DE2501162A1

DE2501162A1 - Metallschneid- und fertigbearbeitungswerkzeug

Info

Publication number: DE2501162A1
Application number: DE19752501162
Authority: DE
Inventors: Henry Pomernacki
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1974-02-07
Filing date: 1975-01-14
Publication date: 1975-08-14
Also published as: GB1503922A; BR7500258A; CA990489A; BE825338A; JPS50118389A; AU7646274A; CH595927A5; FR2260411B2; FR2260411A2

Description

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dr. ing. H. NEGENDANK (icro · dipl-tng. H. H ΑΧΤΟΚ · dipl-phys. W. SCHMITZ DIPPING. E, GRAALFS · dipping. W. WEHNERT

hambuhg-münchen D±pl.-Phys. W. Carstens

ZUSTEIXUNGSANSCHBIFT: HAMBURG 86 · NKTTBH WALI 41

TEI.. SS 7« SS UND 8β 41 10 ...... _ TBLBGH. NBOSDAFATKNT HAMBVHO

Illinois Tool Works Inc. MÜNCHEN IS · MOZARTSTR. SS

8501 West Higgins Road ,«....·.-

TKLBOR. NBOKDAFATBNT MÜNCHBI* Chicago. Ill« 6O631/U3A Hamburg. 7. Januar 1975 Metallschneid- und -fertigbearbeitungswerkzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein sägeartiges Schneidwerkzeug, insbesondere auf ein Sohneidwerkzeug, welches in der Lage ist, einen bogenförmigen Schlitz in einem Werkstück, beispielsweise aus Metall derart genau zu formen, daß auf den Selten eines solchen Schlitzes eine feinbearbeitete Oberfläche gegeben 1st·

Besondere Schwierigkeit besteht bei bestimmten Metallsohneidvorgangen darin, daß das Werkzeug in der Lage sein soll, auf den Oberflächen des Werkstücks, die der Schneidtätigkeit oder der Tätigkeit des Werkzeugs zum Entfernen von Metall unterworfen wurden, eine glatte und genaue Fertigbearbeitung zu gewährleisten. Ein Beispiel eines solchen Vorgangs, bei dem auf eine Präzision derartiger Oberflächen geachtet werden muß, ist bei der Bildung von Dichtungsaufnahmesohlitzen im Rotor einer umlaufenden Verbrennungemasohlne gegeben· Ss sind bereits verschiedene Maschinen und Werkzeuge konstruiert worden, um derartige Schlitze schnell zu bilden. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens und einer derartigen Vorrichtung zur Bildung von

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Schlitzen in einem solchen Werkstück ist in der gleichlaufenden und gemeinsam überschriebenen Anmeldung Serial No. Zkh 030 unter dem Titel "Verfahren und Werkzeug zum Schneiden von Seitendichtungsnuten" gegeben (jetzt US Patent Nr. 3 786 702).

Das hier beschriebene neuartige Werkzeug erzeugt in hohem Maße genaue bogenförmige Schlitze bei Verwendung in Verbindung mit der in der oben erwähnten gleichlaufenden Anmeldung beschriebenen Maschine, ist jedoch nicht auf eine derartige Verwendung begrenzt.

Eine weitere Schwierigkeit, die bei Verwendung bekannter sägenartiger Werkzeuge in Vorgängen auftritt, bei denen eine hochgradig genaue Oberflächenbearbeitung verlangt wird, besteht darin, daß der durch den Span selbst in der zu schneidenden Kerbe ausgeübte Druck die Seitenfläche des Schlitzes beschädigt oder zerkratzt.

Die oben erwähnten Schwierigkeiten werden durch die besonderen Zahn- und Seitenflächenformen gemäß der Erfindung erheblich gemildert. Längs dem Schneidrand des blattartigen Werkzeugs sind Vor- und Fertigschneidzähne im Wechsel angeordnet. Der Vorschneidzahn ist länger als der Fertigschneidzahn, hat jedoch eine Endschneidkante, die schmäler ist als der Fertigschnei dz ahn. Außerdem sind angrenzend an die Endschneidkante der Zähne im wesentlichen flache schmale Stege angeordnet, die sich allgemein lotrecht zur Längsachse des Messers erstrecken.

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Diese Stege sind durch dünne Bandabschnitte miteinander verbunden und können besondere ausgelegt sein, so daß sie die Si ten des zu schneidenden Schlitzes oder der zu schneidenden Kerbe reiben und polieren.

Die obige Aufgabe sowie weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung verschiedener Ausführungsformen derselben sowie aus den Darstellungen der beigefügten Zeichnungen hervor· Es zeigent

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Werkzeugs mit Zähnen gemäß der Erfindung)

Fig· 2 eine vergrößerte TeilSeitenansicht des Werkzeugs zur Darstellung insbesondere der Zahnkonstruktion und der Auslegung gemäß der Erfindung}

Fig. 3 einen senkrechten Teilschnitt naoh der Linie 3-3 der Fig. Zi

Fig. h einen senkrechten Teilschnitt naoh der Linie k-k der Fig. 2|

Fig. 5 einen senkrechten Teilschnitt ähnlich demjenigen der Fig. 3j jedoch von einer wahlweise möglichen Ausführungsform der Erfindung!

Fig. 6 einen senkrechten Teilschnitt ähnlich demjenigen der Fig. h_t und zwar von der wahlweise möglichen Ausführungsform naoh Fig. 5|

Fig. 7 einen senkrechten Teilschnitt naoh den Linien 7-7

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der Fig· 9 zur Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung)

Fig· 8 einen senkrechten Teilschnitt nach den Linien 8-8 der Fig. 9 zur Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung)

Fig· 9 eine vergrößerte Teilseitenansicht einer anderen Ausführungsform des Werkzeugs)

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine Werkzeughalterung, velche die Schneidkante des darin gehaltenen Werkzeugs gemäß der Erfindung zeigt) und

Fig· 11 einen Teilschnitt durch das eingespannte Werkzeug nach den Linien 11-11 der Fig· 10·

Es wird nunmehr insbesondere auf die Zeichnungen Bezug genommen« Das Schneidwerkzeug gemäß der Erfindung ist allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet· Fig· 1 zeigt eine Ausführungsform des Werkzeugs 10 mit einem Oberteilabechnitt 12, in dessen beide Enden geeignete Messerhalteeinrichtungen eingesetzt sind, sowie eine Reihe Sohneidzähne Ik längs einer Längskante des Oberteils, Wie am deutlichsten aus Fig. 2 hervorgeht, enthält die Schneidkante des Werkzeugs relativ lange Zähne 16 und kürzere Zähne 18, die abwechselnd in Längsrichtung derselben angeordnet sind· Der Unterschied in der Länge dieser zwei Zähne ist als die Entfernung "d" dargestellt.

Auf den Fertigbearbeitungezähnen 18 und den Vorschneidxähnen 16 sind jeweils flache parallele Oberflächen 22 bzw. Zk vor-

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gesehen. Diese Oberflächen dienen als Polieretege und erstrecken sich von den Endkanten der Zähne um eine kurze Entfernung nach oben} sie werden im folgenden ausführlicher beschrieben.

Die in der bevorzugten Ausführungsform der Figuren 2 bis k gezeigten Vorschneidzähne 16 enthalten eine Endschneidkante 32 und zwei divergierende Schneidkanten 3k und 36. Somit entspricht der Querschnitt des durch diesen Vorschneidzahn 16 gebildeten oder entfernten Spans dem Abschnitt "a" in Fig. k. Die Verwendung eines Vorsohneidzahns mit einer Endschneidkante, wie beispielsweise bei 32 gezeigt, deren Breite geringer ist als die erwünschte Breite der Kerbe, hindert den Span daran, Seitandrücke gegen, die fertig bearbeitete Oberfläche eines Schlitzes auszuüben und die fertig bearbeitete Oberfläche zu beschädigen.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Querschnitt des von der Endschneidkante 30 des Fertigbearbeitungezahns 18 entfernten Spans den Flächen ⁿb^N entspricht. Somit vollendet der Fertigbearbeitungszahn die Materialentfernung in der Kerbe, um den Schlitz genau auf die erwünschte Breite zu kalibrieren. Die Entfernung der zwei Seitenecken des Spans durch die Fertig« bearbeitungszähne 18 schafft Raum für das Spanmaterial, so daß es nach innen fließen kann, und verhindert somit wiederum eine Beschädigung der Oberflächenbearbeitung der Seitenfläche·

Die Kombination eines längeren Vorschneidzahns 16 mit einem kürzeren Fertigbearbeitungszahn 18, die im Wechsel auf der

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Schneidkante dee Werkzeugs entlang angeordnet sind, ermöglicht somit eine schnelle und wirksame Entfernung des Materials unter Ausschaltung von Spannungen oder Druckkräften, die leicht von dem Span selbst auf die Seitenflächen einer Kerbe ausgeübt werden. Xn der Praxis ist festgestellt worden, daß die Entfernung ^Mdⁿ, um die sich der längere Zahn 16 unter dem kürzeren Zahn 18 erstreckt, für eine Verwendung entsprechend der Beschreibung in der oben erwähnten gleichlaufenden Anmeldung Serial No. 2kk 030 am zweckmäßigsten einen Wert von etwa 0,005 Zoll hat. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß bei anderen Anwendungearten diese Entfernung "d" entsprechend den jeweils für das betreffende Werkstück und/oder die entsprechende Umgebung verlangten Bedingungen schwanken kann.

Hinter den Endschneidkanten der Vorschneidzähne 16 und der Fertigfcearbeitungszähne 18 sind Freiwinkel ^RA^N und ^HB^N in etwa in bekannter Weise vorgesehen. Die Zähne können durch einen bandartigen Abschnitt 20 von einer geringeren als der für die Kerbe gewünschten Dicke miteinander verbunden werden.

Jeder Zahn enthält entsprechend der Darstellung zwei parallele flache Seitenflächen, wie beispielsweise 22 und Zh, Diese Oberflächen erstrecken sich um eine kurze Entfernung hinter die Ebene der Schneidkanten 32, 34, 36 und 30 in jedem der Vorschneidzähne 16 bzw. 18. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Oberflächen in Ebenen liegen, die allgemein lotrecht zu der Ebene sind, welche die Endschneidkanten enthält. Das heißt, sie sind weder hinter der Schneidkante noch oberhalb der Schneidkante ausgenommen. Diese Bereiche bieten somit eine

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kleine Oberfläche, welche dazu dient, die Seitenwände des in das Werkstück einzuschneidenden Schlitzes zu polieren. Es kann oberhalb dieser Polierstege 22 und Zk eine leichte Ausnehmung vorgesehen werden, indem man nach innen verjüngte Stegverlängerungen 28 und Z6 vorsieht, welche die parallelen Oberflächen Zk bzw. 22 mit dem Teil 12 des Werkzeugs verbinden, und welche im allgemeinen Verlängerungen der Seitenflächen dieses Teils sind.

Das Werkzeug gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere zur genauen Fertigbearbeitung der Oberflächen eines Schlitzes bei Anwendung schnell hin- und hergehender Hübe, wobei die gesamte Hubweite relativ kurz ist, beispielsweise gleich einer oder zwei Zahnteilungen auf dem Werkzeug· Eine genau gesteuerte oder nockenbetätigte Werkzeugbetätigungeeinrichtung, die mit dem Werkzeug gemäß der Erfindung arbeitet, schneidet schnell eine Kerbe der erforderlichen Tiefe, während die Pollerstege 22 und Zk die Seitenwände der Kerbe während der Schneidvorgänge viele Male reiben, um ihnen eine glänzende und genau fertig bearbeitete Oberfläche zu geben·

Die Ausführung»form nach den Figuren 5 und 6 beschreibt eine weitere Form des Vorschneidzahns, die entsprechend der Lehre dieser Erfindung arbeitet. Die divergierenden Endschneidkanten kommen in Fortfall, und die Sndschneidkante 32a arbeitet größtenteils in derselben Weise wie die Endschneidkanten 32, 34 und 36 in der bevorzugten Aueführungsform· Jedoch sieht die in den Figuren 5 und 6 gezeigte Ausführungsform nur zwei

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zu schärfende Schneidkanten für jede Gruppe von zwei Zähnen vor, Im Gegensatz zu den vier Schneidkanten 32, Jk, 36 und 30, die In der bevorzugten AusfUhrungsform geschärft werden müssen.

Die In den Figuren 7 bis 9 gezeigte Ausführungsform zeigt ein weiteres Erfindungsmerkmal des Schneidmessers 10b, bei welchem die Fertigbearbeitungszähne 18b mit abgeschrägten Abschnitten 30b¹ an den Ecken der Schneidkante 30b versehen sind« Der Fertigbearbeltungsschnitt wird somit in Form einer Spanmaterialentfernung im stumpfen Winkel zu den Seitenflächen durchgeführt, und eine derartige Entfernung wird somit mit einem Mindestmaß an seitlichem Druck auf die Wandflächen der Kurven durchgeführt. Diese Form setzt auch die Neigung der Spantrennkräfte zur örtlichen Begrenzung herab, was bei jeder nachfolgenden Vorschubebene eine Markierungslinie hervorbringen würde.

Wie bereite oben erwähnt, 1st das messerartige Werkzeug gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß es in einem Rotor für eine Umlaufende Verbrennungsmaschine einen bogenförmigen Dichtungsaufnahme sohl!tζ genau ausbildet» Es ist daher ein weiteres Merkmal des oben beschriebenen Werkzeugs mit Bezug auf die Figuren 1, 9» 10 und 11 darzustellen. Zusätzlich zu dem Erfordernis der genauen Oberflächenbearbeitung der Wände des Dlchtungsaufnahmeschiltζes zur Verhinderung eines Gasaustritte infolge eines Hindurch!eckens durch die darin aufgenommenen Dichtungen hängt die Leistungsfähigkeit der

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Dichtungen auch von der Genauigkeit der Ausbildung eines sich lotrecht zur Stirnseite des Rotors erstreckenden Schlitzes ab« Ein geneigter Schlitz oder ein Schlitz» der im Winkel zu einer Ebene senkrecht zur Stirnseite des Rotors liegt, ist nicht erwünscht· Die neuartige Steg- und Bandkonstruktion der Messer 10 und 10b der vorliegenden Erfindung stellt sicher, daß die bogenförmigen Sohlitze genau lotrecht zur Stirnseite des Rotors gebildet werden.

Die Figuren 10 und 11 zeigen ein Messer gemäß der vorliegenden Erfindung, das mit Hilfe der Me es erhaltet} ffnungen 38 in eine entsprechende Halterung kO eingespannt ist· Die Halterung wird dann um einen Sohwenkpunkt Ui in der Richtung A hin- und herbewegt, um in dem Rotorwerketück bogenförmige Sohlitze zu bilden. Das Vorhandensein der schmalen Stege 26, 28 und 26b, 28b, die durch dünne Bandabschnitte 20 und 20b miteinander verbunden sind, gestattet es den Sohneidkanten, die genau bogenförmige Gestalt anzunehmen, die duroh die eingespannte Grundform des Messers festgelegt ist. Somit ist die Längskante einschließlich der Endsohneidkanten in Fig. 11 lotrecht zu der Halterung und dem Werkstück, wenn es zum Betrieb mit ihr verbunden ist· Die in punktierten Linien gezeigte Stellung des Messers 10* in Fig. 11 beschreibt den Zustand bekannter Messer, der äußerst unerwünscht ist. Da die Schneidkante des Messers bei eingespanntem Hauptkörper frei ist, kann die Schneidkante frei auf die Druok- und Zugbeanspruchungen reagieren, welohe bei Biegung des Messers in eine bogenförmige Gestalt auf die gegenüberliegenden Seitenflächen

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einwirken. Die in punktierten Linien gezeigte Stellung der Fig. 11 zeigt, daß die Schneidkante eines Messers in eine Kurve mit einem größeren Radius verformt werden kann als der Hauptbeil selbst, und zwar als Folge dieser ungesteuerten Biegekräfte auf der freien Außenkante. Die schmalen Stege 26 und 28 und 26b und 28b sind durch Bandabschnitte 20 und 2OtJ von dünnem Querschnitt miteinander verbunden, die in Längerichtung des Messers eine bedeutend größere Breite haben als der Stegabschnitt· Die Stege verlaufen lotrecht zur Längskante und setzen dem durch den eingespannten Grundabschnitt diktierten Biegen im allgemeinen keinen Widerstand entgegen. Die dünnen Bandabschnitte biegen sich relativ frei zur Annahme der gewünschten bogenförmigen Gestalt.

Die Stegabschnitte 26, 26b und 28, 28b sind alle im wesentlichen unauegenommen sowohl oberhalb der Schneidkante als auch von der Vorderkante zu der hinteren Kante des Steges. Die Seitenflächen der Zähne können jedoch feingeschliffen werden, was zu einem Ansatzwinkel c* oder ο in der Größenordnung von 0°-30" führt. Die Stegabschnitte können jedoch im wesentlichen als Verlängerungen der Hauptabschnitte in diesem Bereich angesehen werden.

Die geringe Breite der Stegabsohnitte verringert die Oberfläohenberührung in den Schlitzen zwischen dem Messer und der gebogenen Wand, während der durch die Bänder gebildete Abschnitt einen Bereich schafft, in welchen das Spanmaterial hineinfließen kann, ohne die auf den Wänden des Schlitzes gebildete feinbearbeitete Oberfläche zu verletzen.

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Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind darstellend für das neuartige Werkzeug, welches bei der Bildung eines blinden Schlitzes oder einer blinden Kerbe das Material schnell entfernt und besondere vorteilhaft anzuwenden 1st bei der Bildung eines bogenförmigen Dichtungeaufnahmesohlitzee. Zusätzlich zu den Fähigkeiten und Eigenschaften dieses Werkzeugs zur schnellen Materialentfernung ist es mit neuartigen schmalen Stegen und dünnen Bandabschnitten versehen, um den Schneidkantenabschnitt des Messers in die Lage zu versetzen, einen genauen bogenförmigen Schlitz zu bilden, der lotrecht zur Oberfläche der Rotors t ims ei t e verläuft ·

Es liegt auf der Hand, daß somit gemäß der Erfindung ein Metallschneid- und -fertigbearbeitungswerkzeug geschaffen worden ist, welches die oben erwähnte Aufgabe voll erfüllt und die genannten Vorteile voll erbringt· Während die Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben worden ist, liegt doch auf der Hand, daß Fachleuten auf diesem Gebiet aufgrund der obigen Beschreibung zahlreiche Alternativen, Abwandlungen und Veränderungen möglich erscheinen· Demzufolge umfaßt die Anmeldung alle derartigen Alternativen, Abwandlungen und Veränderungen, die in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.

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Claims

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f 1, Langgestrecktes mehrzahniges Metallschneid- und -fertigbearbeitungsmesser zur genauen Ausbildung bogenförmiger Blindschlitze, gekennzeichnet durch einen Messerhauptteil, eine Anzahl von Schneidzähnen auf dessen Längskante, deren Seltenflächen schmale Stege aufweisen, die im wesentlichen Verlängerungen der Seitenflächenbereiche des Hauptteils sind, sich im wesentlichen lotrecht zu der Längskante erstrecken und durch Bandabschnitte von dünnerem Querschnitt als dem der Stege miteinander verbunden und oberhalb der Endschneidkanten der Zähne im wesentlichen unausgenommen sind·

2· Metallschneidmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege von ihren Vorderkanten bis zu ihren Hinterkanten im wesentlichen unausgenommen sind·

3· Metallschneidmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder und Stege sich um eine Entfernung in Richtung auf den Hauptteil des Messer zuerstrecken, die größer ist als die Tiefe der Zahneinschweifungen·

k* Metallschneidmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl Schneidzähne eine Reihe identischer Gruppen umfaßt, die je einen langen Vorschneidzahn und einen kürzeren Fertigbearbeitungszahn enthalten, wobei der Fertigbearbeitungs-Bahn abgeschrägte Eckabschnitte aufweist, die die Stege mit der Endschneidkante verbinden, wodurch der von den Spänen auf die

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Kerbe ausgeübte nachteilige Seitendruok stark vermindert lind es den Zähnen und Stegen ermöglicht wird, eine genau fertig bearbeitete Oberfläche auf den Seitenvänden der Kerbe hervorzubringen.

5. Metallschneidmeeser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschneidzahn eine Endschneidkante von geringerer Breite als derjenigen der Bndschneidkante des Fertigbearbeitungszahns aufweist, wobei abgeschrägte Abschnitte die Endschneidkante des Vorschneidzahns jeweils mit den entsprechenden Stegabschnitten verbinden·

6. Metallschneideesser nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Stegabschnitte erheblich geringer ist als die Breite der Bandabschnitte·

7· Messerartiges Metallschneid- und -fertigbearbeitungswerkzeug zur Bildung eines genauen bogenförmigen Blindschlitzes, der genau fertig bearbeitete Innenwände aufweist, gekennzeichnet durch einen langgestreckten Messerhauptteil mit einer Anzahl von Schneid- und Fertigbearbeitungszähnen auf seiner Längskante, die identische lange Vorschneidzähne im Wechsel zwischen identisohen kürzeren Fertigbearbeitungszähnen angeordnet enthält, relativ schmale im wesentlichen unausgenommene Stege auf beiden Zahnseitenflächen, welche sich um eine größere Entfernung als die Tieft der Zahneinschweifung zwischen den Zähnen von der Bndkante des Zahns zu dem Hauptkörper erstrecken, benachbarte Stege verbindende Bandabschnitte von geringerer Dicke als der durch gegenüberliegende Stege begrenzten, wobei die Bandabschnitte in Längsrichtung des

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Messers eine wesentlich größere Abmessung aufweisen als die Stege und die Fertigbearbeitungszähne abgeschrägte Ecken haben, die eine Endschneidkante darauf bilden, welche den auf die Seite des Schlitzes einwirkenden nachteiligen Druck stark herabsetzt, während die Steg- und Bandabschnitte es dem Messer gestatten, einen bogenförmigen Schlitz im wesentlichen lotrecht zur Oberfläche des Werkstücks zu bilden, in dem er gebildet wird.

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