DE3334071A1

DE3334071A1 - Kreisfoermiger lochschneider

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Publication number: DE3334071A1
Application number: DE19833334071
Authority: DE
Inventors: Everett Douglas 48504 Flint Mich. Hougen
Original assignee: Individual
Current assignee: EVERETT D. HOUGEN IRREVOCABLE TRUST, FLINT, MICH.,
Priority date: 1982-09-27
Filing date: 1983-09-21
Publication date: 1984-03-29
Also published as: GR78974B; HUT34387A; IL69696A0; CH655877A5; YU193083A; GB8324428D0; SE455278B; NL191932B; GB2128510B; CA1206781A; SE8304896D0; FR2533475B1; GB2128510A; HU188493B; DE3334071C2; SE8304896L; NO833307L; IT1205590B; NZ205582A; AU564812B2

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft kreisförmige Lochschneider. Die Erfahrung hat gezeigt,daß die Gebrauchslebensdauer und der Nutzeffekt eines Lochschneiders, d.h. die Mühelosigkeit und der Wirkungsgrad, mit welchen er aurch ein metallisches Werkstück geführt werden kann, und die von ihm erzeugte Schnittfläche weitgehend von der Mühelosigkeit abhängen, mit welcher die Zerspanung erfolgt

IQ und von der Mühelosigkeit, mit welcher die Späne von den Schneidkanten abfließen und nach oben in die Spankammern um den Außenumfang des Schneiders fließen können. Wenn die durch einen kreisförmigen Lochschneider gebildeten Späne nicht frei von den Schneidkanten abfließen können, werden die Spankammern oder Spannuten mit Spänen verstopft, wobei das Drehmoment und der Druck/ die zum Vorschub des Schneiders erforderlich sind, ansteigt, der Schneider schneller verschleißt und die Schnittfläche des bearbeiteten Lochs sich verschlechtert.

Frühere Versuche, den Wirkungsgrad von kreisförmigen Lochschneidern zu erhöhen, brachten einigen Erfolg. Beispielsweise ist in der US-Patentschrift 3 609 056 ein kreisförmiger Lochschneider dargestellt, bei dem jeder Zahn einen einzelnen Span schneiden soll. Die aufeinanderfolgenden Zähne sind in Gruppen von je drei unterteilt, wobei jeder Zahn in jeder Gruppe so ausgeformt ist, daß er einen Span schneidet, dessen Breite ca. ein Drittel der Zahnbreite beträgt. Im US-Abänderungspatent Nr. 28 416 ist ein kreisförmiger Lochschneider offenbart, bei dem an jedem Zahn mehrere sich radial erstreckende über den Umfang gestaffelte Schneidkanten ausgeformt sind. Die Bodenfläche der einzelnen Zähne weist sich gegenüberstehende radial geneigte Freiflächen auf, die sich mit einer abwärts ragenden Zahnspitze schneiden, die ihrerseits wieder die radial

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liegende Außenschneidkante schneidet. Die einzelnen Schneidkanten sollen einen einzelnen Span schneiden. Während jeder Zahn mehrere Späne schneidet, ist der Schneider selbst so ausgelegt, daß die Breite des breitesten geschnittenen Spans nicht größer ist als die Tiefe der um den Außenumfang des Schneiders geführten Spannuten. Bei diesem speziellen Schneider weist der Steg der Seitenwand eine einzige Innenschneidkante auf. In neuerer Zeit wurden Schneider gefertigt, die sich von denen des Abänderungspatents Nr. 28 416 darin unterscheiden, daß ihr Steg 2 am Umfang gestaffelte Schneidkanten und nicht eine einzige Schneidkante aufweist. Obwohl diese neueren Schneider einen dickeren Steg und eine flachere Spannut ermöglichen, arbeiten sie nicht immer einwandfrei, besonders wenn sie für die Massenfertigung eingesetzt sind.

Es wurde ermittelt, daß die Schwierigkeiten beim Versuch, einen freien, ungehinderten Spanabfluß nach außen durch die Nuten eines kreisförmigen Schneiders zu erreichen, hauptsächlich von der Tatsache stammt, daß ein Span, sobald er geschnitten ist, sich in alle Richtungen ausdehnt. Somit ist die Breite eines Spans unmittelbar nach dem Abspanen größer als die Breite der Schneidkante, die ihn abgespant hat. Im Falle des Schneiders mit am Umfang gestaffelten Schneidkanten auf jedem Zahn dürfen die Späne mindestens theoretisch nicht die Nuten verstopfen, wenn ihre Breite, soweit sie von den inneren Schneidkanten an jedem Zahn abgespant sind, kleiner ist als die Tiefe der um den Außenumfang des Schneiders geführten Spannuten und, insoweit die Späne verhältnismäßig steif sind. Jedoch der freie Abfluß dieser schmalen Späne nach oben durch die Nuten wird praktisch in vielen Fällen durch die von den äußeren Schneidkanten abgespanten Späne behindert. Bei den

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Schneidern mit am Umfang gestaffelten Schneidkanten enden die äußeren Schneidkanten an ihren radialen Innenenden an einem sich über den Umfang erstreckenden Absatz am Schneider. Wenn sich daher der· von einer solchen Außen-Schneidkante geschnittene Span ausdehnt, kann er sich zwischen diesem Absatz und der Wand des geschnittenen Loches festfressen. Dies behindert die Aufwärtsbewegung des Spanes, von der Schneidkante hinweg. Dieser Zustand erfordert ein erhöhtes Drehmoment und einen IQ viel größeren Druck und führt zu einem sehr schnellen Werkzeugverschleiß und einer minderen Oberflächengüte. Unter bestimmten Umständen ergeben sich häufig beim Schneiden von bestimmten Stoffen verstopfte Spannuten und gebrochene Schneiden.

Das Problem des Festsetzens des von der Außenschneidkante abgespanten Spans ergibt sich offensichtlich bei Schneidern von der im Abänderungspatent 28 416 gezeigten Bauart. Wo sich außerdem die innere Schneidkante über die volle Dicke des Stegs zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen erstreckt, wird der Abfluß des von der inneren Schneidkante geschnittenen verhältnismäßig breiten Spans radial nach außen zur benachbarten Nut häufig behindert.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Schneider zu schaffen, welcher wirkungsvoll zerspant und einen freien unbehinderten Abfluß von Spänen durch die Spannuten des Schneiders von allen Schneidkanten der Zähne gestattet. Beim erfindungsgemäßen Schneider sollen die äußeren Schneidkanten so ausgelegt sein, daß ein Span geschnitten wird, dessen Breite wesentlich kleiner ist als die Breite der äußeren Schneidkanten, wodurch ein Festfressen vermieden wird. Der erfindungsgemäße kreisförmige Schneider soll gestaffelte Schneid-

kanten aufweisen, die so ausgelegt sind, daß sowohl die inneren als auch die äußeren Schneidkanten Späne schneiden, die schmäler sind als die entsprechenden Schneidkanten. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll das Problems des Festfressens von Spänen, die durch die äußeren Schneidkanten eines genuteten kreisförmigen Lochschneiders mit gestaffelten Innen- und Außenschneidkanten dadurch gelöst werden, daß die äußeren Freiflächen des jeweils übernächsten Zahnes senkrecht hinterschliffen und die inneren Freiflächen der dazwischenliegenden Zähne senkrecht hinterschliffen werden, so daß der radiale Außenabschnitt der Außenschneidkante eines Zahns einen schweren Span schneidet, dessen Breite erheblich kleiner ist als die Breite der äußeren Schneidkante und, daß der radiale Innenabschnitt der äußeren Schneidkante des nachfolgenden Zahns ebenfalls einen schweren Span von etwa der gleichen Breite schneidet, wobei beide Späne erheblich schmäler sind als die Tiefe der Spannut.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht die Breite der inneren Schneidkante der Stegdicke, wobei der radiale Innenabschnitt der nicht hinterschliffenen Freiflächen stärker hinterschliffen wird als die hinterschliffenen Freiflächen.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schneiders,

Figur 2 eine perspektivische Teilansicht des

Schneiders,

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Figur 3

Figur 4

10

eine Teilansicht des Schneiders von der Vorderfläche eines Schneidzahnes her gesehen,

einen Grundriß des in Figur 3 gezeigten Zahnes,

Figur 5 eine Teilansicht des dem in Figur 3 gezeigten Zahns nächstfolgenden Zahnes,

Figur 6 einen Grundriß des Zahnes der Figur 5,

Figur 7

Figur 8

Figuren 9,
10,11,12
und 13

das fortschreitende Eindringen einer Reihe aufeinanderfolgender Zähne des Schneiders in ein Werkstück,

eine perspektivische Ansicht-eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schneiders,

Ansichten des abgeänderten Ausführungsbeispiels des Schneiders, welche den Figuren 2 bis 6 entsprechen,

Figur 14

das Eindringen zweier aufeinanderfolgender Zähne des Schneiders der Figuren 8 bis 13 in ein Werkstück,

Figuren 15 Teilansichten zweier aufeinanderfolgender und 16 Zähne eines weiter abgeänderten Ausführungsbeispiels des Schneiders.

Der erfindungsgemäße kreisförmige Lochschneider 10 soll Löcher in Metall ausformen. Der Schneider weist einen Messerkopfkörper 12 und einen Schaft 14 auf. Der Messerkopfkörper 12 besitzt die Form einer umgekehrten Schale

mit Seitenwänden 16, deren Länge größer ist als die Dicke des Werkstücks, aus dem das Loch herausgeschnitten werden soll. Das untere Ende der Seitenwand 16 ist um ihren Umfang mit mehreren über den Umfang verteilten Schneidzähnen gelegt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schneidzähne in zwei Gruppen eingeteilt, wobei dieser ersten Gruppe das Kennzeichen 18 und die der zweiten Gruppe das Kennzeichen 20 tragen. Die Zähne 18,20 sind einander abwechselnd angeordnet, so daß ein Zahn 20 am Umfang zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen 18 liegt. Eine Spiralspannut 22 erstreckt sich nach oben um den Außenumfang des Schneiders herum neben einen jeden Zahn. Aufeinanderfolgende Spannuten 22 sind durch einen Sehneidkantenrücken 24 am Außenumfang des Lochschneiders voneinander getrennt. An der Vorderkante der einzelnen Schneidrücken ist eine schmale Schneidfase 25 ausgeformt. Die Abschnitte der kreisförmigen Seitenwand 16 des Schneiders zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen 18,20 weisen Stege 26 auf. Die radial äußere Fläche 28 der einzelnen Stege 26 bildet die radiale Innenwand der einzelnen Spannuten 22. Die Tiefe der Nute 22 ist annähernd gleich oder ein wenig größer bzw. kleiner als die Stärke des Stegs 26. Die Nuten weisen eine am Umfang verlaufende vordere Seitenwand 3 0 und eine am Umfang verlaufende hintere Seitenwand 3 2 auf.

Bei dem dargestellten Lochschneider weisen die einzelnen Zähne 18,20 drei Schneidkanten 34,36,38 auf. Die Schneidkante 38 besitzt zwei Abschnitte 38a,38b, die nachstehend näher erläutert werden. Die Schneidkante 34 ist in Drehrichtung des Schneiders vor der Kante 36 und diese in Drehrichtung des Schneiders vor der Kante 38 angeordnet. Die Schneidkante 34 befindet sich am unteren Ende der hinteren Fase 40 einer im Steg 26 ausgeformten

Innenzahnlücke 42. Das obere Ende 44 der Zahnlücke 4 2 ist in Aufwärtsrichtung radial nach außen geneigt. Die Schneidkante 36 ist am unteren Ende der hinteren Fase 46 einer zweiten oder Nebenzahnlücke 48 angeordnet, die ebenfalls direkt neben der Innenzahnlücke 4 2 im Steg 26 ausgeformt ist.Das obere Ende 50 der zweiten Zahnlücke 48 ist über der Innenzahnlücke 4 2 radial nach außen aufwäEts gekrümmt. Die Schneidkanten 34,36 sind durch einen sich über den Umfang erstreckenden Absatz 51 am unteren Ende der radialen Innenfläche 52 der Zahnlücke 48 voneinander getrennt. Die Schneidkante 38 ist am unteren Ende der hinteren Fische 3 2 der Nut 22 angeordnet und ist hinten von der Schneidkante 3 6 durch einen Absatz 54 am unteren Ende der Nut 22 in einem Abstand angeordnet.

" . . Die Bodenfläche der einzelnen Zähne weist zwei Freiflächen 56,58 auf. Im Betriebszustand des Schneiders (Figur 1) ist die radiale Innenfreifläche 56 axial nach oben und radial nach innen, während die radiale Außenfreiflache 58 axial nach oben und radial nach außen geneigt ist. Außerdem sind diese Freiflächen von ihren· jeweiligen Schneidkanten aus in Umfangsrichtung etwa 8 bis 10° nach oben geneigt, um den nötigen Freiraum für die Schneidkanten zu schaffen, wenn sich das Werkzeug dreht. Die beiden Freiflächen 56,58 schneiden sich mit einer nach unten ragenden Zahnspitze 60, die ihrerseits die radial äußerste Schneidkante 38 schneidet, wodurch diese in einen radialen Außenkantenabschnitt 38a und einen radialen Innenkantenabschnitt 3 8b geteilt

wird. Die radiale Neigung der Freifläche 58 liegt im Bereich von ca. 5 bis 3 5° zur Waagerechten und beträgt vorzugsweise ca. 10°. Die innere Freifläche 56 neigt sich radial zur Waagerechten in einem Winkel zwischen -3 und +25°, vorzugsweise ca. 15°. Als Ergebnis der Neigung der Freiflächen 56,58 sowohl in radialer als

auch in Umfangsrichtung sind die Schneidkanten 34,36, 38 nicht nur in Umfangsrichtung versetzt oder gestuft (Figuren 4 und 6.) , sondern auch, mit Sicht von der Vorderseite des Zahnes aus, senkrecht gestaffelt (Figuren 3 und 5).

Bei dem bisher beschriebenen Schneider wären die von den Schneidkanten 34,36 geschnittenen Späne schmaler als die Tiefe der Nuten 22 und könnten daher leicht von den Nuten aufgenommen werden. Wenn jedoch die Schneidkante 35 einen Span über ihre volle Breite abspant, so dehnt sich der Span, sobald er geschnitten ist aus und kann sich zwischen dem Absatz 54 und der Wand des zu schneidenden Loches festfressen. Der Zweck der Erfindung ist es, dieses Festfressen dadurch zu vermeiden, daß die einzelnen äußeren Schneidkanten 38 einen Span schneiden, dessen Breite geringer ist als die Breite der Kante 38.

Die Zahnspitze 60 auf den Zähnen 18 ist radial innerhalb der Zahnspitze 60 auf den Zähnen 20 angeordnet. Diese radial versetzten Zahnspitzen 60 auf aufeinanderfolgenden Zähnen des Schneiders ergibt sich daraus, daß die Freifläche 58 auf jedem Zahn 18 über ihre gesam te radiale Ausdehnung gegenüber der Freifläche 58 der Zähne 20 nach oben hinterschliffen ist. Allein dies würde genügen, daß die Zahnspitze 60 der einzelnen Zähne 18 gegenüber der Zahnspitze 60 der Zähne 20 radial nach innen angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist auch die Freifläche 56 der einzelnen Zähne 20 über ihre gesamte Radialausdehnung oberhalb gegenüber der Freifläche 56 der einzelnen Zähne 18 hinterschliffen. Durch das Hinterschleifen der Freiflächen 56 der Zähne 20 werden die Zahnspitzen 6 0 um einen weiteren Weg gegenüber den Zahnspitzen 60 auf den Zähnen 18 radial nach außen versetzt.

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Die Größe, um welche diese Freiflächen senkrecht hinterschliffen oder abgefast sind, ist nicht kritisch, muß jedoch in jedem Fall größer sein als die theoretische Sollzerspanungsbelastung eines jeden Zahns. Wenn beispielsweise ein Sechszahnschneider je Umdrehung um 0,012" (ca. 0,03048 mm) vorgeschoben wird, dann beträgt die theoretische Zerspanungsbelastung eines jeden Zahns 0,002" (ca. 0,0508 mm). Wenn somit die theoretische Zerspanungsbelastung eines jeden Zahns 0,002" (ca. 0,0508 mm) beträgt, dann müssen die Freiflächen 56., 58 wie vorstehend beschrieben senkrecht um einen Abstand hinterschliffen oder abgefast sein, der größer ist als 0,002" (ca. 0,0508 mm). Praktisch sei angenommen, daß eine Zerspanungsbelastung von 0,002" (ca. 0,0508 mm) eine normale Mindestzerspanungsbelastung sei, unter welcher ein Werkzeug arbeiten kann und, daß eine Zerspanungsbelastung von ca. 0,005" (ca. 0,127 mm) eine normale maximale Zerspanungsbelastung ist, unter welcher ein · kreisförmiger Schneider dieser Bauart betrieben wird, so daß der senkrechte Hinterschliff der Freiflächen 56,58 im Bereich zwischen 0,03 bis 0,012" (ca. 0,0762 bis 0,3048 mm) liegen muß. Bei großen schweren Schneidern kann jedoch das Vorschubverhalten so sein, daß eine wesentlich höhere Zerspanungsbelastung als 0,005" (ca. 0,127 mm) erzeugt wird; dann kann der Hinterschliff oder die Abfasung bis zu 0,02" (ca. 0,508 mm) betragen. In der Praxis ist es vorzuziehen, diese Flächen in der Größenordnung von ca. 0,007 bis 0,01" (ca. 0,1778 bis 0,254 mm) abzufasen, vorzugsweise um ca. 0,009" (ca.

0,2286 mm). Der maximale Abfasungsbereich ist auf die radialen Neigungswinkel der Freiflächen und die Breite der äußeren Schneidkante bezogen, so daß bei einem Hinterschliff die Zahnspitze 60 noch immer die äußere Schneidkante 38 und nicht mittlere Schneidkante 36 schneidet.

Es ist äußerst vorteilhaft, din innere und äußere Freifläche abzufasen, so daß die Zahnspitzen von aufeinanderfolgenden Zähnen radial ca. gleich von der radialen Mittellinie der Nut abstehen- Wenn die Zahnspitzen so angeordnet sind,dann schneiden die äußeren Schneidkanten von aufeinanderfolgenden Zähnen Späne von ca. gleicher Breite, wobei jeder nur wenig breiter ist als die Hälfte der Nutentiefe. Damit erreichen alle Späne einen maximalen Freiraum in den Nuten 22.

Die von dem vorstehend beschriebenen Werkzeug erreichte Zerspanungwirkung ist in fortschreitenden Ansichten der Figur 7 dargestellt. Diese Ansichten zeigen einen kreisförmigen Schneider der vorstehend beschriebenen Bauart mit. sechs Zähnen. Die mit 1,3 und 5 bezeichneten Zähne (links in Figur 7) entsprechen den Zähnen 18, deren Freifläche 58 senkrecht hinterschliffen ist, und die mit 2,4 und 6 in Figur 7 bezeichneten Zähne entsprechen den Zähnen 20, deren radial innenliegende Freifläche 56 senkrecht abgefast ist. Die abwärts aufeinanderfolgenden Ansichten oder Zeichnungen der Figur 7 zeigen die Wirkung von aufeinanderfolgenden Zähnen des Schneiders bei aufeinanderfolgenden Drehungsabschnitten, die gleich sind der Teilung zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen.

Die Zeichnung a der Figur 7 zeigt den Schneider in einer Stellung, in der die Schneidkante 36 gerade beginnt, in die Oberfläche des Werkstücks einzudringen und damit einen schmalen Span 6 2 von der Oberfläche des Werkstücks abzutragen. In dieser Stellung ist die nach oben abgefaste Schneidkante 38 des Zahns Nr. 1 noch nicht mit dem Werkstück in Eingriff gekommen, und der unterste Punkt der Schneidkante 34 ist gerade dabei, mit dem Werkstück in Eingriff zu kommen. Wenn der Schneider sich um eine Zahnteilung gedreht hat und axial von der in Zeichnung a der Figur 7 gezeigten Stellung vorgeschoben wurde, dann dringt die Schneidkante 38 des Zahns Nr. 2 in das Werkstück ein und erzeugt einen Span 64. Die Schneidkanten

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34,36 am Zahn Nr. 2 sind senkrecht um einen Abschnitt abgefast, der größer ist als die theoretische Zerspanungsbelastung, die durch den axialen Vorschub ent·* steht, und damit liegt die Schneidkante 36 praktisch über dem Einstich, der vorher durch die entsprechende Kante 36 des Zahnes Nr. 1 ausgeformt wurde.

Beim nächsten Drehabschnitt und axialem Vorschub des Schneiders (Zeichnung c) ist der durch die Schneidkante

^q 36 des Zahnes Nr. 3 erzeugte Span 62 verhältnismäßig dick, da diese Schneidkante nicht senkrecht abgefast ist, worauf die Schneidkante 36 des Zahnes Nr. 3 den Span 66 abträgt. Der radiale Innenabschnitt der Schneidkante 38 am Zahn Nr. 3 beginnt eine Zerspanung und er-

jc zeugt einen Span 68. Wenn sich das Werkzeug über einen anderen Vorschubabschnitt dreht (Zeichnung d), bearbeitet der radiale Außenabschnitt der Schneidkante 38 einen breiteren und tieferen Einstich als der vorangehende, der durch die Kante 38 des Zahns Nr. 2 ge-

2Q schnitten wurde, so daß der Span 6 4 breiter ist und dicker als der durch den Innenabschnitt der Schneidkante 3 8 des vorangehenden Zahns erzeugte Span. Da die Kanten 34,36 des Zahns Nr. 4 um einen größeren Abstand als die Zerspanungsbelastung h'interschliffen sind,

sind sie in einem Abstand über den Bodenflächen des Einschnitts angeordnet, "der durch die entsprechenden Schneidkanten des Zahns Nr. 3 ausgeformt wurde. Die Zeichnung e zeigt die Schneidwirkung des Zahns Nr. 5 nach einem weiteren Dreh- und Vorschubabschnitt. Die Schneidkanten 34,36 zerspanen jetzt einen Span 62,66 von voller Breite, wobei jedoch nur der radiale Innenabschnitt der Schneidkante 38 wirksam wird, so daß der dadurch geschnittene Span 68 breiter ist als der, der durch den Innenabschnitt der Schneidkante 38 des Zahns Nr. 3 geschnitten wurde.

Obwohl die Breite der Späne 6 2,66 der der Schneidkanten 36,34 entspricht und obwohl sich sogar diese Späne unmittelbar nach ihrer Ausformung ausdehnen, fressen sie sich nicht im Schneider fest, wenn sie verhältnismäßig schmal sind, weil der Span 66 unmittelbar nach seiner Ausformung radial nach außen in die benachbarte Nut 22 durch die obere Fase 44 der Zahnlücke 22 geleitet wird. Auch wenn der Span 42 ausgeformt wird, wird er radial nach außen zur benachbarten Nut durch die Ober-

!Q fläche 50 der zweiten Zahnlücke 48 geleitet. Damit werden die durch die Schneidkanten 34,36 ausgeformten schmalen Späne unmittelbar nach ihrer Ausformung in |/ die benachbarte Nut 22 geleitet und, da die radiale Tiefe der Nut 22 erheblich größer ist als die Breite

!5 der Späne 6 2,66, fließen sie normalerweise frei und ungehindert die Nut 22 hinauf.

Aus der Darstellung der Zeichnungen e bis j der Figur 7 ergibt sich, daß nach dem Eindringen aller Schneidkanten in das Werkstück die einzelnen Schneidkanten 38a und 38b einen Span von geringerer Breite als die Gesamtbreite der Schneidkante 38 ausformen. Damit schneidet der radiale Außenabschnitt der Kante 38 auf jedem zweiten Zahn einen Span 64 und der radiale Innenabschnitt der einzelnen Schneidkanten auf den dazwischenliegenden Zähnen einen Span 6 8 aus. Da somit die einzelnen Späne 64, 68 schmäler sind als die radiale Tiefe der Nut 22, bewegen sich diese Späne frei durch die Nuten.

Da die Freiflächen 56,58 abwechselnd mehr hinterschliffen sind als die theoretische Spanbelastung ausmacht, sind alle Späne verhältnismäßig dick, nachdem die Zähne in das Werkstück eingedrungen sind und weisen eine tatsächliche maximale Dicke auf, die größer ist als die theoretische Zerspanungsbelastung. Wenn die Späne ver-

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hältnismäßig dick sind, bleiben sie im allgemeinen eher gerade als dicht gelockt. Daher verschlingen sie sxch kaum mit anderen Spänen und fließen leichter nach oben durch die Nuten des Schneiders. Da außerdem alle Freiflächen 58 in einem verhältnismäßig kleinen Winkel zur Waagerechten geneigt sind, vorzugsweise um etwa 10°, werden die hauptsächlich vom Kantenabschnitt 38a aus geformten Späne im allgemeinen gerade die Nut nach oben geleitet und nicht radial nach innen gegen die radiale Innenfläche der Nut. Dies erhöht den unbehinderten freien Abfluß nach oben durch die Nuten von allen durch die Schneidkanten ausgeformten Spänen. Wenn der Abfluß der Späne, wie bereits erwähnt, von den Schneidkanten nach oben durch die-Nuten ungehindert erfolgt, werden auch das Drehmoment und der Druck, die für den Antrieb des Schneiders erforderlich sind, radikal verringert. Auch die Schneidkanten werden sehr viel langsamer stumpf und die Gebrauchslebensdauer des Schneiders wird verlängert. Da außerdem die Schneidkanten scharf bleiben und die Späne nicht an der Wand des zu schneidenden Loches festfressen, ist die erzielte Oberflächengüte erheblich besser als die, die sich bei den früheren Lochschneidern ergab.

Erfindungsgemäß bieten nur die Schneidkanten 3 4,35 des jeweils zweiten Zahns eine Schneidwirkung. Da die Schneidkanten 34,36 der Zähne 20 (nämlich der Zähne 2,4 und 6 des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 7) keine Zerspanung durchführen, können die Schneidkanten 3 4,36 dieser Zähne insgesamt entfallen. Dies kann leicht dadurch erfolgen, daß die einzelnen Zähne 20 über ihre gesamte Breite abgeschliffen werden,siehe die gestrichelte Radiallinie 70 der Figuren 2 und 4. In diesem Falle werden nur die Zähne 18 mit den inneren Schneidkanten 34,36 versehen. Wenndie Zähne 20 nur mit einer einzigen äußeren Schneidkante 38 augebildet sind, so ist die

Umfangslänge der einzelnen Zähne 20 verhältnismäßig kurz, und da diese Zähne lediglich einen einzigen schmalen Span abheben, kann die benachbarte Nut 22 erheblich schmaler über den Umfang sein als die Nuten neben den Zähnen 18, die drei schmale Späne aufnehmen müssen. Wenn somit an den Zähnen 20 nur eine einzige Schneidkante ausgeformt ist, kann ein Lochschneider mit einem bestimmten Durchmesser mit mehr Zähnen bestückt werden. Die größere Anzahl der Zähne ergibt nicht nur einen stärkeren Schneider, sondern auch eine schnellere Zerspanung mit der gleichen Oberflächengeschwindigkeit. Da außerdem nur ein Abschnitt der Schneidkanten eines jeden Zahnes wirklich schneidet, können die restlichen Abschnitte leicht mit einem Kühlmittel bespült werden, das durch den Kanal im Schaft des Schneiders abwärts fließt, so daß die erzeugte Wärme leicht abgeleitet werden kann.

Der in den Figuren 8 bis 14 dargestellte Schneider ist ganz allgemein von der Bauart des US-Abänderungspatents Nr. 28 416. Es unterscheidet von dem vorstehend beschriebenen Schneider hauptsächlich dadurch, daß an jedem Zahn nur zwei Schneidkanten statt drei ausgeformt sind, wobei sich die innere Schneidkante 35 quer über die volle Dicke des Steges 26 erstreckt. Selbst wenn die Breite der inneren Schneidkante 35 der Dicke des Steges 26 entspricht, kann, wie*nachstehend näher erläutert wird, die Dicke des Steges 26 etwa gleich der Hälfte oder etwas mehr als die Wandstärke des Schneiders betragen. Da sich die innere Schneidkante 3 5 über die volle Breite des Schneiders erstreckt, braucht man zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen nur eine einzige Zahnlücke 42 vorzusehen.

Wie beim vorstehenden Ausführungsbeispiel sind auch hier die äußeren Freiflächen 58 der Zähne 18 und die inneren Freiflächen 56 der Zähne 20 senkrecht hinterschliffen. Damit sind die Zahnspitzen 60 der aufeinanderfolgenden Zähne radial in der gleichen Weise gestaffelt wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Jedoch sind beim

Ausführungsbeispiel der Figuren 8 bis 14, bei dem sich die innere Schneidkante 3 5 über die volle Dicke des Steges 26 erstreckt, die inneren Freiflächen 56 der Zähne 18 nach dem Beispiel der Figuren 9,12 und 13

C₁ abgefast. Diese Freiflächen sind nach oben nur über

einen Abschnitt ihrer Breite hinterschliffen, nämlich über den radial innersten Abschnitt. Dadurch'werden die inneren' Schneidkanten 3 5 der Zähne 18 in einen radialen Innenabschnitt 3 5a und einen radialen Außen-,Q abschnitt 35b unterteilt. Nach den Figuren 9 und 13 werden die Freiflächen 56 der Zähne 18 auf diese Weise über ihre gesamte Umfangslänge hinter schuf fen, so daß die Freiflächen 56 in zwei Abschnitte 56a und 56b auf der Schnittlinie 61 unterteilt werden.

An der Schneidkante 3 5 liegt die Schnittlinie 61 vorzugsweise in einem radialen Abstand innerhalb des Absatzes 54, der zwischen einem Viertel und der Hälfte der Dicke des Stegs 26 beträgt. Wie nachstehend näher erläutert wird, ergibt dies Späne von der gewünschten Größe durch die inneren Schneidkanten. Da die inneren Freiflächen 56 der Zähne 20 abgefast sind, um die gewünschte Spanwirkung zu erzielen, müssen die Freiflächen 56b der Zähne 18 stärker hinterschliffen sein, vorzugsweise zwischen dem Zwei- und Dreifachen der Abfasung der Freiflächen 56 der Zähne 20. Wenn beispielsweise Freiflächen 56 der Zähne 20 um ca. 0,01" (ca. 0,254 mm) hinterschliffen sind, dann muß der Hinterschliff der Freiflächen 56b der Zähne 18 ca. 0,02 bis 0,03" (ca. 0,508 bis 0,752 mm) am Innenumfang des Schneiders betragen.

Die von dem in den Figuren 8 bis 13 gezeigten Werkzeug erzeugte Zerspanungswirkung ist im Laufbild der Figur 14 dargestellt. Da die Freiflächen 56,58 der aufeinanderfolgenden Zähne in der gleichen Weise wie beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hinter-

schliffen sind, ergibt sich, daß die äußeren Schneidkan-• ten 38 der aufeinanderfolgenden Zähne die Späne 6 4 und

die
der Figur 14 erzeugen, mit den entsprechenden Spänen der Figur 7 gleich sind. Die inneren Schneidkanten jedoch der aufeinanderfolgenden Zähne schneiden jeweils einen Span, der schmäler ist als die Breite der Schneidkante 35. Da die Freiflächen 56b der einzelnen Zähne nach dem Beispiel der Figuren 12 und 13 hinterschliffen sind, ergibt sich, daß der radiale Außenabschnitt der Schneidkante 35 auf jeden Zahn 18 einen Span 63b (Figur 14) abträgt, und der radial innere Abschnitt der Schneidkanten 3 5 an jedem Zahn 20 einen Span 6 3a erzeugt. Die Breite der Späne 63a und 63b hängen vom radialen Ort der Schnittlinie 61 ab. Da der radiale Innenspan 63a radial einen größeren Weg zurückzulegen hat, um eine Spannut 22 des Schneiders zu erreichen, ist es vorzuziehen, daß die Späne 63a schmäler sind als die Späne 63b. Damit ist der Span 63a erheblich schmäler als der Span 63b, wie auf Figur 14 hervorgeht, in der die Schnittlinie 61 vom Absatz 54 um etwa ein Drittel der Dicke des Steges 26 absteht.

Die Figuren 15 und 16 zeigen eine weitere Abänderung der Erfindung. Der in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Schneider ist im großen und ganzen gleich dem der Figuren 8 bis 14, da er eine einzige Schneidkante 37 auf dem Steg aufweist, doch könnte er auch zwei Schneidkanten nach dem Beispiel der Figuren 1 bis 7 besitzen. Die Freiflächen der aufeinanderfolgenden Zähne sind abwechselnd wie bei den früheren Ausführungsbeispielen hinterschliffen oder abgefast, jedoch in einer etwas unterschiedlichen Weise. So weisen die ursprünglich ausgeformten Zähne eine innere Freifläche 56 und eine äußere Freifläche 58 auf, die sich in einer nach unten ragenden Zahnspitze 63 schneiden. An

jedem Zahn 18 (Figur 16) ist die äußere Freifläche 58 von der Zahnspitze 63 bis zum äußeren Umfang des Schneiders senkrecht hinterschliffen (58c). Die Größe des Hinterschliffs der Freifläche 58c am Außenumfang des Schneiders liegt in dem oben bezeichneten Bereich, d.h. zwischen 0,003 und 0,02" (ca. 0,0762 bis 0,508 mm) in Abhängigkeit von der Sollzerspanungsbelastung, vorzugsweise jedoch im Bereich von etwa 0,007 bis 0,01" (ca. 0,1778 bis 0,254 mm). Ebenso sind die inneren Freiflächen 56 der Zähne 20 (Figur 15) senkrecht in Aufwärtsrichtung in der Sollgröße von der Zahnspitze 6 3 radial nach innen hinterschliffen (56b). Wenn aufeinanderfolgende Zähne auf diese Weise hinterschliffen sind, dann bleiben die Zahnspitzen 63 aller Zähne in derselben axialen und radialen Stellung. Bei Schneidern mit kleinem Durchmesser und wenigen Zähnen ist dies vorteilhaft. Wenn beispielsweise der Schneider nur vier Zähne aufweist, kommen alle vier Zahnspitzen 63 mit dem Werkstück in Eingriff und beginnen mit dem Zerspanen zur selben Zeit, wodurch sie mit geringeren Schlägen größerer Genauigkeit arbeiten als wenn am Anfang nur zwei Zahnspitzen mit dem Werkstück in Eingriff kommen.

Figur 16 zeigt auch ein abgeändertes Verfahren des Hinterschleifens des radial inneren Abschnittes der inneren Schneidkante 37. Bei dieser Variante ist die innere Schneidkante eines jedes Zahnes 18 in einen radialen Innenabschnitt 37a und einen radialen Außenabschnitt 37b durch Abschleifen eines senkrechten Ansatzes 37c an der inneren Freifläche 56 geteilt. Wie beim Ausführungsbeispiel der Figuren 8 bis 14 muß der senkrechte Hinterschliff des Schneidkantenabschnitts 37a größer sein als und vorzugsweise das Zwei- bis Dreifache des Hinterschliffs an der Innenkante 3 7 des Zahnes 20 be-

tragen. Der Ort des Absatzes 37c in radialer Richtung

wird durch die gleichen Faktoren bestimmt, welche den Ort der Schnittlinie 61 des Schneiders der Figuren 12 und 13 festlegen, nämlich durch die relativen Sollgrößen der durch die aufeinanderfolgenden Schneidkanten abgetragenen Späne.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

( 1. kreisförmiger Lochschneider mit einem Messerkopfkörper, der eine im allgemeinen kreisförmige zylindrische Seitenwand aufweist, die mit mehreren über den Umfang seines unteren Endes verteilten Schneidzähnen bestückt sind, wobei mehrere Spannuten um die Seitenwand vom unteren Ende aus nach oben ragen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (18,20) mit dem nächsten Zahn (18,20) durch einen sich über den Umfang erstreckenden Steg (26) neben dem Innenumfang der Seitenwand (16) verbunden ist, daß die Stege radial neben die Spannuten (22) gestellt sind, wobei jede Spannut (22) eine über dem Umfang verteilte vordere

(30) und hintere Seitenwand (32) aufweist sowie eine über den Umfang verteilte Innenwand (28), welche die radiale Außenfläche des Steges (16) bildet, daß die jeweils zweiten Zähne (18) eine am Steg (26) ausgeformte radiale innere Schneidkante (34) aufweisen, daß Zahnlücken (42) am Steg (26) sich nach oben von den einzelnen inneren Schneidkanten (34) erstrecken und sich radial nach außen zu den benachbarten Spannuten (22) hin öffnen, wobei alle Zähne (18,20) eine radiale äußere Schneidkante (38) aufweisen, die durch das untere Ende der hinteren Seitenwand (32) der benachbarten Spannut (22) gebildet wird, daß die radiale äußere Schneidkante (38) der jeweils zweiten Zähne (18) über den Umfang hinter der inneren Schneidkante (34) des Zahns (18) in bezug auf die Drehrichtung des Lochschneiders (10) über den Umfang versetzt angeordnet ist, daß jeder Zahn (18,20) eine radiale innere Freifläche (56) aufweist, die nach unten und radial nach außen geneigt ist, sowie eine radiale äußere Freifläche (58), die nach innen und radial nach innen geneigt ist, wobei die Freiflächen (56,58) eine sich allgemein über den Umfang erstrecken-

de Zahnspitze (60) schneiden, die sich an ihrem Vorderende mit der radial äußeren Schneidkante (38) schneidet, wobei die radial äußere Freifläche (58) der je*- weils zweiten oder übernächsten Zähne (18) in Aufwärtsrichtung gegenüber der jeweiligen radialen äußeren Freifläche (58) der dazwischenliegenden Zähne (20) hinterschliffen ist, daß die radiale innere Freifläche (56) der dazwischenliegenden Zähne (20) in Aufwärtsrichtung gegenüber der inneren Freifläche

(56) der jeweils zweiten Zähne (18) hinterschliffen ist, wobei der Hinterschliff so groß ist, daß die äußere Schneidkante (38) der jeweils zweiten Zähne (18) einen Span nur längs eines radialen Innenabschnitts (38b) von ihr abhebt, und die äußere Schneidkante (38) der einzelnen dazwischenliegenden Zähne (20) einen Span nur längs ihres radialen Außenabschnittes (38a) abhebt, wodurch die von allen äußeren Schneidkanten (38) abgehobenen Späne schmäler sind als die radiale Tiefe der Spannuten (22).
2. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere (56) und äußere Freifläche (58) über ihre gesamte Radialausdehnung hinterschliffen sind, so daß die Zahnspitzen (60) der jeweils übernächsten Zähne (18) gegenüber den Zahnspitzen (60) der dazwischenliegenden Zähne (2C) radial innenliegen.
3. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußeren Freiflächen

(58) der jeweils zweiten Zähne (18) radial auswärts gerichtet von den Zahnspitzen (60) aus fortschreitend stärker hinterschliffen sind und, daß die inneren Freiflächen (56) der dazwischenliegenden Zähne (20) radial nach innen gerichtet von den Zahnspitzen (60) aus fortschreitend stärker hinterschliffen sind.
4. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren (56) und äußeren Freiflächen (58) senkrecht um ca. 0,003*bis 0,02" (ca. 0,0762'bis 0,508 mm) hinterschliffen sind.
5. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren (56) und äußeren Freiflächen (58) senkrecht um ca. 0,007*bis 0,1" (ca. 0,1778 bis 0,254 mm) hinterschliffen sind.
6- Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch an den dazwischenliegenden Zähnen (20) innere Schneidkanten (34) ausgeformt sind, die im wesentlichen gleich den an den jeweils zweiten Zähnen (18) ausgeformten inneren Schneidkanten (34) sind.
7. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Innenabschnitte (38b) der inneren Freiflächen (56) der jeweils zweiten Zähne (18) senkrecht nach oben stärker hinterschliffen sind, als der Hinterschliff der Freiflächen (56) der dazwischenliegenden Zähne (20), so daß der radiale Außenabschnitt (38a) der inneren Schneidkante (34) der jeweils zweiten Zähne (18) und der radiale Innenabschnitt (38b) der inneren Schneidkante (34) der dazwischenliegenden Zähne (20) jeweils einen schmaleren Span abheben als die innere -Schneidkante (34) .
8. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Hinterschliffs der radialen Innenabschnitte (38b) der inneren Freiflächen (56) der jeweils zweiten Zähne (18) am Innenumfang des Schneiders (10) ca. das Zwei- bis Dreifache des Hinter-Schliffs der inneren Freiflächen (56) der dazwischen-

liegenden Zähne (20) am Innenumfang des Schneiders
(10) beträgt.
9. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des radialen Innenabschnittes (38b) der inneren Schneidkante (34) etwa
zwischen der Hälfte und Dreiviertel der Breite der
inneren Schneidkante (34) beträgt.
,λ 10. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Innenabschnitt (38b) der inneren Schneidkanten (3 4) radial nach innen gerichtet fortschreitend stärker hinterschliffen ist.
je 11. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Innenabschnitte (38b) der inneren Freiflächen (56) senkrecht über den radialen Außenabschnitten (38a) der inneren Freiflächen (56) angeordnet sind und mit diesen durch einen sich über den Umfang erstreckenden Absatz (51) verbunden sind.
12. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere (56) und äußere Freifläche (58) so hinterschliffen sind, daß die Zahnspitzen

(60) der jeweils zweiten (18) und der dazwischenliegen-

weit
den Zähne (20) radial annähernd gleich von der radialen

Mittellinie der Spannuten (2 2) abstehen.
13. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die äußeren Freiflächen (58) radial zur Waagrechten in einem Winkel von ca. 10° geneigt sind,
14. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen inneren Freiflächen (56) radial zur Waagrechten in einem Winkel von ca. 15° geneigt sind.
15. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zweite Zahn (18) am Steg (26) des Lochschneiders (10) zwei radial nebeneinanderliegende Schneidkanten (34,36) aufweist, nämlich eine radiale innere Schneidkante (34) und eine radiale mittlere Schneidkante (36), die zwischen der inneren Schneidkante (34) und der äußeren Schneidkante (38) angeordnet ist, wobei die mittlere Schneidkante

(36) über den Umfang hinter der inneren Schneidkante

und
(34) vor der äußeren Schneidkante (38) gegenüber der Drehrichtung des Schneiders (10) versetzt angeordnet ist sowie dadurch, daß am Steg (26) eine zweite Zahnlücke (48) ausgeformt ist, die sich von der mittleren Schneidkante (36) nach oben erstreckt und radial nach außen zur benachbarten Spannut (22) hin öffnet.
16. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dazwischenliegenden Zähne

(20) nur eine einzige Schneidkante (38) aufweisen, die sich im allgemeinen radial vom Außen- zum Innenumfang des Schneiders (10) erstreckt, sowie dadurch,daß der radiale Innenabschnitt (38b)der Einzelschneidkante (38) über den inneren Schneidkanten (34) der jeweils zweiten Zähne (18) angeordnet ist, so daß nur der radiale Außenabschnitt (38a) der Einzelschneidkante (38) eine Schneidwirkung erzeugt, wenn sich der Lochschneider (10) dreht und im Werkstück vorgeschoben wird.
17. Kreisförmiger Lochschneider nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der Einzelschneidkante (38), der spanabhebend wirkt, sich von der Zahnspitze (60) der Außenfläche (28) des Steges (26) radial nach innen erstreckt.