werden. Unter diesen Umständen kann der Span 66 an der Seitenwand des Werkzeugs scheuern
und sogar, wenn er auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird, an der Führungsfase 64 angeschweißt
werden. Wenn andererseits die Führungsfase relativ schmal ausgebildet wird, wie dies bei 62 in F i g. 4 gezeigt ist,
ist derjenige Abschnitt des Spans 66, der zwischen der schmalen Führungsfase und der Seitenwand der Bohrung
is eingefangen werden kann, einem extrem hohen Druck je Flächeneinheit ausgesetzt, was dazu führt, daß der
Span abgeschert oder abgebrochen wird, bevor er soweit erhitzt wird, um ein Scheuern, Einfressen oder sogar
Anschweißen zu bewirken.
Es wird angenommen, daß der hohe Druck pro Flächeneinheit, der aus einer sehr schmalen Führungsfase
resultiert, und eine wirksamere Kühlung des äußeren Endabschnittes der äußeren Schneidkanten 24 zu der
wesentlich erhöhten Lebensdauer des erfindungsgemäßen Werkzeugs beitragen. Wie in F i g. 1 dargestellt ist, ist
im Schaft des Werkzeugs ein herkömmlicher Kühlkanal 68 ausgebildet, um ein Kühlmittel innerhalb des
topfförmigen Werkzeugs nach unten an die Schneidkanten 22, 24 zu führen. Das Kühlmittel strömt zu den
Schneidkanten nach unten und dann radial nach außen zum Außenumfang des Werkzeugs. Dieses Kühlmittel ist
in den F i g. 4 und 5 mit 68 bezeichnet Man kann der F i g. 4 entnehmen, daß das Kühlmittel 68 zu einem Bereich
strömt, der viel näher am äußeren Ende der Schneidkante 24 liegt, als dies bei einem Werkzeug mit einer breiten
Führungsfase 64 der Fall ist Durch die Tatsache, daß das Kühlmittel näher an das äußere Ende der Schneidkante
24 heranströmt und daß die Masse des Zahnes unmittelbar hinter dem äußeren Ende der Schneidkante 24
wesentlich geringer ist bei einer schmalen Führungsfase als bei einer breiten Führungsfase, wird die Temperatur
des äußeren Endabschnittes einer jeden Schneidkante 24 (der empfindlichste Abschnitt der Schneidkante)
wesentlich niedriger gehalten. Daraus folgt, daß die Schneidkante eine beträchtlich längere Zeitdauer scharf
bleibt wenn man sie vor einem Überhitzen bewahrt
Es wird des weiteren angenommen, daß eine sehr schmale Führungsfase einen raschen und übermäßigen
Verschleiß des äußeren Endabschnittes der äußeren Schneidkante verhindert, da, wie vorstehend ausgeführt
eine sehr schmale Führungsfase zu einem relativ hohen Druck pro Flächeneinheit führt Durch diesen hohen
Druck kann der äußere Endabschnitt der Schneidkante in ausreichender Weise in das zu schneidende Material
eindringen, so daß er das Material abschert und keinen Reibungswiderstand erzeugt Es muß nämlich berücksichtigt
werden, daß aufgrund der Unrundheit von Werkzeugspindeln und der Tatsache, daß es unpraktisch ist
ein Werkzeug herzustellen, bei dem die Kanten einen Kreis bilden, der genau konzentrisch zur Werkzeugachse
verläuft die Bildung einer radialen Belastung zwischen den Kanten am vorderen Ende des Werkzeugs und der
Seitenwand der Bohrung unvermeidbar ist Wenn jedoch diese radiale Belastung durch einen relativ hohen
Druck pro Flächeneinheit wiedergegeben wird, dringt die Führungsfase tatsächlich in der Art und Weise einer
Schneidkante in das Metall ein und schert dieses ab. Wenn jedoch die Führungsfase relativ breit ist führt die
radiale Belastung am vorderen Ende des Werkzeugs zu einem relativ niedrigen Druck pro Flächeneinheit, der
nicht ausreicht um ein Eindringen zu bewirken. Folglich wird Wärme erzeugt und der Verschleiß steigt an.
Dieser Zustand wird zunehmend schlechter und führt zu einem Abspanen der Zähne und zu einem übermäßigen
Verschleiß von beiden Schneidkanten, insbesondere an den äußeren Endabschnitten der äußeren Schneidkanten
24.
Es wurde des weiteren im Vergleich mit herkömmlich ausgebildeten Werkzeugen mit Spannuten, die eine
rückwärts gerichtete Neigung von etwa 0,002 bis 0,003 mm pro 1 mm in Axialrichtung aufweisen, festgestellt
so daß dann, wenn das Werkzeug mit einer Führungsfase versehen ist die nicht breiter ais etwa 0,76 mm, vorzugsweise
weniger, ist das Betriebsverhalten des Werkzeugs verbessert wird, wenn die rückwärts gerichtete Neigung
völlig eliminiert oder auf einen Wert reduziert wird, der nicht größer ist als etwa 0,0005 mm pro Länge in
Axialrichtung. Es wird angenommen, daß durch Reduzierung der Neigung auf ein Minimum die seitliche
Führungsstabilität verbessert wird, da selbst eine schmale Führungsfase einer ausreichenden Länge nicht zu
einem übermäßigen Druck pro Flächeneinheit führt, der ein Eindringen der Führungsfase in die Seitenwand der
hergestellten Bohrung über deren Gesamtlänge verursachen könnte. Hinzu kommt daß dann, wenn die rückwärts
gerichtete Neigung eliminiert oder extrem reduziert wird, das Werkzeug in wiederholtem Maße wieder
geschärft werden kann, ohne daß hierbei sein Durchmesser wesentlich reduziert wird.
Führungsfasenbreite Anzahl
(mm) Bohrungen
(mm) Bohrungen
Umfangsverschleiß Zahnverschleiß Leistung Oberflächen
imm) (mm) PS qualität
2,286 | 50 | 0,127 | 0,1016-0,190 | 1,5-2,2 | 250 |
100 | 0,127 | 0,254-0,305 | 1,5—2,f | 250 | |
1,016 | 50 | 0,152 | 1,14-0,254 | 1,6-1,8 | 100 |
100 | 0,152 | 0,229-0,330 | 1,7-2,3 | 250 | |
0,762 | 50 | 0,0508 | 0,127-0,190 | 1,5-1,7 | 100 |
100 | 0,0762 | 0,178-0,203 | 1,6-2,0 | 250 | |
150 | 0,127 | 0,2667-0,318 | 1,4-2,0 | 250 | |
0,700 | 50 | 0,0254 | 0,0635-0,1016 | 1,5-1,7 | 100 |
100 | 0,076 | 0,152-0,203 | 1,4-1,9 | 100 | |
150 | 0,114 | 0,203-0,330 | 1,5-1,9 | 125 | |
0,508 | 50 | 0,0127 | 0,076-0,127 | 1,5-1,7 | 125 |
100 | 0,0381 | 0,114-0,152 | 1,5-1,8 | 250 | |
150 | 0,076 | 0,127-0,203 | 1,5-1,9 | 350 | |
200 | 0,127 | 0,203-0,256 | 1,6-1,9 | 350 | |
0,381 | 50 | 0,0508 | 0,076-0,114 | 1,5-1,8 | 63 |
100 | 0,076 | 0,1016-0,140 | 1,6-1,9 | 75 | |
150 | 0,1016 | 0,152-0,203 | 1,5-1,8 | 100 | |
200 | 0,127 | 0,229-0,279 | 1,6-1,8 | 100 | |
250 | 0,127 | 0,254-0,330 | 1,6-1,9 | 100 | |
0,127 bis 0,254 | 50 | 0,0254 | 0,0381-0,0635 | 1,4-1,6 | 75 |
100 | 0,0508 | 0,1016-0,127 | 1,5-1,7 | 75 | |
150 | 0,076 | 0,152-0,203 | 1,5-1,7 | 75 | |
200 | 0,089 | 0,178-0,229 | 1,4-1,7 | 75 | |
250 | 0,1016 | 0,203-0,254 | 1,4-1,6 | 75 | |
300 | 0,127 | 0,279-0343 | 1,4-1,7 | 75 |
In Tabelle I sind die Ergebnisse von Tests aufgeführt, die mit Werkzeugen des in F i g. 1 dargestellten Typs
durchgeführt wurden, welche Führungsfasen unterschiedlicher Breite aufwiesen. Die Bohrungen wurden in Stahl
einer Dicke von 25,4 mm erzeugt, der einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,30%, einen Mangangehalt von etwa
1,65%, einen Chromgehalt von etwa 1,2%, einen Siliziumgehalt im Bereich von etwa 0,15 bis 0,30% und andere
Bestandteile in geringeren Mengen aufweist. Der Stahl besaß eine Rockwell-C-Härte zwischen 28 und 32. Diese
Stahlsorte wurde deswegen ausgewählt, weil sie normalerweise in bezug auf das Bohren von Löchern mit einer
guten Oberflächengüte als schwierig angesehen wird. Bei allen durchgeführten Tests rotierte die Werkzeugmaschinenspindel
mit 250 Umdrehungen pro Minute und einer Vorschubgeschwindigkeit von 88,9 mm pro Minute.
Die zum Rotieren der Spindel erforderliche Leistung wurde kontinuierlich beobachtet und aufgezeichnet Nach
jeweils 50 Bohrungen wurden der Umfangsverschleiß, der Zahnverschleiß und die Oberflächengüte der Bohrung
gemessen. Der Umfangsverschleiß gibt die Abnahme des Durchmessers am vorderen Ende des Werkzeugs
wieder. Die Spalte »Zahnverschleiß« stellt ein Maß der Breite der flachen Bereiche in Umfangsrichtung dar, die
sich durch Verschleiß der ursprünglich spitz zulaufenden Zähne ergeben haben. Die Oberflächengüte ist in
»shape turn microfinish«-Werten angegeben. Auch wenn diese Meßgrößen in der hiesigen Technik nicht
gebräuchlich sind, so können doch die Zahlen bei vergleichender Betrachtung einen Eindruck geben. Jedes
Werkzeug war mit sechs Zähnen ausgestattet und besaß einen Durchmesser von 20,64 mm und eine Wanddicke
von etwa 3,94 mm.
Die erste Bohrung, die mit jedem Werkzeug hergestellt wurde, besaß eine Oberflächengüte von 75 shape
turns, mit Ausnahme des Werkzeugs mit einer Führungsfasenbreite von 0,381 mm, dessen Bohrung eine Oberflächengüte
von 63 shape turns aufwies. Eine visuelle Überprüfung der Werkzeuge nach jeweils fünfzig Bohrungen
zeigte deutlich, daß durch zunehmende Abrundung der äußeren Ecke einer jeden äußeren Schneidkante, und
zwar der mit 70 in Fig.3 bezeichneten Ecke, durch Verschleiß die zur Rotation des Werkzeugs erforderliche
Leistung anstieg. Die Erfahrung hat gezeigt, daß dann, wenn bei der im Test eingesetzten speziellen Maschine
der Leistungsbedarf über 2 PS anzusteigen beginnt, eine große Wahrscheinlichkeit besteht, daß bei Weiterverwendung
des Werkzeugs ohne Wiederschärfen dieses sich im Werkstück festfrißt und bricht Es wurde daher im
Hinblick auf die Ergebnisse der durchgeführten Tests festgesetzt, daß die Breite der Führungsfase etwa
0,762 mm nicht überschreiten sollte. Die minimale Breite der Führungsfase sollte etwa 0,127 mm betragen, um
eine Verwendung des Werkzeugs in einer Bohrbüchse zu ermöglichen. Eine Führungsfasenbreite von dieser
Größe ist jedoch vom kommerziellen Standpunkt aus gesehen unpraktisch, da es schwierig ist derartig enge
Toleranzen auf einer wirtschaftlichen Produktionsbasis aufrechtzuerhalten. Wenn die Schleiftoleranzen in einem
Bereich von etwa ±0318 mm gehalten werden können, sollte daher die Nennbreite der Führungsfase etwa
0,445 mm betragen. Als Sicherheitsmaß wird es bevorzugt die Führungsfasenbreite nicht über etwa 0,635 mm
ansteigen zu lassen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Werkzeug zum Ausschneiden von Scheiben aus metallischem Material wie Blech od. dgL, mit einem
topfförmigen Werkzeugkörper, einer Vielzahl von Schneidzähnen, die an der hohlen Stirnwand des Werk-
zeugkörpers vorgesehen sind und von denen jeder mindestens zwei radial verlaufende Schneidkanten
besitzt, die in Umfangs- und Axialrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind, und in der Seitenwand
gebildeten schraubenförmigen Spannuten, die sich zwischen aufeinanderfolgenden Schneidzähnen erstrekken,
wobei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Spannuten durch schraubenförmige Stege voneinander
getrennt sind, die jeweils einen in Drehrichtung vorderen Randabschnitt aufweisen, der eine konzentrisch zur
ίο Achse des Bohrers und axial zur radial äußeren Schneidkante verlaufende Führungsfase aufweist, wobei die
Stege unmittelbar hinter einer jeden Führungsfase in Radialrichtung ausgespart sind, dadurch gekennzeichne
t, daß die Führungsfasen (62) in der Nähe der Schneidkanten (22,24) eine Umfangsbreite haben,
die nicht größer als etwa 0,76 mm ist
2. Lochschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfasen (62) über ihre axiale
Abmessung hinweg eine im wesentlichen konstante Breite haben.
3. Lochschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfasen (62) eine Umfangsbreite
von weniger als etwa 0,635 mm haben.
4. Lochschneider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfasen (62) eine Umfangsbreite von etwa 0,445 mm haben.
5. Lochschneider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfasen (62) eine Umfangsbreite von mindestens etwa 0,127 mm hüben.
6. Locnschneider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand
(16) des Werkzeugkörpers (12) eine rückwärts gericntete Neigung hat, die nicht größer ist als etwa
0,0005 mm pro 1 mm Länge.
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