DE19741089A1

DE19741089A1 - Schneid- und Ritzwerkzeug

Info

Publication number: DE19741089A1
Application number: DE19741089A
Authority: DE
Inventors: Horst Pete Kaemmerling-Essmann
Original assignee: Essmann & Schaefer
Current assignee: Essmann & Schaefer
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1998-04-02
Also published as: DE29616585U1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneid- und Ritzwerkzeug, vorzugs weise für den Druckschnitt, bestehend aus einer Klinge mit einer Schneidkante und mindestens einer an einer Klingenlängsseite aus gebildeten mit der anderen Klingenlängsseite einen Keilwinkel einschließenden Fase, wodurch beim Schneiden eine Normalkraftkom ponente und eine Querkraftkomponente auftreten.

Derartige Werkzeuge werden z. B. in der Kartonagenindustrie ein gesetzt, um aus einem Karton- oder Pappmaterial Zuschnitte für Kartons oder Schachteln (z. B. Zigarettenschachteln) herzustellen. Dies geschieht üblicherweise mittels Stanzvorrichtungen, die die klingenförmigen Werkzeuge mit zumindest beim Schneidvorgang zur Materialebene senkrechter Klinge so aufnehmen, daß die an einer Klingenlängsseite vorhandene Fase senkrecht zur Materialebene durch Hub- oder Rotationsbewegung in das Material eindringt. Hierdurch können die Zuschnitte einerseits ausgeschnitten sowie andererseits auch zur Bildung von Faltlinien durch ein nur teil weises Ausschneiden angeritzt werden, wobei die Faltlinien ein Auffalten des Zuschnittes, z. B. zu einer Schachtel ermöglichen.

Die Schneide des Schneid-, und Ritzwerkzeuges hat die Form eines Keiles, dessen Seitenflächen einen Keilwinkel bilden. Die Wirkung einer solchen Schneide wird beispielweise in Spaethe-Trzebia towsky: Metallbearbeitung Bd. 1, Olten - Freiburg i. Br., 6. Aufl. 1965, S. 67 beschrieben. Diese Wirkung ist von der Stellung und Bewegung der Schneide relativ zum Werkstück abhängig. Bei der beim Druckschneiden erfolgenden senkrechten Anstellung wird das Gut durchschnitten oder getrennt, während bei schräger Anstellung Späne abgetrennt würden. Durch die aufgebrachte Schnittkraft wird der Keil in den Werkstoff eingetrieben. Dabei muß er den Werk stoff verdrängen. Der zu überwindende Schnittwiderstand ist ab hängig von den Festigkeitseigenschaften des zu schneidenden Werk stoffes, von der Größe des Keilwinkels und der wirksamen Schnei denlänge. Bei schlankem Keil mit kleinem Keilwinkel ist weniger Werkstoff zu verdrängen als bei großem Keilwinkel. Der Schnitt widerstand ist deshalb geringer. Jedoch hat der schlanke Keil eine geringere Festigkeit, bricht leicht oder die Schneide stumpft leicht ab. Beim Trennen zerlegt sich die Schnittkraft in recht-winklig zu den Seitenflächen gerichtete Seitenkräfte. Die entstehende Reibung erfordert einen höheren Kraftaufwand. Die Seitenkräfte teilen sich in senkrechte und waagerechte Teilkräfte (Normal- und Querkraftkomponenten). Die senkrechten Kräfte bewir ken den Vortrieb, wobei sich unter Umständen vor der Schneidkante ein Riß bilden bzw. eine sogenannte Berstung im zu stanzenden Material auftreten kann. Übersteigen die waagerechten Teilkräfte (Querkraftkomponenten) die Festigkeit des Stanzgutes, so wird es auseinandergerissen. Es erfolgt ein Bruch mit rauher Bruchfläche, während die eigentliche Schnittfläche glatt ist.

In der DE-A-27 43 258 wird ausgeführt, daß zum Schneiden von Karton, Papier usw. normalerweise Klingen aus gehärtetem Stahl verwendet werden, die beim üblichen Anschleifen eine Rauheit von einem Mikrometer oder weniger besitzen und sehr oft ersetzt und neu angeschliffen werden müssen. Obgleich es auch Klingen mit einer Plattierung aus Wolframcarbid für derartige Zwecke gibt, welche diesen Nachteil nicht aufweisen, sind diese Ausführungen jedoch außerordentlich kostspielig und wenig verbreitet. Zweck des Anmeldegegenstandes dieser Schrift ist daher eine Verbes serung der Klingen aus gehärtetem Stahl für Stanz-/Schneidmaschi nen in der Weise, daß ihre Standzeit verlängert und gleichzeitig das Eindringen der Klinge in das zu bearbeitende Stanzgut er leichtert wird. Es wird eine Klinge aus gehärtetem Stahl be schrieben, die eine erste geschliffene Seitenfläche mit einer Rauheit von maximal 0,9 µm aufweist, welche einen Winkel von 19 bis 22 Grad mit einer flachen Klingenseite bildet, und die wei terhin eine zweite geschliffene Seitenfläche mit einer Rauheit von maximal 0,02 µm aufweist, welche einen Winkel mit der flachen Klingenseite bildet, der um 1 bis 5 Grad größer ist als der Win kel der ersten geschliffenen Seitenfläche. Die gewünschte Verbes serung wird also insbesondere durch eine sehr ausgeprägte Glätte und der Feinheit der Klinge, d. h. durch eine teilweise extrem geringe Oberflächenrauheit erreicht, womit ein beträchtlicher Fertigungsaufwand verbunden ist.

Insbesondere bei der Verarbeitung von folien- oder aluminiumka schiertem Karton bildet sich bei der Bearbeitung mit bekannten Schneid- und Ritzwerkzeugen Kantenstaub an den Zuschnitten, vielfach auch "Fusseln" genannt. Dieser Stanzstaub muß zum Teil in mühsamer Handarbeit, mit Bürsten, Schwingschleifer, Druckluft oder ähnlichen Hilfsmitteln von den Zuschnitten entfernt werden. Daher sind verschiedene technische Lösungen zur Vermeidung des Kantenstaubes vorgeschlagen worden.

Bei der Herstellung der auch unter dem Namen "Schneidlinien" be kannten Schneid- und Ritzwerkzeuge aus Stahl, wie sie beispiels weise in der DE-A-39 19 536 beschrieben ist, wird zunächst ein Stahlband durch eine spanabhebende Bearbeitung, wie beispiels weise durch Schaben oder Strählen, mit Anfasungen versehen, die die Schneid- bzw. Ritzkante bilden. Danach wird das Stahlband insbesondere im Bereich der Schneid- und Ritzkante gehärtet. Dieses Härten erfolgt durch Erwärmen auf die erforderliche Här tetemperatur und eine anschließende definierte Abkühlung. Das Erwärmen kann dabei in vorteilhafter Weise im induktionsverfahren mit Hochfrequenz erfolgen, da die Härtung insbesondere im Bereich der Schneid- und Ritzkante nur mit einer geringen Tiefe in der Dicke des Stahlbandes erfolgen muß. Der Bereich der Schneid- bzw. Ritzkante erhält dadurch in einem kontinuierlich durchführbaren Arbeitsgang die erforderliche Härte, so daß die Schneid- und Ritzwerkzeuge auch eine lange Standzeit aufweisen. Beim Hoch frequenz-Erwärmen bis auf die erforderliche Härtetemperatur erfolgt jedoch ein Anlaufen und Verzundern der Oberfläche des Stahlbandes. Solche Verzunderungen an den Flächen der Anfasungen beeinträchtigen das glatte Eindrücken in Karton, Papier oder dergleichen, so daß an den Schnittkanten des Kartons, Papiers oder dergleichen Schnittstaub und Ausfaserungen entstehen. Dem Anlaufen und Verzundern kann, wie die DE-A 39 19 536 vorschlägt, durch eine Schutzgasbehandlung entgegengewirkt werden.

Betrachtet man den Querschnitt der Klingen bekannter Schneid- und Ritzwerkzeuge, so läßt sich eine Vielzahl verschiedener Formen feststellen. Der Querschnitt kann symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein (vgl. US-A-2 276 376). Die Klinge kann eine konkave Gestalt, wie beispielsweise entsprechend der US-A-2 211 213, oder eine konvexe Gestalt, wie beispielsweise entsprechend der US-A-2 049 157 oder der US-A-2 276 376, besitzen. Allen Klingen gemeinsam ist jedoch mindestens eine Anfasung im Bereich der Klingenspitze, die in jedem Fall eben ausgebildet ist.

Die überwiegende Zahl der bekannten Schneid- und Ritzwerkzeuge besitzt insbesondere entweder eine geschabte oder eine ge schliffene Fase (FR-A-1 483 301, DE-A-23 04 237, DE-A-2 743 258), d. h. bei dem Vorprodukt, einem kaltgewalzten, gehärteten und angelassenen Stahlstreifen aus Federbandstahl, wird die Fase entweder durch Schleifen oder durch Schaben gebildet. Unter Schaben versteht man eine spanabhebende Bearbeitung, bei der das zu bearbeitende Werkstück relativ zu einem feststehenden Werk zeug, z. B. einem Hartmetallziehstein oder dergleichen bewegt wird, d. h. der Stahlstreifen wird zur Bildung der Fase in Längsrichtung durch mindestens eine Ziehstation gezogen.

In der EP-A-0 234 009 werden die Vor- und Nachteile der bekann ten entweder geschliffenen oder geschabten gattungsgemäßen - Schneid- und Ritzwerkzeuge beschrieben. Die geschliffene Fase weist einen minimalen Hohlschliff auf, wodurch sich eine her vorragende Schärfe ergibt, so daß ein geringer Stanzdruck er forderlich ist. Jedoch ist die Maßhaltigkeit einer derartigen Fase nicht für alle Zwecke zufriedenstellend. Geschabte Fasen besitzen aufgrund ihrer Herstellung im Ziehverfahren eine sehr gute Maßhaltigkeit, so daß sie bei hohen Ansprüchen an die Maß genauigkeit eingesetzt werden. Da die Fase aber schwach konvex ist, ist die Schärfe dieser Fase gering und sie wirkt nicht schneidend sondern drückend auf das Material ein, so daß höhere Stanzdrücke erforderlich sind. In den genannten Schriften wird ein Schneid- und Ritzwerkzeug, bzw. ein Herstellungsverfahren für ein Werkzeug vorgeschlagen, das sich insbesondere durch eine außerordentlich hohe Maßhaltigkeit, d. h. eine sehr geringe Höhentoleranz, auszeichnet, was für den oben beschriebenen Anwendungsfall insofern besonders wichtig ist, als die Schneid kante genau linear sowie parallel zu der Ebene des zu schneiden den und/oder zu ritzenden Materials verlaufen muß, da ansonsten nur ein ungleichmäßiges Ausschneiden bzw. Anritzen zu erreichen wäre. Ferner besitzt das Werkzeug eine erhöhte Standzeit und es wird die Bildung von Schnittstaub weitestgehend vermieden. Das Schneid- und Ritzwerkzeug besitzt dazu eine ausgehend von der Fasenspitze schabriefenfreie feingeschliffene Oberfläche auf der an einer an einer Klingenlängsseite ausgebildeten geschabten Fase. Der Anschliffwinkel des Feinschliffes beträgt dabei in einer vorteilhaften Ausführung ca. 45° bis 60°.

In der EP-A-0 715 933 werden Stanzmesser vorgestellt, die sich von allen vorstehend beschriebenen dahingehend unterscheiden, daß die Schneidenspitze eine bewußt angestrebte Verrundung aufweist. Diese Verrundung wird als das entscheidende Merkmal angesehen, durch welches verhindert werden soll, daß die Schneide bei Über druck beschädigt, d. h. plattgedrückt wird und ein Grat entsteht. Die Belastbarkeit einer solchen abgerundeten Schneide sei dreimal höher als die einer spitzen Schneide, wobei die Schnittqualität auch über hohe Auflagen erhalten bliebe. Bei einer solchen Aus führung muß von hohen notwendigen Schnittkräften ausgegangen wer den. Eine derartige stumpfe Schneide entsteht herstellungsbedingt auch beim Schaben von Fasen an der Klinge.

Aus den vorstehenden Angaben gehen die hohen Ansprüche an die beim Schneiden und Ritzen verwendeten Werkzeugen hervor, die sich wie folgt zusammenfassen lassen. Das geschnittene Gut muß eine hohe Schnittqualität bzw. -güte aufweisen, die sich durch die Erfüllung verschiedener Anforderungen auszeichnet:

- Einhaltung der geometrisch genauen Schnittfläche;
- keine, z. B. durch Messerbeschädigungen verursachte, Streifenbildung in Schnittrichtung;
- keine, z. B. durch wechselnde Härte über die Höhe eines zu schneidenden Stapels hervorgerufenen, wellenartigen Aus buchtungen;
- minimale Rauheit der Schnittfläche;
- keine Rißbildung bzw. Bersten vor der Schneidkante;
- minimaler Anfall von Schneidstaub, als dessen Hauptursache eine zu hohe Rauheit des Schneidwerkzeugs angesehen wird.

Aus den Anforderungen an die Qualität des Schnittgutes leiten sich dann die nachstehenden Forderungen an die Schneidwerkzeuge ab:

- hohe Schneidhaltigkeit, und zwar
- eine sehr geringe Höhentoleranz der Klinge, weil die Schneidkante genau linear sowie parallel zu der Ebene des zu schneidenden und/oder zu ritzenden Materials verlaufen muß;
- Maßhaltigkeit der Fase;
- geringe, aber hinsichtlich der Herstellungskosten optimierte Rauheit der Klinge;
- hohe Standzeit des Werkzeugs durch
- Festigkeit der Klinge - insbesondere darf diese auch bei überhöhtem Schneiddruck nicht beschädigt werden;
- Härte der Klinge zur Gewährleistung einer hohen Ver schleißfestigkeit;
- Gewährleistung eines optimalen Ablaufs des Schneidvorgangs hinsichtlich
- eines schneidenden (nicht drückenden) Eindringens in das Stanzgut;
- eines geringen Stanzdruckes durch minimalen Schnitt widerstand und kleine Reibungskräfte beim Schneiden;
- möglichst niedriger Herstellungsaufwand;
- kurze Zurichtzeiten bei der Bemesserung der Stanzformen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneid- und Ritz werkzeug der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem die se sich teilweise antagonistisch zueinander verhaltenden Forde rungen besser erfüllt werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Fase eine derart kon vexe Krümmung aufweist, daß jede in Richtung der Schneidkante an die Fase angelegte Tangente mit einer in Schnittrichtung durch die Schneidkante verlaufenden Achse einen Winkel einschließt, der kleiner als 90° ist.

Erfindungsgemäß kommt es zur Bildung einer grundsätzlich schar fen, spitzwinkligen Schneidkante, aber während des Eindringens der Klinge des Schneidwerkzeugs in das zu schneidende Gut über die Schnittiefe zur Ausbildung jeweils unterschiedlicher wirksam werdender Keilwinkel, die durch die Winkel zwischen den in Rich tung der Schneidkante an die Fase angelegte Tangenten und der in Schnittrichtung durch die Schneidkante verlaufende Achse bestimmt werden. Ausgehend von der Schneidkante des Werkzeugs in Richtung auf die Oberkante des zu schneidenden Gutes nehmen diese Winkel stetig ab. Mit dieser Winkelveränderung ist ursächlich von der Schneidkante des Werkzeugs ausgehend über die Länge der Fase eine Veränderung des Verhältnisses der Normalkraftkomponente zur Quer kraftkomponente der Schnittkraft verbunden. An der Schneidkante ist die Normalkraftkomponente im Vergleich zur Querkraftkom ponente groß, während am anderen Ende der Fase ein Minimalwert des Verhältnisses von Normalkraftkomponente zur Querkraftkom ponente erreicht wird. Durch die Größe und den Verlauf der kon vexen Krümmung der Fase kann dieses Verhältnis vorteilhafterwei se, angepaßt an die Beschaffenheit des zu schneidenden Gutes, kontrolliert gesteuert werden, wodurch auch eine Rißbildung bzw. Berstung vor der Schneidkante wirksam vermieden wird.

Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, wenn die konvexe Krümmung der Fase derart ausgebildet ist, daß beim Eindringen in das zu schneidende Gut das Verhältnis der Normalkraftkomponente zur Querkraftkomponente von der Schneidkante ausgehend über die Länge der Fase von maximal etwa 100 auf minimal etwa 0,2 abnimmt. Innerhalb dieses Bereiches muß insbesondere eine derartige Krüm mung der Fase als optimal angesehen werden, bei der beim Ein dringen des Werkzeugs in das zu schneidende Gut das Verhältnis der Normalkraftkomponente zur Querkraftkomponente von der Schneidkante ausgehend über die Länge der Fase von maximal etwa 5 auf minimal etwa 0,5 abnimmt.

Mit einem derartigen Kräfteverlauf ist nicht nur ein schneidendes Eindringen der Schneidkante in den Karton oder den Papierstapel garantiert, sondern es kann auch bei einem vergleichsweise ge ringen Stanzdruck gearbeitet werden, da das zu schneidende Gut dem erfindungsgemäß ausgebildeten Schneidwerkzeug nur einen mini malen Schnittwiderstand entgegensetzt. Auch der Verlauf der Reibungskräfte zwischen der Klinge und dem zu schneidenden Gut kann vorteilhafterweise durch die Größe und den Verlauf der konvexen Krümmung beim Schneiden kontrolliert gesteuert werden. Außerdem hat sich auch gezeigt, daß sich die erfindungsgemäße Ausbildung der Fase im Hinblick auf eine Reduzierung des Anfalls von Schneidstaub günstig auswirkt. Im Vergleich zu den bekannten Werkzeugen besitzt das erfindungsgemäße Schneid- und Ritzwerkzeug des weiteren aufgrund der konvexen Ausbildung des Schneidenkeils im Bereich der Fase eine höhere Festigkeit der Klinge. Diese kann auch bei hohem Schneiddruck nicht beschädigt werden kann und ne ben einer verbesserten Maßhaltigkeit wird auch eine Standzeitver längerung möglich. Eine im gestanzten Gut durch Messerbeschä digungen verursachte, unsaubere Schnittkante ist unterbunden. Diesen überraschend vielen Vorteilen stehen keine Qualitätsein bußen, sondern sogar weitere Verbesserungen der Gebrauchs- und Fertigungseigenschaften des Schneid- und Ritzwerkzeugs gegenüber.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung enthalten. Anhand mehrerer in den beiliegenden Zeichnungsfiguren darge stellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt und vergrößert gegenüber der natürli chen Größe, eine erste Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Schneid- und Ritzwerkzeuges,

Fig. 2 in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung, eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneid- und Ritzwerkzeuges,

Fig. 3 in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung, eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneid- und Ritzwerkzeuges,

Fig. 4 in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung, eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneid- und Ritzwerkzeuges,

Fig. 5 ein Oberflächenprofil einer Fase eines erfindungs gemäßen Schneid- und Ritzwerkzeuges.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß sie in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben werden.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht eine erste Ausführungsform eines er findungsgemäßen Schneid- und Ritzwerkzeuges, das vorzugsweise für den Druckschnitt vorgesehen ist, aus einer Klinge 1, die eine scharfe Schneidkante 2 aufweist. An den beiden Klingenlängsseiten 3 sind Fasen 4 ausgebildet, die miteinander einen Keilwinkel α einschließen. Dadurch treten beim Schneiden an jeder Stelle der Fasen 4 jeweils eine Normalkraftkomponente F_N und eine Querkraft komponente F_S auf. Die Fasen 4 weisen eine derart konvexe Krüm mung auf, daß jede in Richtung der Schneidkante 2 an die Fase 4 angelegte Tangente T-T mit einer in Schnittrichtung (dargestellt durch die Schnittkraft F) durch die Schneidkante 2 verlaufenden Achse X-X einen Winkel β einschließt, der kleiner als 90° ist.

Die in Schnittrichtung F durch die Schneidkante 2 verlaufende Achse X-X ist eine Mittenachse, hinsichtlich derer die Klingen längsseiten 3 mit den konvexen Fasen 4 symmetrisch ausgebildet sind. Wahlweise können die Klingenlängsseiten 3 mit ihren Fasen auch asymmetrisch zueinander ausgebildet sein. Der von den Fasen 4 an den beiden Klingenlängsseiten 3, bzw. von den Tangenten T-T eingeschlossene wirksame Keilwinkel α ändert sich stetig mit zu nehmenden Abstand von der Schneidkante 2. Bei einer symmetrischen Ausbildung der Klinge 1 ergibt er als doppelter Wert des Winkels β zwischen der an einer Klingenlängsseite 3 in Richtung der Schneidkante 2 an die Fase 4 angelegte Tangente T-T mit der Mittenachse X-X.

Die konvexe Krümmung der Fase 4 ist derart ausgebildet, daß auf grund der Veränderung des Keilwinkes α beim Eindringen in das zu schneidende Gut das Verhältnis der Normalkraftkomponente F_N zur Querkraftkomponente F_S von der Schneidkante 2 ausgehend über die Länge der Fase 4 abnimmt.

Die Klinge 1 kann zweckmäßigerweise eine Dicke D im Bereich von 0,3 bis 2,0 mm aufweisen. Eine bevorzugte Ausführung hat eine Dicke D von etwa 0,7 mm. Ein Winkel γ zwischen einer von der Schneidkante 2 ausgehenden, zum anderen Ende der Fase 4 ver laufenden Sekante S-S und der in Schnittrichtung F durch die Schneidkante 2 verlaufenden Achse X-X sollte zweckmäßigerweise im Bereich von 15° bis 35° liegen. Vorzugsweise kann dieser Win kel γ bei etwa 27° liegen. Durch die Angabe der Dicke D der Klinge 1 und des Winkels γ ist die Länge L der Sekante S-S fest gelegt. Sowohl vom fertigungstechnischen Standpunkt als auch vom Standpunkt des Schneidvorganges aus hat es sich nun als günstig erwiesen, wenn die Fase 4 durch einen Kreisbogenabschnitt mit einem Radius R begrenzt ist, der den drei- bis fünffachen Wert der Sekantenlänge L aufweist. Im o.g. bevorzugten Fall einer Dicke D der Klinge 1 von etwa 0,7 mm und einem Winkel γ von etwa 270 kann der Radius R derart günstigerweise einen Wert von etwa 2,8 mm annehmen.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Er findung unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch eine hinsichtlich der in Schnittrichtung F durch die Schneidkante 2 verlaufenden Achse X-X asymmetrische Ausbildung. An den Klingenlängsseiten 3 befinden sich Fasen 4, 5 unter schiedlicher Länge. Die Fase 4 größerer Länge weist die erfin dungsgemäße konvexe Krümmung auf. Die kürzere Fase (Gegenfase 5) ist in bekannter Weise eben ausgebildet. Bedarfsweise könnte aber auch die kürzere Gegenfase 5 erfindungsgemäß ausgebildet sein.

Der von den Fasen 4 an den beiden Klingenlängsseiten 3 einge schlossene wirksame Keilwinkel α ändert sich beim zweiten Aus führungsbeispiel der Erfindung ebenfalls stetig mit zunehmenden Abstand von der Schneidkante 2. Bei der asymmetrischen Ausbildung der Klinge 1 ergibt er als Summe des Winkels β zwischen der an einer Klingenlängsseite 3 in Richtung der Schneidkante 2 an die Fase 4 angelegte Tangente T-T mit der in Schnittrichtung F durch die Schneidkante 2 verlaufenden Achse X-X und eines Winkels δ zwischen der Gegenfase 5 an der anderen Klingenlängsseite 3 und der Achse X-X.

Auch hier ist die konvexe Krümmung der Fase 4 derart ausgebil det, daß beim Eindringen in das zu schneidende Gut das Verhältnis der Normalkraftkomponente F_N zur Querkraftkomponente F_S von der Schneidkante 2 ausgehend über die Länge der Fase 4 abnimmt. Zur besseren Veranschaulichung dieses Sachverhalts sind in Fig. 2 an zwei unterschiedlichen Stellen die Normalkraftkomponente F_N und die Querkraftkomponente F_S eingetragen. In der Nähe der Schneid kante ist die Normalkraftkomponente mit F_N1 und die Querkraftkom ponente F_S1 bezeichnet. An einem weiter von der Schneidkante ent fernten Punkt auf der Fase trägt die Normalkraftkomponente die Bezeichnung F_N2 und die Querkraftkomponente die Bezeichnung F_S2. Wie aus der Zeichnung deutlich zu erkennen ist, ist das Verhält nis von Normalkraftkomponente F_N1 zu Querkraftkomponente F_S1 grö ßer als das Verhältnis von Normalkraftkomponente F_N2 zu Quer kraftkomponente F_S2. Mit zunehmendem Abstand von der Schneidkante wächst die Querkraftkomponente F_S relativ zur Normalkraftkompo nente F_N an.

Im bekannten, erfindungsgemäß zu vermeidenden Fall, daß die Fase 4 eine derart konvexe Krümmung aufweist, daß eine an der Schneid kante 2 an die Fase 4 angelegte Tangente T-T mit der in Schnitt richtung F durch die Schneidkante 2 verlaufenden Achse X-X einen rechten Winkel β einschließt, wäre die Normalkraftkomponente F_N gleich der Schnittkraft F und die Querkraftkomponente F_S ungün stigerweise gleich Null.

Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, wenn die konvexe Krümmung der Fase 4 so ausgebildet ist, daß beim Eindringen in das zu schneidende Gut das Verhältnis der Normalkraftkomponente F_N zur Querkraftkomponente F_S von der Schneidkante 2 ausgehend über die Länge der Fase 4 von maximal etwa 100 auf minimal etwa 0,2 abnimmt. Insbesondere erscheint eine Abnahme von einem Ma ximalwert von etwa 5 auf einen Minimalwert von etwa 0,5 als opti mal. Die Klinge 1 dringt sehr leicht in das zu schneidende Gut ein und trennt dieses, ohne daß Berstungen oder nennenswerte Be träge an Schneidstaub auftreten.

Fig. 3 veranschaulicht das dritte Ausführungsbeispiel der Er findung. Dieses unterscheidet sich von den beiden anderen da durch, daß die Klingenlängsseiten 3 jeweils eine weitere Ab schrägung 6 aufweisen. Diese kann mit den Fasen 4 einen Vierer schliff bilden. Eine solche Abschrägung 6 kann in figürlich nicht dargestellter Weise auch nur an einer der Klingenlängsseiten 3 vorgesehen sein, wobei diese dann mit der Fase 4 einen Doppel schliff bilden kann. Durch die facettenartige Ausbildung mit der zusätzlichen Abschrägung 6 erhält die Klinge eine schlankere Ge stalt und kann so an die Dicke des Schneidgutes angepaßt werden. Die erfindungsgemäßen Fasen 4 können in diesem Fall hinsichtlich der Länge L ihrer Sekanten S-S besonders kurz ausgebildet sein.

In Fig. 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar gestellt. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um ein asymmetrisch ausgebildetes Schneid- und Ritzwerkzeug, wel ches aber nur an einer Klingenlängsseite 3 eine, erfindungsgemäß ausgebildete Fase 4, jedoch an der anderen Längsseite 3 keine Gegenfase 5 aufweist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Schneid- und Ritzwerkzeuges ist besonders dann von Vorteil, wenn die Klinge 1 aus einem zu mindest im Bereich der Fase 4 gehärteten, vorzugsweise induk tionsgehärteten, und anschließend, vorzugsweise bei einer Tem peratur von 250 bis 500°C, angelassenen Federbandstahl besteht. Bei der thermischen Behandlung durch das Härten und Anlassen kann der im Stahl enthaltene Kohlenstoff ausdiffundieren, wodurch es im Werkstoff zu einer Randentkohlung kommt. Diese Randentkohlung ist an einer Kante oder Spitze größer als an einer eben oder kon kav ausgebildeten Fläche und zieht das Entstehen einer weichen Randschicht nach sich. Die Dicke einer solchen Randschicht ist an einer Kante wie der Schneidkante 2 größer als an anderen Stel len der Fase 4. Daher kann der Werkstoff an dieser Stelle beson ders leicht spanabhebend entfernt werden, um zu einem erfindungs gemäßen Schneid- und Ritzwerkzeug zu kommen. Jedoch könnte aber auch eine hartstoffbeschichtete Fase erfindungsgemäß ausgebildet sein.

Die Fase 4 (oder ggf. 5) kann vorteilhafterweise durch Schleifen erzeugt werden. Weiterhin ist es im Hinblick auf den Schneidvor gang günstig, wenn die Fase 4 (bzw. 5) einen Querschliff auf weist.

Hinsichtlich der Bearbeitungsgenauigkeit der Fase 4 hat es sich gezeigt, daß die Fase 4 vorteilhafterweise im Gegensatz zum ein gangs dargestellten Stand der Technik mit einer maximalen Rauh tiefe R_t von weniger als 2,5 µm, vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 µm ausgeführt werden kann, wenn sie ein Rauheitsprofil aufweist, bei dem der Traganteil t_p in einer Tiefe, die der halben Rauhtiefe R_t entspricht, etwa 30 bis 85 Prozent, vorzugsweise über etwa 50 Prozent, beträgt. Trotz der etwas größeren Rauhtiefe R_t ergeben sich glatte Schnittflächen und wenig Kantenstaub. Ein solches Profil ist in Fig. 5 dargestellt. Es handelt sich dabei um ein idealisiertes Oberflächenprofil mit einem Traganteil t_p von 75 Prozent in einer Tiefe, die der halben Rauhtiefe R_t entspricht. Die Profilausbildung kann durch die Wahl der Art und der tech nologischen Parameter des spanabhebenden Bearbeitungsverfahrens an der Fase 4 bestimmt werden.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehenden Ausfüh rungsbeispiele. So ist es beispielsweise auch möglich, die Krüm mung der Fase 4 nicht kreisbogenförmig sondern als Teil einer Ellipse oder einer anderen konvexen Kurve auszuführen, bei der jede in Richtung der Schneidkante 2 an die Fase 4 angelegte Tangente T-T mit einer in Schnittrichtung F durch die Schneid kante 2 verlaufenden Achse X-X einen spitzen Winkel ß ein schließt, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1 Klinge
2 Schneidkante
3 Klingenlängsseite
4 Fase
5 kurze Fase (Gegenfase)
6 Abschrägung an 3
D Dicke von 1
F Schnittkraft, Schnittrichtung
F_N Normalkraftkomponente
F_S Querkraftkomponente
F_N1 Normalkraftkomponente (in der Nähe von 2)
F_S1 Querkraftkomponente (in der Nähe von 2)
F_N2 Normalkraftkomponente (entfernt von 2)
F_S2 Querkraftkomponente (entfernt von 2)
L Länge von S-S
R Radius für 4
S-S Sekante an 4
T-T Tangente an 4
X-X Achse von 1 durch 2
α Keilwinkel
β Winkel zwischen T-T und X-X
γ Winkel zwischen S-S und X-X
δ Winkel zwischen 5 und X-X

Claims

1. Schneid- und Ritzwerkzeug, vorzugsweise für den Druck schnitt, bestehend aus einer Klinge (1) mit einer Schneidkante (2) und mindestens einer an einer Klin genlängsseite (3) ausgebildeten mit der anderen Klin genlängsseite (3) einen Keilwinkel (α) einschließenden Fase (4), wodurch beim Schneiden eine Normalkraftkom ponente (F_N) und eine Querkraftkomponente (F_S) auftre ten, dadurch gekennzeichnet, daß die Fase (4) eine derart konvexe Krümmung aufweist, daß jede in Richtung der Schneidkante (2) an die Fase (4) angelegte Tangente (T-T) mit einer in Schnittrichtung (F) durch die Schneidkante (2) verlaufenden Achse (X-X) einen Winkel (β) einschließt, der kleiner als 90° ist.

2. Schneid- und Ritzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Krümmung der Fase (4) derart ausgebildet ist, daß beim Eindringen in das zu schneidende Gut das Verhältnis der Normalkraftkomponente (F_N) zur Quer kraftkomponente (F_S) von der Schneidkante (2) ausgehend über die Länge der Fase (4) von maximal etwa 100 auf minimal etwa 0,2 abnimmt.

3. schneid- und Ritzwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Krümmung der Fase (4) derart ausgebildet ist, daß beim Eindringen in das zu schneidende Gut das Verhältnis der Normalkraftkomponente (F_N) zur Quer kraftkomponente (F_S) von der Schneidkante (2) ausgehend über die Länge der Fase (4) von maximal etwa 5 auf minimal etwa 0,5 abnimmt.

4. Schneid- und Ritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Schnittrichtung (F) durch die Schneidkante (2) ver laufende Achse (X-X) eine Mittenachse ist, hinsicht lich derer die Klingenlängsseiten (3) mit den konvexen Fasen (4) symmetrisch ausgebildet sind.

5. Schneid- und Ritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine hin sichtlich der in Schnittrichtung (F) durch die Schneidkante (2) verlaufenden Achse (X-X) asymmetri sche Ausbildung, wobei sich an den Klingenlängsseiten (3) Fasen (4, 5) unterschiedlicher Länge befinden und zumindest die Fase (4) größerer Länge die konvexe Krümmung aufweist.

6. Schneid- und Ritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinge (1) eine Dicke (D) im Bereich von 0,3 bis 2,0 mm, vorzugsweise etwa 0,7 mm, aufweist, ein Winkel (γ) zwischen einer von der Schneidkante (2) ausgehenden, zum anderen Ende der Fase (4) verlaufenden Sekante (S-S) und der in Schnittrichtung (F) durch die Schneid kante (2) verlaufenden Achse (X-X) im Bereich von 15° bis 35°, vorzugsweise bei etwa 27°, liegt und die Fase (4) durch einen Kreisbogenabschnitt mit einem Radius (R) begrenzt ist, der den drei- bis fünffachen Wert der Sekantenlänge (L) aufweist.

7. Schneid- und Ritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinge (1) aus einem zumindest im Bereich der Fase (4) gehärteten, vorzugsweise induktionsgehärteten, und an schließend, vorzugsweise bei einer Temperatur von 250 bis 500°C, angelassenen Federbandstahl besteht.

8. Schneid- und Ritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fase (4) geschliffen ist.

9. Schneid- und Ritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fase (4) einen Querschliff aufweist.

10. Schneid- und Ritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Klingenlängsseite (3) eine weitere Ab schrägung (6) aufweist.

11. Schneid- und Ritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fase (4) eine maximale Rauhtiefe R_t von weniger als 2,5 µm, vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 µm, und ein Rauheits profil aufweist, bei dem der Traganteil t_p in einer Tiefe, die der halben Rauhtiefe R_t entspricht, etwa 30 bis 85 Prozent, vorzugsweise über etwa 50 Prozent, be trägt.