DE1202965B - Messer fuer die Holzzerspanung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

B 271

Deutsche Kl.: 38 i-4

1 20

Nummer:

Aktenzeichen: K47668Ic/38i

Anmeldetag: 4.September1962

Auslegetag: flHHIH

H. 0 k t ο b e r «65

Bei der Holzzerspanung zum Zweck einer Holzaufbereitung, z. B. zur Erzeugung von Holzwolle, von Flachspänen für Zellulose oder für Spanplatten od. dgl., werden Ritzmesser und Schälmesser verwendet und dadurch zwei Spandimensionen bestimmt. Bei der Holzwolle sind das die Spanbreite durch den Ritzerabstand und die Spandicke durch den Abstand der Schälmesserschneide gegenüber der Fläche des Hobelschlittens. Bei Flachspänen für Zellulose und Spanplatten wird die Spanlänge in Riehrung der Holzfaser bestimmt durch den Ritzerabstand und die Spandicke durch den Abstand der Schälmesserschneide von der spandickebegrenzenden Oberfläche des Werkzeugträgers. Von dem Einfluß des Druckes, mit dem das Holz durch die Vorschubeinrichtung gegen den Werkzeugträger gepreßt wird, auf die Spandicke kann hier abgesehen werden.

Es ist bekannt, bei den Maschinen zur Herstellung von Spänen für Zellulose und Spanplatten, die Ritzer dadurch zu vermeiden, daß ausgeklinkte Schälmesser verwendet werden, wobei die Teilschneiden des vorhergehenden Schälmessers auf die Lücken des folgenden gesetzt werden. Im Bereich der Messerlücken wird die vor dem Messer befindliche Spänenut zur Abstützung des Holzes durch Stege unterbrochen. Mit η Messern dieser Art wird allerdings nur die

Leistung von ~ Vollmessern erzielt.

Es sind auch ausgeklinkte Schälmesser bekannt, bei denen sowohl der Zahn (äußerer Schneidenkreis) als auch die Lücke (innerer Schneidenkreis) als Schälmesser wirksam sind. Nachteilig bei Werkzeugträgern mit solchen Messern ist, daß lange Splitter in die Spänenuten gerissen werden. Das Einfügen von Stegen zum Abstützen des Holzes ist hier nicht möglich.

Würde man ein solches Messer schräg legen und in bekannter Weise den Schlitz vor den Messern, der die Späne in einen Spänesammelraum leitet, durch die Spanlänge in Faserrichtung überbrücken, so würden sich schlechte Schnittbedingungen ergeben für das Ritzen, weil an dem nacheilenden Schneidenende ein negativer Spanwinkel vorhanden ist. Die Holzfasern würden an dieser Stelle nicht glatt durchgeschnitten, sondern abgerissen bzw. abgequetscht. Diesen Nachteil würden bei Schräglage auch Messer haben, die über ihre Breite auf der Seite der Spanfläche rechteckige Aussparungen haben.

Es sind auch Messer bekannt, bei denen die Freifläche sägezahnförmig ausgeschliffen ist. Die Zahnspitzen übernehmen dann unter günstigen Bedingun-Messer für die Holzzerspanung

Anmelder:

Dr.-Ing. Paul Kirsten,

Beuel bei Bonn, Ernst-Moritz-Arndt-Str. 6

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Paul Kirsten, Beuel bei Bonn

gen das Ritzen. Aber diese Messer schneiden die Flachspäne nicht faserparallel ab.

Um mit solchen Messern zu einem faserparallelen Schnitt zu kommen, ist vorgeschlagen worden, das zu zerspanende Holz nicht mehr parallel zur Achse des zylindrischen Werkzeugträgers zuzuführen, sondern unter einem solchen Winkel, daß die Holzfasern parallel zu den Teilschneiden der Messer liegen. Nimmt man ein angeschnittenes Holz aus der Maschine, so sieht man, daß es zahnstangenartig ausgefräst ist. Deshalb muß jedes in die Maschine einzulegende Einzelholz gut formschlüssig gehalten und mit einer bestimmten Geschwindigkeit in Längsrichtung verschoben werden. Die Hölzer dürfen einen nur kleinen Durchmesser haben, sonst wird die Messerwelle unausführbar lang.

Es sind ferner Schälmesser bekannt mit Aussparungen über die Breite der Spanfläche, das ist die Fläche des Messers, die mit der Senkrechten zur Schnittrichtung der Schneide den Spanwinkel γ bildet. Es entstehen dadurch Ritzerschneiden. Zur Erzielung gleichmäßiger Spandicken soll dieses Messer ohne jeden Freiwinkel arbeiten. Die Erfahrung lehrt, daß mit solchen Messern nicht gearbeitet werden kann, denn bei zu kleinem Freiwinkel treten bereits Schwierigkeiten auf, indem die Freifläche durch Holzharz verschmiert, Wärme entwickelt, dadurch auch die Oberfläche des Werkzeugträgers verschmiert und die Zerspanung unmöglich gemacht wird.

Abgesehen von dem zuletzt genannten Messer, das aber aus den genannten anderen Gründen überhaupt nicht verwendbar ist, hinterlassen alle anderen erwähnten Messer bei jedem Schnitt durch das zu zerspanende Holz Bahnen.

Die aus mehreren Gründen etwas über die Schneidenebene der Schälmesser (bei Holzwollemaschinen und Flachscheibenzerspanera) oder über den Schneidenzylinder (bei Zerspanungsmaschinen mit zylindrischem Werkzeugträger) gestellten Ritz-

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messer hinterlassen Ritzerfugen; ausgeklinkte Schäl- In Fig. 1 ist der rechteckige Rohling des Messers 1

messer und solche mit sägezahnartiger Schneide hin- von der Breite B angedeutet. Fräst man in diesen die

terlassen der Spanlänge entsprechende Vertiefungen dreieckförmigen Aussparungen 12 ein und gibt ihm

oder fräsen das Holz zahnstangenartig aus. unter dem Winkel α die Freifläche 15, so liegen die

Beim nächsten Schnitt treffen die betreffenden 5 Ritzerspitzen 13 zunächst bei 13' und die schälenden

Messer, deren Kanten od. dgl. diese Bahnen nicht Teilschneiden zwischen 13' und 14. Damit würde

immer wieder, weil das zu zerspanende Holz — ins- kein faserparalleler Schnitt zustande kommen. Erst

besondere während der letzten Phase des Zer- wenn die dreiseitige.Pyramide mit der Spitze 13'bis

spanungsvorgange%|sj^!$i£h,^rnehr gut genug oder gar auf ihre Grundfläche 13-14'-14" (Fig. 2 unterer Teil)

nicht mehr geführt und festgehalten werden kann. io abgeschliffen wurde, liegt die Teilschneide 13-14', wie

Die Folge ist, daß unerwünschte Klein- und Feinteile notwendig, in der Schnittebene 10-10.

entstehen. Sollen z. B. Flachspäne von 0,15 mm Dicke (d) ab-

In diesem Zusammenhang sind auch die Nachteile geschält werden, dann beträgt der Abstand zwischen

zu erwähnen, die sich zeigen beim Schleifen aus- den Punkten 13 und 14" ungefähr 0,3 mm. Das Mes-

geklinkter Messer, dessen Zähne auf einem äußeren 15 ser hat also längs seiner Teilschneiden dreieckförmige

Schneidenkreis ritzen und schälen und dessen Lük- Feinschliffasen mit dem Freiwinkel a = Null. Die

ken auf einem inneren Schneidenkreis schälen. größte Fasenbreite beträgt etwa 0,3 mm, so daß es

Solche Messer werden auf einer Sondermaschine ohne weiteres möglich ist, mit dem Messer Späne ab-

im Einstechverfahren zur Erzeugung einer ausge- zuschälen. Das Schleifen dieses Messers für dünne

klinkten Schneide geschliffen. Dabei entstehen sehr 20 Späne ist sehr einfach, weil sowohl die Freiflächen

oft zu große Rundungen, die zu Quetschungen an 15 mit dem Freiwinkel α als auch die Feinschliffasen

den Spänen führen und auch den Feingehalt erhöhen. mit dem Freiwinkel α=Null in je einer normalen

Ähnlich liegen die Verhältnisse bei Messern mit Schleifoperation über die ganze Messerlänge ausge-

sägezahnartiger Schneide, die nach Art des Gewinde- führt werden können. Dieser Vorteil ergibt sich da-

schleifens gebildet wird. 25 durch, daß die Tiefe t der etwa dreieckförmigen

Zur Beseitigung der geschilderten Nachteile wird Aussparungen an der Spanfläche des Messers ungeerfindungsgemäß vorgeschlagen, die Tiefe der an sich fähr so tief ausgeführt werden, wie die Spandicke d bekannten Aussparungen an der Spanfläche des Mes- beträgt. Günstig ist noch, daß der Ritzer- und Schälsers von der Dicke der zu erzeugenden Späne ab- schneidenpunkt 13, der vorauseilend in das Holz einhängig zu machen und jeder Teilschneide, die durch 3° dringen muß, den großen Keilwinkel a.+ß hat. Für die genannten Aussparungen gebildet wurde, eine be- den viel geringer beanspruchten Teil der Schälsondere Freifläche zu geben, die auch aus mindestens schneide kann deshalb der Keilwinkel β am Punkt 14 zwei Teilfreiflächen verschiedener Neigung bestehen kleiner gewählt werden, wodurch die Schälwirkung kann, wobei eine dieser Teilflächen im Grenzfall als verbessert wird.
Feinschliffase den Freiwinkel a=Null erhalten kann. 35 Sollen Flachspäne von 3 mm Dicke (d) abgeschält

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der werden (z. B. für Zellulose), so würde das in Schnitt-Erfindung dar, und zwar richtung liegende, also freiwinkellose Dreieck eine

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines schei- Höhe in Schnittrichtung 13-14" von etwa 6 mm

benförmigen Werkzeugträgers nach der Linie 1-1 der haben. Das bedingt einen weiteren Schleifvorgang

Fig. 2, 40 zur Verminderung dieser Dreieckshöhe. Dieses

Fi g. 2 den Grundriß zu Fi g. 1. Schleifen kann mit einer Schleifscheibe 16 ausgeführt

Das Messer 1 ist mittels Schrauben 2 und Spann- werden, die zur Erzeugung der zusätzlichen Freieisen 3 im scheibenförmigen Werkzeugträger 4 einer fläche 13-17-18-19 gegen das Messer bewegt wird. Zerspanungsmaschine befestigt. Die Zahl der Messer Nach Wiederanheben der Schleifscheibe 16 wird das kann z. B. zehn betragen. Der Werkzeugträger 4 45 Messer um den Betrag der Spanlänge / in seiner rotiert um die Achse 5-5, sein Antrieb üblicher Art Längsrichtung verschoben, die nächste Fläche ist in der Zeichnung nicht dargestellt. 13-17-18-19 geschliffen usw. Zur Begrenzung der

Das zu zerspanende Holz 6 wird durch eine (nicht Schritte in Längsrichtung des Messers kann die über gezeichnete) nur durch den Pfeil 7 angedeutete Vor- die Messerbreite reichende Fläche 13-14 benutzt schubeinrichtung gegen die spandickebegrenzende 5° werden. Der Vorgang ist ähnlich dem beim Schleifen Fläche 8 des Werkzeugträgers 4 gedrückt. Eine An- von Sägen. Die Flächen 13-17-18-19 sind in ihrer lage 9 verhindert ein Ausweichen des Holzes 6 vor Längsrichtung etwas gegen die durchgehende Freiden Messern 1. Die Schneiden der Messer 1 rotieren fläche 15 geneigt. Die Schleifbreiten 13-17 bzw. 18-19 in der Schnittebene 10-10 und schälen parallel zur brauchen nicht genau zu sein, wie das beim Einstech-Faserrichtung des Holzes 6 Späne von der Dicke d 55 schleifen für ausgeklinkte Messer der Fall ist, auch von ihm ab. In Faserrichtung des Holzes sollen die leicht abgerundete Kanten der Schleifscheibe sind Flachspäne eine Länge Z=25 mm haben, die Größen- ohne nachteiligen Einfluß.

Verhältnisse der F i g. 1 und 2 gelten danach für Nach den Schleif vorgängen an den Freiflächen 15 Späne von etwa 3 mm Dicke (d). Für das Einschnei- und 13-17-18-19 wird ein Feinschliff in der Ebene den der Längen I quer zur Faserrichtung hat das 60 10-10 ausgeführt und dadurch erreicht, daß alle Teil-Messer 1 an seiner Spanfläche 11 (das ist die Fläche, schneiden genau in dieser Schnittebene 10-10 liegen, an der die Späne von der Messerschneide abfließen) Die Zeichnung und die Erläuterungen beziehen etwa dreieckförmige Aussparungen 12 zur Bildung sich auf Messer für Scheibenzerspaner, sie gelten von Ritzerspitzen 13. Die Tiefe t dieser Aussparen- sinngemäß für Messer zu Holzwollemaschinen und gen 12 entspricht ungefähr der jeweiligen Span- 65 für Messer mit geraden Schneiden zu Zerspanungsdicke d. Das faserparallele Abschälen der Flachspäne maschinen mit zylindrischem Werkzeugträger. Bei erfolgt durch die Schneiden 13-14, die, wie schon er- letzteren tritt an die Stelle der Schnittebene die wähnt, in der Schnittebene 10-10 liegen. Mantelfläche eines Schnittzylinders.

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Zur Verbesserung der Schnittbedingungen ist es empfehlenswert, in zylindrischen Werkzeugträgern die Messer schräg zur Mantellinie, die achsparallel ist, zu legen. Dies wird zur Notwendigkeit für Messer, die, wie das erfindungsgemäße, auf ihrer ganzen Länge schneiden, um in bekannter Weise das Holz vor dem Messer dadurch spandickebegrenzend abzustützen, daß der Schlitz vor dem Messer, der die Späne in einen Sammelraum führt, durch die Spanlänge in Faserrichtung überbrückt wird. Läßt man hierbei die Schneide gerade und führt zur gleichmäßigen Spandickebegrenzung den Werkzeugträger nicht als Zylinder, sondern als Rotationshyperboloid aus, so wird die wichtigste Bedingung des faserparallelen Schnittes nicht erfüllt. Dazu ist es notwendig, den Werkzeugträger zylindrisch zu machen und den Schrägmessern teilelliptische Schneiden zu geben.

Für das erfindungsgemäße Messer mit Schräglage in zylindrischen Werkzeugträgern ist deshalb eine Sonderschleifmaschine für Messer mit teilelliptischer Schneide notwendig. Solche Maschinen sind bereits ausgeführt, sie arbeiten gut und können ohne weiteres verwendet werden für das Schleifen der durchgehenden Freiflächen 15. Die zusätzlichen Freiflächen 13-17-18-19 können im Prinzip, wie bereits an Hand as der Zeichnung beschrieben, geschliffen werden. Es muß allerdings die Eingrifftiefe der Scheibe 16 in das Messer 1 entsprechend dem teilelliptischen Verlauf der Schneide 13-14 zusätzlich gesteuert werden. Dei Feinschliff kann auf der Maschine für das Schleifen der Freifläche 15 ausgeführt werden, nachdem an dieser der Freiwinkel auf Null umgestellt wurde. Es bietet jedoch Vorteile, den Feinschliff an den in den Werkzeugträger der Zerspanungsmaschine eingesetzten Messern vorzunehmen, weil dadurch gleichzeitig eine Kontrolle gegeben ist für genügend genau eingestellte Messer und weil durch das Feinschleifen in der Zerspanungsmaschine erreicht wird, daß alle Messerschneiden in dem gewünschten Schnittzylinder liegen.

Es ist auch ohne weiteres möglich, der Schleifscheibe 16 eine Breite gleich der Teilschneidenlänge zu geben und die entstehenden Teilfreiflächen 13-17-(nun=14,)-18-19 über die Kante 20 hinauszuführen. Es ist das zwar ein Einstechschliff, aber an einer Stelle, bei der die oben geschilderten Nachteile nicht in Erscheinung treten, weil z. B. kleine Ausrundungen als Folge etwas rund gewordener Schleifscheibenkanten nicht an Schneiden, sondern in der Freifläche liegen. Ein anschließender Feinschliff zur Erzeugung einer in der Schnittebene bzw. im Schnittzylinder liegenden Fase ergibt ein hochwertiges Messer im Sinne der Erfindung. Die Teilfreiflächen 13-14-18-19 haben bei geraden Messern dieser Art gleiche Neigung gegenüber der Gesamtfreifläche 15, bei teilelliptischen Schneiden veränderliche Neigungen. Bei der Produktion dicker Späne, bei denen verhältnismäßig große Dickentoleranzen zulässig sind, kann auf den Feinschliff verzichtet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Messer für Holzwollemaschinen und Holzzerspanungsmaschinen mit etwa dreieckförmigen Aussparungen quer zu dessen Spanfläche, deren Abstand bei Holzwollemaschinen der Spanbreite quer zur Faserrichtung, bei Maschinen für Flachspäne zur Zellulose- oder Spanplattenfertigung der Spanlänge in Faserrichtung entspricht, gekennzeichnet durch eine Tiefe(i) der Aussparungen (12) an der Spanfläche (11) des Messers (1), die abhängig ist von der Dicke (d) der abzuschälenden Späne und dadurch, daß jede Teilschneide (13-14), die durch die genannten Aussparungen (12) gebildet wird, eine besondere Freifläche (13-17-18-19) hat, die auch aus mindestens zwei Teilfreiflächen verschiedener Neigungen bestehen kann, wobei eine der Teilflächen im Grenzfall als Feinschliffase den Freiwinkel «=Null erhalten kann.

2. Messer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Feinschliffasern der Teilschneiden (13-14) liegenden Teilfreiflächen eine sich über die Länge des Messers (1) erstreckende Freifläche (15) bilden.

3. Messer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Feinschliffasen der Teilschneiden (13-14) in der sich über die Messerlänge erstreckenden Freifläche (15) innerhalb jeder Teilschneidenlänge (13-14) eine besondere Teilfreifläche (13-17-18-19) liegt.

4. Messer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Messerlänge reichende Freifläche (15) zahnartig ausgeklinkt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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