DE19718735C2

DE19718735C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Profilteilen aus Holz und Holzwerkstoffen

Info

Publication number: DE19718735C2
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: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2017-05-03
Also published as: DE19718735A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Profilteilen aus Holz oder Holzwerkstoffen, insbesondere MDF, mit ge glätteten Oberflächen in einem kontinuierlichen Bearbeitungsverfahren.

Die Bearbeitung von Profilteilen erfolgt derzeit durch Fräsen und Schleifen. Bei Einsatz der zur Profilteilherstellung 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 überwinden. Dabei steht die Aufgabe, ein Verfahren und die notwendige Vorrichtung für eine kontinuierliche und staublose Feinbear beitung von Profilen ohne Schleifaufwand bei gleichzeitiger Verdichtung der Profiloberfläche zu entwickeln und daraus folgend eine rationelle Oberflä chenbehandlung in hoher Qualität zu ermöglichen.

Bisherige Versuche zur Lösung der Aufgabe scheiterten daran, daß es nicht gelang, die zur Glättung und Verdichtung der Profiloberflächen notwendigen Verfahrensbedingungen zu schaffen und die zur kontinuierlichen Bearbei tung der Profilteile erforderliche Arbeitsgeschwindigkeit auf herkömmlichen Bearbeitungsstraßen sicherzustellen. Das dringende Bedürfnis, in dieser Richtung voranzukommen, ist aus vielfältigen Publikationen, die allerdings letztlich nur Lösungsansätze beschreiben, bekannt.

So wird in DD 292 412 A5 ein Verfahren zum Bearbeiten von mit Verzie rungen versehener Möbelteile vorgeschlagen, die Innenprofile auf Ober fräsmaschinen mittels schneidloser Friktionswerkzeuge, die unter Druck und Temperatur gegen das gefräste Profil arbeiten, vorzunehmen.

Dagegen werden in SE 501 942 C Rotationswerkzeuge und Druckschuhe zur Bearbeitung von in Faserplatten geschnittenen Innen- und Außenprofi len vorgesehen. In einer Alternativvariante werden vorschlagsgemäß die Glättwerkzeuge in Schwingungen versetzt, um eine Verdichtung der Profi loberfläche zu erreichen.

Druckschuhe, unbeheizt und federngelagert, werden auch in DD 272 626 A1 und DD 287 606 A7 vorgeschlagen; hier sollen sie zur Verringerung der Oberflächenunruhe von mit Folie zu beschichtenden Profilen dienen.

Des weiteren wird gemäß DE 195 18 365 A1 eine Lösung zur Stabilisierung der Temperatur von rotierenden Werkzeugen zum Glätten von Holz und Holzwerkstoffplatten vorgesehen.

Schließlich ist aus CH 614 666 A5 ein Vorschlag für ein Verfahren zum Prägen einer künstlich hergestellten Platte bekannt, mit dem eine hohe Mu stertreue des Dekors einer solchen Platte erreicht werden soll.

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

Es hat sich herausgestellt, daß die bekannt gewordenen Varianten zur ziel gemäßen Erfüllung der Aufgabe nicht geeignet sind. Weder mit einem fe dernden 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 (SE 501 964 C; DD 272 629 A1; DD 287 606 A7) entstehen aufgrund des Erfordernis ses hoher Drücke Reibkräfte, die von üblichen Vorschubsystemen nicht überwunden werden können, so daß Vorschubstörungen unvermeidbar sind. Beim Einsatz eines einzelnen rollenartigen Glättelementes fehlt auf grund der linienartigen Berührung die notwendige Berührungszeit. Außer dem 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 Berüh rungszeit ermittelt werden.

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

Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Einsatz handelsüblicher For matbearbeitungsstraßen zur Bearbeitung 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 be kannten 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 Befeuch tung 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 Druck aufnahme ist ein Widerlager erforderlich, das von Gegendruckwalzen gebil det wird, deren Anzahl und Durchmesser so bemessen sind, daß eine Ver formung an der dem Profil gegenüberliegenden Seite ausgeschlossen ist.

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

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

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

Nachfolgend wird anhand von schematischen Darstellungen (Fig. 1 bis Fig. 5) ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrie ben:
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 umlaufenden Gummiplatten bändern 2, 3 gemäß Fig. 2 hindurchgeführt wird.

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

In einer weiteren Bearbeitungsstation folgt die Glättbearbeitung 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 an gebracht, das von etwa zehn Rollen 10 mit einem Durchmesser von ca. 60 mm gebildet wird.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

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 geglätteten Oberflächen, dadurch gekenn zeichnet, daß

1. 1.1. die Profilgebung durch messerschlagfreies Fräsen erfolgt;
2. 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 Ober fläche verflüssigte Gase eingesetzt werden.
3. 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.
4. 1.4. die Temperatur des Glättwerkzeugs und der Anpreßdruck auf kon stanten, in ihrem Betrag von der Vorschubgeschwindigkeit und dem Sub stratmaterial abhängigen Werten gehalten werden.

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

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Glät tung 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 Werkzeugzustel lung 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

1. 4.1. die Vorrichtung ein kontinuierlich arbeitendes Vorschubsystem besitzt;
2. 4.2. in Vorschubrichtung hintereinander ein Fräsaggregat, eine Befeuch tungseinrichtung und mehrere beheizte rollenförmige Glättwerkzeuge an geordnet sind, deren Oberflächen gehärtet und poliert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vor schubsystem aus einem Gummiplattenband oder anderen, zur Überwin dung hoher Vorschubkräfte geeigneten Vorschubelementen besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Be feuchtungseinrichtung aus einem Wasserdampferzeuger und einem Dü senstock mit auf die Fräsflächen gerichteten Düsen besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß feinstzer stäubende Düsen für Wasser oder verflüssigte Gase auf die Fräsflächen gerichtet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß gegenstän dig zum Fräsaggregat ein zweites Fräsaggregat zur Breitenbearbeitung vorhanden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die vorgesehene Vorschubgeschwindigkeit abgestimmte Anzahl beheizter Rol lenglättwerkzeuge 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 gekenn zeichnet, daß die Rollenglättwerkzeuge auf vorzugsweise einseitig gela gerten und mittels Heizpatrone elektrisch beheizten Achsen laufen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß der Laufsitz der Rollenglättwerkzeuge 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 gekennzeich net, daß die Heizleistung der in die Achsen der Rollenglättwerkzeuge ein gebauten Heizpatronen automatisch regelbar und die Oberflächentempe ratur 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 Glätt werkzeugen auf der Werkstückrückseite Gegendruckwalzen gegenüberste hen.

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.