DE29707286U1 - Werkzeug zur Bearbeitung von fortlaufend bewegten Werkstücken - Google Patents

Description

Ledermann GmbH LEUCO -

Stadionstr. 2 - 2a

22.04.1997 72160 Horb

Werkzeug zur Bearbeitung von fortlaufend bewegten Werkstücken

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fräswerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei den hier zu bearbeitenden Werkstücken handelt es vorzugsweise um mehrschichtige Werkstücke. Die Werkstücke bestehen aus einem Trägermaterial, z. B. einem Holzwerkstoff oder dgl. auf dem eine oder mehrere Deck- oder Dekorschichten aufgebracht wurden. Am Markt sind eine Vielzahl unterschiedlichster Schichtstoffe und Furniere bekannt. Beispielsweise kann es sich um extrem dünne Kunststoff-Dekorfolien, aber auch um spröde Deckschichten mit abrasiven Inhaltsstoffen handeln.

Die Werkstücke werden überwiegend auf sogenannten Doppelendprofilern bearbeitet. Dies sind Maschinen, die aus aneinandergereihten unterschiedlichen Bearbeitungs- und Frässtationen bestehen, die ein Werkstück in einem Durchlauf fertigbearbeiten.

Eine Frässtation besteht beispielsweise aus einer anteiligen Transporteinrichtung, der Verfahreinrichtung auf dem der Fräsmotor, somit auch das Werkzeug, montiert ist und mit dessen Spindeln der Fräsmotor und somit auch das Werkzeug bewegt und am Werkstück positioniert wird. Wobei die Spindeln mit einem Bewegungsgewinde versehen sind und somit die genaue Werkzeugpositionierung schwierig und mit einem hohen Aufwand verbunden ist. In einem Bearbeitungsschritt wird die Werkstückschmaifläche, Trägermaterial und Deckschicht, mit einem umfangsschneidenden Fügewerkzeug bearbeitet.

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Die Schneiden dringen quasi parallel zur Werkstückschmalfläche in das Werkstück ein und zerspanen den Werkstoff. Bei zunehmender Abstumpfung der Schneiden erhöht sich der Schnittdruck und die Fasern des Werkstoffes werden nicht mehr sofort durchtrennt und weichen in Richtung der Werkstückkanten aus. Hierdurch kommtes zu einem leichten Aufbördeln der Deckschicht.

Hierbei ist zu beachten, daß die Schneiden gerade im Bereich der Werkstückdeckschicht, in dem scharfe Schneidenkanten erforderlich sind, durch das Deckschichtmaterial stark beansprucht werden und vorzeitig verschleißen. Die Abstumpfung der Schneiden im Bereich der Deckschicht bestimmt somit maßgeblich die Schneidenstandzeiten.

Die vorhandenen Beschädigungen werden nun in einem nachfolgenden Arbeitsschritt dadurch beseitigt, daß man die Deckschichtkante, mittels eines schräggestellten Kantenbearbeitungsfräswerkzeuges mit einer etwa 1/100 mm breiten Fase versieht, dadurch die Aufbördeiung entfernt und eine griffige Kante erzeugt.

Hieraus resultiert, daß acht komplette Frässtationen erforderlich sind um die vier Werkstückkanten zu bearbeiten. Für den Maschinenbetreiber bedeutet dies, daß die Maschine aufgrund der Anzahl der Frässtationen in der Anschaffung teuer ist und auch einen dementsprechend großen Raumbedarf hat.

Ein weiterer Nachteil des bisher angewandten Bearbeitungsverfahren ist, daß die Werkstücke mit einer Vorschubeinrichtung, &zgr;. B. in Form einer Kettenbahn, an dem Frässtation vorbeigeführt werden. Aufgrund der Maschinenkonzeption muß ein gewisser Abstand zwischen der Kettenbahn und den Werkzeugschneiden eingehalten werden.

Dies hat zur Folge, daß die Werkstücke seitlich über die Kettenbahn hinausragen und durch die vom schräggestellten Kantenbearbeitungswerkzeug ausgeführten Schnittschläge ins Schwingen geraten.

Dieses Flattern des Werkstückes führt einerseits dazu, daß sich die Oberflächengüte der Werkstückschmalflächen verringert und andererseits führt

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es dazu, daß durch die Überlagerungen der Schwingbewegungen des Werkstückes und der Schnittbögen des Werkzeuges die Werkstückkanten sichtbar wellig werden. Hinzu kommt, daß die einzelnen Frässtation unterschiedlich schwingen. D. h. Kante und Fase sind unterschiedlich gezeichnet und eine hochwertige Kantengüte ist nicht mehr erreichbar. Desweiteren kommt es durch die Schwingbewegungen des Werkstückes zu einer erhöhten Belastung der Werkzeugschneiden. Dies hat zur Folge, daß sich die Werkzeugstandzeit reduziert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher zugrunde, ein Präzisionswerkzeug der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das eine verbesserte Werkstückkanten- und Werkstückschmalfiächengüte ermöglicht und die Anzahl der erforderlichen Frässtationen reduziert und somit zu einer Reduzierung der Maschinenkosten und des Raumbedarfes führt.

Das wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 beschriebene Werkzeug erreicht. Das Werkzeug, das aus zwei Werkzeughälften besteht, die auf einem Werkzeugträger montiert sind. Im Werkzeugträger ist vorzugsweise ein Hydrospannsystem intergriert, daß zur Antriebsspindel und zu den Werkzeughälften hin wirkt und die Passungsspiele beseitigt. Eine Werkzeughälfte ist mit dem Werkzeugtragkörper starr verbunden und weist Schneiden auf, die unter einem bestimmten Winkel angeordnet sind, die es ermöglichen, daß mit dieser Werkzeughälfte ausschließlich die Werkstückkante egalisiert wird. Die andere Werkzeughälfte kann mit einer Stellspindel in axialer Richtung auf dem Werkzeugträger bewegt werden und weist Schneiden auf, die zur Bearbeitung der Werkstückschmalfläche dienen. Der Außendurchmesser der Werkzeughälfte zur Kantenbearbeitung wurde größer als der Außendurchmesser der anderen Werkzeughälfte gewählt, damit kommen die schräggestellten Schneiden der Werkzeughälfte zur Kantenbearbeitung vor den Schneiden der Werkzeughälfte zur Schmalflächenbearbeitung zum Eingriff. Die schräggestellten Schneiden führen eine kreisbogenförmige Bewegung aus und brechen die Kante unter einem definierten Winkel. Der Vorteil dieser Schneidensteilung ist, daß die Schnittkräfte zur Werkstückmitte hin wirken. Die

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Fasern können nicht entweichen und es lassen sich auch noch mit abgestumpften Schneiden akzeptable Schnittergebnisse erzielen, wodurch sich die Standzeit der Schneiden erheblich verlängert. Dadurch, daß wie zuvor beschrieben, die schräggestellten Schneiden die Werkstückdeckschicht schon durchtrennt und entfernt haben, bearbeiten die Schneiden der Schmalflächenbearbeitung nur noch doch das Trägermaterial und verschleißen entsprechend langsamer.

Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß die Schneiden zur Schmalflächenbearbeitung dennoch wesentlich schneller verschleißen als die Schneiden für die Kantenbearbeitung. Diese Erkenntnisse wurden bei der Erfindung berücksichtigt.

Das Werkzeug wird durch die Verstelleinheit des Fräsaggregates so am Werkstück positioniert, daß die Schneiden zur Kantenbearbeitung die gewünschte Fasebreite und die Schneiden zur Schmalflächenbearbeitung das gewünschte Abtrag erzeugen. Stellt man später fest, daß die Schneiden zur Schmaiflächenbearbeitung abgerundet sind, verfährt man die Werkzeughälfte um einen entsprechenden Betrag, so daß wieder ein neuer Schneidkantenabschnitt zum Eingriff kommt. Die Versteilung erfolgt mit der im Werkzeug integrierten Verstellspindel. Dies ist vorteilhaft, denn der Fräsmotor wird in seiner Lage belassen und durch das feine Gewinde der Verstellspindel erfolgt die Positionierung der verschiebbaren Werkzeughälfte wesentlich schneller und genauer. Dies kann dadurch zusätzlich noch erleichtert werden, daß man in der verschiebbaren Werkzeughälfte eine Meßvorrichtung vorsieht, der man den zurückgelegten Verfahrweg entnehmen kann. Die Konstruktion wird vorzugsweise so ausgelegt, das der Verschiebevorgang mehrmals wiederholt werden kann und die Summe der Einzelstandwege dann etwa einem Einzelstandweg der Schneiden zur Kantenbearbeitung entspricht.

Sind die Verschiebemöglichkeiten ausgeschöpft worden, wird die Werkzeughälfte zur Schmalflächenbearbeitung nachgeschärft, wobei sich der Außendurchmesser entsprechend verringert. Das Werkzeug wird anschließend wieder am Werkstück positioniert wobei sich Vorteilhafterweise ergibt, daß ein

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anderer Abschnitt der Schneide zur Kantenbearbeitung zum Eingriff kommt. 1st die Werkzeughälfte zur Schmalflächenbearbeitung mehrmals nachgeschärft worden und kann nicht mehr geschärft werde, dann wird die vorhandene Werkzeughäifte durch neue Werkzeughälfte ersetzt und die Werkzeughälfte zur Kantenbearbeitung wird nachgeschärft. Das Nachschärfen der Werkzeughälfte zur Kantenbearbeitung kann ebenfalls mehrmals erfolgen. Hierdurch wird eine optimale Ausnutzung des Schneidstoffes der Werkzeugschneiden möglich.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Werkzeughälften zu Schmalflächenbearbeitung und zur Kantenbearbeitung auf einem Werkzeugträger montiert sind und somit von den Schwingungen der Frässtation angeregt werden und sich diese im Werkstück gieichfasig und gleichförmig abzeichnen wodurch eine gute einwandfreie Kante erreichbar bleibt.

Das Zusammenführen der beiden Bearbeitungsschntte hat weiterhin den Vorteil, daß sich hierdurch die Anzahl der für diesen Bearbeitungsgang benötigten Frässtationen halbiert und somit zu einer drastischen Reduzierung der Maschinenkosten und der Maschinenlänge führt.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand einem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt das Werkzeug im Vollschnitt mit einer Meßeinrichtung.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Werkstückes und der beiden Werkzeugteile in der Anfangslage.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Werkstückes und der beiden Werkzeugteile nahe der Endlage.

Fig. 4. zeigt ein Teil des Werkzeuges in der Draufsicht

Das dargestellte Werkzeug (1) besteht wesentlichen aus drei Werkzeugteilen. Dem Werkzeugträger (2) und den zwei Werkzeughälften (4, 5) an deren Umfangsbereich die Schneiden (6, 7) angeordnet sind. Aus der Ansicht gemäß Figur 4 ist ersichtlich, daß die Schneiden (6) der einen Werkzeughäifte (4) in die

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Lücken zwischen den Schneiden (7) der anderen Werkzeughälfte (5) liegen.

Die Figur 1 zeigt die Antriebswelle (15) auf der der Werkzeugträger (2) montiert ist. In dem Werkzeugträger (2) ist in diesem Beispiel ein Hydrospannsystem (3) integriert, das zur Antriebswelle (15) und zur den Werkzeughälften (4, 5) wirkt und somit die Passungsspiele (8, 9) ausgleicht und die Werkzeughälfte (5) in ihrer Lage fixiert.

Im Außenbereich der Werkzeughälften (4, 5), sind die Schneiden (6) zur Kantenbearbeitung und die Schneiden (7) zur Schmalflächenbearbeitung dargestellt. Die Werkzeughälfte (5) ist auf dem Werkzeugträger verschiebbar und in der Darstellung in der untersten Position, die in diesem Beispiel der Position der Werkzeughälfte (5) im Neuzustand entspricht, dargestellt. Die Werkzeughälfte (5) kann durch die Spindel (10) auf dem Werkzeugträger (2) nach den Erfordernissen verschoben werden.

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Um stets um den gleichen Betrag verfahren zu können, wird während des Verstellvorganges die Meßuhr (11) in der Aufnahme (12) befestigt und hiermit der Versteilweg gemessen.

In diesem Ausführungsbeispiei sind der Werkzeugträger (2) und die Werkzeughälfte (4) zwei getrennte Teile, die durch die Schrauben (13) verbunden sind und zwischen denen der Spindelkopf (14) liegt. Diese Anordnung ermöglicht, daß die Werkzeughälften (4, 5) beliebig ausgetauscht werden können, der Werkzeugträger (2) jedoch stets auf der Antriebsspindel (15) bleibt. Denkbar wäre jedoch auch den Werkzeugträger (2) und die Werkstückhälfte (4) einstückig "auszuführen.

Die Figur 2 zeigt die Werkzeughälfte (4) mit einer Schneide (6) und Werkzeughälfte (5) mit einer Schneide (J), die sich einer unteren Lage. Die Schneide (7) überragt die Schneide (6) gerade um den Betrag in axialer Richtung, der in etwa benötigt wird um die Schmalfläche (20) zu bearbeiten. Dies soll in diesem Beispiel die Position im Neuzustand sein. Nach jedem Schärfen wird die Schneide (7) um einen Betrag axial verschoben und der

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Überstand (21) vergrößert sich.

Die Figur 3 zeigt das Werkstück (16), bestehend aus dem Trägermaterial (17) und der Deckschicht (18) mit der zu bearbeitenden Werkzeugkante (19) und der Schmalfiäche (20), die Werkzeughälfte (4) mit einer Schneide (6) und Werkzeughälfte (5) mit einer Schneide (7). Die Schneide (6) bearbeitet die Werkzeugkante und die Schneide (7) die Schmalfläche (20). Der Anstellwinkel (22) wurde hierbei so gewählt, daß die Schnittkräfte zum Trägermaterial (17) hin wirken und die Schneide (6) nahezu ausschließlich die Deckschicht (18) durchtrennt und beseitigt. In dieser Darstellung wurde die Lage der Werkzeughälfte (5) so gewählt, daß es sich in einer oberen Lage, mit nahezu maximalem Überstand (21), befindet. Also in der Lage, die das Werkzeug nach mehrmaligem Verstellen erreicht und somit nahe des Standzeitendes.

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Claims (8)

Ledermann GmbH LEUCO - 004 Stadionstr. 2 - 2a 22.04.1997 72160 Horb Ansprüche:

1. Präzisionswerkzeug (1) zur Schmalflächenbearbeitung von mehrschichtigen Werkstücken (16), insbesondere von Werkstücken (16), deren Schichten zu unterschiedlichem Werkzeugverschleiß führen, bestehend aus einem Werkzeugträger (2), der im Bereich der Aufnahmebohrung (23) derart gestaltet ist, daß der Werkzeugträger (2) spielfrei auf der Antriebsspindel (15) fixiert werden kann, und aus zwei Werkzeughälften (4, 5) besteht, die im Bereich der Außendurchmesser ineinander eingreifen dadurch gekennzeichnet, daß

die am Werkzeugträger (2) starr befestigte Werkzeughälfte (4) ihren gegen den Umfang geneigten Schneiden (6) die geometrische Werkstückkante (19) erzeugt und die die Schmaifiäche (20) erzeugende umfangsschneidende Werkzeughälfte (5) durch einen Verstellmechanismus (10) in Stufen an der zu erzeugenden Schmalfläche (20) vorbeigeführt wird, so daß schwierig zu bearbeitende Bereiche der Schmalfläche (20) von jeweils neuen Schneidkantenabschnitten bearbeitet werden.

2. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lebensdauer der Schneiden (6) der starr mit dem Werkzeugträger (2) verbundenen Werkzeughälfte (4) etwa genauso groß ist wie die Summe der Einzelstandwege der einzelnen Versteilungen der Schneiden (7) der verschiebbaren Werkzeughälfte (5).

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3. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellmechanismus (10) eine Spindel ist.

4. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Werkzeughälfte (5) beim Nachschärfen definiert an Durchmesser verliert und so einer neuer Schneidkantenabschnitt der starr mit dem Werkzeugträger (2) verbundenen Werkzeughälfte (4) zum Eingriff kommt.

5. nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Werkzeughälfte

(4) mehrmals nachgeschärft und in Verbindung mit neuen verschiebbare Werkzeughälften (5) wieder eingesetzt werden kann.

6. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (2) ein Hydrospannsystem (3) beinhaltet.

7. nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrospannsystem (3) zur Antriebsspindel (15) hin wirkt.

8. nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrospannsystem (3) zur Antriebsspindel (15) und zu den Werkzeughälften (4, 5) hin wirkt und die Passungspiele (8, 9) beseitigt und die verschiebbare Werkzeughälfte

(5) in ihrer Lage fixiert.

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