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Zylindersäge für Holzbearbeitung
Die Erfindung betrifft generell
Zylindersägen der Art, wie sie zum Schneiden zylindrischer Knüppel von Stammabschnitten
oder dergleichen eingesetzt werden, und hat insbesondere einen verbesserten Sägekopf
zum Gegenstand.
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Zylindersägen werden zum Schneiden zylindrischer Knüppel aus unbehauenen
Stammabschnitten verwendet, die in Längsrichtung von einer so angeordneten Spannvorrichtung
gehalten werden, daß ein Rundvorschub möglich ist, während zwischen den aufeinanderfolgenden
Arbeitstakten die Knüppel ausgesägt werden. Bei einem Sägevorgang dieser Art ist
es wichtig, daß die anfallenden Sägespäne so groß wie möglich sind, weil es sich
hierbei um ein wertvolles Nebenprodukt für die Aufbereitung von Papierschliff handelt,
wenn sie eine ausreichende Größe haben. Demgemäß muß für diesen Zweck der Sägekopf
bei größerer Vorschubgesehwindigkeit mit einer verhältnismäßig kleinen Anzahl von
Zähnen arbeiten
können. Soll eine kleine Anzahl von Sägezähnen mit
hoher Vorschubgeschwindigkeit zum Erzielen großer Späne arbeiten, dann werden die
an jedem Sägezahn angreifende Sägekraft und die Einhaltung einer ausreichenden Zahnfestigkeit,
um dieser Sägekraft standhalten zu können, zu kritischen Konstruktionsfaktoren.
Da die Sägekraft tangential gerichtet ist und eine nach außen gehende radiale Spreizkomponente
auf die Sägezähne ausübt und größere Zahnlücken als normal zwischen den Säge= zähnen
erforderlich sind, um die großen Späne bei der erhöhten Vorschubgeschwindigkeit
aufnehmen zu können, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Zahnfestigkeit
zu verbessern. Im übrigen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile
des Standes der Technik zu beseitigen. Die in Anbetracht der vorstehenden Ausführungen
erforderliche Zahnfestigkeit wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß auf einem
rohrförmigen Sägekopf in gleichmäßigen Abständen Sägezähne@ausgebildet sind, die
jeweils eine Sägeschneide mit einer zur Achse des Sägekopfes annähernd im rechten
Winkel verlaufenden Schneidkante.besitzen, daß die Brust- und Rückenflächen der
Sägeschneiden in spitzen Span- bzw. Freiwinkeln zur Vorschubrichtung geneigt sind,
und daß' die inneren und äußeren Seitenflächen der Sägeschneiden vonder Rückenfläche
aus koaxial zum Sägekopf konisch verjüngt sind.
Weitere Einzelheiten,
Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform einer
Zylindersäge schematisch dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Zylindersäge,
teilweise geschnitten in Seitenansicht; Fig. 2 dieselbe Zylindersäge in Ansicht
von vorn; Fig. 3 eine Profilabwicklung-der Zähne der- Zylindersäge zur Veranschaulichung
der vergrößerten Zahnlücken und des im allgemeinen dreieckigen Zahnprofils; Fig.
ein Kräftediagramm an einem Sägezahn zur Veranschaulichung der Vektoren vergleichbarer
Sägekräfte; Fig. 5 ein Diagramm mit in Schnittrichtung dargestellten Sägezähnen
zur Veranschaulichung der konisch verjüngten Seitenfläohen, wobei die Schränk-_
winkel übertrieben groß dargestellt sind.
In den Figuren 1 und 2
ist eine Zylindersäge 10 dargestellt, deren rückwärtiges Ende zur Befestigung am
vorderen Ende eines nicht dargestellten Sägerohrs mit einem Gewinde 12 versehen
ist. Die Stirnseite der Zylindersäge 10 besitzt drei gleichmäßig voneinander abgesetzte
Sägezähne 1#, die durch dazwischenliegende tiefe Zahnlücken 16 getrennt sind. Jeder
Sägezahn 14 ist mit einer Sägeschneide 18 bestückt, die am oberen Ende der Zahnbrust
angeordnet und auf irgendeine geeignete Art und Weise beispielsweise durch Niedrigtemperaturhartlöten
befestigt ist, welches die Zahnfestigkeit nicht beeinträchtigt.
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Aus den bereits genannten Gründen müssen die Zahnlücken 16 eine größtmögliche
Profilfläche zur Aufnahme der von den Sägezähnen 14 geschnittenen Späne haben. Die
Höhe der Sägezähne 14 bzw. die Tiefe der Zahnlücken 16 und deren Gesamtfläche sind
jedoch im wesentlichen durch die Festigkeitserfordernisse der Sägezähne 14 beschränkt.
So ist bei herkömmlichen Sägezähnen, die von einem diagonal zwischen den beiden
Zahnbrüsten benachbarter Sägezähne verlaufenden Zahnrücken begrenzt werden, der
Za ,nlückenraum mit dem Sägezahnprofil identisch, wobei die Tiefe
der
Zahnlücke durch die erforderliche Zahnfestigkeit bestimmt ist. Die vorliegende Erfindung
geht jedoch von diesem herkömmlichen Verhältnis ab und schafft einen Zahnlückenraum,
der wesentlich größer als das entsprechende Sägezahnprofil ist und die Zahnfestigkeit
nicht beeinträchtigt.
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Wie aus Figur 3 ersichtlich, wird eine Zahnlücke 16 begrenzt durch
einen Brustabschnitt 20, der annähernd parallel zur Achse der Zylindersäge 10 an
der Zahnbrust eines jeden Sägezahnes 14 verläuft, durch einen Rückenabschnitt 22,
der-sich im wesentlichen wie eine Hypotenuse zum Brustabschnitt 20 am Rücken des
Sägezahnes 14 über den größten Teil der Zahnlücke erstreckt, und durch einen dritten
Zwischenabsehnitt 24, der den Übergang zwischen den Brust- und Rückenabschnitten
20, 22 abflacht bzw. abrundet. Ein Endabschnitt 26 des Rückenabschnittes 22 ist
mit einer geringeren Neigung versehen, um eine größere Zahnfestigkeit an der Sägeschneide
zu erhalten. Der effektive Verlauf des gesamten Abschnitts zur Verbindung des Zwischenabschnitts
24 und der Sägeschneide 18 verläuft aber annähernd in Richtung einer Hypotenuse
im Verhältnis zum Brustabschnitt 20. Auf gleiche Art kann der im wesentlichen parallele
Brustabschnitt 20 alternativ einen hinterschnittenen Verlauf haben, um beispielsweise
in
Deckung mit einer Tangente zu gelangen, die mit der Stirnfläche der Sägeschneide
18 und dem Radius oder der Krümmung des Zwischenabschnittes 24 fluchtet.
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Zum Zwecke des Vergleiches ist die Zahnlückenform, welche sich bei
diagonalem Verlauf des Rückenabschnitts 22 zwischen den Brustabschnitten 20 ergeben
würde, durch die gestrichelten Verlängerungslinien a, b dargestellt. Eine vom Schnittpunkt
der Verlängerungslinien a, b in der Höhe x< bestimmte Zahnlückentiefe beträchtlich
unter der Höhe x^liegt, welche die tatsächliche Zahnlückentiefe angibt, und die
Festigkeit der Sägezähne 14 wesentlich verringern würde. Durch Ausbildung des Zwischenabschnitts:
24 in einem abstumpfenden Verhältnis , wie im Vorstehenden beschrieben, wird ein
weitaus stärkeres Zahnprofil erzielt, weil die Zahnlückentiefe verringert und der
Zahnlückenraum immer noch merklich größer als das Zahnprofil ist. Bei der dargestellten
Ausführungsform macht der Zahnlückenraum ungefähr das 1,5-fache des entsprechenden
Zahnprofiles aus, ein Verhältnis, das zur Schaffung eines annehmbaren Ausgleichs
zwischen Zahnfestigkeit und Zahnlückenraum festgelegt wurde. Es gilt jedoch als
vorausgesetzt, daß die Tiefe
der Zahnlücke 16 im Rahmen der vorliegenden
Erfindung in jedweder Richtung angepaßt werden kann. Obwohl der Zwischenabschnitt
24 bei der dargestellten Ausführungsform zum Zwecke des leichteren Spanflußes relativ
stark gekrümmt ist, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein flacherer oder
anders geformter Zwischenabschnitt 2$ vorgesehen werden.
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Die Sägeschneiden 18 besitzen jeweils eine. Schneidkante 28,
die (aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich) in einer senkrechten bzw. annähernd senkrechten
Richtung zur-Achse der Zylindersäge 10 verläuft und unter einem Anschräg-Winkel
p von einer radialen Ebene z abgeschrägt ist, welche das innere Ende der Schneidkante
28 berührt. Die Schneäkante 28 kann tatsächlich@ebenfalls aus der Lotrechten zur
Achse der Zylindersäge 10 geneigt sein, wenn der Grund der Schnittfuge unter einem
Winkel geschnitten werden soll. Der Grad jedweder Absehrägung von einem darartigen
senkrechten Verhältnis sollte jedoch begrenzt sein, da eine solche Neigung dahingehend
tendiert, die Seitenstabilität der Zylindersäge während des Betriebs mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten
zu beeinträchtigen, wobei sich diese Tendenz mit der Zunahme des Neigungswinkels
immer mehr
verstärkt. Die Absehrägung der Schneidkante
28 relativ
zur radialen Ebene z erfolgt erfindungsgemäß
in einer
der Schnittrichtung entgegengesetzten Richtung, um die
auf
die Schneidkante 28 ausgeübte Radialkomponente der
Sägekraft
wesentlich zu verringern, welche anderenfalls
zu einer Spreizung der Sägezähne
14 bzw. im Laufe der
Zeit zu einem Bruch über den Grundabschnitt hinweg
führen könnte.
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In Figur 4 ist veranschaulicht-, in welchem Maße
eine ab-
geschrägte Schneidkante 28 die Radialkomponente
der auf
sie einwirkenden Sägekraft verringert. Dies bedeutet,
daß
eine auf eine radial verlaufende Schneidkante e ge-
richtete Sägekraft
eine entgegengesetzt hierzu wirkende
Reaktionskraft r erzeugen würde, wie
diese durch einen
Vektor dargestellt ist, wobei eine erste Kraftkomponente
s
parallel zu einer Tangente in der Mitte des Umfangs-oder Krümmungsverlaufs
eines Sägezahnes 14 gerichtet wäre,
wo dessen größte
Festigkeit liegt, und eine zweite Radial-
komponente die Spreizkraft t
darstellt, die einem Sägezahn Schneidkante e beaufschlagt würde.
Durch Abschrägen der
14 an einer radialen/Schneidkante 28 unter
einem Anschrägwinkel p relativ zur radialen Ebene z, wie in Figur 4 dar-
gestellt,
wird die senkrecht auf die Schneidkante 28 ein-
wirkende
Reaktionskräft i# 'jedoch weitgehend verringert und kann: in eine im wesentlichen
iit der vorerwähnten Ifraftkompönente s identische eriste Kraftkomponente und eine
beträchtlich verringerte- Spreizkraft t t zerlegt werden,'die etwa die Hälfte der
Spreizkraft^tauf einer radialen Schneidkante e ausmacht. Neben den verbesserten
Festigkeitseigenschaften aufgrund der Abschrägung der Schneidkante 28 trägt auch
die besondere Form der Sägeschneide 1$ zu diesem Zweck durch eine geometrische Anordnung
bei,-welche die Einheitlichkeit der Sägezähne 14 und-somit eine gleichmäßige Verteilung
der Sägekraft auf die-Sägezähne gewährleistet. Diese Anordnung wird durch eine Sägeschneide
18 erzielt, die mit inneren und äußeren Seitenflächen 30 und 32 versehen ist, welche
,sich von der Rückenfläche 34 an der Sehneidkante 28 konisch verjüngen. Die konische
Verjüngung erfolgt koaxiäl zur Zylindersäge 10 dergestalt, daß die Seitenflächen
30, 32 konvergierend in einer zur Vorachubrichtung entgegengesetzten Richtung verlaufen.
Die gemeinsamen Bezugskegel 9 bzw. h zur Ausbildung der konischen Verjüngung der
inneren 3eitenfläehen 30 und der äußeren Seitenflächen 32, haben bei der bevorzugten
Ausführungsform jeweils einen Sehr änkwinkel von 60 (übertrieben gezeichnet in Figur
5), wobei
VoräüägeeetZt iet, dad andere Schränkwirikel benutzt
werden k8bhe4, wenn eine größere oder kleinere VerjUngUigewÜhscht wird.
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Die konisch verjüngten inneren Seitenflächen 30 lassen sich bequem
durch Anordnung einer herkömmlichen Schleif-. Scheibe im Innern; einer eingespannten
Zylindersäge 10 ausbilden* --wobei die Schleifachse von der Achse der Zy-lindersäge
10 unter einem Winkel gleich dem gewünschten Schrä,nkwinkel (zum Beispiel 6°)
abgesetzt ist, .und die verschiedenen Sägezähne 14 an ihren inneren Seitenflächen
30 in'einem gemeinsamen Arbeitsgang in Flucht geschliffen werden sowie dann eine:
entsprechende geänderte Anordnung der Schleifachse vergleichsweise zum gemeinsamen
Schleifen der äußeren Seitenflächen 32 auf ähnliche Weise erfolgt. Darüberhinaus
werden die Rückenflächen 34 der Sägeschneiden 18 so geschliffen, daß sie von der
Senkrechtebene mit den Schneidkanten 28 unter einem Freiwinkel
v in einer zur Vor-
schubrichtung entgegengesetztenRichtung geneigt
sind. Dieser Freiwinkel v führt in Verbindung mit der konischen VerjUngung der Seitenflächen
30, 32 dazu, da.B jede Rückenfläche 34 von der Schneäkante 28 abgesetzt
ist, um dahinter einen
Zwischenraum zu schaffen, während sie eine Schnittfuge
in dem jeweiligen Werkstück ausbildet. Auch werden die vorderen
Brustflächen
36 unter einem dpanwinkel u in einer Ebene
geschliffen,; in
der sich die Schneidkanten 28 mit: einem
parallelen Abstand
pt vor dem Radius zu der Zylindersäge
IQ befinden dergestalt, daß
der vorerwähnte Anschrägwinkel p erreicht wird. Bin späteres
Schärfen der Sehneidkanten 28 kann entweder an den Brust-
oder Rückenflächen
34" 36 erfolgen, ohne daß dadurch
die Breite der jeweils
zu schneidenden Scbnittfttge merklich
verändert wurde.
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Um ein Beispiel für
eine erfindungsgemäß
ausgebildete
Zy-
lindersäge 10 zu
geben, seien nunmehr
im Nachstehenden
die
zur Erzielung guter Ergebnisse
beim Schneiden runder
oder zylindrischer
Knüppel
mit einem Nenndurchmesser
von
6,35 Um ermittelten repräsentativen
Daten aufgeführt:.
| Spanwirnkel u 240 |
| Freiwinkel v 150 |
| Anschrägwinkel p 180 |
| Schränkwirrkel der Bezugs- |
| kegel g, h 60 |
| Maximaler Schneidkanten- |
| durchmessen m - 9,006 cm |
| Minimaler Schneidkanten- |
| durchmessen n 7,066 cm |
| Zahnlückentiefe 2,54-o,65 am |
| Verhältnis des Zahnlücken- - |
| raumes zum Sägezahnprafil 1,5 |
| Yorschubgeschwindigkeit 1,429 cm pro-Umdrehung |
| Anzahl der Sägezähne 14 3 |
Hei einer Zylindersäge 10 der erfindungsgemäßen Art werden die
anstehenden neuartigen Merkmale von drei Sägezähnen 14 am vorteilhaftesten ausgenutzt,
da eine größere Anzahl von Sägezähnen zwangsläufig zu einer Verringerung der Größe
der bei jeder gegebenen Vorschubgeschwindigkeit erzeugten Späne als Nebenprodukt
führt, während es bei weniger Sägezähnen schwieriger ist; die Seitenstabilität der
Säge während des Betriebes zu gewährleisten. Neben der möglichen Verbesserung der
Vorschubgeschwindigkeit durch eine° Zylindersäge 10 mit den vorstehend beschriebenen
Merkmalen gestatten diese gleichen Merkmale höhere Arbeitsgeschwindigkeiten und
größere Schnittiefen aufgrund des mit Sägezähnen 14 der erwähnten Form leicht zu
erreichenden scharfen und ausgeglichenen Schneidbetriebs.
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Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten
Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den nachfolgenden Ansprüchen
nicht ausdrücklich beansprucht sind.