DE19950722B4

DE19950722B4 - Fräswerkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff o. dgl.

Info

Publication number: DE19950722B4
Application number: DE19950722A
Authority: DE
Inventors: Roland Prof. Dr.-Ing.habil. Dr.h.c. Fischer; Michael Dipl.-Ing. Oertel; Klaus Dipl.-Ing. Rehm
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: DE19950722A1; DE29906758U1

Abstract

Fräswerkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Kunststoff oder dgl., mit wenigstens einer unter einem Einstellwinkel κ zwischen 90° und 0° angeordneten Schneide (1), mit einem in Drehrichtung direkt vor der Schneide (1) angebrachten Spalt (2) zur Spanaufnahme der annähernd senkrecht zur der durch Schneidkante und Schnittrichtung gebildeten Schneidenebene verläuft und der zu einer Stirnseite (4) offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (2) zur Spanaufnahme einen Querschnitt aufweist, der größer ist als die projizierte Fläche eines mit der Schneide (1) abgetrennten und beim Schnittvorgang aufgerollten Spanes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff o. dgl., nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 30 43 146 A1 ist bereits ein Fräswerkzeug 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 Spanräume 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.

Nachteilig bei diesem Fräswerkzeug ist, daß die weggeschleuderten Späne hohe kinetische Energie besitzen und kostenaufwendig durch komplizierte Spanhauben mit großen Absaugluftmengen aufgefangen und abtransportiert werden müssen. Mit steigender Schnittgeschwindigkeit/Drehzahl erhöht sich auch die notwendige Absauggeschwindigkeit und Luftmenge, um 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 der liegengebliebene Späne durch Transportwalzen bzw. bei Umstapelvorgängen. Abgetrennte Späne können auch an die Wirkstelle der nachfolgenden Spanabnahme gelangen und doppelt zerspant werden. Dabei zeichnen sich ebenfalls Spuren 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 3l 20 343 A1 ist eine Kreissägenvorrichung 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 C1 ist die Verbindung des sogenannten Spanraums mit einem Hohlraum im Inneren der Werkzeugwelle bekannt, der seinerseits Öffnungen zur Spanabfuhr aufweist. Durch den schmalen Spanraum in Verbindung mit einem Andruckelement soll die Vorspaltung bei der Holzbearbeitung minimiert werden. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, die Spanabfuhr durch einen Luftstrom, der in Längsrichtung durch die Werkzeugwelle geführt wird, zu unterstützen.
Es ist noch aus der DE 331 635 C ein Spanaustrieb bei Hobelmaschinen mittels eines von der Messerwalze erzeugten Luftstromes bekannt. Hierzu weist die Messerwalze Hohlräume und mit diesen verbundene unter den Messern mündende Öffnungen auf, durch welche gebläseartig ein von der Messerwalze abströmender Luftstrom erzeugt wird. Die Öffnungen sind nicht zur Spanaufnahme und Ableitung des Spanes aufgebildet. Ferner ist aus der nachveröffentlichten, aber älteren DE 198 58 210 A1 ein Fräswerkzeug mit einer konischen Auswurföffnung für Späne bekannt, welche aber nicht zur Ausbildung von aufgerollten Spänen geeignet ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, für ein Fräswerkzeug der eingangs genannten Art, eine Einrichtung zum Abführen der Späne anzugeben, die mit energetisch wie technisch geringem Aufwand arbeitet, wobei eine Beeinträchtigung der erzeugten Werkstückoberfläche verhindert, sowie der Schneidenverschleiß gesenkt werden soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen dadurch gelöst, daß der Spalt zur Spanaufnahme einen Querschnitt aufweist, der größer ist als die projizierte Fläche eines mit der Schneide abgetrennten und beim Schnittvorgang aufgerollten Spanes.

Im Gegensatz zu der DE 195 09 933 C1 ist bei dieser Erfindung die Spanöffnung bedeutend größer als die dortige entsprechende Öffnung, bei der technisch bedingt, zur Verbesserung der Oberflächenqualität(Minimierung des Vorspaltens), ein sehr schmaler Spalt (Hobelmaulprinzip) in Verbindung mit einem Federblech verwendet wird.

Auch in der DE 31 20 343 A1 kann konstruktionsbedingt ebenfalls nur mit einer sehr kleinen Spanöffnung gearbeitet werden, so daß die Späne hier zusammengestaucht bzw. zerkleinert werden müssen, um dann unter Zuhilfenahme einer Absaugung in das Werkzeug bzw. zum Sammelraum zu gelangen.

Der große Querschnitt der Spandurchgangsöffnung ermöglicht, daß durch ihn großflächige Massivholzspäne ungehindert ins Werkzeug gelangen können. Die nach außen strömende Luft (Kreiselpumpeneffekt) führt so nur zu einer geringen Behinderung der sich nach innen bewegenden Späne. Damit verstopft diese Öffnung nicht so schnell wie ein kleiner Spalt.

In DE 195 09 933 C1 und DE 31 20 343 A1 wird technisch bedingt mit einem Einstellwinkel κ von 90° gearbeitet. Konstruktionsbedingt bewegen sich hier die Späne in radialer Richtung in das Werkzeug. Zum axialen Verlassen des Werkzeuges muß hier die Bewegungsrichtung der Späne durch Hilfsenergie (Saug- bzw. Druckluft) umgelenkt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung bewegen sich die beim Abtrennvorgang axial beschleunigten Späne und auf Grund ihrer hohen kinetischen Energie selbständig entlang der Schneide und der Messerklappe über den Spandurchgang in Richtung der Auswurföffnung bzw. der Stirnseite ohne Zuhilfenahme von Fremdenergien.

Die Spanung erfolgt durch geometrisch bestimmte gerade bzw. profilierte Schneiden.

Neben einer stirnseitigen Auswurföffnung besteht gleichwertig die Möglichkeit, den Spalt direkt bis zur Stirnseite zu führen. Damit entfällt ein notwendiger großer Hohlraum, was besonders bei Werkzeugen mit kleinem Durchmesser und/oder hohen Festigkeitsanforderungen von Vorteil ist.

Vorteilhaft ist die Schneide unter einem Einstellwinkel κ zwischen 70° und 20° angeordnet.

Die stirnseitige Auswurfsöffnung kann in einer vorteilhaften Ausführung auch konisch ausgeführt werden.

Die Spandurchgänge können als Öffnungen mit konstantem bzw. sich zur Stirnwand aufweitendem Querschnitt ausgebildet sein. Die Querschnitte werden als Schlitz bzw. Bohrung, mit geringem fertigungstechnischen Aufwand ausgeführt.

Die Auswurföffnung und der Werkzeugumfang sind entsprechend dein Einstellwinkel vorteilhaft angeschrägt. Die Wandung des hohlen Werkzeugkörpers soll möglichst dünn ausgeführt sein. Damit wird der Weg der Späne in bzw. durch das Werkzeug minimiert.

Um ein Aufweiten des mit Spandurchgängen versehenen Grundkörpers bzw. Schneidenträgers bei höheren Drehzahlen zu verhindern, ist es vorteilhaft, einen Spannring zur Verstärkung der Festigkeit an der offenen Werkzeugseite anzubringen.

Die Stirnseite des Fräswerkzeuges wird vorteilhaft zur Adaptierung einer Spanentsorgungseinrichtung ausgebildet. Die Spanentsorgungseinrichtung kann mit geringer Leistung vorgesehen werden, welche nur dazu dient, die abgefrästen Holzspäne vom Werkzeug zum Spänebunker zu transportieren.

Die Schneidenbefestigung wird so gelöst, daß ein ungehinderter Spanablauf in das Werkzeug bzw. in den Spalt ermöglicht wird. Die Schneide wird dazu mit dem Werkzeuggrundkörper durch Löten, Kleben o. dgl. fest verbunden bzw. mit einer Messerklappe auswechselbar befestigt.

Vorteilhaft stehen die Messer bei einem maschinellen Vorschub weit über, wodurch eine Wirkung wie bei Schaufelrädern entsteht und zusätzlich Luft in die entsprechenden Werkzeughohlräume geschoben wird.

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

Hierbei zeigt:

1 ein Fräswerkzeug mit einer konischen Auswurföffnung und profilierten Messern

2 eine perspektivische Darstellung des Werkzeuggrundkörpers nach 1

3 ein Fräswerkzeug mit Spandurchgängen zur Stirnseite

4 eine perspektivische Darstellung des Werkzeuggrundkörpers nach 3
5 eine perpektivische Darstellung des Werkzeuggrundkörpers nach 2 mit einer im Spandurchgang eingebrachten Schneide.
In der 1 ist ein Fräswerkzeug mit einer konischen Auswurföffnung 3 dargestellt. Zwei Schneiden 1 sind unter einem Einstellwinkel κ von 45° einander gegenüberliegend am Fräswerkzeug angeordnet. Vor jeder Schneide 1 liegt ein Spalt 2, der zur Auswurföffnung 3 hin offen ist. Der Spalt 2 verläuft zur Auswurföffnung 3 hin konisch und ist zur Stirnseite 4 als Schlitz ausgeführt. Im Spalt 2 ist eine profilierte Schneide 1 mittels einer Schneidenbefestigung 5 (Messerklappe) so angebracht, daß der gewählte freie Querschnitt des Spaltes 2 nicht eingeschränkt ist. Es ist noch ein die Stirnseite 4 umfassender Spannring 6 vorgesehen, der den geschlitzten Spalt 2 übergreift, und so zur Erhöhung der Steifigkeit eines derartig dünnwandigen Fräswerkzeuges beiträgt. Der Spannring 6 ist so bemessen, daß er auf dem Fräswerkzeug aufgeschrumpft werden kann.
2 zeigt perspektivisch ein Fräswerkzeug entsprechend der Darstellung in der 1. In der 2 ist nur der rotationssymmetrische Grundkörper ohne die Anbauteile Schneide 1 mit Schneidenbefestigung 5 und Spannring 6 dargestellt. Deutlich erkennbar ist die Ausbildung des Spaltes 2 und der Auswurföffnung 3.
Im Fräswerkzeug nach 1 werden die mit der Schneide 1 abgetrennten und beschleunigten Späne durch den vor der Schneide 1 liegenden Spalt 2 zur Auswurföffnung 3 geleitet. Die gegenüberliegende Werkzeugstirnseite ist geschlossen und dient der Aufnahme der Antriebswelle. Die Späne treten selbständig aus dein Werkzeug aus. Eine Absaugung mit geringer Leistung kann an der Auswurföffnung 3 angebracht werden, um die Späne über eine größere Entfernung zu einem Spänebunker zu transportieren.
In der 3 wird ein Fräser gezeigt, der bezüglich des Einstellwinkels der Darstellung in 1 und 2 entspricht. Anstelle einer konischen Auswurföffnung verläuft hier der Spalt 2 bis zur Stirnseite 4 des Werkzeuges. Der Spalt 2 weist über seine Länge einen konstanten runden Querschnitt auf, dessen Achse senkrecht zur von Schneidkante und Schnittrichtung gebildeten Schneidenebene steht.
4 zeigt das Fräswerkzeug nach der 3 in einer perspektivischen Ansicht. Dargestellt ist die Lage der Öffnungen des Spaltes 2 an der Stirnseite 4 des Fräswerkzeuges. Im Mittelpunkt der Stirnfläche 4 liegt eine Bohrung für eine Antriebswelle.
Die Schneide 1 liegt schräg vor der kreisrunden Öffnung des Spaltes 2. Die Befestigung der Schneide 1 erfolgt hier durch Löten oder Kleben.
In 5 ist eine vorteilhafte Ausführung des Fräswerkzeuges nach 2 mit einer im Spalt 2 angebrachten Schneide 1 dargestellt. Die Schneide 1 ragt über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers hinaus. Der Spalt verläuft zur Auswurföffnung 3 hin konisch. Im unteren Spalt 2 ist ein abgetrennter und aufgerollter Span dargestellt, welcher eine kleinere projizierte Querschnittsfläche aufweist, als die schmalste Stelle im Spalt 2 in seiner perspektivischen Ansicht dargestellt. Durch die vorteilhafte konische Ausführung des Spaltes 2 gelangt der Span ohne zu verstopfen zur Auswurföffnung 3, welche durch die vorteilhafte konische Gestaltung ein sicheres Auswerfen des Spanes zur Stirnseite 4 unter Zuhilfenahme der Zentrifugalkraft gewährleistet.

1: Schneide
2: Spalt
3: Auswurföffnung
4: Stirnseite
5: Schneidenbefestigung
6: Spannring

Claims

Fräswerkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Kunststoff oder dgl., mit wenigstens einer unter einem Einstellwinkel κ zwischen 90° und 0° angeordneten Schneide (1), mit einem in Drehrichtung direkt vor der Schneide (1) angebrachten Spalt (2) zur Spanaufnahme der annähernd senkrecht zur der durch Schneidkante und Schnittrichtung gebildeten Schneidenebene verläuft und der zu einer Stirnseite (4) offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (2) zur Spanaufnahme einen Querschnitt aufweist, der größer ist als die projizierte Fläche eines mit der Schneide (1) abgetrennten und beim Schnittvorgang aufgerollten Spanes.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (2) durchgängig bis zur Stirnseite (4) ausgeführt ist oder mit einer stirnseitigen Auswurföffnung (3) des Fräswerkzeuges verbunden ist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (1) unter einem Einstellwinkel κ zwischen 70° und 20° angeordnet ist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Auswurföffnung (3) des Fräswerkzeuges konisch ausgeführt ist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (2) mit konstantem Querschnitt als zylindrische Bohrung oder als Schlitz ausgeführt ist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (2) mit sich aufweitenden Querschnitt als Bohrung oder als Schlitz ausgeführt ist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- und Innenmantelflächen parallel zum Einstellwinkel κ der Schneidkante liegen.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Stirnseite (4) umfassender Spannring (6) zur Erhöhung der Steifigkeit angebracht ist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für einen ungehinderten Spanablauf die Schneide (1) in den Werkzeugkörpereingelassen ist, so daß die Schneidenbefestigung (5) den Querschnitt des Spaltes (2) nicht verringert.