DE3924714A1 - Vorrichtung zur bearbeitung einer randflaeche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Randfläche insbesondere die Formatierung von Holzplatten, Leisten oder dgl. aus Massivholz oder Holzstoffen mit oder ohne Oberflächenbeschichtung mit mindestens einem Schneiden tragenden Werkzeug, dessen Drehachse etwa senkrecht und oberhalb der Randfläche gerichtet verläuft und dessen Schneiden bis unter die Randflächenmitte eintauchen und ggf. etwa symmetrisch zur Randflächenmitte einem weiteren ebenfalls Schneiden tragenden Werkzeug, dessen Drehachse in Bearbeitungsrichtung versetzt etwa senkrecht und unterhalb der Randfläche gerichtet verläuft und dessen Schneiden bis über die Randflächenmitte hochlaufen.

Eine solche aus der DE-OS 35 41 077 bekannte Vorrichtung hat ein kreissägenähnliches Werkzeug, das sich besonders zur Formatierung von vorzugsweise kunststoffbeschichteten Holzplatten eignet. Zur Vermeidung eines Aufsplitterns der Kunststoffoberfläche sind die Zähne profiliert ausgebildet und verjüngen sich zum Zahngrund hin. Die Endbearbeitung der Randfläche erfolgt dann durch die seitlichen Zahnflanken mit relativ großem Krümmungsradius, so daß eine gute Randflächenoberfläche erzielbar ist, die allerdings durch die nach der Bearbeitung wieder an der fertig bearbeiteten Oberflächen vorbeiziehenden Zähne beschädigt wird. Insbesondere kann durch diese Zähne, insbesondere wenn noch Werkzeugschwingungen auftreten, die Kunststoffbeschichtung am bearbeiteten Rand aufreißen. Das Werkzeug muß, um eine befriedigende Oberfläche zu erreichen, mit geringen Toleranzen hergestellt werden. Ein Nachschleifen ist nur von der Zahnbrust her möglich, so daß ein beachtlicher Werkzeugaufwand erforderlich ist.

Aus der DDR-PS 67 794 und dem DE-GM 74 43 378 sind weitere entsprechende solche Vorrichtungen bekannt. Die verwendeten Werkzeuge weisen Schneiden auf, die eine wesentlich größere Schnittbreite gegenüber der Bearbeitungsdicke des Holzwerkstoffs besitzen. Um einen nahezu gleichen Abrieb der gesamten Schneidenlänge am Werkzeug zu erreichen, wird dem Werkzeug eine intermittierende oder oszillierende axiale Bewegung verliehen und dabei tritt der Nachteil auf, daß mit größer werdendem Schneidenverschleiß ein Anstieg der Druckwirkung von der Mittelzone auf die Außenzone am Werkstück vorhanden ist mit der Folge einer Gratbildung und auftretenden Ausbrüchen an der Werkstückkante.

Weiter ist aus der DE-OS 21 64 920 eine Fräsmaschine bekannt mit zwei gegenläufigen Werkzeugspindeln, die schräg zum Werkstück angeordnet sind. Damit wird erreicht, daß die beschriebene Druckwirkung von außen nach innen am Werkstück auftritt und somit die Gratbildung eingeschränkt wird. Nachteilig ist hier, daß bei der Bearbeitung von Plattenwerkstoffen, die vorwiegend beidseitig beschichtet sind, die doppelte Anzahl von Werkzeugen erforderlich sind und der Schneidenflugkreis mit großer Präzision eingestellt werden muß.

In Vermeidung der geschilderten Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei geringem Werkzeugaufwand mit länger Standzeit eine hohe Oberflächenqualität der bearbeiteten Handfläche erzielbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Hauptschneiden des Werkzeugs in einer Kreiskegelfläche angeordnet sind, deren Spitzenwinkel SW zwischen 170° und 140° liegt, daß die Drehachse des Werkzeugs in einem zugeordneten Achswinkel AW zwischen 5° und 20° zur Normalen der zu bearbeitenden Randfläche und in einer Ebene etwa senkrecht zur Transportrichtung liegt und daß die Drehachse des Werkzeugs in einem zugeordneten Zustellwinkel ZW zwischen 0,5° und 1° zur Normalen der zu bearbeitenden Randfläche der Transportebene verläuft.

Der Achswinkel AW wird ensprechend dem Spitzenwinkel SW so gewählt, daß die in der Kreiskegelfläche liegenden Hauptschneiden in ihrer äußersten Bearbeitungslage den exakten Verlauf der Randfläche bestimmen. Bei der symmetrischen Anordnung eines zweiten Werkzeugs unterhalb des zu bearbeitenden Werkstücks wird so dann eine exakt ebene Bearbeitung der Randfläche erreicht. Durch eine geringfügige Vergrößerung der Anstellwinkel wird die Randfläche geringfügig konkav ausgebildet, was teilweise erwünscht ist, wenn an die Randfläche Randleisten angeleimt werden sollen. Durch die Auswahl des Zustellwinkels zwischen 0,5° und 1° wird die Endbearbeitung der Randfläche geringfügig in Bearbeitungsrichtung hinter die Normale der Randfläche verschoben. Insbesondere hierdurch wird die Oberflächenqualität der bearbeiteten Randfläche wesentlich verbessert. Es können so Oberflächen in Schleifqualität erreicht werden, so daß das sonst notwendige Randschleifen eingespart werden kann.

Zur sauberen Bearbeitung oberflächenbeschichteter Holzplatten oder Leisten können die Hauptschneiden in besonders vorteilhafter Weise unter einem Neigungswinkel NW zwischen etwa 25° und 65° vorzugsweise etwa 45° gegen die Radiale des Werkzeugs gerichtet verlaufend in der Kreiskegelfläche angeordnet sein. Durch diese spezielle Schneidenanordnung wird erreicht, daß im Bereich der Oberflächenbeschichtung die Schneiden von der Oberflächenschicht her in die Randfläche schälend eintauchen und so einen Randabsplitterung sicher verhindern, so daß auch Beschichtungen mit sehr spröden Werkstoffen mit relativ hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit sauber ohne Beschädigung der Bearbeitungskanten bearbeitet werden können. Zur Bearbeitung von Randflächen von Vollholz zur Erzielung besonders sauberer Oberflächen können die Hauptschneiden unter einem Neigungswinkel NW zwischen etwa 0° und -25° vorzugsweise etwa 8° angeordnet sein. Es erfolgt dann ein mehr in Transportrichtung schälender Schnitt.

Bei allen beschriebenen Anordnungen läuft das Werkzeug im Gleichlauf mit der Transportrichtung, so daß durch die Bearbeitungskräfte die erforderlichen Führungskräfte in Transportrichtung des zu bearbeitenden Werkstücks vermindert werden. Eine Schneidkraftkomponente wirkt also in Transportrichtung.

Eine gute Oberflächenqualität bei guter Arbeitsleistung kann erreicht werden, mit einer Umfangsgeschwindigkeit der Schneiden im Bearbeitungsbereich von etwa 60 Meter pro Sekunde und einer Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks entlang des Werkzeugs mit etwa 0,25 Meter pro Sekunde.

Zur Ermöglichung eines größeren Übermaßabtrags können am Außenumfang des Werkzeugs Außenschneiden vorgesehen sein.

Entsprechend können auch im Anschluß an die Hauptschneiden zur Drehachse hin weitere Schneiden vorgesehen sein, durch die z.B. an die Werkstückoberkante eine Rundung oder eine sonstige Profilierung angefräst werden kann um so einen besonderen Bearbeitungsgang einzusparen.

Besonders preiswert in der Herstellung und zur Vereinfachung der exakten Einstellung können die Hauptschneiden gerade Schneiden aufweisen und sie können insbesondere als Wendeplatten mit konstantem Querschnittprofil ausgebildet sein.

Zur Erzielung einer langen Werkzeugstandzeit können insbesondere die Hauptschneiden aus Hartmetall oder Keramikwerkstoff bestehen.

Die neue Konstruktion ist nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematisierte Ansicht einer Werkzeuganrichtung entgegen der Bearbeitungsrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Anordnung,

Fig. 3 eine vereinfachte Ansicht des Werkzeugs in Richtung des Pfeils III in Fig. 1,

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit zwei Werkzeugen,

Fig. 5 eine schematisierte Ansicht in Richtung des Pfeils V in Fig. 4 auf die beiden Werkzeuge,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung in Richtung des Pfeils VI in Fig. 4,

Fig. 7 und 8 schematisierte Ansichten einer bevorzugten Werkzeugausführung.

Die in den Abbildungen schematisiert dargestellte Vorrichtung weist einen Antriebsmotor 1 auf, der in fliegender Lagerung ein etwa pilzförmig gestaltetes Werkzeug 2 antreibt. Auf einer Kreiskegelstumpffläche sind Hauptschneiden 3 am Umfang verteilt angeordnet und es sind am Außenumfang des Werkzeugs ebenfalls am Umfang verteilte Außenschneiden 4 vorgesehen. Das Werkzeug 2 ist um eine Drehachse 5 drehbar gelagert, wobei eine Handfläche 6 einer Holzplatte 7 sauber bearbeitet werden soll.

Zur Erzielung sauberer Kanten 8, 8′ bspw. einer kunststoffbeschichteten Holzplatte 7 sind, wie in Fig. 1 nur angedeutet, etwa symmetrisch zwei Antriebsmotoren 1, 1′ mit Werkzeugen 2, 2′ einmal oberhalb der Handflächenmitte 9 und einmal unterhalb der Handflächenmitte 9, aber in Transportrichtung 10 versetzt angeordnet.

Das Werkzeug 2 weist einen Spitzenwinkel SW zwischen 170° und 140° auf. Entsprechend verläuft auch die Kreiskegelfläche 11, in der fluchtend die Hauptschneiden 3 angeordnet sind und durch die die Randfläche 6 bearbeitet wird. Zur Erzielung einer exakt senkrecht zur Randflächenmitten 9 hin verlaufenden Rändfläche 3 muß die Drehachse 5 unter einem Anstellwinkel AW zwischen 5° und 20° verlaufen, zugeordnet zum Spitzenwinkel SW: Bei einem bevorzugten Spitzenwinkel zwischen 166° und 160° ergibt sich ein bevorzugter Achswinkel AW von 7° bis 10°, der dem Einstellwinkel x _H des Werkzeugs 2 bzw: 2′ entspricht (Fig. 4).

Durch Versuche hat sich herausgestellt, daß eine wesentlich bessere Oberflächenqualität erreicht wird, wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, die Drehachse 5 um die Vertikale um einen Zustellwinkel ZW zwischen 0,5° und 1° verdreht wird. Die Drehrichtung des Werkzeugs 2 und der Werkstücktransport in der Transportrichtung 10 verlaufen gleichsinnig, so daß das obere Werkzeug 2 um die Drehachse 5 linksdrehend und das um die Drehachse 5′ drehende nicht dargestellte untere Werkzeug entsprechend rechts drehen muß, um so die unterhalb der Randflächenmitte 9 liegende Restfläche der Randfläche 6 vollständig eben bearbeiten zu können. Die Werkzeuge 2 überstreichen zur vollständigen Randflächenbearbeitung die Randflächenmitte 9 und sind dazu zweckmäßigerweise in ihrer Höhe symmetrisch gegenüber der Randflächenmitte 9 angeordnet und ggf. wie in Fig. 5 durch Doppelpfeile angedeutet höhenveränderbar.

Zur Bearbeitung oberflächenbeschichteter Arbeitsplatten oder Leisten hat sich eine Anordnung der Hauptschneiden 3 unter einem Schneidenneigungswinkel NW zwischen 25° und 60° als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Hauptschneiden 3 dringen dann bei der Bearbeitung von oben her in die Kunststoffschicht ein und es wird so ein Zersplittern und Aufreißen insbesondere der Kanten 8 bzw. 8′ vermieden.

Zur Bearbeitung von Vollholzplatten oder Leisten hat sich im Gegensatz hierzu ein Schneidenneigungswinkel NW zwischen 0° und -25° bewährt, durch den ein mehr schälender Schnitt in der Transportrichtung 10 erreicht wird, wobei hier eine Oberfläche in Schleifqualität erzielt werden kann.

Durch die Anordnung der Hauptschneiden 3 auf einer Kreiskegelfläche 11 wird ein wesentlich größerer Bearbeitungsradius R′ erreicht gegenüber einem Werkzeugaußenradius R, wobei sich rechnerisch ergibt, R′ = R/sinAW, also bei den angegebenen Werten das etwa 3- bis 10fache. Bevorzugt sind eine Außen-Umfangsgeschwindigkeit der Werkzeuge von etwa 60 Meter pro Sekunde, bei einer Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks 7 von etwa 0,25 Meter pro Sekunde bei den angegebenen Winkeln. Zur Vervielfältigung der Beärbeitungsmöglichkeiten können die Werkzeuge 2, 2′ in Richtung der Randfläche 6 um einen gewissen Betrag abgehoben oder zugestellt werden, wie dies in Fig. 6 durch Doppelpfeil angedeutet ist.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Bearbeitung einer Randfläche (6), insbesondere zur Formatierung von Holzplatte (7), Leisten oder dgl. aus Massivholz oder Holzstoffen mit oder ohne Oberflächenbeschichtung mit mindestens einem Schneiden (3, 4) tragenden Werkzeug (2), dessen Drehachse (5) etwa senkrecht und oberhalb der Randfläche (6) gerichtet verläuft, und dessen Schneiden (3) bis unter die Randflächenmitte (9) eintauchen und ggf. etwa symmetrisch zur Randflächenmitte (9) einem weiteren, ebenfalls Schneiden tragenden Werkzeug, dessen Drehachse (5′) in Transportrichtung (10) hin versetzt etwa senkrecht und unterhalb der Randfläche (6) gerichtet verläuft und dessen Schneiden bis über die Randflächenmitte (9) hin hochlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschneiden (3) des Werkzeugs (2) in einer Kreiskegelfläche (11) angeordnet sind, deren Spitzenwinkel (SW) zwischen 170° und 140° liegt und daß die Drehachse (5) des Werkzeugs in einem zugeordneten Achswinkel (AW) zwischen 5° und 20° zur Normalen der zu bearbeitenden Randfläche (6) in einer Ebene etwa senkrecht zur Transportrichtung (10) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (5) in einem zugeordneten Zustellwinkel (ZW) zwischen 0,5° und 1° zur Normalen der zu bearbeitenden Randfläche 5 liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschneiden (3) unter einem Neigungswinkel (NW) zwischen etwa 25° und 65° vorzugsweise 45° gegen die Radiale des Werkzeugs 2 gerichtet verlaufen in der Kreiskegelfläche (11) angeordnet sind für die Bearbeitung von oberflächenbeschichteten Holzplatten oder Leisten und unter einem Schneidenneigungswinkel NW = 0° bis -25° vorzugsweise etwa 10° für die Bearbeitung von Vollholzplatten oder Vollholzleisten.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Achswinkel (AW) bevorzugt zwischen 7° und 10°, vorzugsweise 8° liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des bzw. der Schneiden tragenden Werkzeuge (2) und die Transportrichtung (10) des zu bearbeitenden Werkstücks gleichsinnig ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Schneiden (3) etwa 60 Meter pro Sekunde und die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks entlangs des Werkzeugs (2) etwa 0,25 Meter pro Sekunde beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Werkzeugs (2) verteilt Außenschneiden (4) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Hauptschneiden (3) zur Drehachse (5) zu auf der Kreiskegelfläche (11) weitere Schneiden vorgesehen sind, durch die bspw. an die Werkstückoberkante (8, 8′) eine Rundung oder eine sonstige Profilierung eingefräst wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Hauptschneiden (3) gerade Schneiden aufweisen und insbesondere als Wendeplatten mit gleichem Querschnittprofil ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschneiden (3) aus Hartmetall oder Keramikwerkstoff bestehen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschneiden gekrümmt, vorzugsweise kommaförmig ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (5, 5′) des Werkzeugs (2, 2′) mit dem Vektor der Vorschubgeschwindigkeit (Transportrichtung 10) einen Winkel von etwa 90 plus minus 2° bildet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion der Hauptschneide (3) mit der Drehachse (5, 5′) des Werkzeugs (2, 2′) einen Winkel bildet, und daß dieser Winkel bei der Bearbeitung von beschichtetem Holz etwa 45° und bei der Bearbeitung von Vollholz (Hart- und Weichholz) zwischen 0 und 25° liegt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bearbeitung der oberen Kante (8) und der unteren Kante (8′) der Holzplatte (7) zwei separate Werkzeuge (2, 2′) hintereinander vorgesehen sind, und daß die Schneiden (3, 4) der Werkzeuge (2, 2′) von oben bzw. unten her etwa bis in die Plattenmitte (9) eintauchen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Achsen (5, 5′) der beiden Werkzeuge (2, 2′) etwa symmetrisch oberhalb und unterhalb der Randflächenmitte (9) angeordnet sind und ihre Verlängerungen sich etwa in der Randflächenmitte (9) schneiden (Fig. 1, 4).

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel AW zwischen den Drehachsen (5, 5′) dem zweifachen Einstellwinkel χ _H der Hauptschneiden (3) entsprechen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (2, 2′) senkrecht von der bearbeiteten Randfläche (6) abhebbar sind (Fig. 4, 6).

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (2, 2′) in Richtung parallel zur Randfläche (6) höhenverstellbar sind (Fig. 5).