DE102004060972A1

DE102004060972A1 - Sägeblatt und Säge

Info

Publication number: DE102004060972A1
Application number: DE200410060972
Authority: DE
Inventors: Peter Hesselberg; Robert Field; Manfred Geier
Original assignee: Irwin Industrial Tools GmbH
Current assignee: Irwin Industrial Tools GmbH
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-07-20
Also published as: EP1671732A1; DE502005005013D1; US20060130630A1; AU2005244599A1; US7334511B2; AU2005244599B2; EP1671732B1

Abstract

Bei einem Sägeblatt mit einer an einer Längsseite ausgebildeten Reihe geschränkter Zähne in einer KV-Zahnform, die durch einen ersten Flankenwinkel, einen zweiten Flankenwinkel und einen Spanwinkel definiert ist, ist vorgesehen, daß der erste Flankenwinkel zwischen ca. 50,0 DEG bis 54,0 DEG liegt, der zweite Flankenwinkel zwischen ca. 14,0 DEG bis 16,0 DEG liegt und der Spanwinkel zwischen ca. 11,0 DEG bis 14,0 DEG liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sägeblatt mit einer an der Längsseite ausgebildeten Reihe geschränkter Zähne.

Es gibt eine Vielzahl von Zahnformen, die für manuell zu bedienende Sägen oder motorisierte Sägen mit alternierend hin- und her zu bewegendem Sägeblatt eingesetzt werden. Die wohl häufigst aufzufindenden Zahnformen von longitudinal Sägeblättern sind unter anderem: die AV-Zahnform, die KV-Zahnform, die M-Zahnform, die NU-Zahnform, die NV-Zahnform, die PV-Zahnform.

In der beiliegenden 1 sind Schemata der an sich bekannten Zahnformen von Sägeblättern dargestellt. Der AV-Zahn ist durch einen symmetrischen Dreieckszahn definiert. Der KV-Zahn ist durch einen unsymmetrischen Zahnkörper mit gebrochener Freifläche definiert, wobei sich der Zahnkörper von einer verstärkten breiten Zahnbasis entlang einer zweiten Flanke, die gegenüber einer Sägeblattnormalen einen so genannten zweiten Flankenwinkel bildet, erstreckt. Im Bereich der Zahnspitze schließt an die zweite Zahnflanke eine erste, flacher geneigte Flanke an, die gegenüber der Sägeblattnormalen einen ersten Flankenwinkel definiert. Von der Spitze erstreckt sich der Zahnkörper an der der ersten und zweiten Flanke gegenüberliegenden Spankante in einem Spanwinkel gegenüber der Sägeblattnormalen kontinuierlich linear zur Zahnbasis. Der sog. M-Zahn hat die Gestalt eines M, das an der Spitze mittig eine kleine Kehlung ausgebildet ist. Der M-Zahn ist mit gleichseitigen parallelen Schneidflanken ausgeführt. Die NU-Zahnform ist durch eine unsymmetrische Dreieckszahnform mit flacher ausgedehnter Zahnlücke zwischen je zwei benachbarten Zähnen bestimmt. Die NV-Zahnform hat die gleiche Gestalt wie die NU-Zahnform, allerdings fehlt die ausgedehnte Zahnlücke zwischen zwei Zähnen. Die PV-Zahnform ist ebenfalls durch einen unsymmetrischen Dreieckszahn, allerdings mit gekrümmter Freifläche und stark abgerundetem Zahnlückengrund definiert.

Um ein Verlaufen der Säge an dem zu schneidenden Gut zu vermeiden, sind üblicherweise bei allen Zahnformtypen die Sägezähne geschränkt, d. h. abwechselnd nach rechts oder links ausgebogen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Sägeblatt insbesondere für eine Handsäge zum Trennen von Zellstoffmaterialien, wie Holz, zu entwickeln, mit dem die Sägeeffektivität bei gleich bleibender Sägearbeit erhöht und/oder die für eine vorbestimmte Menge an durch das Sägeblatt abgehobelten Spänen aufzubringende Sägekraft verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Danach ist Sägeblatt mit einer an einer Längsseite ausgebildeten Reihe geschränkter Zähne in einer KV-Zahnform vorgesehen, die durch einen ersten Flankenwinkel, einen zweiten Flankenwinkel und einen Spanwinkel definiert ist, wobei der erste Flankenwinkel zwischen ca. 50,0° bis 54,0°, der zweite Flankenwinkel zwischen ca. 14,0° bis 16,0° und der Spanwinkel zwischen ca. 11,2° bis 14,0° liegt

Nach einer Vielzahl von Vergleichsversuchen stellte sich heraus, daß die günstigste Zahnform zur Bearbeitung von Holzmaterialien, wie Buche, Kiefer, Pinien, mitteldichte Faserstücke (MDF-Platten) und dergleichen mit einem Sägeblatt sowohl in einer Handsäge als auch in einer Sägemaschine mit einem Sägeblatt bearbeitet werden kann, das eine Zahnreihe in KV-Zahnform aufweist. Überraschender Weise zeigten außerdem die Versuche, daß schon Änderungen der Winkelgrößen in einem Bereich von mehreren 10 Minuten, insbesondere halber Grade, deutliche Verbesserungen aber auch Verschlechterungen der Sägeleistung als Folge hatten. Mittels einer aufwendigen Versuchsreihe, deren Ablauf sowie Auswertung später beschrieben wird, zeigte sich unerwarteterweise, daß sowohl die Sägeeffektivität als auch die Sägekraft in den erfindungsgemäßen kombinierten Winkelbereichsgrenzen optimiert sind.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführung der Erfindung wurden die besten Sägeergebnisse dann erzielt, wenn eine Winkelkombination von ca. 53° bis 54°, vorzugsweise ca. 53,6°, für den ersten Flankenwinkel, ca. 14° bis 15°, vorzugsweise ca. 14,6° für den zweiten Flankenwinkel und ca. 13° bis 14°, vorzugsweise ca. 13,3° für den Spanwinkel festgelegt wurde.

Bei einer zweiten alternativen bevorzugten Sägeblattausführung stellte sich als besonders günstig heraus, wenn der erste Flankenwinkel zwischen ca. 50,0° und 51,0°, vorzugsweise bei ca. 50,7°, der zweite Flankenwinkel zwischen ca. 15,0° und 16,0°, vorzugsweise bei ca. 15,7° und der Spanwinkel zwischen ca. 12.0° und 13,0°, insbesondere bei 12,8°, in einem Sägeblatt kombiniert ist.

Bei einer dritten, bevorzugten Alternative zeigten sich die besten Versuchsergebnisse, wenn für den ersten Flankenwinkel ca. 53,0° bis 54,0°, vorzugsweise ca. 53,2°, für den zweiten Flankenwinkel ca. 13,5° bis 14,5°, vorzugsweise ca. 14,0° und für den Spanwinkel ca. 11,2° bis 12,0°, vorzugsweise ca. 11,8° gewählt wird.

Besonders überraschend stellte sich heraus, daß die oben genannten Dimensionsgrößen für den ersten Flankenwinkel, den zweiten Flankenwinkel und den Spanwinkel einer KV-Zahnform unabhängig von der Längen-Dimensionierung des Zahns selbst und dem zusägenden Holzmaterial stets hervorragende Schneideergebnisse erbracht, hat. Beispielsweise zeigte sich, daß für die drei oben genannten Alternativen die besten Sägeergebnisse erzielt werden, wenn die Zahnteilung der jeweiligen Zahnreihe in einem Bereich zwischen zwei bis vier Zähne pro Zoll (25,4 mm) insbesondere zwischen ca. 2,3 bis 3,4 Zähne pro Zoll, vorzugsweise ca. 3,2 oder 2,5 Zähne pro Zoll, bestimmt wird.

Insbesondere bei der ersten bevorzugten Winkelkombination von erstem Flankenwinkel, zweitem Flankenwinkel und Spanwinkel wurde überraschenderweise ein optimaler Zahnteilungswert mit ca. 3,2 Zähne pro Zoll gefunden, bei dem die besten Sägeergebnisse erzielt wurden und welcher Wert auch für die dritte bevorzugte Winkelkombination maßgeblich ist.

Für die zweite bevorzugte Wahl der Winkelkombination stellte sich für eine optimale Zahnteilung der Wert 2,5 heraus.

Zur Überprüfung dieser optimierten Sägeleistung von Sägeblättern führte der Erfinder Versuche durch, bei denen unterschiedlichste Flanken- und Spanwinkelkombinationen für den Einsatz an mehreren gleichartigen Fasersägegütern bei gleichbleibenden Umgebungsbedingungen herangezogen wurden. Eine erste Versuchsreihe wurde an einem 34 × 30 mm großen Buche stück durchgeführt. In einer zweiten Versuchsreiche wurden Sägevorgange an einem Kieferstück eines 74 × 34 mm Querschnitts initiiert. Für eine dritte repräsentative Versuchsreihe wurden Sägeblätter mit variierenden Flanken- und Spanwinkelkombinationen an einer mitteldichten Faserplatte mit einem Querschnitt von 74 × 30 mm eingesetzt.

Für den Versuchsaufbau wurde die jeweilige Säge in einen Dynamometer eingespannt, um festzustellen, welche Sägekraft bei jedem Sägetyp in Vorschubrichtung des Sägeblatts und in vertikaler Querrichtung aufgebracht wird. Außerdem wurde ein Meßgerät dem Werkstück zugeordnet, welches Meßgerät die Spannungsmenge über das Gewicht der durch das Sägeblatt abgehobelten Späne oder durch das von dem Sägegut abgetragene Volumen ermittelt. Es sei klar, daß für jede der zur Prüfung anstehenden Sägeblätter im wesentlichen das gleiche Werkzeugmaterial, insbesondere das gleiche Werkzeugstahl, mit im wesentlichen identischer Oberflächenbeschaffenheit herangezogen wurde.

Zur Bestimmung eines Wertes für die Sägeeffektivität ist eine Versuchsgröße SCE definiert, die Aussagen über die Sägeeffektivität des jeweiligen Sägeblatttyps zuläßt. Die Versuchsgröße SCE wird durch die folgenden Parameter bestimmt

– Schneidkraft F, die durch den Dynamometer gemessen ist;
– Länge L des Sägenhubs, welche im wesentlichen aufgrund identischer Sägeblattaußenformen im wesentlichen für jeden Sägetyp gleich groß ist;
– Anzahl N von Sägehuben zum Durchsägen des Sägeguts;
– Querschnittsfläche A in Schnittebene des Sägeguts; und
– die Breite B der Schnittfuge;

und durch die Gleichung SCE = (FLN)/ABerrechnet.

Es stellte sich heraus, daß bereits eine Änderung eines der drei oben genannten formbestimmenden KV-Zahnform-Winkel in Bereichen von weniger als 0,5° einen erheblichen Einfluß auf SCE-Wert hat.

In einem ersten Versuchsgang wurde ein bekanntes Sägeblatt, das unter der Markenbezeichnung Sharptooth 15-334 von dem Unternehmen mit dem Firmenbestandteil, Stanley Works, vertrieben wird und einen Spanwinkel von ca. 18,0°, einen ersten Flankenwinkel von ca. 63,0° und einen zweiten Flankenwinke von ca. 11,0° aufweist, mit der erfindungsgemäßen dritten Ausführung des Sägeblatts – erster Flankenwinkel bei ca. 53,0° bis 54,0°, vorzugsweise ca. 53,2°, zweiter Flankenwinkel bei ca. 13,5° bis 14,5°, vorzugsweise ca. 14,0° und der Spanwinkel bei ca. 11,2° bis 12,0°, vorzugsweise ca. 11,8° – verglichen. Beide Sägen wiesen annähernd dieselbe Zahnteilung auf. Mit dem erfindungsgemäßen Sägeblatt wurde bei dem Kiefernstück eine Steigerung der Sägeeffektivität (SCE) gegenüber dem bekannten Sägeblatt von über 26% und eine Erhöhung der Spanmenge von über 43% erreicht; obwohl die aufzubringende Sägekraft bei dem erfindungsgemäßen Sägeblatt nur um bis zu 13% erhöht wurde. Bei dem Buchenstück ergaben sich eine SCE-Verbesserung um über 43% und eine Erhöhung der Spanungsmenge von über 41%, obgleich die aufzubringende Sägekraft nur um bis zu 1% erhöht wurde. Bei dem MDF-Stück ergaben sich eine SCE-Verbesserung von über 22% und eine Erhöhung der Spanungsmenge von über 17%, obgleich die aufzubringende Sägekraft nur um bis zu 3% erhöht wurde.

In einem zweiten Versuchsgang wurde das Sägeblatt, das unter der Markenbezeichnung Sharptooth 20-065 von dem oben genannten Unternehmen Stanley Works vertrieben wird und einen Spanwinkel von 15,0°, einen ersten Flankenwinkel von ca. 56,0° und einen zweiten Flankenwinkel von ca. 17,0° aufweist, mit der erfindungsgemäßen zweiten Ausführung – erster Flankenwinkel zwischen ca. 50,0° bis 51,0°, insbesondere ca. 50,7°, zweiter Flankenwinkel bei ca. 15,0° bis 16,0°, insbesondere ca. 15,7° und der Spanwinkel bei ca. 12,0° bis 13,0°, insbesondere bei 12,8°, verglichen. Beide Sägen wiesen annähernd die selbe Zahnteilung auf. Mit dem erfindungsgemäßen Sägeblatt wurde bei dem Kiefernstück eine Steigerung der Sägeeffektivität (SCE) gegenüber dem eben genannten bekannten Sägeblatt von über 27% und eine Erhöhung der Spanmenge von über 56% erreicht, obwohl die aufzubringende Sägekraft bei dem erfindungsgemäßen Sägeblatt nur um bis zu 7% erhöht wurde. Bei dem Buchenstück ergaben sich eine SCE-Verbesserung um über 27% und eine Erhöhung der Spanungsmenge von über 36%, obgleich die aufzubringende Sägekraft ebenfalls nur bis zu 1% erhöht wurde.

In einem dritten Versuchsgang wurde ein bekanntes Sägeblatt, das unter der Markenbezeichnung ProCut von dem Unternehmen mit dem Firmenbestandteil Bahco vertrieben wird und einen Spanwinkel von ca. 12,0°, einen ersten Flankenwinkel von ca. 52,0° und einen zweiten Flankenwinkel von ca. 24,0° aufweist, mit der erfindungsgemäßen dritten Ausführung des Sägeblatts – erster Flankenwinkel bei ca. 53,0° bis 54,0°, vorzugsweise ca. 53,2°, zweiter Flankenwinkel bei ca. 13,5° bis 14,5°, vorzugsweise ca. 14,0° und der Spanwinkel bei ca. 11,2° bis 12,0°, vorzugsweise ca. 11,8° – verglichen. Beide Sägen wiesen annähernd die selbe Zahnteilung auf. Mit dem erfindungsgemäßen Sägeblatt wurde bei dem Kiefernstück eine Steigerung der Sägeeffektivität (SCE) gegenüber dem bekannten Sägeblatt ProCut von über 54% und eine Erhöhung der Spanmenge von über 53% erreicht, obwohl die aufzubringende Sägekraft bei dem erfindungsgemäßen Sägeblatt nur um bis zu 7% erhöht wurde.

Bei einem vierten Versuchsgang wurde ein bekanntes Sägeblatt, das unter der Markenbezeichnung „Superior Laminator" von dem Unternehmen mit dem Firmenbestandteil Bahco vertrieben wird und einen Spanwinkel von ca. 15,0°, einen ersten Flankenwinkel von ca. 54,0° und einen zweiten Flankenwinkel von ca. 26,0° aufweist, mit der erfindungsgemäßen zweiten Ausführung des Sägeblatts – erster Flankenwinkel bei ca. 50,0° bis 51,0°, vorzugs weise bei ca. 50,7°, der zweite Flankenwinkel bei ca. 15,0° bis 16,0°, vorzugsweise bei ca. 15,7°, und der Spanwinkel bei ca. 12,0° bis 13,0°, insbesondere bei ca. 12,8° – verglichen. Beide Sägen wiesen annähernd die gleiche Zahnteilung auf. Mit dem erfindungsgemäßen Sägeblatt wurde bei dem Buchenstück eine Steigerung der Sägeeffektivität (SCE) gegenüber dem bekannten Sägeblatt von über 11% und eine Erhöhung der Spanmenge von über 12% erreicht, obwohl die aufzubringende Sägekraft nur um bis zu 1% erhöht wurde.

Die Erfindung betrifft auch eine Säge, insbesondere Handsäge, mit einem erfindungsgemäßen Sägeblatt.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführung anhand der beiliegenden Zeichnung deutlich, in der gemäß 2 ein Abschnitt A eines erfindungsgemäßen Sägeblatts mit einer geschränkten KV-Zahnform gezeigt ist, die auch Hannibal-Zahnung genannt wird.

Das erfindungsgemäße Sägeblatt 1 umfaßt eine Reihe geschränkter Zähne 3 in einer KV-Zahnform, die durch einen ersten Flankenwinkel α einen zweiten Flankenwinkel β und einen Spanwinkel γ definiert ist. Der ersten Flankenwinkel α ergibt sich durch den Umfangsbereich zwischen einer ersten Flanke 5 des Zahns 3 und der Sägeblattnormalen N, der zweite Flankenwinkel β durch den Umfangsbereich zwischen der zweiten Flanke 7 des Zahn 3 und der Sägeblattnormalen N und der Spanwinkel γ durch den Umfangsbereich zwischen der Spankante 9 des Zahn 3 und der Sägeblattnormalen N.
Bei einer ersten alternativen Ausführungsform ist für den Spanwinkel γ ein Wert von 13,3°, für den ersten Flankenwinkel α ein Wert von 53,6° und für den zweiten Flankenwinkel β ein Wert von 14,6° vorgesehen.
Bei einer zweiten alternativen erfindungsgemäßen Ausführung ist die KV-Zahnform der Spanwinkel γ mit 12,8°, der erste Flankenwinkel α mit 50,7° und der zweite Flankenwinkel β mit 15,7° definiert. Bei dieser Ausführung ist die Zahnteilung mit 2,54 Zähnen pro Zoll festgelegt.
Bei einer dritten bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Spanwinkel γ mit 11,8°, der erste Flankenwinkel α mit 53,2° und der zweite Flankenwinkel β mit 14° festgelegt. Hierbei ist eine Zahnteilung von 3,2 Zoll festgelegt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

Sägeblatt mit einer an einer Längsseite ausgebildeten Reihe geschränkter Zähne (3) in einer KV-Zahnform, die durch einen ersten Flankenwinkel α, einen zweiten Flankenwinkel β und einen Spanwinkel γ definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß – der erste Flankenwinkel α zwischen ca. 50,0° bis 54,0° liegt, – der zweite Flankenwinkel β zwischen ca. 14,0° bis 16,0° liegt und – der Spanwinkel γ zwischen ca. 11,2° bis 14,0° liegt.
Sägeblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – der erste Flankenwinkel α zwischen ca. 53,0° bis 54,0°, insbesondere bei ca. 53,6°, liegt, – der zweite Flankenwinkel β zwischen ca. 14,0° bis 15,0°, insbesondere bei ca. 14,6°, liegt und – der Spanwinkel γ zwischen ca. 13,0° bis 14,0°, insbesondere bei ca. 13,3°, liegt.
Sägeblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – der erste Flankenwinkel α zwischen ca. 50,0° bis 51,0°, insbesondere bei ca. 50,7°, liegt; – der zweite Flankenwinkel β zwischen ca. 15,0° bis 16,0°, insbesondere bei ca. 15,7°, liegt und – der Spanwinkel γ zwischen ca. 12,0° bis 13,0°, insbesondere bei ca. 12,8°, liegt.
Sägeblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – der erste Flankenwinkel α zwischen ca. 53,0° bis 54,0°, insbesondere bei ca. 53,2°, liegt, – der zweite Flankenwinkel β zwischen ca. 13,5° bis 14,5°, insbesondere bei ca. 14,0°, liegt und – der Spanwinkel γ zwischen ca. 11,2° bis 12,0°, insbesondere bei ca. 11,8°, liegt.
Sägeblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnreihe eine Zahnteilung zwischen 2 bis 4 Zähne pro Inch (25,4 mm), insbesondere ca. 2,3 bis 3,4 Zähne pro Inch, vorzugsweise ca. 3,2 oder 2,5 Zähne pro Inch, aufweist.
Säge, insbesondere Handsäge, mit einem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildeten Sägeblatt (1).