DE19718735A1

DE19718735A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Profilteilen aus Holz und Holzwerkstoffen

Info

Publication number: DE19718735A1
Application number: DE1997118735
Authority: DE
Inventors: Claus Sandig
Original assignee: IHD Institut fuer Holztechnologie Dresden gGmbH
Current assignee: INSTITUT FUER HOLZTECHNOLOGIE DRESDEN GGMBH, 01217
Priority date: 1997-05-02
Filing date: 1997-05-02
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2017-05-03
Also published as: DE19718735C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Herstellung von Profilteilen aus Holz oder Holzwerkstoffen, insbesondere MDF, mit geglätteten Oberflächen in einem kontinuierlichen Bearbeitungs verfahren.

Die Bearbeitung von Profilteilen erfolgt derzeit durch Fräsen und Schleifen. Bei Einsatz der zur Profilteil herstellung bevorzugt eingesetzten mitteldichten Faserplatten entstehen folgende Unzulänglichkeiten

- Beim Schleifen entstehen Stäube.
- Es ist aufwendige Schleiftechnik oder ein Handschliff erforderlich.
- Die geschliffene Profiloberfläche ist aufgrund der unterschiedlichen Dichte von MDF in den mittleren Plattenzonen mit geringerer Dichte rauher und poröser als in den Randzonen. Diese Unterschiede müssen durch einen erhöhten Lackieraufwand ausgeglichen werden.
- Bei der Erstlackierung richten sich Faserpartikel auf und erfordern zu ihrer Beseitigung einen Zwischen schliff.
- Unebenheiten auf der unbeschichteten Profiloberfläche zeichnen sich auf der mit dünnen Folien oder Lacken beschichteten Oberfläche ab.
- Bearbeitung und Beschichtung der Profile sind mit hohem Arbeitszeit- und Materialaufwand verbunden.
- Beim Reibglätten mit rotierenden Werkzeugen unter Einsatz von Bearbeitungssensoren ist die Vorschub geschwindigkeit auf ca. 2 m/min begrenzt.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, die diese Nachteile des gegenwärtigen Standes der Technik kostengünstig über winden. Dabei steht die Aufgabe, ein Verfahren und die notwendige Vorrichtung für eine kontinuierliche und staublose Feinbearbeitung von Profilen ohne Schleif aufwand bei gleichzeitiger Verdichtung der Profilober fläche zu entwickeln und daraus folgend eine rationelle Oberflächenbehandlung in hoher Qualität zu ermöglichen.

Bisherige Versuche zur Lösung der Aufgabe scheiterten daran, daß es nicht gelang, die zur Glättung und Ver dichtung der Profiloberflächen notwendigen Verfahrens bedingungen zu schaffen und die zur kontinuierlichen Bearbeitung der Profilteile erforderliche Arbeits geschwindigkeit auf herkömmlichen Bearbeitungsstraßen sicherzustellen. Das dringende Bedürfnis, in dieser Richtung voranzukommen, ist aus vielfältigen Publi kationen, die allerdings letztlich nur Lösungsansätze beschreiben, bekannt.

So wird in DD 292 412 ein Verfahren zum Bearbeiten von mit Verzierungen versehener Möbelteile vorgeschlagen, die Innenprofile auf Oberfräsmaschinen mittels schneid loser Friktionswerkzeuge, die unter Druck und Temperatur gegen das gefräste Profil arbeiten, vorzunehmen.

Dagegen werden in S 501 942 Rotationswerkzeuge und Druckschuhe zur Bearbeitung von in Faserplatten geschnittenen Innen- und Außenprofilen vorgesehen. In einer Alternativvariante werden vorschlagsgemäß die Glättwerkzeuge in Schwingungen versetzt, um eine Ver dichtung der Profiloberfläche zu erreichen.

Druckschuhe, unbeheizt und federngelagert, werden auch in DD 272 626 und DD 287 606 vorgeschlagen; hier sollen sie zur Verringerung der Oberflächenunruhe von mit Folie zu beschichtenden Profilen dienen.

Schließlich wird gemäß DE 195 18 365 eine Lösung zur Stabilisierung der Temperatur von rotierenden Werkzeugen zum Glätten von Holz und Holzwerkstoffplatten vorge sehen.

Zudem ist die Beschreibung der Voraussetzungen und Bedingungen, unter denen das Glätten und Verdichten von Innenprofilen bei Vorschubgeschwindigkeiten bis 2 m/min auf CNC-Bearbeitungszentren mit ausgetriebenen rotierenden Glättwerkzeugen durchgeführt werden kann, bekannt (Sandig, C. u. a.: Reibglätten - ein rationelles Verfahren zur Feinbearbeitung von Profilen in MDF. Holz- Zbl., Stuttgart, 1996/Nr. 6.

Es hat sich herausgestellt, daß die bekannt gewordenen Varianten zur zielgemäßen Erfüllung der Aufgabe nicht geeignet sind. Weder mit einem federnden noch mit einem unbeheizten einzelnen Werkzeug ist es möglich, die gewünschten Glätteffekte bei praxisrelevanten Vorschub geschwindigkeiten von mindestens 15 m/min zu erreichen.

Beim vorschlagsgemäßen Einsatz von Druckschuhen (S 501 964; DD 272 626; DD 287 606) entstehen aufgrund des Erfordernisses hoher Drücke Reibkräfte, die von üblichen Vorschubsystemen nicht überwunden werden können, so daß Vorschubstörungen unvermeidbar sind. Beim Einsatz eines einzelnen rollenartigen Glättelementes fehlt aufgrund der linienartigen Berührung die notwen dige Berührungszeit. Außerdem bereitet die Erreichung hoher Werkzeugtemperaturen Schwierigkeiten, da weder durch Reibungswärme noch mit Wärmestrahlung Werkzeug temperaturen von 200 . . . 300°C zu erreichen sind.

Erfindungsgemäß wird die damit stehende Aufgabe dadurch gelöst, daß zunächst die zur Erreichung der Zielstellung notwendigen Verfahrensbedingungen wie Fräsqualität, Werkstoffeuchte, Druck, Temperatur und Berührungszeit ermittelt werden.

In einem folgenden Schritt werden die zur Realisierung der Verfahrensbedingungen notwendigen Vorrichtungen geschaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Einsatz handelsüblicher Formatbearbeitungsstraßen zur Bearbei tung platten- oder leistungsförmiger Profilteile unter folgenden Bedingungen eingesetzt werden:

Die Fräsbearbeitung muß mit Werkzeugen erfolgen, deren Rundlauffehler ≦ 0,01 mm ist und die eine optisch messerschlagfreie Bearbeitungsoberfläche garantieren.

Die Bedingung kann mit hydrogespannten und gejointeten, an sich bekannten Werkzeugen erfüllt werden.

Die im Werkstoff vorhandene Feuchte muß ausreichend hoch sein, um eine Verdichtung durch Druck und Temperatur mit möglichst geringen Kräften zu erreichen. Da die Feuchte von Plattenwerkstoffen herstellungsbedingt mit 4 . . . 6% meist nicht ausreichend ist, wird erfindungsgemäß durch Befeuchtung Feuchtegehalt von 12 . . . 18% erzeugt; alternativ ist die Erweichung der Oberfläche mittels verflüssigter Gase vorgesehen.

Die beabsichtigte Verdichtung setzt Drücke voraus, die eine Verformung des Werkstoffs ermöglichen. Sie betragen bei zu trockenem Material etwa 10 MPa und können bei Zufuhr von Feuchte reduziert werden. Zur Druckaufnahme ist ein Widerlager erforderlich, das von Gegendruck walzen gebildet wird, deren Anzahl und Durchmesser so bemessen sind, daß eine Verformung an der dem Profil gegenüberliegenden Seite ausgeschlossen ist.

Zur Profilbearbeitung werden starr gelagerte Profil rollen eingesetzt, deren Anzahl und Durchmesser auf die zur Erreichung der vorgesehenen Vorschubgeschwindigkeit notwendige Berührungszeit von mindestens 0,1 s abge stimmt ist.

Die Temperatur der Glättrollen beträgt maximal 350°C. Sie wird durch eine Widerstandsheizung realisiert, die in die Achsen der Glättrollen installiert ist. Zum aus reichenden Wärmeübergang müssen geeignete Passungsver hältnisse vorgesehen werden. Einen verlustarmen Wärme übergang erreicht man durch Planung.

Die Temperatur der Glättrollen wird durch eine Regelung eingestellt und auf ± 15°C konstant gehalten.

Nachfolgend werden anhand von schematischen Darstel lungen (Fig. 1 bis Fig. 5) zwei Varianten des erfin dungsgemäßen Verfahrens beschrieben:

Variante 1

Das Glätten von plattenförmigen Profilteilen gemäß Fig. 1a . . . 1d erfolgt auf einer Formatbearbeitungsstraße, die mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 15 m/min betrieben wird. Der Werkstückvorschub wird z. B. dadurch realisiert, daß das Werkstück 1 zwischen zwei umlau fenden Gummiplattenbändern 2, 3 gemäß Fig. 2 hindurch geführt wird.

In einer nächsten Bearbeitungsstation erfolgt die Befeuchtung des Profils mittels einer Schwammwalze 4 oder einer Dampfsprüheinrichtung, bestehend aus einem Dampferzeuger 5 und einem Düsenstab 6, gemäß Fig. 3 und 4.

In einer weiteren Bearbeitungsstation folgt die Glätt bearbeitung gemäß Fig. 5. Profilseitig befinden sich sechs auf einem starren Träger 7 angeordnete beheizte Glättrollen 8, die mit einer Zustellung von ca. 0,3 mm gegen das Profil gestellt werden. Gegenständig ist ein rollenartiges Widerlager 9 angebracht, das von etwa zehn Rollen 10 mit einem Durchmesser von ca. 60 mm gebildet wird.

Bezugszeichenliste

1

Werkstück

2

oberes Gummiplattenband

3

unteres Gummiplattenband

4

Schwammwalze

5

Dampferzeuger

6

Düsenstab

7

starrer Träger

8

beheizte Glättrollen

9

Widerlager

10

Rollen des Widerlagers

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Profilteilen aus Holz oder Holzwerkstoffen, insbesondere von MDF, mit geglät teten Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß

1.1. die Profilgebung durch messerschlagfreies Fräsen erfolgt;
1.2. bei trockenen Substratwerkstoffen zumindest in der oberflächennahen Schicht der gefrästen und zu glättenden Profile durch Befeuchtung ein Feuchtegehalt von 12 . . . 18% erzeugt wird oder zur Erweichung der Oberfläche verflüssigte Gase eingesetzt werden.
1.3. die Glättung mittels rollenartiger, in ihrer Kontur unter Beachtung eines die Materialdichteunterschiede im Substratwerkstoff berücksichtigenden Korrekturfaktors dem Fräserprofil angepaßter Glättwerkzeuge erfolgt, die schlupffrei über die zu glättende Oberfläche rollen.
1.4. die Temperatur des Glättwerkzeugs und der Anpreß- druck auf konstanten, in ihrem Betrag von der Vorschub geschwindigkeit und dem Substratmaterial abhängigen Werten gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Fräsen hydrogespannte und gejointete Werkzeuge verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Glättung von Profilteilen aus MDF eine Vorschubgeschwindigkeit von mehr als 15 m/min gewählt und das Glättwerkzeug auf eine Temperatur von 250 . . 350°C erwärmt, ein Anpreßdruck von 5 . . . 10 MPa durch Werkzeugzustellung erreicht wird und die Berührungszeit 0,1 . . . 0,2 s beträgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

4.1. die Vorrichtung ein kontinuierlich arbeitendes Vorschubsystem besitzt;
4.2. in Vorschubrichtung hintereinander ein Fräsag gregat, eine Befeuchtungseinrichtung und mehrere beheizte rollenförmige Glättwerkzeuge angeordnet sind, deren Oberflächen gehärtet und poliert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschubsystem aus einem Gummiplattenband oder anderen, zur Überwindung hoher Vorschubkräfte geeigneten Vorschubelementen besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungseinrichtung aus einem Wasserdampf erzeuger und einem Düsenstock mit auf die Fräsflächen gerichteten Düsen besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß feinstzerstäubende Düsen für Wasser oder verflüs sigte Gase auf die Fräsflächen gerichtet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß gegenständig zum Fräsaggregat ein zweites Fräsag gregat zur Breitenbearbeitung vorhanden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die vorgesehene Vorschubgeschwindigkeit abgestimmte Anzahl beheizter Rollenglättwerkzeuge vorhanden ist, deren Durchmesser mindestens 60 mm beträgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle Glättrollen den gleichen Durchmesser haben und der Abstand zwischen Achsmitte und Werkstückoberfläche in Vorschubrichtung abnehmend ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenglättwerkzeuge auf vorzugsweise einseitig gelagerten und mittels Heiz patrone elektrisch beheizten Achsen laufen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufsitz der Rollen glättwerkzeuge zur Gewährleistung eines ausreichenden Wärmeübergangs von der Achse zur Rolle eine Passung von H8/f8 aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung der in die Achsen der Rollenglättwerkzeuge eingebauten Heizpatronen automatisch regelbar und die Oberflächentemperatur der Glättrollen von 250 . . . 350°C bei einer vorgegebenen Toleranz von maximal ± 15°C einstellbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Glättwerkzeugen auf der Werkstückrückseite Gegendruckwalzen gegenüberstehen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser und die Anzahl der Gegendruckwalzen größer sind als der Durchmesser bzw. die Anzahl der Glättrollen.