DE69315368T2

DE69315368T2 - Vorrichtung zum Schneiden eines Stapels von amorphen Stahlbändern

Info

Publication number: DE69315368T2
Application number: DE69315368T
Authority: DE
Inventors: William Kirk Houser
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1998-06-10
Anticipated expiration: 2013-03-26
Also published as: FI931408A0; KR100250585B1; JP2716924B2; JPH0615524A; CA2091498A1; DE69315368D1; MX9301803A; EP0566261A1; EP0566261B1; ES2110054T3; AU663926B2; NO931187L; CN1040849C; AU3556693A; DK0566261T3; CN1084791A; CA2091498C; FI931408A; US5327806A; KR930019316A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheren eines Stapels dünner Bänder aus amorphem Stahl.

Hintergrund

Amorphe Stähle sind extrem harte Materialien und haben beträchtliche Probleme dargestellt beim Abscheren aufgrund des übermäßigen Verschleißes der Schneiden, die zum Abscheren verwendet werden. Dieser Verschleiß ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden entweder stumpf werden oder splittern oder beides, wenn die Abschervorgänge sich immer und immer wieder wiederholen.
in dem US-Patent 4 942 798 für Taub u.a., das auf die Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Erfindung übertragen und durch diese Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung eingeschlossen wird, ist eine verbesserte Form von einer Abschervorrichtung beschrieben und beansprucht, die sich durch einen verminderten Schneidenverschleiß im Vergleich zu bekannten Abschervorrichtungen auszeichnet. Taub u.a. erreichen ihre verbesserten Ergebnisse dadurch, daß ein spezielles Design der abscherenden Schneiden verwendet wird, wobei die eine oder beide Schneiden einen negativen Spanwinkel hat. Das von Taub u.a. verwendete Schneidenmaterial wird in dem Patent als ein übliches hartes Schneidmaterial, wie beispielsweise gebundenes Wolframkarbid, beschrieben. Spezielle Materialien, die beschrieben werden, sind Carboloy Grades 895 und 883, die gebundene Wolframkarbide sind, die 6 Prozent Kobalt enthalten.
Taub u.a. beschreiben eine Reihe von Prüfungen mit derartigen Schneiden, wobei Stapel aus amorphem Stahl Metglas 2605-S2 der Allied-Signal Corporation, wobei jeder Stapel übereinander angeordnete Bänder enthält, die jeweils etwa 0,025 mm (0,001 Zoll) dick waren, mit den Schneiden abgeschert wurden, bis ein Schneidenausfall auftrat. Sechzigtausend Schnitte von diesen 10-Bänder-dicken Stapeln wurden erreicht, bevor ein Schneidenausfall auftrat.
Diese Ergebnisse sind zwar recht gut im Vergleich zu denjenigen, die mit bekannten Scherschneidvorrichtungen erreicht worden sind, es sei aber darauf hingewiesen, daß, wenn die Anzahl von Bändern aus amorphem Stahl in jedem Stapel auf wesentlich mehr als zehn erhöht wurde, es eine wesentliche Verkürzung in der Schneidenlebensdauer gibt. Wenn beispielsweise die Stapeldicke von zehn auf fünfzehn Bänder erhöht wird, nimmt die Zahl der Schnitte, die erreicht werden kann, bevor die Schneide versagt (wobei das Schneidendesign und Schneidenmaterialien verwendet sind, die in dem Patent von Taub u.a. beschrieben sind), auf einen mittleren Wert von weniger als 10.000 ab. Es gibt ein bestimmtes Bedürfnis für Schneiden, die aus amorphem Stahl bestehende Stapel von dieser vergrößerten Dicke (d.h. 15 Bänder) mit einer größeren Zahl von Schnitten abscheren können, bevor ein Schneidenausfall auftritt.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen zum Abscheren eines Stapels von dünnen Blechen aus amorphem Stahl entlang einer Schneidebene, die sich quer zu dem Stapel erstreckt, enthaltend:
erste und zweite Schneiden, die jeweils eine erste Fläche für einen Eingriff mit dem Stapel an dessen einer Seite und eine zweite Fläche aufweisen, die sich quer zu der ersten Fläche und im wesentlichen parallel zu der Schneidebene erstreckt, wobei sich die ersten und zweiten Flächen von jeder Schneide an einer Ecke schneiden,
eine Einrichtung zum Positionieren der Schneiden am Beginn von einem Schneidvorgang, so daß die Ecken an gegenüberliegenden Seiten des Stapels und auch auf gegenüberliegenden Seiten neben der Schneidebene abgeordnet sind, und
eine Einrichtung zum Bewegen von einer der Schneiden während eines Schneidvorganges, so daß ihre Ecke sich in Richtung auf die Ecke der anderen Schneide in einer Richtung parallel zu der Schneidebene bewegt, wodurch die Ecken der Schneiden den Stapel entlang der Schneidebene abscheren, wobei die erste Fläche der einen Schneide in einem vorbestimmten Spanwinkel in bezug auf eine Referenzebene angeordnet ist, die sich durch einen Punkt auf der Ecke von der einen Schneide und senkrecht zu der Schneidebene und zu der Bewegungsrichtung von der einen Schneide erstreckt,
wobei die erste Fläche von der anderen Schneide in einem vorbestimmten Spanwinkel in bezug auf eine Referenzebene angeordnet ist, die sich durch einen Punkt auf der Ecke von der anderen Schneide und senkrecht zu der Schneidebene und zu der Bewegungsrichtung von der einen Schneide erstreckt, wobei die Summe der Spanwinkel einen negativen Wert zwischen 5 Grad und 35 Grad hat und wobei: der Spanwinkel von jeder der Schneiden als negativ betrachtet wird, wenn die erste Fläche der entsprechenden Schneide beim Schneiden ih rer zweiten Fläche an einer entsprechenden Ecke der Schneide so geneigt bzw. schräg ist, daß die Ecke weniger scharf gemacht wird, als sie sein würde, wenn die erste Fläche in der Referenzebene angeordnet wäre, und wobei beide Schneiden aus einem gebundenen Karbid-Schneidmaterial bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidmaterial im wesentlichen aus Wolframkarbidteilchen und Kobaltpartikelchen besteht, die unter hohem Druck verdichtet und bei einer Temperatur gesintert sind, die den Schmelzpunkt des Kobalts überschreitet, wobei die Wolframkarbidteilchen vor dem Verdichten im Durchschnitt eine Submicrongröße haben und der Kobaltbestandteil mehr als 15 Gewichtsprozent des Schneidmaterials beträgt.
Beim Ausführen der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel weist die Abschervorrichtung zwei relativ bewegbare Schneiden auf, die eine Konfiguration und physikalische Relation zueinander haben, wie sie im wesentlichen in dem eingangs genannten Patent von Taub u.a. beschrieben ist. Anstatt aber die speziellen Schneidenmaterialien zu verwenden, die in dem Patent von Taub u.a. beschrieben sind, verwenden beide Schneiden ein gebundenes Karbid-Schneidmaterial, das im wesentlichen aus Wolframkarbidteilchen und Kobaltteilchen besteht, die unter hohem Druck verdichtet und bei einer Temperatur gesintert sind, die den Schmelzpunkt des Kobalts überschreitet, wobei die Wolframkarbidteilchen vor dem Verdichten eine Submicrongröße haben und das Kobalt etwa 16 Gewichtsprozent des Schneidmaterials bildet. Es ist möglich gewesen, mit derartigen Schneiden vor einem Schneidenausfall einen mittleren Wert von etwa 35.000 oder mehr Schnitte von einem 15-Bänder-dicken Stapel aus dem oben abgegebenen 2605-S2 amorphen Stahlband zu erzielen, wobei jedes Band etwa 0,025 mm (0,001 Zoll) dick ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun mit weiteren Einzelheiten anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 eine Querschnittsansicht durch die Schneiden von einer Schneidvorrichtung ist, die zum Abscheren eines Stapels von Bändern aus amorphem Stahl verwendet wird; Figur 1 ist ein Schnitt entlang der Linie 1-1 in Figur 2;
Figur 2 eine Seitenansicht von einer der Schneiden in Figur 1 entlang der Linie 2-2 in Figur 1 ist;
Figur 3 ein schematisches Diagramm von der Schneidvorrichtung mit den Schneiden gemäß Figur 1 ist;
Figur 4 eine Schnittansicht ähnlich Figur 1 ist, außer daß eine modifizierte Form der unteren Schneide gezeigt ist.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Figur 1 ist ein Stapel 10 von Bändern aus amorphem Stahl gezeigt, der durch eine zwei Schneiden 12 und 14 enthaltende Vorrichtung abgeschert werden soll. Jede der Schneiden ist aus einem speziellen gebundenen Karbidmaterial, das gleich mit weiteren Einzelheiten beschrieben wird. Die obere Schneide 12 ist durch einen Stahlbock 16 gehalten, der einen Einschnitt 17 enthält, in den die Schneide 12 paßt und durch ein geeignetes Bindemittel an dem Block befestigt ist. Die untere Schneide 14 wird durch einen ähnlichen Stahlblock 20 getragen, der einen Einschnitt 22 enthält, in den die Schneide 14 paßt und durch ein geeignetes Bindemittel an dem Block 20 befestigt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der untere Block 20 feststehend und der obere Block 16 ist vertikal bewegbar, aber die Erfindung ist in ihren breiteren Aspekten nicht so eingeschränkt, beispielsweise könnten beide Blöcke bewegbar sein oder der untere Block könnte anstelle des oberen bewegbar sein.
Die obere Schneide 12 hat zwei Flächen 30 und 32, die quer zueinander angeordnet sind und sich an einer Ecke 34 schneiden. Die untere Schneide 14 hat gleichfalls zwei Flächen 36 und 38, die quer zueinander angeordnet sind und sich an einer Ecke 40 schneiden.
Das Schneiden des Stapels 10 wird entlang einer vertikal verlaufenden Schneidebene 42 ausgeführt, die quer zu dem Stapel 10 verläuft. Die Ecken 34 und 40 der Schneiden sind auf gegenuberliegenden Seiten dieser Ebene 42 angeordnet und befinden sich neben dieser. Die Schneidenflächen 32 und 38 verlaufen parallel zu dieser Schneidebene 42 und sind ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten der Schneidebene angeordnet und befinden sich neben dieser. Die Schneidenflächen 32 und 38 sind so eng an der Schneidebene 42 angeordnet, wie es auf vernünftige Weise möglich ist.
Zu Beginn eines Schneidvorganges sind die Schneiden 12 und 14 auf gegenüberliegenden Seiten des Stapels 10 angeordnet, wie es in Figur 1 gezeigt ist. Die Schneiden sind so durch geeignete übliche Positionier- und Betätigungsmittel 45 angeordnet, die in Blockform in Figur 3 gezeigt und mit dem oberen Block 16 verbunden sind. Ein Schneiden wird dadurch ausgeführt, daß die obere Schneide nach unten bewegt wird, so daß sich die Ecke 34 nach unten in Richtung auf die Ecke in einer Richtung parallel zur Schneidebene bewegt. Eine derartige Bewegung bewegt zunächst den Stapel nach unten in einen Eingriff mit der Fläche 36 von der unteren Schneide und biegt dann den Stapel 10 leicht nach unten, bis die obere Oberfläche des Stapels mit der unteren Oberfläche 30 von der oberen Schneide in Eingriff ist; und dann bewegt sich die obere Ecke 34 nach unten durch den Stapel und an der unteren Ecke 40 vorbei, wobei der Stapel im Laufe dieser Abwärtsbewegung entlang der Schneidebene 42 abgeschert wird. Diese Abwärtsbewegung der Schneide wird dadurch herbeigeführt, daß die Betätigungseinrichtung 45 in Betrieb gesetzt wird.
Die am Werkstück angreifende Fläche 30 von der oberen Schneide 12 ist in einem negativen Spanwinkel in bezug auf eine Referenzebene 50 angeordnet, die durch einen Punkt auf ihrer Ecke 34 verläuft und senkrecht zu der Schneidebene 42 und auch senkrecht zu der Bewegungsrichtung der oberen Schneide 12 ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Referenzebene 50 eine horizontale Ebene.
In ähnlicher Weise ist die an dem Werkstück angreifende Fläche 36 der unteren Schneide 14 in einem negativen Spanwinkel in bezug auf eine Referenzebene 52 angeordnet, die durch einen Punkt auf ihrer Ecke 40 verläuft und senkrecht zu der Schneidebene 42 und auch zu der Bewegungsrichtung der oberen Schneide 12 ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Referenzebene 52 ebenfalls eine horizontale Ebene.
Der Spanwinkel in einer abscherenden Schneide wird als negativ betrachtet, wenn die am Werkstück angreifende Fläche (z.B. 30) so geneigt bzw. schräg ist, daß die Ecke (34) an der arbeitenden Kante der Schneide weniger scharf ist, als sie sein würde, wenn die an dem Werkstück angreifende Fläche in der oben beschriebenen Referenzebene (50) angeordnet wäre.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein negativer Spanwinkel von 10 bis 15 Grad auf jeder der Schneiden 12 und 14 verwendet. Eine zusätzliche Erläuterung des Span winkels erfolgt später.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 ist die obere Schneide 12 auch mit einem Scherwinkel versehen, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung etwa zwei Grad beträgt. Dieser Scherwinkel ist in Figur 2 durch den Winkel 60 dargestellt. Der Scherwinkel ist der Winkel, den, aus der Sicht der Schneidebene 42, die Ecke der Schneide mit der Referenzebene 50 bildet. Indem dieser Scherwinkel wesentlich größer als null gemacht wird, kann erreicht werden, daß die Ecke 34 der Schneide in das Werkstück mehr graduell entlang der Länge der Schneide eintritt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die untere Schneide einen Scherwinkel von null Grad oder, im Endeffekt, keinen Scherwinkel.
Es ist wichtig, daß der Freiraum zwischen den Flächen 38 und 32 der Schneiden so klein gehalten wird, wie es ver nünftigerweise möglich ist, und auf einem im wesentlichen festen Wert während des verlängerten Betriebs der Scherschneidmaschine gehalten wird. Zu diesem Zweck sollten der tragende Rahmen für die Schneiden und die Schneidenhalterungsblöcke 16 und 20 so steif wie möglich sein. Dieser tragende Rahmen ist schematisch in Figur 3 bei 70 und 72 dargestellt. Der untere Rahmenabschnitt 70 hält den unteren Schneidentragblock 70 stationär, und der obere Rahmenabschnitt 72 führt den oberen Block für eine vertikale Bewegung. In einen Ausführungsbeispiel beträgt der Freiraum zwischen den Flächen 38 und 32 0,0127 mm(0,0005 Zoll).
Wie in dem Patent von Taub u.a. ausgeführt ist, trägt der negative Spanwinkel, der auf den Schneiden vorhanden ist, wesentlich zu der längeren Verschleißdauer für die Schneiden bei. In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1-3 ist ein negativer Spanwinkel auf beiden Schneiden vorgesehen, aber Nutzen von einem negativen Spanwinkel kann selbst dann erreicht werden, wenn nur eine Schneide mit dem negativen Spanwinkel versehen ist. In der letztgenannten Anord nung, die in Figur 4 dargestellt ist, hat die andere Schneide eine Standard-Konfiguration, d.h. einen Spanwinkel von null Grad.
Für signifikante Verbesserungen in der Verschleißdauer der Schneiden, die aus der Verwendung von negativen Spanwinkeln in einer Abscheranwendung dieses Typs erreicht werden sollen, sollte gemäß dem Patent von Taub u.a. die in den zwei Schneiden vorhandene Summe der Spanwinkel einen negativen Wert von wenigstens 5 Grad haben, er sollte aber nicht größer als etwa 35 Grad sein. Je höher der gesamte negative Spanwinkel ist, desto größer ist der Seitenschub, der auf den Schneiden entwickelt wird und die Tendenz hat, sie während eines Schneidvorganges zu trennen. Wenn diese Trennung nicht auf einen sehr kleinen Wert begrenzt ist, wird die Qualität des Schnittes materiell beeinträchtigt. Aus diesem Grund sollte der maximale gesamte negative Spanwinkel etwa Grad betragen. Ein bevorzugter Spanwinkel für die Schneiden ist ein negativer Spanwinkel zwischen 8 und 15 Grad für jede Schneide.
Wie in dem vorgenannten Patent von Taub u.a. beschrieben ist, wurden Tests zur Ermittlung der Schneidenlebensdauer von Taub u.a. mit Abschervorrichtungen durchgeführt, die der vorstehenden Beschreibung entsprechen, außer daß sie Schneiden haben, die aus gebundenem Wolframkarbid hergestellt waren, das 6 Prozent Kobalt enthielt (genauer gesagt bestand die obere Schneide aus gebundenem Carboloy Grade 895 Wolframkarbid und die untere Schneide bestand aus gebundenem Carboloy Grade 883 Wolframkarbid). Gemäß dem Patent von Taub u.a. wurden diese Tests mit im wesentlichen identischen Stapeln von Bändern aus amorphem Stahl durchgeführt, wobei jeder Stapel 10 Bänder aus amorphem Stahl Metglas 2605-S2 der Allied-Signal Corporation enthielt, wobei jedes Band etwa 83,2 mm (3,3 Zoll) breit und etwa 0,025 mm (0,001 Zoll) dick war. Die Stapel wurden durch effektiv durchgehende Bandlängen gebildet, die übereinander angeordnet und ausgerichtet waren, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Die übereinander angeordneten, ausgerichteten Bänder wurden entlang der Ebene 42 in Figur 1 abgeschert, woraufhin die übereinander angeordneten Bänder eine vorbestimmte Strecke entlang ihrer Länge vorgeschoben und entlang einer entsprechenden Ebene 42 wieder geschnitten wurden. Diese Vorgänge wurden immer wieder wiederholt, bis die durch Inspektion ermittelte Schnittqualität unakzeptabel wurde, wodurch ein Schneidenausfall angezeigt wurde. Jeder Schnitt wurde durch einen Abwärtshub der oberen Schneide durch die gesamte Stapeldicke durchgeführt, woraufhin die Schneide in Vorbereitung für einen neuen Schneidevorgang in ihre Stellung gemäß Figur 1 zurückgebracht wurde.
Taub beschreibt detailliert eine Testserie mit den oben be schriebenen 10-Bander-dicken Stapeln. In diesen Tests wurden 6 % Kobalt enthaltende, gebundene Wolframkarbidschneiden 12 und 14, die den dargestellten entsprechen und wie sie oben beschrieben sind, wobei jede einen negativen Spanwinkel von 15 Grad hat, für die Schneidvorgänge verwendet. (Die eine Schneide war aus Carboloy Grade 895 und die andere Schneide aus Carboloy Grade 883.) Sechzigtausend (60.000) Schnitte wurden mit diesen Schneiden gemacht, bevor ein Schneidenausfall auftrat.
Diese Ergebnisse sind zwar recht gut im Vergleich zu denjenigen, die mit bekannten Abschervorrichtungen erhalten worden sind, es sei aber darauf hingewiesen, daß, wenn die Anzahl von Bändern aus amorphem Stahl in jedem Stapel auf wesentlich mehr als zehn vergrößert wird, es eine wesentliche Verkürzung in der Schneidenlebensdauer gibt. Wenn beispielsweise die Stapeldicke von 10 auf 15 Bänder erhöht wird, nimmt die Anzahl der Schnitte, die vor einem Schneidenausfall erreicht werden können (wobei das Ich bin in der Lage gewesen, ohne Schneidenausfall eine weit größere Anzahl von Schnitten durch 15-Bänder-dicke Stapel von Band aus amorphen Stahl zu erreichen, indem eine Abschervorrichtung verwendet wird, wie sie im wesentlichen von Taub u.a. offenbart ist, die sich aber in dem folgenden wichtigen Bezug unterscheidet. Anstatt daß sie aus den speziellen Schneidmaterialien sind, die von Taub u.a. in ihren oben beschriebenen Tests verwendet wurden, bestanden meine beiden Schneiden aus einem gebundenen Wolframkarbid- Schneidmaterial, das im wesentlichen aus Wolframkarbidteilchen und Kobaltteilchen besteht, die unter hohem Druck verdichtet und bei einer Temperatur gesintert sind, die den Schmelzpunkt des Kobalts überschreitet, wobei die Wolframkarbidteilchen eine durchschnittliche Größe von weniger als 1 Micron haben und der Kobaltbestandteil etwa 16 Gewichtsprozent von dem Schneidmaterial beträgt. Dieses besondere Material ist von dem Hersteller Fanstell Hydro Carbide, Latrobe, Pennsylvania, als sein HC-US16 gebundenes Wolframkarbid erhältlich. Gemäß der Herstellerspezifikation ist die Zusammensetzung von diesem Material 84 (±0,5) % Wolframkarbid und 16 (±0,5) % Kobalt. Seine Rockwell A Härte beträgt 90,8 (±0,7); seine Dichte beträgt 13,85 (±0,15) Gramm/cc; und seine Querreißfestigkeit beträgt minimal 3.447 x 10&sup6; N/m² (500.000 Pfund pro Quadratzoll). Die mittlere Teilchengröße von seinen Wolframkarbidteilchen beträgt 0 bis 1 Micron mit gewissen Abweichungen nach oben bis 4 Micron. Es sei darauf hingewiesen, daß die Zahlen in Klammern Abweichungen von Nominalwerten sind, die von der Hersteller-Spezifikation erlaubt wird. Durch Verwendung der Wörter "etwa" in den Ansprüchen zum Definieren des Prozentsatzes von einem in dem Schneidenmaterial vorhandenen Bestandteil oder zum Definieren der Härte, Dichte oder Querreißfestigkeit des Schneidenmaterials beabsichtige ich, Werte innerhalb des durch diese Abweichungen erlaubten Bereiches zu umfassen.
Durch Verwendung dieses besonderen Schneidmaterials (d.h. das HC-US16) für beide Schneiden in der oben beschriebenen Abschervorrichtung bin ich in der Lage gewesen, ohne Schneidenausfall einen durchschnittlichen Wert von etwa 36.000 Schnitten durch 15-Bänder-dicke Stapel von Band aus amorphem Stahl zu erreichen, wobei jedes Band etwa 0,025 mm (0,001 Zoll) dick ist.
Diese exzellenten Resultate werden für recht unerwartet gehalten, weil andere kobalthaltige, gebundene Wolframkarbid- Schneidmaterialien, die sich von dem HC-US16 in angeblich kleineren Hinsichten unterscheiden, in vergleichbaren Tests eine viel kürzere Schneidenlebensdauer zeigten. Beispielsweise konnte ich bei Verwendung einer Abschervorrichtung, die derjenigen der Figuren 1-3 entsprach, bei der aber die eine Schneide aus gebundenem Karbidmaterial HC-US15 der Fanstell Hydro Carbide und die andere Schneide aus dem oben beschriebenen HC-US16 Material hergestellt waren, einen durchschnittlichen Wert von nur etwa 17.000 Schnitten durch die 15-Bänder-dicke Stapel vor einem Schneidenausfall herbeiführen. Dieses HC-US15 Material, das ein gebundenes Wolframkarbidmaterial ist, das 14 % Kobalt enthält, ist mit weiteren Einzelheiten in der nachfolgenden Tabelle 1 beschrieben. Die Leistungsfähigkeit von dem gebundenen Karbid HC-US15 in der obigen Kombination und auch in anderen Kombinationen ist in der nachfolgenden Tabelle II beschrieben.
Als ein weiteres Beispiel konnte ich bei Verwendung einer Abschervorrichtung, die derjenigen der Figuren 1-3 entspricht, aber bei der beide Schneiden aus gebundenem Karbidmaterial Kennametal K-94 hergestellt ist, einen durch schnittlichen Wert von nur etwa 4.000 Schnitten durch die 15- Bänder-dicken Stapel vor dem Schneidenversagen herbeiführen. Dieses Schneidmaterial, das ein gebundenes Wolframkarbidmaterial ist, das 11,5 % Kobalt enthält, ist von Kennametal, Inc. Latrobe, Pennsylvania, erhältlich und ist mit weiteren Einzelheiten in der nachfolgenden Tabelle 1 beschrieben.
Die folgende Tabelle 1 faßt Eigenschaften von verschiedenen repräsentativen kobalthaltigen gebundenen Karbidschneidmaterialien zusammen, die ich untersucht habe, um Schneidenverschleiß zu ermitteln, wenn sie in der Vorrichtung gemäß den Figuren 1-3 zum Schneiden von 15-Streifen-dicken Stapeln von Stahl aus amorphem Stahl verwendet werden, wobei jedes Band etwa 0,025 mm (0,001 Zoll) dick ist. TABELLE 1
Die folgende Tabelle II zeigt die repräsentative Schneidenverschleiß-Leistungsfähigkeit von Materialien gemäß Tabelle 1, wenn sie für die Schneiden von der Vorrichtung gemäß den Figuren 1-3 beim Schneiden von 15-Bänder-dicken Stapeln aus amorphen Stahl verwendet werden, wobei jedes Band etwa 0,025 mm (0,001 Zoll) dick ist. TABELLE II
Bemerkungen zu Tabelle II:
1. *bedeutet, daß die eine Schneide aus dem Zählermaterial und das andere aus dem Nennermaterial war.
2. Durchschnittliche Schnittzahlen wurden abgerundet auf den nächst höheren Tausender.
3. ** "Lebensdauer-Aufbauten" bezeichnet die Gesamtzahl von Aufbauten für eine bestimmte Schneidmaterialkombination, bei der die Anzahl von Schnitten gezählt wurde.
4. Wo die Aufbauten für eine bestimmte Schneidmaterialkombination auf mehreren Schneidmaschinen ausgeführt wurde, ist eine Zahl, die die durchschnittliche Anzahl von Schnitten darstellt, für jede derartige Maschine ermittelt worden, und diese Zahlen sind untereinander gemittelt worden, um die in Tabelle II gezeigte "durchschnittliche Schnittzahl vor Schneidenversagen" festzustellen.
5. *** "Lose-Schneide-Aufbauten" bezeichnet die Aufbauten, bei denen das Schneiden beendet wurde, weil eine der Schneiden lose wurde oder vollständig herausfiel. Die Ergebnisse von diesen Aufbauten wurden nicht eingeschlossen beim Berechnen der durchschnittlichen Anzahl von Schnitten, wenn dieses Schneiden-Lösen oder Herausfallen nicht bei einer höheren Zahl als die "durchschnittliche Schnittzahl vor Schneidenversagen" für alle "Lebensdauer-Aufbauten" für eine bestimmte Schneidmaterialkombination in der gleichen Abschermaschine auftrat.
6. Die Zahlen für die HC-US16/HC-US16 Kombination sind von kommerziellen Produktionsdaten über eine 9monatige Periode abgeleitet. 7. **** Diese Zahl basiert auf zwei Aufbauten. Bei dem einen wurde das Schneiden beendet, als die Schneide sich bei 27.658 Schnitten löste. Bei dem anderen trat ein Schneidenversagen bei einem Maximum von 6.000 Schnitten auf.
Die Schneidvorgänge, auf die in der obigen Tabelle II bezug genommen ist, wurden alle mit der Abschervorrichtung ausge führt, die im wesentlichen die hier in den Figuren 1-3 dargestellte Form hat.
Es wird aus Tabelle II deutlich, daß eine weit größere Anzahl von Schnitten erreicht wurde, wenn beide Schneiden aus dem 16 % Kobalt enthaltenden Schneidmaterial gemäß der letzten Spalte als mit irgendwelchen anderen Materialien erreicht wurden. Ich bin nicht in der Lage, die Gründe für die außergewöhnliche Leistungsfähigkeit von diesem Schneidmaterial vollständig zu erklären, aber die hohe Querreißfestigkeit von dem Material, die ein Maß für seine Zähigkeit und somit seiner Fähigkeit ist, einer Spannbildung zu widerstehen, wird als ein signifikanter beitragender Faktor betrachtet. Diese hohe Querreißfestigkeit wird möglich gemacht durch den relativ hohen Prozentsatz an Kobalt, das in dem Material vorhanden ist, und der hohe Prozentsatz an Kobalt ist erreichbar, ohne den Wolframkarbidgehalt übermäßig zu verringern, aufgrund der sehr kleinen durchschnittlichen Größe der Wolframkarbidteilchen, d.h. Submicron oder 0 bis 1 Micron. Wolframkarbid ist die sehr harte Komponente, auf der das Schneiden beruht, und sein Gehalt muß hochgehalten werden, um ein effektives Schneiden ohne ein übermäßiges Stumpfwerden oder Verlust an Schärfe der Schneiden zu erzielen. Wenn oben ein "Splittern" erwähnt wurde, so meine ich den Verlust oder das Herausziehen von Teilchen aus der Schneidkante von der Schneide während der Schneidarbeiten.
Wenn die obige Tabelle II zeigt, daß die "durchschnittliche Schnittzahl vor Schneidenversagen" etwa 36.000 betrug, wenn beide Schneiden aus dem 16 % Kobalt enthaltenden Material (HC-US16) ist, so ist erwähnenswert, daß einige der Abschermaschinen, auf denen diese Daten erhalten wurden, viel höhere Durchschnittswerte über verlängerte Perioden der kommerziellen Produktion erreichten. Beispielsweise erreichten über einer 3monatigen Periode der kommerziellen Produktion 20 % dieser Abschermaschinen einen Durchschnittswert von etwa 90.000 Schnitten, und zusätzliche 33 % dieser Maschinen erreichten einen Durchschnittswert von etwa 60.000 Schnitten, alle ohne Schneidenversagen, wenn das 16 % Kobalt enthaltende Material (HC-US16) für beide Schneiden verwendet wurde.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Schneiden jeweils dadurch an ihren Stützblöcken befestigt, daß eine dünne Klebemittelschicht auf sorgfältig bearbeitete und gereinigte Oberflächen von dem Block und der Schneide aufgebracht wird und unmittelbar danach in seine Lage gebracht wird, indem die benachbarte Schneidenfläche auf der tragenden Fläche leicht gerieben wird. Danach wird ein Klemmdruck auf die Schneide ausgeübt, während das Klebemittel trocknet und härtet. Ein Vorteil der Verwendung eines Klebemittels anstelle von Löten bzw. Schweißen zum Befestigen der Schneide besteht darin, daß der Verbindungsprozeß keine Wärme beinhaltet, die unerwünschte Beanspruchungen in der Schneide hervorrufen kann aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Schneidenmaterial und dem Blockmaterial. Derartige Beanspruchungen können einen vorzeitigen Ausfall der Verbindung zwischen der Schneide und ihrem Stützblock verursachen. Ein weiterer Vorteil des Klebemittels gegenüber Löten bzw. Schweißen besteht darin, daß die Schneide einfacher von dem Block gelöst werden kann, wenn es Zeit ist, die Schneide auszuwechseln. In einem Ausführungsbeispiel ist das verwendete Klebemittel eines, das von Loctite Corp., Newington, CT, als deren Klebemittel Loctite 324 erhältlich ist. Dieses Klebemittel wird aufgebracht, nachdem ein geeigneter Aktivator, wie beispielsweise Loctite 70715, auf die darunterliegende Oberfläche vorzugsweise durch Sprühen aufgebracht ist.
Ich habe zwar ein bestimmtes Ausführungsbeispiel meiner Erfindung gezeigt und beschrieben, es ist aber für den Fachmann offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zum Abscheren eines Stapels (10) von dünnen Blechen (11) aus amorphem Stahl entlang einer Schneidebene (42), die sich quer zu dem Stapel (10) erstreckt, enthaltend:

erste und zweite Schneiden (12,14), die jeweils eine 10 erste Fläche (30,36) für einen Eingriff mit dem Stapel (10) an dessen einer Seite und eine zweite Fläche (32,38) aufweisen, die sich quer zu der ersten Fläche und im wesentlichen parallel zu der Schneidebene (42) erstreckt, wobei sich die ersten und zweiten Flächen (30,36; 32,38) von jeder Schneide an einer Ecke (34,40) schneiden,

eine Einrichtung zum Positionieren der Schneiden (12,14) am Beginn von einem Schneidvorgang, so daß die Ecken (34,40) an gegenüberliegenden Seiten des Stapels (10) und auch auf gegenüberliegenden Seiten neben der Schneidebene (42) angeordnet sind, und

eine Einrichtung zum Bewegen von einer (12) der Schneiden (12,14) während eines Schneidvorganges, so daß ihre Ecke (34) sich in Richtung auf die Ecke (40) der anderen Schneide (14) in einer Richtung parallel zu der Schneidebene (42) bewegt, wodurch die Ecken (34,40) der Schneiden (12,14) den Stapel (10) entlang der Schneidebene (42) abscheren,

wobei die erste Fläche (30) der einen Schneide (12) an einem vorbestimmten Spanwinkel (a) in Bezug auf eine Referenzebene (50) angeordnet ist, die sich durch einen Punkt auf der Ecke (34) von der einen Schneide (12) und senkrecht zu der Schneidebene (42) und zu der Bewegungsrichtung von der einen Schneide (12) erstreckt, wobei die erste Fläche (36) von der anderen Schneide (14) an einem vorbestimmten Spanwinkel (a) in Bezug auf eine Referenzebene (52) angeordnet ist, die sich durch einen Punkt auf der Ecke (40) von der anderen Schneide (14) und senkrecht zu der Schneidebene (42) und zu der Bewegungsrichtung von der einen Schneide (12) erstreckt,

wobei die Summe der Spanwinkel (a) einen negativen Wert zwischen 5 Grad und 35 Grad hat und wobei: der Spanwinkel (α) von jeder der Schneiden (12,14) als negativ betrachtet wird, wenn die erste Fläche (30;36) der entsprechenden Schneide (12;14) beim Schneiden ihrer zweiten Fläche (32;38) an einer entsprechenden Ecke (34,40) der Schneide (12;14) so geneigt bzw. schräg ist, daß die Ecke (34,40) weniger scharf gemacht wird, als sie sein wirde, wenn die erste Fläche (30;36) in der Referenzebene (50;52) angeordnet wäre, und

wobei beide Schneiden (12,14) aus einem gebundenen Kar bid-Schneidmaterial bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidmaterial im wesentlichen aus Wolframkarbidteilchen und Kobaltteilchen besteht, die unter hohem Druck verdichtet und bei einer Temperatur gesintert sind, die den Schmelzpunkt des Kobalts überschreitet, wobei die Wolframkarbidteilchen vor dem Verdichten im Durchschnitt eine Submikrongröße haben und der Kobaltbestandteil mehr als 15 Gewichtsprozent des Schneidmaterials beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kobalt in dem Schneidmaterial etwa 16 Gewichtsprozent des Schneidmaterials bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das gebundene Karbid-Schneidmaterial gekennzeichnet ist durch eine Querreißfestigkeit von wenigstens etwa 3.447 x 10&sup6; N/m² (500.000 pounds per square inch).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das gebundene Karbid-Schneidmaterial gekennzeichnet ist durch eine Rockwell A Härte von wenigstens etwa 90,8.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede der Schneiden einen negativen Spanwinkel (α) zwischen 8 und 15 Grad hat.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 5, wobei aus der Sicht der Schneidebene (42) die eine der Schneiden (12) einen Scherwinkel (60) von mehreren Graden hat, gemessen zwischen der Ecke (34) von der einen Schneide (12) und der Referenzebene (50) von der einen Schneide (12).