DE19858210A1

DE19858210A1 - Fräswerkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff o. dgl.

Info

Publication number: DE19858210A1
Application number: DE19858210A
Authority: DE
Inventors: Roland Fischer; Klaus Rehm; Michael Oertel
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2000-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Kunststoff oder dgl., mit wenigstens zwei am Umfang versetzt angeordneten Schneiden (1), mit einem direkt vor der Schneide (1) angebrachten Spalt (2) zur Spanaufnahme, welcher mit einem Hohlraum (3) im Inneren des Werkzeuges verbunden ist, der seinerseits axiale Öffnungen zur Spanabfuhr aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Spalt (2) am Werkzeugumfang gegenüber der Schneide (1) eine Luftdüse (4) mit Umlenkblech vorgesehen ist, womit die abgetrennten Späne zunächst in Richtung Werkzeugmitte beschleunigt werden, und ein feststehendes, in den Werkzeughohlkörper hineinragendes, spiralförmiges Auffang- und Leitblech (6) oder eine konische Auswerfbohrung (7) in Flugrichtung der Späne angeordnet ist, womit die Späne axial aus dem Werkzeug geleitet werden. DOLLAR A Mit der Erfindung lassen sich die Späne aus dem Inneren des Werkzeuges energiearm und technisch wenig aufwendig abführen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff o. dgl., mit wenigstens zwei am Umfang versetzt angeordneten Schneiden, mit einem direkt vor der Schneide angebrachten Spalt zur Spanaufnahme, welcher mit einem Hohlraum im Inneren des Werkzeuges verbunden ist, der seinerseits axiale Öffnungen zur Spanabfuhr aufweist.

Ein solches Fräswerkzeug ist aus der DE 30 43 146 A1 bekannt. Dieses Fräswerkzeug besitzt Schneiden, die auf dem Umfang des Werkzeuges angeordnet sind. Die abgetrennten Späne werden während ihrer Entstehung in vor der Schneide liegende Spänräume geschoben, wo sie bis zur Beendigung des einzelnen Abtrennvorganges verbleiben. Wenn die Schneide von der Werkstückoberfläche wieder abhebt, werden die Späne durch die Fliehkraft aus den Spänräumen gefördert und sind dann durch die zugeordnete Absaugung aus der Wirkstelle und deren Umgebung zu entfernen.

Dies hat folgende Nachteile:

Die von dem Fräswerkzeug weggeschleuderten Späne haben hohe kinetische Energie und müssen kostenaufwendig durch komplizierte Spanhauben mit großen Absaugluftmengen aufgefangen und abtransportiert werden. Mit steigender Schnittgeschwindigkeit/Drehzahl erhöht sich auch die Absauggeschwindigkeit und Luftmenge die notwendig ist, die Späne aufzufangen, abzuleiten und bestehende Richtlinien bezüglich des Reststaubgehaltes der Luft einzuhalten.

Nicht alle entstehenden Späne werden durch die Absaugung aufgefangen, diese können sich auf der Werkstückoberfläche ablagern. Hier kommt es dann zu den bekannten Eindruckspuren durch liegengebliebene Späne. Abgetrennte Späne können auch an die Wirkstelle der nachfolgenden Spanabnahme gelangen und doppelt zerspant werden. Dabei zeichnen sich die Späne ebenfalls auf der Oberfläche ab. Neben diesen Beeinträchtigungen der Werkstückoberfläche tritt wegen der mehrfachen Zerspanung ein höherer Schneidenverschleiß insbesondere bei der Bearbeitung von Holzwerkstoffen auf.

Aus der DE 31 20 343 A1 ist eine Kreissägenvorrichtung bekannt, bei der im Inneren des Sägeblattes zum Umfang des Sägeblattes hin offene, annähernd radial zum mittleren Bereich hin verlaufende Absaugkanäle vorgesehen sind, die in einem an einem Gestell vorgesehenen Sammelraum münden, der mit einer Absaugeinrichtung in Verbindung steht.

Auch aus der DE 195 09 933 Cl ist die Verbindung des sogenannten Spanraums mit einem Hohlraum im Inneren der Werkzeugwelle bekannt, der seinerseits Öffnungen zur Spanabfuhr aufweist. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, die Spanabfuhr durch einen Luftstrom, der in Längsrichtung durch die Werkzeugwelle geführt wird, zu unterstützen.

Schließlich ist aus der EP 0 367 255 A2 eine Holzzerspanungsmaschine zur Herstellung von Flachspänen, mit einem liegend angeordneten, angetriebenen Schneidrotor mit Spanmessern bekannt, bei der zur angenähert axialen Austragung der Späne in den Zerspanungsinnenraum ein stationäres Leitblech ragt, das schaufelförmig gekrümmt ist, im unteren Bereich des Rotors liegt und sich angenähert über die volle radiale Höhe des Zerspanungsinnenraumes erstreckt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, für ein Fräswerkzeug welches aus einem rotierenden hohlwandigen bzw. mit konischen Bohrungen versehenen Werkzeuggrundkörper besteht, eine Einrichtung zum Abführen der Späne anzugeben, die mit energetisch wie technisch geringem Aufwand bzw. ohne Absaugung arbeitet, wobei eine Beeinträchtigung der erzeugten Werkstückoberfläche verhindert sowie der Schneidenverschleiß gesenkt werden soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den in Anspruch 1 genannten Mitteln gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen.

Das Fräswerkzeug besteht aus einem rotierenden hohlwandigen bzw. mit konischen Bohrungen versehenen Werkzeuggrundkörper, mit wenigstens zwei am Umfang versetzt angeordneten Schneiden und vor den Schneiden liegenden Spalte zur Spanaufnahme. Gekennzeichnet ist das Fräswerkzeug durch die im Spalt gegenüber der Schneide angebrachte Luftdüse mit Umlenkblech und durch ein feststehendes, in den Werkzeughohlkörper hinein ragendes, spiralförmiges Auffang- und Auswerfblech bzw. bei kleinem Werkzeugdurchmesser einzubringende konische Auswurfbohrung/-öffnung.

Die Spanung erfolgt durch geometrisch bestimmte gerade bzw. profilierte Schneiden. Die Späne bewegen sich beim Abtrennvorgang entlang der Schneide und dem Messerhalter durch den Spalt radial in Richtung Werkzeugmitte. Bei einem rotierenden Werkzeugkörpern strömt Luft entgegen der Spanbewegung radial aus dem Spalt (ähnlich dem Prinzip der Radialkreiselpumpe) und hindert so vor allem die großen Massivholzspäne an der Weiterbewegung. Dazu sind erfindungsgemäß im Spalt angebrachte Luftdüse vorgesehen, die die Holzspäne in Richtung Werkzeugmitte beschleunigen. Deren Luftströmung ist bedeutend größer als die Kreiselpumpenströmung ausgelegt und erzeugt so am Werkzeugumfang im Wirkstellenbereich eine Saugwirkung entsprechend dem Prinzip einer Strahlpumpe.

Die Düse besteht aus dem Düsengrundkörper mit eingearbeiteten Kanälen und dem Umlenkblech, welches die Luftströmung gezielt in die Nähe der Wirkstelle richtet und dort um 100° bis 170° in Richtung Werkzeugmitte umlenkt. Die erforderliche Druckluft wird über Kanäle im Grundkörper des Werkzeuges von einer hohlen Antriebswelle bzw. von einem Luftadapter herangeführt.

In einer vorteilhafte Ausführung ist das Umlenkblech federnd ausgeführt und steht über den Werkzeugumfang über. Das Umlenkblech erfüllt damit auch die Aufgabe eines Druckelement wie in DE 195 09 933 C1 beschrieben, um beim Schneideneingriff in Massivholz die Vorspaltbildung zu verhindern. Das überstehende Umlenkblech hat darüber hinaus auch die Funktion eines Abweisers.

Die abgetrennten Späne werden dann durch ein feststehendes, in den Werkzeughohlkörper hinein ragendes, spiralförmiges Auffang- und Auswerfblech aufgefangen und axial aus dem Werkzeug geleitet. Bei kleinem Werkzeugdurchmesser, wo aus Platz- und Festigkeitsgründen keine großen Hohlräume konstruktiv möglich sind, lassen sich die Späne durch eine konische Auswurfbohrung/-öffnung umlenken und axial auswerfen.

Zur Verbesserung der Spanaufnahme in das Werkzeug ist es vorteilhaft, den Einstellwinkel κ < 90°, den Neigungswinkel λ < 0° und den Spanwinkel y möglichst groß zu wählen. Dies läßt sich gut an Profilfräsern mit großen Profiltiefen realisieren. Hier kann die Innen- und Außenwand des hohlen Werkzeuges entsprechend dem Neigungswinkel λ konisch angeschrägt werden, um die Spanabfuhr durch die Fliehkraft zu unterstützen (vgl. DE 195 09 933 C1 und DE 31 20 343 A1).

Eine Absaugeinrichtung mit minimaler Luftgeschwindigkeit und -menge ist für den Abtransport der Späne und eine bessere Spanaufnahme des Werkzeuges vorteilhaft.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 ein Fräswerkzeug als Hohlwelle mit Luftdüse 4 und Auffang-/Leitblech 6

Fig. 2 eine Detailansicht nach Fig. 1 mit Darstellung der Wirkstelle

Fig. 3 perspektivisch ein kleines Fräswerkzeug mit konischen Auswerfbohrungen 7

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Wirkstelle eines Profilfräsers

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Wirkstelle eines Profilfräsers nach Fig. 4.

Das Fräswerkzeug nach Fig. 1 leitet die mit der Schneide 1 abgetrennten Späne durch einen vor der Schneide 1 liegenden Spalt 2 in den Werkzeughohlraum 3. Eine im Spalt 2 am Werkzeugumfang angebrachte Düse 4 mit Umlenkblech 5 beschleunigt die Holzspäne zusätzlich in Richtung des Werkzeughohlraumes 3. Hier werden die abgetrennten Späne vom Auffang- und Leitblech G erfaßt und axial aus dem Werkzeug abgeführt. Das Werkzeug ist als Hohlwelle aufgebaut, dessen eine Stirnseite geschlossen ist und eine Aufnahme für die Antriebswelle hat. Die Spanabfuhr erfolgt durch die gegenüberliegende offene Stirnseite.

Fig. 2 zeigt die Wirkungsweise des Umlenkbleches 5, welches die Luftströmung der Düse 4 nahe der Wirkstelle in den Werkzeughohlraum lenkt. Das Umlenkblech 5 wirkt hier außerdem als Andruckelement und vermindert die Vorspaltung.

In Fig. 3 wird ein Fräswerkzeug mit kleinem Durchmesser dargestellt. Hier übernimmt die konische Auswerfbohrung 7 die Aufgabe des Auffang- und Leitblechs 6.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen die Ausbildung der Düse und des Umlenkbleches bei der Profilbearbeitung.

Bezugszeichenliste

1

Schneide

2

Spalt

3

Werkzeughohlraum

4

Düse

5

Umlenkblech

6

Auffang- und Leitblech

7

Auswerfbohrung

Claims

1. Fräswerkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Kunststoff oder dgl., mit wenigstens zwei am Umfang versetzt angeordneten Schneiden (1), mit einem direkt vor der Schneide (1) angebrachten Spalt (2) zur Spanaufnahme, welcher mit einem Hohlraum (3) im Inneren des Werkzeuges verbunden ist, der seinerseits axiale Öffnungen zur Spanabfuhr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Spalt (2) am Werkzeugumfang gegenüber der Schneide (1) eine Luftdüse (4) mit Umlenkblech vorgesehen ist, womit die abgetrennten Späne zunächst in Richtung Werkzeugmitte beschleunigt werden, und ein feststehendes, in den Werkzeughohlkörper hinein ragendes, spiralförmiges Auffang- und Leitblech (6) oder eine konische Auswerfbohrung (7) in Flugrichtung der Späne angeordnet ist, womit die Späne axial aus dem Werkzeug geleitet werden.

2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach außen gerichtete Luftstrahl der Düse (4) an einem Umlenkblech (5) um etwa 100° bis 170° in den Werkzeughohlraum (3) gelenkt wird.

3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkblech (5) aus Federstahl besteht, über den Werkzeuggrundkörper hinaussteht und somit auch als Druckblech fungiert.

4. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei geringem Werkzeugdurchmesser eine kleine kegelförmige Auswerfbohrung (7) unterhalb der Wirkstelle vorgesehen ist, wobei die Bohrungswand konisch ist.

5. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei profilierten Schneiden (8) die Düsen (9) und Umlenkbleche (10) entsprechend dem Profil geformt sind.