DE102018132493A1

DE102018132493A1 - Werkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoffen und Werkstoffen mit ähnlichen Zerspanungseigenschaften

Info

Publication number: DE102018132493A1
Application number: DE102018132493.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kisselbach
Original assignee: Leitz GmbH and Co KG
Current assignee: Leitz GmbH and Co KG
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2038-12-18
Also published as: DE102018132493B4

Abstract

Die Erfindung betriff ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoffen und Werkstoffen mit ähnlichen Zerspanungseigenschaften wie Holz oder Holzwerkstoffe, das um eine Drehachse (A) in einer Drehrichtung (D) antreibbar ist und auf seinem Umfang (5) mindestens zwei in Drehrichtung (D) zueinander beabstandete, aus einzelnen Schneidplatten (1.1, 2.1) gebildete, in einer Axialrichtung (A) verlaufende Schneidenreihen (1, 2) aufweist, wobei die Schneidplatten (1.1) der ersten Schneidenreihe (1) in einem ersten Achswinkel (λ) zur Drehachse (A) und die Schneidplatten (2.2) der zweiten Schneidenreihe (2) in einem zweiten Achswinkel (λ) zur Drehachse (A) angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die beiden Achswinkel (λ, λ) zueinander entgegengerichtet verlaufen, sodass bezogen auf die Drehachse (A) der eine Achswinkel (λoder λ) positiv und der andere Achswinkel (λoder λ) negativ ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoffen und Werkstoffen mit ähnlichen Zerspanungseigenschaften wie Holz oder Holzwerkstoffen, das um eine Drehachse in einer Drehrichtung antreibbar ist und auf seinem Umfang mindestens zwei in Drehrichtung zueinander beabstandete, aus einzelnen Schneidplatten gebildete, in einer Axialrichtung verlaufende Schneidenreihen aufweist, wobei die Schneidplatten der ersten Schneidenreihe mit einem ersten Achswinkel zur Drehachse und die Schneidplatten der zweiten Schneidenreihe mit einem zweiten Achswinkel zur Drehachse angeordnet sind.
Ein solches Werkzeug ist beispielsweise aus der EP 3 031 560 A1 bekannt. Die Schneidplatten sind im Wesentlichen quadratisch mit bombierten Schneidkanten ausgebildet und in Axialrichtung zueinander beabstandet. Die Schneidplatten in aufeinanderfolgender Schneidreihen sind dabei so angeordnet, dass sie die Lücken der in Drehrichtung vorauseilenden Schneidenreihe überdecken, sodass das Werkzeug über seiner gesamten Arbeitsbreite schneidend ausgebildet ist. Die Achswinkel der Schneidplatten sind bereichsweise gleich gerichtet und die Schneidenreihen verlaufen entlang einer Spiralform, die an ihren Achswinkel angepasst ist. Außerdem besitzen sie einen zusammenhängenden, ebenfalls spiralförmig verlaufenden Spanraum. Die Achswinkel der Schneidplatten sind in beiden Schneidenreihen identisch. Bezogen auf die Axialrichtung kann eine der beiden äußersten Schneidplatten so angeordnet sein, dass sie um den Achswinkel in negative Richtung gedreht ist, sodass die äußersten und alle nachfolgenden Schneidplatten beim Schneidvorgang entweder nach außen oder nach innen ziehen, das heißt beim Schneiden tritt eine nach außen oder nach innen auf die Holzfasern wirkende Kraftkomponente auf.
Ein ähnliches Werkzeug ist aus der US 2008/0050185 A1 bekannt. Bezogen auf die Axialrichtung kann jede Schneidenreihe in zwei Bereiche unterteilt sein, wobei die Schneidplatten im ersten Bereich mit einem positiven Achswinkel zur Drehachse und im zweiten Bereich mit einem betragsgleichen negativen Achswinkel angeordnet sind. Mit positiven und negativen Winkeln ist nicht zwingend die mathematische Definition gemeint, dass ein positiver Winkel gegen den Uhrzeigersinn und ein negativer Winkel mit dem Uhrzeigersinn gegenüber der Drehachse gedreht ist, sondern dass die beiden Winkel gegenläufig sind, also einer von ihnen im Uhrzeigersinn und der andere dann gegen den Uhrzeigersinn betrachtet wird.
Die US 6,659,694 B1 offenbart ein Werkzeug, bei dem einzelne Schneidplatten mit nur einer Schneidkante in spiralig verlaufenden Reihen unter einem Achswinkel angeordnet sind, sodass jede Reihe für sich über der gesamten Arbeitsbreite schneidend ausgebildet ist. Hierzu sind die Schneidplatten auf Stoß, also ohne Abstand zueinander angeordnet. Der Achswinkel der Reihen entspricht dem Drallwinkel der Spirale. Die Achswinkel sind gleichgerichtet. Nachteilig bei dieser Ausführung ist, dass die Stoßfuge zwischen aneinander angrenzenden Schneidplatten toleranzbedingt nicht dicht schließen kann und dadurch Markierungen auf der bearbeiteten Werkstückfläche auftreten können.
Um diesen Nachteil abzustellen, sind in der US 7,708,038 A1 und der US 8,251,112 B1 die Schneidplatten als Wendeplatten ausgeführt und derart versetzt zueinander angeordnet, dass sich ihre Schneidkanten in Schnittrichtung überlappen, sodass sich die Stoßfugen zwischen den Schneidplatten nicht störend auf die bearbeitete Oberfläche auswirkend können. Die Achswinkel der Schneiden sind auch bei diesen Werkzeugen gleichgerichtet.
Die Schneidplatten in einem Achswinkel anzuordnen hat prinzipiell den Vorteil, dass die Schneide nicht schlagartig, sondern kontinuierlich in den Werkstoff eintritt. Dadurch wird ein ziehender Schnitt erreicht und die Bearbeitungsqualität erhöht. Weil sich der Kraftimpuls auch verringert, werden Schwingungen und Lärm reduziert. Mit zunehmendem Achswinkel entsteht aber auch eine axial wirkende Schnittkraftkomponente, eine sogenannte Passivkraft. Passivkräfte verursachen Querkräfte am Werkstück, die das Werkstück bei seiner Führung in Vorschubrichtung seitlich abdrängen.
Um eine sichere Werkstückführung an einem seitlichen Anschlag zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn der Achswinkel der Schneide immer so gerichtet ist, dass die entstehenden Passivkräfte gegen den Anschlag wirken. Bei einer Bearbeitung auf einer Holbelmaschine mit einer oberen und einer unteren Spindel werden die Werkzeuge so ausgebildet, dass die Achswinkel vom oberen und unterem Werkzeug gegenläufig ausgebildet sind, damit die Passivkräfte gegen den seitlichen Anschlag gerichtet sind. Nachteilig daran ist dann aber, dass die Werkzeuge nicht gegeneinander austauschbar sind, sodass zwei Sätze Werkzeuge vorgehalten werden müssen.
Bei der Bearbeitung von faserigen Werkstoffen führt ein über einen Bereich der Arbeitsbreite gleichgerichteter Achswinkel zum Auslenken der Fasern in eine Richtung. Die Fasern werden seitlich gebogen. Dabei können sie wieder zurückfedern und wie Borsten hervorstehen oder herausgerissen werden. Eine Delamination des Bindegewebes / der Matrix zwischen den Fasern ist ebenfalls möglich.
Die EP 2 353 758 A1 offenbart ein Bearbeitungswerkzeug für die zerspanende Bearbeitung von Holz oder holzartigen Werkstoffen, Metallen, Kunststoffen und/oder Verbundwerkstoffen. Dieses Werkzeug umfasst eine Mehrzahl in Umfangsrichtung angeordneter Reihen von einzelnen Schneiden mit Schneidkanten, die sich zumindest partiell überlappen. In zwei Reihen sind die Schneiden gegenläufig in zu geordneten Achswinkeln mit entgegengesetzten Vorzeichen, jedoch mit gleichem Betrag angeordnet. Durch Farbmarkierungen soll dem Maschinenbediener selbst bei rotierendem Werkzeug das Erkennen der Bereiche mit unterschiedlichen Achswinkeln erleichtert werden, damit er das Werkzeug mit dem geeigneten Achswinkel zu den Werkstückkanten positionieren kann. Zu diesem Zweck müssen die Bereiche mit gegenläufigem Achswinkel zueinander axial benachbart sein.
Hiervon ausgehend soll das eingangs beschriebene Werkzeug so verbessert werden, dass bei der Zerspanung von faserigen Werkstoffen, also von Holz, Holzwerkstoffen und Werkstoffen mit ähnlichen Zerspanungseigenschaften wie Holz oder Holzwerkstoffe, die Faserstruktur möglichst glatt durchtrennt wird, ohne dass Fasern aufgestellt oder herausgerissen werden bzw. ohne die Bindung zwischen den Fasern zu zerstören.
Zur Problemlösung zeichnet sich ein gattungsgemäßes Werkzeug dadurch aus, dass die beiden Achswinkel zueinander entgegengerichtet verlaufen, sodass bezogen auf die Drehachse der eine Achswinkel positiv und der andere Achswinkel negativ ist. Einer der Achswinkel verläuft also mathematisch betrachtet gegen den Uhrzeigersinn (positiv) und der andere im Uhrzeigersinn (negativ).
Durch den alternierenden Richtungswechsel des Achswinkels werden in schneller Folge in beiden Axialrichtungen, also nach links und rechts, wechselnde Passivkräfte erzeugt. Dadurch wird bei Werkstoffen mit einer Faserstruktur bewirkt, dass die Fasern, die durch die Schneiden der ersten Reihe zu einer Seite gedrängt wurden, durch die Schneiden der nachfolgenden Schneidenreihe wieder zur anderen Seite gedrängt werden. Durch die abwechselnd rechts und links wirkenden Schnittkräfte auf die Fasern bleiben diese in ihrer Position stabiler und können sauber getrennt werden. Ein Ausreißen oder ein Umbiegen von Fasern in eine Richtung und das anschließende Aufstellen - ähnlich der Borsten einer Bürste - wird dadurch deutlich verringert. Ebenso wird das Bindegewebe/die Matrix zwischen den Fasern weniger stark belastet, wodurch sich die Gefahr der Delamination deutlich verringert. Dieser Effekt wirkt sich besonders positiv bei großen Festigkeitsunterschieden zwischen den Fasern und dem Bindegewebe des Werkstoffs aus, wie es beispielsweise bei Öl-Palmenholz der Fall ist.
Der alternierende Achswinkel (+λ₁, -λ₂) aufeinander folgender Schneiden hat den weiteren Vorteil, dass sich die Passivkräfte auf das Werkstück während einer Umdrehung gegenseitig aufheben. Somit wird das Werkstück bei seiner Führung in Vorschubrichtung nicht seitlich abgedrängt. Außerdem wird die Gefahr des Ausbrechens der Werkstückkanten verringert, wodurch das erfindungsgemäße Werkzeug variable Werkstückbreiten unabhängig von seiner axialen Positionierung zum Werkstück bearbeiten kann.
Die sich unmittelbar aufhebenden Passivkräfte wirken sich besonders vorteilhaft bei Werkzeugen mit großen Schnittbreiten, wie zum Beispiel Messerwellen aus. Hier können auf einfache Weise große Schnittbreiten erzeugt werden, indem gleichartige Werkzeuge auf einer gemeinsamen Welle axial aneinander gereiht werden. Bei der konventionellen Ausführung mit gleichgerichtetem Achswinkel über alle Schneidenreihen, sind mindestens zwei axiale Bereiche mit entgegengesetzten Achswinkel erforderlich ( EP 3 031 560 A1 , US 2008/0050185 A1 ), die symmetrisch zur Werkstückmitte angeordnet sein müssen, damit sich die Passivkräfte gegenseitig aufheben.
Um die Passivkräfte auf das Werkstück möglichst vollständig aufheben zu können, ist es vorteilhaft, wenn die beiden Achswinkel vom Betrag her gleich groß sind.
Um die Bearbeitungsqualität zu erhöhen, ist es vorteilhaft, zwischen der ersten Schneidenreihe und der zweiten Schneidenreihe eine dritte aus einzelnen Schneidplatten gebildete Schneidenreihe und zwischen der zweiten Schneidenreihe und der ersten Schneidenreihe eine aus einzelnen Schneidplatten gebildete vierte Schneidenreihe anzuordnen. Dabei ist bezogen auf die Drehachse die dritte Schneidenreihe in einem dritten Achswinkel und die vierte Schneidenreihe in einem vierten Achswinkel angeordnet.
Weil rotierende Zerspanungswerkzeuge aufgrund von Fertigungs- und Montagetoleranzen prinzipiell über einen Rundlauffehler (Exzentrizität) verfügen und deshalb nur die radial am weitesten herausstehenden Schneiden oberflächenbildend sind, ist es vorteilhaft, die Schneidenreihen möglich dicht hintereinander mit einem kleinen Teilungswinkel anzuordnen. Hierzu können die Schneidenreihen paarweise angeordnet werden. Auf diese Weise wirkt sich eine Exzentrizität des Werkzeugs für beiden Schneidenreihen in annähernd dieselbe radiale Richtung aus, wodurch der Rundlauffehler zwischen den beiden Schneidenreihen minimiert wird.
Wenn die Schneidenreihen paarweise so angeordnet werden, dass die Achswinkel identisch sind, also der erste Achswinkel identisch zum dritten Achswinkel und der zweite Achswinkel identisch zum vierten Achswinkel ist, wird die Oberfläche des Werkstücks immer von Schneiden mit derselben Achswinkelorientierung erzeugt, was einer optischen Streifenbildung, wie sie beispielsweise bei frisch gemähtem Fußballrasen bekannt ist, vorbeugt und einem gleichmäßigen Erscheinungsbild zu Gute kommt.
Bei Werkstoffen, die gegen eine optische Streifenbildung unempfindlich sind, kann es vorteilhaft sein, die Schneidenreihenpaare mit jeweils unterschiedlichem Achswinkel anzuordnen, also den ersten Achswinkel und den vierten Achswinkel und den dritten Achswinkel und den zweiten Achswinkel identisch auszubilden. Auf diese Weise wird dem seitlichen Ausweichen der Fasern im Randbereich der einzelnen Schneideneingriffe der ersten Schneidenreihe durch die entgegengerichteten Achswinkel der Schneiden der zweiten Schneidenreihe unmittelbar entgegengewirkt.
Vorzugsweise sind die Schneidenreihen in Axialrichtung am Umfang geradlinig verlaufend angeordnet. Eine leicht spiralförmige Anordnung ist aber durchaus tolerierbar.
Für eine rationelle Herstellung des Werkzeugs mit einer großen Bearbeitungsbreite ist es sinnvoll, die Schneiden einer Schneidenreihe entlang einer axialen Linie anzuordnen und ihnen einen gemeinsamen, sich ebenfalls axial erstreckenden Spanraum zuzuordnen. Bei dieser Ausgestaltung können gleichartige Werkzeuge auf einer Welle hintereinander angereiht werden, um ein Werkzeug mit großer Arbeitsbreite zu erzeugen. Wenn die entgegengerichteten Achswinkel von ihrem Betrag her gleichgroß sind, heben sich die erzeugten Passivkräfte während der Rotation des Werkzeugs auf, unabhängig von der Bearbeitungsposition des Werkstücks.
Vorzugsweise überdecken die Schneidplatten der dritten Schneidenreihe jeweils eine Lücke zwischen zwei Schneidplatten der ersten Reihe und/oder die Schneidplatten der vierten Schneidenreihe eine Lücke zwischen zwei Schneidplatten der zweiten Schneidenreihe.
In den Überdeckungsbereichen der Schneiden von Schneidenreihe überlappen sich die Schneiden geringfügig. Wenn diese Überdeckungsbereiche in der Bearbeitungsrichtung (Drehrichtung) exakt hintereinander liegen, arbeitet das Werkzeug in den Überdeckungsbereichen mit der doppelten Schneidenzahl. Das führt zu erhöhter Reibung und einem erhöhten Wärmeeintrag in das Werkstück. Um Werkstücke aus Werkstoffen, die leicht zum Schmelzen neigen, bearbeiten zu können, ist es vorteilhaft, wenn die in Drehrichtung aufeinanderfolgenden Überdeckungsbereiche einer Spirallinie über dem Umfang folgen. Auf diese Weise verteilen sich die Überdeckungsbereiche der Schneiden bei der Drehung des Werkzeugs gleichmäßig über die Arbeitsbreite, wodurch eine lokale Wärmeentwicklung vermieden wird.
Zur Verringerung des Staudrucks vor den Schneiden und damit auch zur Reduzierung von Lärm hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zwischen benachbarten Schneidplatten einer Schneidenreihe Aussparungen zur Druckentlastung in den Grundkörper einzubringen.
Es ist nicht notwendig, dass die einzelnen Schneidenreihen achsparallel verlaufen. Sie können auch in einem Winkel schräg zur Drehachse verlaufen oder einer Profilkontur folgen, sodass sich am Werkzeug eine von der Zylinderform abweichende Rotationskontur ergibt. Diese kann beispielsweise kegelförmig, kovex oder konkav sein.
Die Schneiden können sowohl mit dem Werkzeugkörper fest verbunden sein oder lösbar als Wechselmesser mit einer oder mehreren Schneidkanten ausgeführt werden. Zur festen Verbindung der Schneiden mit dem Werkzeugkörper können diese beispielsweise verlötet werden. Zur lösbaren Verbindung können sie beispielsweise verschraubt werden.
Mit Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend näher beschrieben werden. Es zeigen:

1 - die Ansicht eines ersten Werkzeugs;
2 - die Ansicht des Werkzeugs nach 1 um 180° verdreht;
3 - die schematische Darstellung der Achswinkel bei dem Werkzeug nach 1 und 2;
4 - die perspektivische Darstellung des Werkzeugs gemäß 1 und 2 jeweils um 180° um die Rotationsachse gedreht, mit einer besonderen Ausgestaltung zur Falzherstellung;
5 - die Ansicht eines Werkzeugs mit paarweise angeordneten Schneidenreihen;
6 - die Ansicht des Werkzeugs nach 5 um 180° verdreht;
7 - die schematische Darstellung der Achswinkel bei dem Werkzeug nach 5 und 6;
8 - die perspektivische Darstellung des Werkzeugs gemäß 5 und 6 jeweils um 180° um die Rotationsachse gedreht, mit einer besonderen Ausgestaltung zur Falzherstellung;
9 - die Ansicht eines weiteren Werkzeugs mit paarweise angeordneten Schneidenreihen;
10 - die Ansicht des Werkzeugs nach 9 um 180° verdreht;
11 - die schematische Darstellung der Achswinkel bei dem Werkzeug nach 9 und 10;
12 - die perspektivische Darstellung des Werkzeugs gemäß 9 und 10 jeweils um 180° um die Rotationsachse gedreht, mit einer besonderen Ausgestaltung zur Falzherstellung;
13 - die Seitenansicht eines Fräswerkzeuges;
14 - die perspektivische Darstellung des Werkzeugs nach 13;
15 - ein aus zwei Einzelwerkzeugen zusammengesetztes Werkzeug;
16 - ein aus zwei Einzelwerkzeugen zusammengesetztes Werkzeug nach dem Stand der Technik;
17 - die schematische Darstellung einer bearbeiteten Werkstückoberfläche bei einem Rundlauffehler des Werkzeugs;
18 - alternative, von der Zylinderform abweichende Rotationskonturen eines erfindungsgemäßen Werkzeugs.

In den Figuren sind verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäß ausgestalteter Werkzeuge dargestellt. Die in diesen Ausführungsformen identischen Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Werkzeuge bestehen aus einem zylindrischen Grundkörper 10, der in einer Drehrichtung D um eine Drehachse A antreibbar ist und mindestens eine erste Schneidenreihe 1 und eine zweite Schneidenreihe 2 aufweist, die in Axialrichtung A_R des Grundkörpers 10 verlaufen. Die Schneidenreihen 1, 2 werden von einzelnen Schneidplatten 1.1, 2.1 gebildet, die in Axialrichtung A_R zueinander parallel beabstandet angeordnet sind. Die Schneidplatten 1.1 der ersten Schneidenreihe 1 sind in einem ersten Achswinkel λ₁ und die Schneidplatten 2.1 der zweiten Schneidenreihe 2 in einem zweiten Achswinkel λ₂ bezogen auf die Drehachse A angeordnet. Die Achswinkel λ₁ , λ₂ sind entgegengerichtet, das heißt der eine Winkel ist positiv und der andere Winkel ist negativ bezogen auf die Drehachse A, also gemessen einmal entgegen dem Uhrzeigersinn und einmal gemessen im Uhrzeigersinn.
1 und 2 zeigen dasselbe Werkzeug jeweils um 180° um die Rotationsachse verdreht. 3 zeigt schematisch die Abwicklung des Grundkörpers 10 mit vier in axialer Richtung A_R verlaufenden Schneidreihen 1, 2, 3, 4. Die Schneidreihen 1, 2, 3, 4 sind jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet. Sie werden aus in axialer Richtung A_R hintereinander angeordneten Schneidplatten 1.1, 2.1, 3.1, 4.1 gebildet. In Drehrichtung D betrachtet ist die Folge der Schneidenreihe 1-3-2-4. Die Schneidplatten 1.1 der ersten Schneidenreihe 1 und die Schneidplatten 3.1 der dritten Schneidenreihe 3 sind im selben Achswinkel zueinander angeordnet, das heißt λ₁=λ₃. Die zweite Schneidenreihe 2 ist zur ersten Schneidenreihe 1 um 180° versetzt angeordnet und der Achswinkel λ₂ der Schneidplatten 2.1 ist identisch zu dem Achswinkel λ₄ der Schneidplatten 4.1 der vierten Schneidenreihe 4, die zur zweiten Schneidenreihe 2 um 90° versetzt ist. Es gilt also λ₂=λ₄.
Jeder Schneidenreihe 1, 2, 3, 4 ist in Drehrichtung D ein Spanraum 1.3, 2.3, 3.3, 4.3 vorgeordnet. Zwischen den in Axialrichtung A_R zueinander beabstandeten Schneidplatten 1.1; 2.1; 3.1; 4.1 jeder Schneidenreihe 1, 2, 3, 4 ist jeweils eine Vertiefung oder Ausnehmung 6 vorgesehen. Dadurch wird der Staudruck vor den Schneiden reduziert, was zu einer verminderten Geräuschentwicklung führt. Die Schneidplatten 1.1, 2.1, 3.1, 4.1 können in den Grundkörper 10 eingelötet oder mit ihm verschraubt sein, wie die Figuren zeigen. Eingeschraubte Schneidplatten 1.1, 2.1, 3.1, 4.1 haben den Vorteil, dass sie als Wendeschneidplatten ausgebildet werden können und, wenn sie quadratisch ausgebildet werden, dann vier Schneidkanten aufweisen können, wie in 1 in der ersten Schneidenreihe 1 mit den Bezugszeichen 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 beispielhaft dargestellt ist.
4 bis 7 zeigen ein erfindungsgemäßes Werkzeug, bei dem die Schneidenreihen 1, 2, 3, 4 nicht regelmäßig über den Umfang zueinander beabstandet sind, sondern jeweils zwei Schneidenreihen paarweise zusammengefasst wurden. Die Schneidenreihen 1 und 3 sind im Abstand a₁₃ zueinander angeordnet und bilden ein erstes Schneidenreihenpaar P₁ , und die Schneidenreihen 2, 4 sind im Abstand a₂₄ zueinander angeordnet und bilden ein zweites Schneidenreihenpaar P₂ . Als paarweise Anordnung ist zu verstehen, dass die Abstände a₁₃ , a₂₄ zwischen den zusammengefassten Schneidenreihen 1, 3 bzw. 2, 4 bezogen auf die Drehrichtung D kleiner als 90° sind, wie 7 zeigt. Der Abstand a₁₃ zwischen der ersten Schneidenreihe 1 und der dritten Schneidenreihe 3 und der Abstand a₂₄ zwischen der zweiten Schneidenreihe 2 und der vierten Schneidenreihe 4 ist also kleiner als der Abstand a₃₂ zwischen der dritten Schneidenreihe 3 und der zweiten Schneidenreihe 2 und kleiner als der Abstand a₄₁ zwischen der vierten Schneidenreihe 4 und der ersten Schneidenreihe 1. Die Achswinkel λ₁ , λ₃ im ersten Schneidenreihenpaar P₁ sind gleichgroß und in 7 mathematisch positiv, weil sie bezogen auf die Drehachse A gegen den Uhrzeigersinn gemessen werden. Die Achswinkel λ₂ , λ₄ des zweiten Schneidenreihenpaares P₂ sind ebenfalls gleichgroß und mathematisch negativ, weil sie bezogen auf die Drehachse A im Uhrzeigersinn gemessen werden. Die Achswinkel λ₁ , λ₂ , λ₃ , λ₄ sind alle betragsmäßig gleich groß, wie 3 und 7 entnehmbar ist.
9 bis 12 zeigen eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeugs. Der Unterschied zu dem in 5 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Schneidplatten 1.1, 3.1 des ersten Schneidenreihenpaares P₁ mit einem gegensinnigen Achswinkel λ angeordnet sind. Das heißt λ₁=-λ₃. Ebenso sind die Schneidplatten 2.1, 4.1 des zweiten Schneidenreihenpaares P₂ mit einem gegensinnigen Achswinkel A angeordnet, das heißt -λ₂=λ₄. In diesem Ausführungsbeispiel ist also λ₁=λ₄ und λ₂=λ₃. Vom Betrag her sind alle vier Achswinkel λ₁ , λ₂ , λ₃ , λ₄ gleich groß.
In den 1, 2, 14 und 15 sind Hilfslinien H₁ , H₂ , H₃ , H₄ eingezeichnet, die erkennen lassen, dass in Drehrichtung D aufeinanderfolgende Schneidplatten 1.1, 3.1; 2.1, 4.1 in Axialrichtung A_R so zueinander versetzt angeordnet sind, dass die Lücke zwischen zwei Schneidplatten in einer Schneidenreihe von einer Schneidplatte einer nachfolgenden Schneidenreihe überdeckt werden, sodass sich eine geschlossene Schneide einstellt und keine Bearbeitungsspuren auf der Oberfläche des Werkstücks entstehen.
Aus 14 ist ersichtlich, dass sich die Schneidkanten der Schneidplatten aufeinanderfolgender Schneidenreihen geringfügig überlappen. Wenn diese Überlappungsbereiche 7 in Drehrichtung D exakt hintereinander liegen, arbeitetet das Bearbeitungswerkzeug in den Überlappungsbereichen 7 mit der doppelten Schneidenzahl, was zu erhöhter Reibung und zu einem erhöhten Wärmeeintrag in das Werkstück führt. Für die Bearbeitung von Werkstoffen, die leicht zum Schmelzen neigen, ist es deshalb vorteilhaft, aufeinanderfolgende Überlappungsbereiche 7 in einer Spirallinie 8 über den Umfang des Werkzeugs folgen zu lassen. Auf diese Weise verteilen sich die Überlappungsbereiche der Schneiden bei der Rotation des Werkzeugs gleichmäßig über die Arbeitsbreite, wodurch eine lokale Wärmeentwicklung vermieden wird.
15 zeigt, dass zwei gleichartige Werkzeuge in Axialrichtung A_R auch aufeinander folgend angeordnet werden können, das heißt sie sind auf derselben Achse angeordnet sind, und die Arbeitsbreite des Bearbeitungswerkzeuges wird damit vergrößert. Die durch die unterschiedlichen Achswinkel λ₁ , λ₂ erzeugten Passivkräfte heben sich bei der Rotation auf, unabhängig von der Bearbeitungsposition des Werkstücks.
16 zeigt hierzu ein Bearbeitungswerkzeug nach dem Stand der Technik. Damit sich die Passivkräfte aufheben können, werden zwei axial benachbarte Bereiche von Schneidenreihen X₁ , X₂ gebildet, bei dem die Schneidplatten mit entgegen gerichteten Achswinkeln λ_X1 , λ_X2 , angeordnet sind. Die Achswinkel λ_X1 und λ_X2 sind betragsgleichgroß.
17 zeigt die schematische Darstellung eines bearbeiteten Werkstücks mit einer Oberfläche, die mit einem Werkzeug bearbeitet wurde, das Rundlauffehler zwischen den sich ergänzenden Schneidenreihen I, II aufweist mit Blickrichtung in Bearbeitungsrichtung (Drehrichtung D), wobei es unerheblich ist, ob es sich bei den ergänzenden Schneidenreihen I, II um Schneidenreihen mit alternierendem oder gleich gerichtetem Achswinkel handelt.
18 zeigt, dass es nicht notwendig ist, die Rotationskonturen der Schneiden des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeuges zylindrisch auszubilden. Sie können auch konkav, kegelförmig oder konvex ausgebildet sein.
Um mit dem Werkstück auch an der Ecke eines Falzes noch sicher Fräsen zu können, ist die axial außenliegende Schneidplatte in einer Schneidenreihe mit einem anderen Achswinkel in den Grundkörper 10 eingesetzt als die übrigen Schneidplatten, sodass dessen Schneidkante nach axial außen hervorsteht, wie dies in 4 8 und 12 in der ersten Schneidenreihe 1 (linke Darstellung) und in der zweiten Schneidenreihe 2 (rechte Darstellung) gezeigt ist.
Bezugszeichenliste

1: Schneidenreihe
1.1: Schneidplatte
1.3: Spanraum
1.6: Schneidkante
1.7: Schneidkante
1.8: Schneidkante
1.9: Schneidkante
2: Schneidenreihe
2.1: Schneidplatte
2.3: Spanraum
3: Schneidreihe
3.1: Schneidplatte
3.3: Spanraum
4: Schneidreihe
4.1: Schneidplatte
4.3: Spanraum
6: Vertiefung / Ausnehmung
7: Überlappung
8: Spirale
10: Grundkörper
A: Drehachse
a₁₃: Abstand
a₂₄: Abstand
a₃₂: Abstand
a₄₁: Abstand
A_R: Axialrichtung
D: Drehrichtung
H₁: Hilfslinie
H₂: Hilfslinie
H₃: Hilfslinie
H₄: Hilfslinie
I: Schneidenreihe
II: Schneidenreihe
P₁: Schneidenreihenpaar
P₂: Schneidenreihenpaar
X₁: Schneidenreihe
X₂: Schneidenreihe
λ₁: Achswinkel
λ₂: Achswinkel
λ₃: Achswinkel
λ₄: Achswinkel
λ_X1: Achswinkel
λ_X2: Achswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3031560 A1 [0002, 0014]
US 2008/0050185 A1 [0003, 0014]
US 6659694 B1 [0004]
US 7708038 A1 [0005]
US 8251112 B1 [0005]
EP 2353758 A1 [0009]

Claims

Werkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoffen und Werkstoffen mit ähnlichen Zerspanungseigenschaften wie Holz oder Holzwerkstoffe, das um eine Drehachse (A) in einer Drehrichtung (D) antreibbar ist und auf seinem Umfang (5) mindestens zwei in Drehrichtung (D) zueinander beabstandete, aus einzelnen Schneidplatten (1.1, 2.1) gebildete, in einer Axialrichtung (A_R) verlaufende Schneidenreihen (1, 2) aufweist, wobei die Schneidplatten (1.1) der ersten Schneidenreihe (1) in einem ersten Achswinkel (λ₁) zur Drehachse (A) und die Schneidplatten (2.2) der zweiten Schneidenreihe (2) in einem zweiten Achswinkel (λ₂) zur Drehachse (A) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Achswinkel (λ₁, λ₂) zueinander entgegengerichtet verlaufen, sodass bezogen auf die Drehachse (A) der eine Achswinkel (λ₁ oder λ₂) positiv und der andere Achswinkel (λ₂ oder λ₁) negativ ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Achswinkel (λ₁, λ₂) vom Betrag gleich groß sind.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Schneidenreihe (1) und der zweiten Schneidenreihe (2) eine dritte aus einzelnen Schneidplatten (3.1) gebildete Schneidenreihe (3) und zwischen der zweiten Schneidenreihe (2) und der ersten Schneidenreihe (1) eine aus einzelnen Schneidplatten (4.1) gebildete vierte Schneidenreihe (4) angeordnet sind.
Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Drehachse (A) die dritte Schneidenreihe (3) in einem dritten Achswinkel (λ₃) und die vierte Schneidenreihe (4) in einem vierten Achswinkel (λ₄) angeordnet sind.
Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Achswinkel (λ₁) und der dritte Achswinkel (λ₃) gleich groß sind sowie der zweite Achswinkel (λ₂) und der vierte Achswinkel (λ₄) gleich groß sind.
Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Achswinkel (λ₁) und der vierte Achswinkel (λ₄) gleich groß sind sowie der zweite Achswinkel (λ₂) und der dritte Achswinkel (λ₃) gleich groß sind.
Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatten (1.1, 2.1, 3.1, 4.1) in einer Axialrichtung (A_R) des Werkzeugs (Drehachse (A)) jeweils zueinander beabstandet sind.
Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatten (3.1) der dritten Schneidenreihe (3) jeweils eine Lücke (1.2) zwischen zwei Schneidplatten (1.1) der ersten Reihe (1) und/oder die Schneidplatten (4.1) der vierten Schneidenreihe (4) eine Lücke (2.2) zwischen zwei Schneidplatten (2.1) der zweiten Schneidenreihe (2) überdecken.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schneidenreihe (1) mit der dritten Schneidenreihe (3) und die zweite Schneidenreihe (2) mit der vierten Schneidenreihe (4) zu je einem Schneidenreihen-Paar zusammengefasst sind.
Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a₁₃) zwischen der ersten Schneidenreihe (1) und der dritten Schneidenreihe (3) und der Abstand (a₂₄) zwischen der zweiten Schneidenreihe (2) und der vierten Schneidenreihe (4) kleiner ist als der Abstand (a₃₂) zwischen der dritten Schneidenreihe (3) und der zweiten Schneidenreihe (4) und kleiner ist als der Abstand (a₄₁) zwischen der vierten Schneidenreihe (4) und der ersten Schneidenreihe (1).
Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenreihen (1, 2, 3, 4) in Axialrichtung (A_R) geradlinig am Umfang (5) verlaufend angeordnet sind.
Werkzeug nach einem vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationskontur der Schneidenreihen (1, 2, 3, 4) ein von einer Zylinderform abweichendes Profil aufweist.