DE112013007850B4

DE112013007850B4 - Zahnform für ein Schneidwerkzeug, wie etwa eine Lochsäge

Info

Publication number: DE112013007850B4
Application number: DE112013007850.3T
Authority: DE
Inventors: Ryan J. Malloy; Geoffrey R. Piller; Jason M. Thom
Original assignee: Milwaukee Electric Tool Corp
Current assignee: Milwaukee Electric Tool Corp
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2033-07-19
Also published as: US10569345B2; AU2013292525B2; GB201501369D0; GB201804811D0; US10092963B2; GB2518333A; DE112013003582T5; DE112013003582B4; AU2013292525A1; US20190022769A1; US20140023447A1; WO2014015163A1; GB2518333B; US20180021862A1; GB2558451A; US9751134B2; GB2558451B

Abstract

Schneidwerkzeug (10), umfassend: einen Körper (14) mit einer Schneidkante;eine Vielzahl von Schneidzähnen (34), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jeder Schneidzahn (34) umfasst:eine Spitze (58),eine von der Spitze (58) ausgehende Spanfläche (54),eine ebene primäre Relieffläche (62), die sich von der Spitze (58) erstreckt, undeine konkave sekundäre Relieffläche (66), die sich von der ebenen primären Relieffläche (62) erstreckt, wobei sich die konkave sekundäre Relieffläche (66) und die ebene primäre Relieffläche (62) an einer Spitze (58) treffen;eine Vielzahl von nicht schneidenden Vorsprüngen (38), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jeder nichtschneidende Vorsprung (38) enthält:einen Scheitel (74),eine Führungskante (78), die sich von dem Scheitel (74) erstreckt, undeine Folgekante (82), die sich von dem Scheitel (74) erstreckt;eine Mehrzahl von Primärflanken (42), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jede Primärflanke (42) zwischen der konkaven sekundären Relieffläche (66) eines der mehreren Schneidzähne (34) und der Führungskante (78) eines der mehreren nichtschneidenden Vorsprünge (38) ausgebildet ist;eine Mehrzahl von Sekundärflanken (46), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jede Sekundärflanke (46) zwischen der Spanfläche (54) eines der mehreren Schneidzähne (34) und der Folgekante (82) eines der mehreren nichtschneidenden Vorsprünge (38) ausgebildet ist; undwobei der Scheitel (74) eines nichtschneidenden Vorsprungs (38) in einem vorderen Abstand von der Spitze (58) eines benachbarten nachlaufenden Schneidzahns (34) entfernt angeordnet ist; der Scheitel (74) des nichtschneidenden Vorsprungs (38) in einem hinteren Abstand von der Spitze (58) eines benachbarten führenden Schneidzahns (34) entfernt angeordnet ist; und der vordere Abstand kürzer als der hintere Abstand ist.

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US Provisional Patentanmeldung Nr. 61/673,131 , die am 18. Juli 2012 durch Jason Thom et al. eingereicht wurde und den Titel „TOOTHFORM FOR A CUTTING TOOL; SUCH AS A HOLE SAW“ trägt, wobei der gesamte Inhalt davon durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft Zahnformen für Schneidwerkzeuge und insbesondere Zahnformen für Lochsägen.
Lochsägen werden typischerweise zum Schneiden von Löchern in Arbeitsstücke verwendete, die aus Holz oder Metall gefertigt sind. Während der Verwendung können Nägel oder andere harte Objekte, die in Arbeitsstücke eingebettet sind, auf einen Schneidezahn von Lochsägen einwirken.
Das Dokument JP 2007/290 112 A offenbart eine Lochsäge mit Vorsprüngen zwischen den Schneidezähnen. Es ist bekannt, dass die Vorsprünge die Beständigkeit erhöhen, während sie die betriebliche Lebensdauer und die Schneidegeschwindigkeit begrenzen.
Zusammenfassung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lochsäge mit einer verbesserten Geometrie eine Lochsäge zur Verfügung zu stellen, die gleichzeitig eine hohe Beständigkeit, eine hohe betriebliche Lebensdauer und hohe Schneidegeschwindigkeit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schneidwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 16.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Schneidwerkzeug mit einem im Allgemeinen zylindrischen Körper, der ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende aufweist, und eine Mehrzahl von Schneidezähnen bereit, die an dem offenen Ende des im Allgemeinen zylindrischen Körpers gebildet sind. Jeder Schneidezahn umfasst eine Spitze, eine Spanfläche, die sich von der Spitze weg erstreckt, und eine Reliefoberfläche, die sich von der Spitze weg erstreckt. Das Schneidwerkzeug umfasst auch eine Mehrzahl von nichtschneidenden Vorsprüngen, die an dem offenen Ende des im Allgemeinen zylindrischen Körpers gebildet sind. Jeder nichtschneidende Vorsprung weist einen Scheitel auf. Das Schneidwerkzeug umfasst ferner eine Mehrzahl von Flanken, die an dem offenen Ende des im Allgemeinen zylindrischen Körpers gebildet sind. Jede Flanke ist zwischen einem der Mehrzahl von Schneidezähnen und einem der Mehrzahl von nichtschneidenden Vorsprüngen ausgebildet. Jede Flanke weist eine Basis und eine Flankentiefe auf, die von der Basis zur Spitze eines entsprechenden Schneidezahns gemessen wird. Jeder nichtschneidende Vorsprung ist ungefähr auf halber Strecke zwischen den Spitzen von zwei benachbarten Schneidezähnen angeordnet. Jeder nichtschneidende Vorsprung weist eine Höhe auf, die von der Basis der Flanke zum Scheitel gemessen wird, die höchstens ungefähr 75 % der Flankentiefe beträgt.
In einer anderen Ausführungsform stellt die Erfindung ein Schneidwerkzeug mit einem im Allgemeinen zylindrischen Körper, der ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende aufweist, und eine Mehrzahl von Schneidezähnen bereit, die an dem offenen Ende des im Allgemeinen zylindrischen Körpers gebildet sind. Jeder Schneidezahn umfasst eine Spitze, eine Spanfläche, die sich von der Spitze weg erstreckt, einen ebenen Reliefbereich, der sich von der Spitze weg erstreckt, einen konkaven Reliefbereich, der sich von dem ebenen Reliefbereich weg erstreckt, und einen konvexen Reliefbereich, der sich von dem konkaven Reliefbereich weg erstreckt. Das Schneidwerkzeug umfasst auch eine Mehrzahl von Flanken, die an dem offenen Ende des im Allgemeinen zylindrischen Körpers gebildet sind. Jede Flanke ist zwischen der Spanfläche von einem Schneidezahn und dem konvexen Reliefflächenbereichs eines benachbarten Schneidezahns gebildet. Jeder Schneidezahn umfasst eine Schneidbreite gemessen von der Spanfläche über den konvexen Reliefflächenbereich. Der konkave Reliefbereich jedes Schneidezahns bildet wenigstens ungefähr 40 % der Zahnbreite.
Weitere Aspekte der Erfindung gehen aus einer Betrachtung der detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Figuren hervor.
Kurze Beschreibung der Figuren

1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Lochsäge mit einer Zahnform gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
2 stellt eine Seitenansicht der Lochsäge dar, die in 1 gezeigt ist, wobei die Lochsäge in einem flachen Zustand dargestellt ist.
3 stellt eine Kantenansicht der in 2 gezeigten Lochsäge dar.
4 stellt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs der in 2 gezeigten Lochsäge dar.
5 stellt eine perspektivische Ansicht einer Lochsäge mit einer Zahnform gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dar.
6 stellt eine Seitenansicht der in 5 gezeigten Lochsäge dar, wobei die Lochsäge in einem flachen Zustand dargestellt ist.
7 stellt eine Kantenansicht der in 5 gezeigten Lochsäge dar.
8 stellt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs der in 6 gezeigten Lochsäge dar.

Vor einer detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung wird angemerkt, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details bezüglich Aufbau und Anordnung von Komponenten beschränkt ist, wie in der folgenden Beschreibung oder Darstellung in den folgenden Figuren ausgeführt wird. Die Erfindung kann auch andere Ausführungsformen ermöglichen und in verschiedenen Arten ausgeführt oder praktiziert werden. Der Ausdruck „ungefähr“ bedeutet gemäß der Verwendung hierin innerhalb einer bestimmten Zahlenangabe, wenn auf eine Länge, einen Abstand, einen Winkel, eine Steigung oder dergleichen Bezug genommen wird, und innerhalb eines Prozents, wenn auf Prozente Bezug genommen wird.
Detaillierte Beschreibung
1 stellt ein Schneidwerkzeug 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar. In der dargestellten Ausführungsform ist das Schneidwerkzeug 10 eine Lochsäge. Die Lochsäge 10 kann mit einem Leistungswerkzeug verbunden und durch das kraftbetriebene Werkzeug angetrieben (beispielsweise gedreht) werden, wobei das kraftbetriebene Werkzeug beispielsweise ein Bohrer ist, um Löcher zu schneiden und/oder Stopfen von einem Arbeitsstück zu entfernen.
Die dargestellte Lochsäge 10 umfasst einen im Allgemeinen zylindrischen Körper 14 mit einem ersten geschlossenen Ende 18 und einem zweiten offenen Ende 22. Das erste Ende 18 ist zum Anbringen an einer Welle für eine Verbindung der Lochsäge 10 mit einem Spannfutter eines kraftangetriebenen Werkzeugs konfiguriert. Das zweite Ende 22 umfasst eine Zahnform 26, die zum Schneiden durch ein Arbeitsstück konfiguriert ist. In dem Körper 14 ist zwischen den ersten und zweiten Enden 18, 22 wenigstens eine Öffnung 30 gebildet, um ein Abspanen und ein Entfernen des Stopfens von der Lochsäge 10 zu unterstützen.
Gemäß der Darstellung in 2 wird die Zahnform 26 durch die Schneidezähne 34, die nichtschneidenden Vorsprünge 38, die Primärflanken 42 und die Sekundärflanken 46 festgelegt. Die Zähne 34 sind im Allgemeinen von gleicher Gestalt und Größe. Jedem Zahn 34 wird ein Vorsprung 38 zugeordnet und in einer Schneiderichtung vor dem Zahn 34 angeordnet, so dass die Zähne 34 und die Vorsprünge 38 miteinander gepaart sind. Die Primärflanken 42 sind zwischen Paaren von benachbarten Zähnen 34 und Vorsprüngen 38 angeordnet. In jedem Paar wird eine der Sekundärflanken 46 zwischen dem Zahn 34 und dem Vorsprung 38 gebildet. Diese Struktur aus dem Zahn 34, der Sekundärflanke 46, dem Vorsprung 38 und der Primärflanke 42 wiederholt sich entlang der gesamten Länge des zweiten Endes 22 des Körpers 14, um die Zahnform 26 festzulegen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Zähne 34 beabstandet, so dass die Zahnform 26 einen Pitch P₁ von zwischen ungefähr 0,2 Inch und ungefähr 0,5 Inch aufweist. In anderen Ausführungsformen können die Zähne 34 weiter oder weniger weit voneinander beabstandet sein.
Gemäß der Darstellung in 3 weist der gesamte Sägekörper 14 eine Dicke T₁ von ungefähr 0,05 Inch auf. Gemäß anderen Ausführungsformen kann der Körper 14 im Vergleich dazu dünner oder dicker sein. Zur Bildung der im Allgemeinen zylindrische Gestalt der gesamten Säge 10 wird der Körper 14 in einen Kreis gebogen und an einer Schweißnaht 50 (1) zusammengeschweißt.
4 stellt ein Paar aus einem Zahn 34 und einem Vorsprung 38 in größerem Detail dar, wobei dazwischen eine zweite Flanke 46 angeordnet ist. Der dargestellte Zahn 34 umfasst eine Spanfläche 54, eine Spitze 58, eine erste Reliefoberfläche 62 und eine zweite Reliefoberfläche 66. Die Spitze 58 legt eine Schneidebene 70 fest, die im Allgemeinen parallel zu dem zweiten Ende 22 des Körpers 14 ist. Der Zahn 34 umfasst eine erste Höhe H₁ gemessen von einer Basis der entsprechenden Sekundärflanke 46 zu der Spitze 58 des Zahns 34 und eine zweite Höhe H₂ (2) gemessen von einer Basis der entsprechenden Primärflanke 42 zu der Spitze 58 des Zahns 34. In der dargestellten Ausführungsform liegt die erste Höhe H₁ zwischen ungefähr 0,02 Inch und ungefähr 0,11 Inch, und die zweite Höhe H₂ liegt zwischen ungefähr 0,05 Inch und ungefähr 0,12 Inch.
Die erste Reliefoberfläche 62 erstreckt sich von der Spitze 58 weg und ist relativ zu der Schneidebene 70 um einen ersten Reliefwinkel A₁ abgewinkelt. In der dargestellten Ausführungsform liegt der Primärreliefwinkel A₁ zwischen ungefähr 10° und ungefähr 40°. Zusätzlich umfasst die erste Reliefoberfläche 62 eine Relieflänge L₁ gemessen von der Spitze 58 der zweiten Reliefoberfläche 66, die zwischen ungefähr 0,02 Inch und 0,1 Inch beträgt.
Die zweite Reliefoberfläche 66 erstreckt sich von der ersten Reliefoberfläche 62 weg und geht in die erste Flanke 42 über. Die zweite Reliefoberfläche 66 ist relativ zu der Schneidebene 70 um einen Sekundärreliefwinkel A₂ abgewinkelt, der größer als der Primärreliefwinkel A₁. Gemäß der dargestellten Ausführungsform liegt der Sekundärreliefwinkel A₂ zwischen ungefähr 30° und ungefähr 70°.
Die Spanfläche 54 erstreckt sich von der Spitze 58 weg und geht in die Primärflanke 46 über. Die Spanfläche 54 ist relativ zu der Schneidebene 70 um einen Winkel A₃ abgewinkelt. In der dargestellten Ausführungsform liegt der Winkel A₃ zwischen ungefähr 45° und ungefähr 90°, so dass der Zahn einen Spanwinkel von ungefähr 0° und ungefähr 45° aufweist und einen eingeschlossenen Winkel zwischen 5° und ungefähr 80° aufweist. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Spanwinkel ungefähr 25° betragen und der eingeschlossene Winkel kann ungefähr 45° betragen. Gemäß anderen Ausführungsformen können ein oder mehrere Dimensionen des Zahns 34 (wie z. B. die erste Höhe H₁, die zweite Höhe H₂, der erste Primärreliefwinkel A_1, die Relieflänge L₁, der Sekundärreliefwinkel A₂ oder der Spanwinkel) relativ größer oder kleiner sein.
Der nicht schneidende Vorsprung 38 ist ein im Allgemeinen gerundeter Vorsprung, der im zweiten Ende 22 des Körpers 14 vor der Spanfläche 45 des Zahns 34 ausgebildet ist. Der Vorsprung 38 unterstützt den Schutz des Zahns 34 vor Haupteinwirkungen und unterstützt eine Materialführung während sich die Lochsäge 10 durch ein Arbeitsstück schneidet. Insbesondere der Vorsprung 38 begrenzt die während der Schneidoperationen freiliegende Menge des Zahns 34 auf den Bereich des Zahns 34, der tatsächlich das Arbeitsstück schneidet (z. B. die Spitze 58 des Zahns 34). Solch eine Anordnung verringert die Materialmenge, die in die Flanke 46 vor dem Zahn 34 eintreten kann.
Der dargestellte Vorsprung 38 umfasst einen Scheitel 74, der dem höchsten Punkt des Vorsprungs 38 entspricht, eine Führungskante 78 und eine Folgekante 82. Der Vorsprung 38 ist im Allgemeinen kürzer als der entsprechende Zahn 34, so dass der Scheitel 74 um einen ersten Abstand D₁ von der Schneidebene 70 beabstandet ist. Darüber hinaus ist der Scheitel 74 um einen zweiten Abstand D₂, der parallel zu der Schneidebene 70 gemessen wird, von der Spitze 58 des Zahns 34 beabstandet. Gemäß der dargestellten Ausführungsform liegt der erste Abstand D₁ zwischen ungefähr 0,01 Inch und ungefähr 0,02 Inch und der zweite Abstand D₂ liegt zwischen ungefähr 0,1 Inch und ungefähr 0,15 Inch. In anderen Ausführungsformen können die ersten und zweiten Abstände D₁, D₂ größer oder kleiner sein.
Die Führungskante 78 erstreckt sich vom Scheitel 74 zu der Primärflanke 42. Die Folgekante 82 erstreckt sich vom Scheitel 74 zu der Sekundärflanke 46. In der dargestellten Ausführungsform sind die Führungs- und Folgekanten 42, 46 gekrümmt, so dass der Vorsprung 38 einen Radius R₁ von zwischen ungefähr 0,02 Inch und ungefähr 0,07 Inch aufweist. In anderen Ausführungsformen kann der Vorsprung 38 einen größeren oder kleineren Radius bilden. Gemäß wieder anderen Ausführungsformen können die Führungs- und/oder Folgekanten 42, 46 unterschiedliche Geometrien aufweisen, wie z. B. lineare Kanten.
Gemäß der Darstellung in 2 bildet jede der Primärflanken 42 zwischen benachbarten Paaren von Zähnen 34 und Vorsprüngen 38 eine Muldenfläche. Die dargestellten Primärflanken 42 legen Radien R₂ zwischen ungefähr 0,1 Inch und ungefähr 0,2 Inch fest. In anderen Ausführungsformen können die Primärflanken 42 größere oder kleinere Radien festlegen.
Mit Rückbezug auf 4 wird die zweite Flanke 46 im zweiten Ende 22 des Körpers 14 zwischen dem Zahn 34 und dem Vorsprung 38 in einem gegebenen Paar gebildet. Jede der Sekundärflanken 46 ist im Allgemeinen flacher als die Primärflanken 42. In der dargestellten Ausführungsform weist die Sekundärflanke 46 einen Radius R₃ zwischen ungefähr 0,03 Inch und ungefähr 0,06 Inch auf. In anderen Ausführungsformen kann die zweite Flanke 46 einen größeren oder kleineren Radius aufweisen.
5 stellt ein anderes Schneidwerkzeug 110 als Ausführungsform der Erfindung dar. Ähnlich zu dem vorangehend beschriebenen Schneidwerkzeug 10 ist das dargestellte Schneidwerkzeug 110 eine Lochsäge. Die Lochsäge 110 gemäß 5 umfasst ähnliche Merkmale, wie die Lochsäge 10 gemäß 1. Die dargestellte Lochsäge 110 umfasst insbesondere einen im Allgemeinen zylindrischen Körper 114 mit einem ersten, geschlossenen Ende 118, einem zweiten, offenen Ende 112, und wenigstens einer Öffnung 126, die in dem Körper 114 zwischen den Enden 118, 122 gebildet ist, um eine Entfernen von Spänen und Stopfen zu vereinfachen.
Die Lochsäge 110 umfasst auch eine Zahnform 130, die an dem offenen Ende 122 des Körpers 114 gebildet ist. Gemäß der Darstellung in 6 wird die Zahnform 130 durch eine wiederholte Struktur aus Schneidezähnen 134, nichtschneidenden Vorsprüngen 138 und Flanken 142 festgelegt. Die dargestellten Zähne 124 haben im Allgemeinen die gleiche Gestalt, variieren jedoch in Größe um das offene Ende 122 des Körpers 114. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Zahnform 130 eine Struktur aus fünf Schneidezähnen 134, die sich um das offene Ende 122 des Körpers 114 wiederholen, was der Lochsäge 110 einen 4/6 Zahn pro Inch (TPI)-Pitch verleiht. In anderen Ausführungsformen kann die Zahnform 130 eine Struktur aus weniger oder mehr Schneidezähnen 134 aufweisen, die sich um das offene Ende 122 des Körpers 114 wiederholen. In wieder anderen Ausführungsformen kann jeder Schneidezahn 134 im Allgemeinen die gleiche Größe aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann der Pitch der Schneidezähne 134 konstant sein.
Jede Flanke 142 wird zwischen einem der Zähne 134 und einem der Vorsprünge 138 gebildet, so dass sich eine Struktur aus einem Zahn 134, einer Flanke 142 und einem Vorsprung 138 entlang der gesamten Länge des offenen Endes 122 des Körpers 110 wiederholt. Darüber hinaus ist jeder Vorsprung 138 nahe genug zu einem sukzessiven Schneidezahn 134 angeordnet, so dass der Vorsprung 138 und der Schneidezahn 134 in einen einzigen Schneidekörper ineinander übergehen. Zusammen legen der Schneidezahn 134 und der Vorsprung 138 eine Zahnbreite W₁ fest.
Wie in 7 dargestellt ist, weist der Lochsägekörper 114 eine Dicke T₂ von ungefähr 0,05 Inch auf. In anderen Ausführungsformen kann der Körper 114 im Vergleich dazu dünner oder dicker sein.
8 stellt einen Bereich der Zahnform 138 in größerem Detail dar. Der dargestellte Zahn 134 der Zahnform 130 umfasst eine Spitze 146, eine Spanfläche 150, die sich in einer ersten Richtung von der Spitze 146 weg erstreckt, und eine Reliefoberfläche 154, die sich in einer zweiten Richtung von der Spitze 146 erstreckt. Die Spitze 146 legt eine Schneidebene 158 fest, die im Allgemeinen parallel zu dem geschlossenen Ende 118 des Körpers 114 verläuft. Der Zahn 134 umfasst eine Zahnhöhe H₃ gemessen von einer Basis 162 der Flanke 142, die vor dem Zahn 134 in der Schneiderichtung der Schneidebene 158 angeordnet ist, welche durch die Spitze 146 des Zahns 134 festgelegt wird. Die Zahnhöhe H₃ stellt auch eine Flankentiefe der Flanke 142 dar. In der dargestellten Ausführungsform legen die Spitzen 146 der Schneidezähne 134 alle die gleiche Schneidebene 158 fest. Die Schneidezähne 134 weisen unterschiedliche Höhen auf, die durch Variieren der Größen (d. h. der Tiefen) der entsprechenden Flanken 142 (z. B. durch Variieren der Stellen der Basen 162 der Flanken 142 gegenüber dem geschlossenen Ende 118 des Körpers 114) erreicht wird. In anderen Ausführungsformen können die Spitzen 146 der Schneidezähne 134 unterschiedliche Schneidebenen festlegen.
Die Spanfläche 150 des Zahns 134 erstreckt sich von der Spitze 146 weg und geht in die Flanke 142 über. Die dargestellte Spanfläche 150 weist einen relativ großen positiven Spanwinkel A₄ auf, ist jedoch relativ kurz. In der dargestellten Ausführungsform beträgt der Spanwinkel A₄ ungefähr 7° (gemessen von einer Ebene senkrecht zu der Schneidebene 158). Zusätzlich beträgt eine Länge L₂ der Spanfläche 150 zwischen ungefähr 0,006 Inch und ungefähr 0,012 Inch. In anderen Ausführungsformen kann der Spanwinkel A₄ im Vergleich dazu kleiner, größer oder sogar negativ sein und/oder die Spanlänge L₂ kann im Vergleich dazu länger oder kürzer sein.
Die dargestellte Reliefoberfläche 154 des Zahns 134 umfasst einen ebenen Reliefbereich 166 und einen konkaven Reliefbereich 170. Der ebene Reliefbereich 166 erstreckt sich von der Spitze 146 zu dem konkaven Reliefbereich 170. Der konkave Reliefbereich 170 erstreckt sich von dem ebenen Reliefbereich 166 zu dem Vorsprung 138. Der konkave Reliefbereich 170 ist zu dem geschlossenen Ende 118 des Körpers 114 hin konkav, um zwischen der Spitze 146 des Schneidezahns 134 und dem Vorsprung 138 eine Sekundärflanke 172 zu bilden. Wie in 8 dargestellt wird jeder der Schneidezähne 134 durch eine Schweißnaht 174 in einen ersten Bereich 134A und einen zweiten Bereich 134B geteilt. In der dargestellten Ausführungsform ist der konkave Reliefbereich 170, und dadurch die Sekundärflanke 172, an einer Seite der Schweißnaht 174 angeordnet (z. B. darüber, wie in 8 dargestellt ist), so dass die Schweißnaht 174 von jedem Zahn 134 nicht durch die Sekundärflanke 172 unterbrochen wird.
Da der nichtschneidende Vorsprung 138 mit dem Schneidzahn 134 vereint wird, erstreckt sich der Vorsprung 138 von einem Ende der Reliefoberfläche 154 gegenüber der Spitze 146 weg, um einen Teil der Reliefoberfläche 154 zu bilden. Der Vorsprung 138 bildet insbesondere einen konvexen Reliefbereich der Reliefoberfläche 154, die sich von dem konkaven Reliefbereich 170 weg erstreckt und in die Flanke 142 übergeht. Der Vorsprung 138 ist in eine dem konkaven Reliefbereich 170 gegenüberliegende Richtung (insbesondere weg von dem geschlossenen Ende 118 des Körpers 114) gekrümmt, so dass der Vorsprung 138 an seinem von dem geschlossenen Ende 118 des Körpers 114 entferntesten Punkt einen Scheitel 178 aufweist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Vorsprung 138 durchgehend abgerundet und weist einen Radius R₄ zwischen ungefähr 0,01 Inch und ungefähr 0,02 Inch auf. In einigen Ausführungsformen kann jeder der Vorsprünge 138 im Allgemeinen den gleichen Krümmungsradius aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann jeder der Vorsprünge 138 in der wiederholenden Struktur der Zahnform 130 einen unterschiedlichen Krümmungsradius aufweisen. In weiteren Ausführungsformen können die Vorsprünge 138 nicht abgerundet sein und zugespitzt sein.
Ähnlich zu dem Schneidezahn 134 weist der nichtschneidende Vorsprung 138 eine Höhe H₄ auf, die von der Basis 162 der benachbarten vorangehenden Flanke 142 zum Scheitel 178 des Vorsprungs 138 gemessen wird. Die Höhe H₄ des Vorsprungs 138 beträgt höchstens ungefähr 75 % der Flankentiefe (oder Zahnhöhe H₃) der entsprechenden Flanke 142. In einigen Ausführungsformen liegt die Höhe H₄ des Vorsprungs 138 zwischen ungefähr 55 % und ungefähr 75 % der Flankentiefe. In der dargestellten Ausführungsform beträgt die Höhe H₄ des Vorsprungs 138 ungefähr 75 % der Flankentiefe.
Wie vorangehend ausgeführt, legen der Schneidezahn 134 und der Vorsprung 138 zusammen die Zahnbreite W₁ fest, die von der Spanfläche 150 des Schneidezahns 134 durch den Vorsprung 138 gemessen wird (d. h. zum Beginn der vorangehenden Flanke 142). In der dargestellten Ausführungsform beträgt die Zahnbreite W₁ jedes Zahns 134 ungefähr die Hälfte eines Pitchabstands P₂ von der Spitze 146 des Zahns 134 zu der Spitze 146 eines vorangehenden Zahns 134 in Schneiderichtung der Lochsäge 110. Mit anderen Worten, die Zahnbreite W₁ jedes Zahns 134 ist im Allgemeinen gleich einer Flankenbreite W₂ der vorangehenden Flanke 142, die von der Spitze 146 des vorangehenden Zahns 134 zu dem Vorsprung 138 gemessen wird. Durch eine solche Anordnung ist jeder nichtschneidende Vorsprung 138 auf ungefähr halber Strecke zwischen den Spitzen 146 von zwei benachbarten Schneidezähnen 134 angeordnet. Durch „ungefähr auf halber Strecke“ können die Vorsprünge 138 an einer Stelle zwischen ungefähr 50 % und ungefähr 60 % des Pitchabstands P₂, und vorzugsweise an ungefähr 50 % des Pitchabstands P₂ angeordnet sein.
Der dargestellte konkave Reliefbereich 170 der Reliefoberfläche 154 erstreckt sich über einen wesentlichen Bereich der Zahnbreite W₁ von jedem Schneidezahn 134, während sich der ebene Reliefbereich 166 der Reliefoberfläche 154 über einen relativ kleinen Bereich der Zahnbreite W₁ von jedem Schneidezahn 134 erstreckt. Der konkave Reliefbereich 170 weist insbesondere eine Länge L₃ auf, die wenigstens ungefähr 40 % der Zahnbreite W₁ bildet, und der planare Reliefbereich 166 weist eine Länge L₄ auf, die höchstens ungefähr 35 % der Zahnbreite W₁ bildet. In einigen Ausführungsformen bildet der konkave Reliefbereich 170 zwischen ungefähr 40 % und ungefähr 75 % der Zahnbreite W₁ und der planare Reliefbereich 166 bildet zwischen ungefähr 15 % und ungefähr 35 % der Zahnbreite W₁. In der dargestellten Ausführungsform bildet der konkave Reliefbereich 170 zwischen ungefähr 60 % und 75 % der Zahnbreite W₁. Durch Bilden eines solchen großen Bereichs der Zahnbreite W₁ legt der konkave Reliefbereich 170 zwischen der Spitze 146 des Schneidezahns 134 und dem nichtschneidenden Vorsprung 138 eine ausgesprochene Sekundärflanke 172 fest, gegenüber wenn der konkave Reliefbereich 170 einfach einen kleinen Radius aufweisen würde, der von der Reliefoberfläche 154 des Zahns 134 in den Vorsprung 138 übergehen würde. Der konkave Reliefbereich 170 oder die Sekundärflanke 172 erhöht dadurch das offene Volumen hinter der Spitze 146 des Schneidezahns 134 (in der Schneiderichtung), was ein Festlegen der Gestalt des Vorsprungs 138 unterstützt und eine Entfernung von Spänen aus dem Lochsägenkörper 114 unterstützt.
Die dargestellten Flanken 142 sind im Allgemeinen nicht symmetrisch. Jede Flanke 142 ist relativ steil und weist einen großen Radius R₅ neben dem entsprechenden Schneidezahn 134 auf, ist jedoch weniger steil und weist einen kleineren Radius R₆ neben dem nichtschneidenden Vorsprung 138 auf. In der dargestellten Ausführungsform geht die Flanke 142 unter dem hohen positiven Spanwinkel A₄ (z. B. 7°) der Spanfläche 150 zu der Basis 162 der Flanke 142 mit einem relativ steilen konischen Bogen über und geht von dem Vorsprung 138 zu der Basis 162 der Flanke 142 mit einem relativ flachen konischen Bogen über. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der konische Bogen von dem Vorsprung 138, oder dem konvexen Reliefbereich der Reliefoberfläche 154, unter einer anfänglichen Steigung A₅ von ungefähr 17° weg (gemessen von einer Ebene senkrecht zu der Schneideebene 158). Dieser graduellere Anstieg A₅ unterstützt eine Herstellung des Übergangs zwischen der konkaven Gestalt der Flanke 142 und der konvexen Gestalt des Vorsprungs 138. In anderen Ausführungsformen kann die anfängliche Steigung A₅ der Flanke 142 im Vergleich dazu größer oder kleiner sein.
Der nichtschneidende Vorsprung 138 ist in der Schneiderichtung vor dem entsprechenden Zahn 134 angeordnet, um den Zahn 134 während Schneidoperationen vor einer Abscherung oder einem anderen Schaden zu schützen. Ein Übergang des nichtschneidenden Vorsprungs 138 zu dem sukzessiven Schneidezahn 134 erhöht die totale Breite und Querschnittsfläche des Zahns 134, wodurch die Stärke des Zahns 134 erhöht wird. Darüber hinaus unterstützt eine Anordnung des Vorsprungs 138 relativ nahe zu den sukzessiven Zähnen 134 ein Aufrechterhalten von relativ großen Flanken 142 zwischen den Zähnen 134, um während des Schneidens Späne zu entfernen. Eine solche Anordnung erlaubt höhere Schneidegeschwindigkeiten unter Verwendung von aggressiveren Spanwinkeln an jedem Zahn 134 und größere Pitchabstände zwischen den Zähnen 134 (d. h. kleineren TPI), ohne die Möglichkeit eines Zurückfederns oder Hängenbleiben an einem Arbeitsstück durch die Lochsäge 110 zu erhöhen.
Obwohl die Zahnformen 26, 130 vorangehend mit Bezug auf eine Lochsäge beschrieben wurden, können die Zahnformen 26, 130 auf anderen Arten von Schneidwerkzeugen mit linearen oder nicht linearen Schneidkanten verwendet werden. In einigen Ausführungsformen können z. B. die Zahnformen 26, 130 auf einem reziproken Sägeblatt, einem Stichsägeblatt, einem Bandsägeblatt, einem Rundsägeblatt oder dergleichen gebildet sein.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen im Detail beschrieben wurde, bestehen Variationen und Modifizierungen innerhalb des Bereichs und des Gedankens von wenigstens einem unabhängigen Aspekt der Erfindung, wie sie beschrieben wurde. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen ausgeführt.

Claims

Schneidwerkzeug (10), umfassend: einen Körper (14) mit einer Schneidkante; eine Vielzahl von Schneidzähnen (34), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jeder Schneidzahn (34) umfasst: eine Spitze (58), eine von der Spitze (58) ausgehende Spanfläche (54), eine ebene primäre Relieffläche (62), die sich von der Spitze (58) erstreckt, und eine konkave sekundäre Relieffläche (66), die sich von der ebenen primären Relieffläche (62) erstreckt, wobei sich die konkave sekundäre Relieffläche (66) und die ebene primäre Relieffläche (62) an einer Spitze (58) treffen; eine Vielzahl von nicht schneidenden Vorsprüngen (38), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jeder nichtschneidende Vorsprung (38) enthält: einen Scheitel (74), eine Führungskante (78), die sich von dem Scheitel (74) erstreckt, und eine Folgekante (82), die sich von dem Scheitel (74) erstreckt; eine Mehrzahl von Primärflanken (42), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jede Primärflanke (42) zwischen der konkaven sekundären Relieffläche (66) eines der mehreren Schneidzähne (34) und der Führungskante (78) eines der mehreren nichtschneidenden Vorsprünge (38) ausgebildet ist; eine Mehrzahl von Sekundärflanken (46), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jede Sekundärflanke (46) zwischen der Spanfläche (54) eines der mehreren Schneidzähne (34) und der Folgekante (82) eines der mehreren nichtschneidenden Vorsprünge (38) ausgebildet ist; und wobei der Scheitel (74) eines nichtschneidenden Vorsprungs (38) in einem vorderen Abstand von der Spitze (58) eines benachbarten nachlaufenden Schneidzahns (34) entfernt angeordnet ist; der Scheitel (74) des nichtschneidenden Vorsprungs (38) in einem hinteren Abstand von der Spitze (58) eines benachbarten führenden Schneidzahns (34) entfernt angeordnet ist; und der vordere Abstand kürzer als der hintere Abstand ist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die konkave sekundäre Relieffläche (66) jedes Schneidzahns (34) tangential in eine entsprechende Primärflanke (42) übergeht.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede Primärflanke (42) tangential in die Führungskante (78) eines entsprechenden nicht schneidenden Vorsprungs (38) übergeht.
Schneidwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Primärflanke (42) einen Radius zwischen 0,1 Inch und 0,2 Inch definiert.
Schneidwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Führungskante (78) und die Folgekante (82) jedes nicht schneidenden Vorsprungs (38) so gekrümmt sind, dass jeder nicht schneidende Vorsprung (38) ein allgemein abgerundeter Vorsprung (38) ist.
Schneidwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Führungskante (78) jedes nicht schneidenden Vorsprungs (38) konvex ist und tangential in den Scheitel (74) übergeht, und die Folgekante (82) jedes nicht schneidenden Vorsprungs (38) konvex ist und tangential in den Scheitel (74) übergeht.
Schneidwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeder nicht schneidende Vorsprung (38) einen Radius zwischen etwa 0,02 Inch und etwa 0,07 Inch aufweist.
Schneidwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mehreren Schneidzähne (34), die mehreren nichtschneidenden Vorsprünge (38), die mehreren Primärflanken (42) und die mehreren Sekundärflanken (46) alle einstückig mit dem Körper (14) ausgebildet sind, so dass das Schneidwerkzeug (10) ein einheitliches Teil ist.
Schneidwerkzeug einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Schneidzähnen (34) im Allgemeinen alle die gleiche Form und Größe haben.
Schneidwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spitzen (58) der mehreren Schneidzähne (34) eine Schneidebene definieren, wobei der Scheitel (74) jedes nicht schneidenden Vorsprungs (38) um einen Abstand von der Schneidebene beabstandet ist und wobei der Abstand zwischen etwa 0,01 Inch und etwa 0,02 Inch liegt.
Schneidwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Basis jeder der mehreren Sekundärflanken (46) näher an der Schnittebene liegt als eine Basis jeder der mehreren Primärflanken (42).
Schneidwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spanfläche (54) jedes Schneidzahns (34) tangential in eine entsprechende Sekundärflanke (46) übergeht.
Schneidwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Sekundärflanke (46) tangential in die Folgekante (82) eines entsprechenden nicht schneidenden Vor-sprungs (38) übergeht.
Schneidwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Sekundärflanke (46) einen Radius zwischen etwa 0,03 Inch und 0,06 Inch definiert.
Schneidwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mehreren Schneidzähne (34) so voneinander beabstandet sind, dass der Abstand zwischen benachbarten Schneidzähnen (34) zwischen etwa 0,2 Inch und etwa 0,5 Inch beträgt.
Schneidwerkzeug (10), umfassend: einen Körper (14) mit einer Schneidkante; eine Vielzahl von Schneidzähnen (34), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jeder Schneidzahn (34) umfasst: eine Spitze (58), eine von der Spitze (58) ausgehende Spanfläche (54), eine ebene primäre Relieffläche (62), die sich von der Spitze (58) erstreckt, und eine konkave sekundäre Relieffläche (66), die sich von der ebenen primären Relieffläche (62) erstreckt; eine Vielzahl von nicht schneidenden Vorsprüngen (38), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jeder nicht schneidende Vorsprung (38) enthält einen Scheitel (74), eine Führungskante (78), die sich von dem Scheitel (74) erstreckt, und eine Folgekante (82), die sich von dem Scheitel (74) erstreckt; mehrere Sekundärflanken (46), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jede Primärflanke (42) zwischen der Sekundärflanke (46) eines der mehreren Schneidzähne (34) und Führungskante (78) eines der mehreren nicht schneidenden Vorsprünge (38) ausgebildet ist; mehrere Sekundärflanken (46), die an der Schneidkante des Körpers (14) ausgebildet sind, wobei jede Sekundärflanke (46) zwischen der Spanfläche (54) eines der mehreren Schneidzähne (34) und der Folgekante (82) eines der mehreren nicht schneidenden Vorsprünge (38) ausgebildet ist; und wobei jede Primärflanke (42) länger ist als jede Sekundärflanke (46), gemessen in einer Richtung parallel zur Schneidkante.
Das Schneidwerkzeug nach 16, wobei jede Primärflanke (42) einen Primärflankenradius definiert; jede Sekundärflanke (46) einen Sekundärflankenradius definiert; und der Primärflankenradius größer als der Sekundärflankenradius ist.