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Die
Erfindung betrifft einen Schneidkopf für ein Profilzerspanfräswerkzeug
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
in einer Profilzerspanlinie eines Sägewerks durchgeführten Arbeitsgänge umfassen
das Abrichten und Zerspanen von gegenüberliegenden Seiten eines zu
bearbeitenden Holzstücks,
wie beispielsweise einen Baumstamm oder ein Kantholz, zu ebenen
Oberflächen
unter Verwendung eines Profilzerspanfräswerkzeugs, und das anschließende Zersägen des
Baumstamms oder des Kantholzes. Beispielhaft wird auf die Patentschrift
FI 73378 verwiesen.
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Ein
Schneidkopf eines Profilzerspanfräswerkzeugs nach dem Stand der
Technik ist in 1 und 2, und dessen
Funktion ist in 3 gezeigt. Der Schneidkopf 1 des
Profilzerspanfräswerkzeugs weist
einen Rahmen 2 und eine Vielzahl von Zerspanungsmesser 3; 31 , 32 , 33 , 34 , 35 , 36 auf.
Die Zerspanungsmesser 3 sind in Verbindung mit dem Rahmen 2 angeordnet.
Sie sind am Randbereich des Rahmens 2 an dessen Umfang
befestigt und durch gleich große
Zwischenräume
voneinander beabstandet. Im vorliegenden Fall sind die Zerspanungsmesser 3; 31 , 32 , 33 , 34 , 35 , 36 mit
einem Winkelabstand von 60° am äußeren Umfang
des Rahmens 2 abgebracht. Des Weiteren umfasst der Fräßkopf 1 ein
Kreissägeblatt 4,
welches in Verbindung mit dem Rahmen 2 in der Nähe der Zerspanungsmesser 3 angeordnet
ist. Der Fräßkopf 1 wird
durch eine Welle mittels eines geeigneten Antriebs, wie z.B. ein
elektrischer Motor (nicht in den Zeichnungen dargestellt), in Rotation
versetzt.
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Das
Kreissägeblatt 4 ist
lösbar
am Rahmen 2 befestigt. Die Zerspanungsmesser 3 sind
ebenfalls lösbar
am äußeren Umfang 2a des
Rahmens 2 befestigt, wobei sich deren Schneidkanten, wie
in 3 dargestellt ist, in die Nähe der Zähne 5 des Kreissägeblatts 4 erstrecken.
Das Kreissägeblatt 4 und
die Zerspanungsmesser 3 rotieren in Richtung B mit der gleichen
Rotationsgeschwindigkeit. Das Kreissägeblatt 4 ist ein
Oberflächensägeblatt,
welches einen Sägeschlitz
in der Oberfläche
des Kant- oder Rundholzes hinterlässt, ohne das Holz zu zerssägen. Die Zerspanungsmesser 3 wiederum
werden verwendet, um das Holz auf der anderen Seite des Sägeschlitzes zu
zerspanen. Das durch die Zerspanungsmesser 3 beschriebene
Rotationsmuster 30 wird in 2 teilweise
wiedergegeben.
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Zwei
Schneidköpfe 1 sind
einander gegenüberliegend
mit einem veränderbaren
gegenseitigen Abstand in der Profilzerspanlinie angeordnet. Die Schneidköpfe 1 werden
mittels geeigneten Antriebsmotoren, wie z.B. Elektromotoren, in
der gleichen Richtung betrieben. Das zu bearbeitende Holzstück wird
zwischen den Schneidköpfer 1 durchgeführt, wobei
die gegenüberliegenden
Seiten des Holzstücks
zeitgleich abgerichtet werden.
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Bei
herkömmlichen
Profilzerspanfräswerkzeugen
ist es nachteilig, dass die Geschwindigkeit, mit der ein Baumstamm
zugeführt
werden kann, beschränkt
ist. Falls die Schneidgeschwindigkeit der Zerspanungsmesser einen
vorgegebenen Grenzwert übersteigt,
zersplittern die Spanstücke
in nadelförmige
Stücke
und die Spanbeschaffenheit wird im Hinblick auf die Faserproduktion
deutlich herabgesetzt. Der von Zellstofffabriken bezahlte Preis
für Holzspäne mit schlechter
Qualität
ist deutlich niedriger als der Preis, der für Späne mit guter Qualität bezahlt
wird. Die oben erwähnte
Schnittrate hängt
von der Art und dem Zustand des Holzes ab (trocken, nass oder gefroren).
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Eine
nahe liegende Lösung
des oben beschriebenen Problems liegt darin, die Spanlänge zu vergrößern, wodurch
die Rate der Zufuhr eines Stücks
Nutzholz entsprechend vergrößert wer den kann.
Jedoch hat das neue Probleme zur Folge, da bei zunehmender Längendimension
des Spanstücks das
Kreissägeblatt
des Schneidekopfs tiefer in das Holz schneidet und es schwieriger
ist, das Sägemehl aus
den Spalten zwischen den Zähnen
des Kreissägeblatts
abzuführen.
Folglich wird das Kreissägeblatt blockiert,
was zumindest zu einer verschlechterten Qualität der Sägeoberfläche und im Extremfall zum Bruch
des Kreissägeblatts
führt.
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Das
oben beschriebene Problem wird durch folgendes Beispiel erläutert. Wir
beziehen uns im Besonderen auf 3. Damit
der Schnitt des Kreissägeblatts 4 des
Schneidkopfs 1 im Holz P glatt und qualitativ hochwertig
ist, sollte der Überstand
(Vorschub/Zahn) der Zähne 5 des
Kreissägeblatts 4 ausreichend
klein sein, vorzugsweise 2 mm oder weniger. Folglich müssen in
den Sektor 40; 401 des
Kreissägeblatts 4 mindestens
dreizehn Zähne 5 zwischen zwei
aufeinander folgende Zerspanungsmesser 3; 31 , 32 passen,
wobei die Tiefe L des Sägeschlitzes
U (und die entsprechende Spanlänge
l) 26 mm ist. Es sollte bemerkt werden, dass der Zahn 5 des
Kreissägeblatts über die
Zerspanungsschneide 3; 31 , 32 in jedem Sektor 40; 401 des Kreissägeblatts 4 überstehen sollte,
damit das Zerspanungsmesser 3 auf der anderen Seite des
Kreissägeblatts
auch bei Astansätzen keine
Löcher
in das Holz P schneidet. Mit anderen Worten muss ein Sägeschlitz
U übrig
bleiben, wenn das Zerspanungsmesser 3 ein Spanstück P1 aus dem
Holz herausgeschnitten hat, das heißt, das Verhältnis der
Sägeschlitztiefe
L zur Spanlänge
l ist größer 1. Des
Weiteren sollte die Kerbe 6 zwischen den Zähnen 5 des
Kreissägeblatts
so tief sein, dass während
des gesamten Sägevorgangs
das Sägemehl vom
Sägeschlitz
U und von der Kerbe des Kreissägeblatts 4 in
den freien Raum auf der Seite der Zerspanungsmesser 3 (Pfeil
C, 3) entweichen kann. Sind die Zahnhöhe und der Überstand
des Kreissägeblatts 4 groß, so ist
nicht genügend
Platz, damit die während
des Abrichtens erzeugte Menge an Sägemehl durch die verstopften
Kerben 6 an der Rückseite
des Kreissägeblatts
und des Sektors 40 des Zerspanungsmessers entweichen kann.
Bei einem Ansatz das Problem einfach zu lösen, werden die Länge h und
die Anzahl der Zähne 5 des
Kreissägeblatts
im Sektor 40 des Kreissägeblatts
zwischen den Zerspanungsmessern 3 erhöht. Dies wiederum zieht das Problem
nach sich, dass die Zähne 5 eine
Höhe und Anzahl
aufweisen, so dass ihre Festigkeit und Steifheit nicht mehr ausreichend
ist, so dass sie im Gebrauch dazu neigen, abzubrechen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Nachteile des Schneidkopfs
eines Profilzerspanfräswerkzeugs
zu beseitigen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen
neuartigen Schneidkopf für
ein Profilzerspanfräswerkzeug
zur Verfügung
zu stellen.
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Der
Schneidkopf für
ein Profilzerspanfräswerkzeug
gemäß der Erfindung
ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Der
Schneidkopf des erfindungsgemäßen Profilzerspanfräswerkzeugs
weist einen Rahmen, eine Vielzahl von voneinander beabstandet am
Umfang des Rahmens angebrachten Zerspanungsmessern und ein am Rahmen
in der Nähe
der Zerspanungsmesser angebrachtes Kreissägeblatt auf. Erfindungsgemäß weist
der Schneidkopf des Weiteren eine in jedem Sektor des Kreissägeblatts
zwischen den Zerspanungsmessern angeordnete Abrichtvorrichtung auf,
deren Schneidmesserabschnitt in der Sägelinie des Kreissägeblatts
angeordnet ist, wobei die Breite des Schneidmesserabschnitts in
einer Ebene senkrecht zur Rotationsrichtung des Kreissägeblatts
größer ist
als die Breite der Zähne
des Kreissägeblatts
in der entsprechenden Ebene, wobei die Abrichtvorrichtung derart
ausgebildet ist, dass durch Zusammenwirken mit dem Kreissägeblatt
der vom Kreissägeblatt
im zu verarbeitenden Holz erzeugte Sägeschlitz zumindest teilweise
vergrößert wird.
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Die
Idee der Erfindung besteht darin, dass der Sägeschlitz zeitgleich mit dessen
Erzeugung durch das Kreissägeblatt
mit der Abrichtvorrichtung vergrößert wird.
Das hat den Vorteil, dass ein breiter Weg für das vom Sägeschlitz abgeführte Sägemehl zur
Verfügung
steht.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist
der Schneidmesserabschnitt der Abrichtvorrichtung eine in einer
Ebene senkrecht zur Rotationsrichtung des Kreissägeblatts eine Abschrägung aufweisende
Schneidkante auf, wobei die Abschrägung vorzugsweise auf der Seite des
Zerspanungsmessers liegt und wobei die Öffnung des Sägeschlitzes
mit der Schneidkante vergrößert wird.
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Bei
der oben beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung wird die Abrichtvorrichtung
vorzugsweise dazu verwendet, die Öffnung des Sägeschlitzes
bei der Erzeugung des Sägeschlitzes
zu vergrößern. Dabei
wird die keilförmige
Holzspitze des herauszuschneidenden Spanstücks mit dem Zerspanungsmesser
vorzugsweise um die Länge
der Schneidkante verkürzt,
was ausreicht, um einen Durchgang des vom Sägeschlitz abgeführten Sägemehls
sicherzustellen.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass die Zähne des
Kreissägeblatts
verglichen mit der bisherigen Zahnlänge verkürzt werden können. Grundsätzlich kann
die Höhe
der Zähne
um die Länge
der Schneidkante der Abrichtvorrichtung verringert werden, wobei
die Holzspitze des Spanstücks
folglich um diese Länge
gekürzt
wird. Ein derart ausgebildetes Kreissägeblatt ist robust und effizient.
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Im
Gegensatz zu Lösungskonzepten
nach dem Stand der Technik kann mit der Erfindung die Anzahl der
Zähne des
Kreissägeblatts
im Sektor des Kreissägeblatts
zwischen den Zerspanungsmessern vergrößert werden. Auf Sektoren des
Kreissägeblatts gleicher
Größe kann
eine größere Anzahl
kleiner Zähne
angeordnet werden als wie bei Lösungskonzepten
nach dem Stand der Technik.
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Wahlweise
kann die Anzahl der Zerspanungsmesser vergrößert und gleichzeitig ihr Winkelabstand
und der Hauptwinkel des Sektors verkleinert werden, so dass der
Sektor des Kreissägeblatts nach
wie vor die gleiche Anzahl an Zähnen
aufnehmen kann.
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Bei
beiden oben beschriebenen Fällen
ist es von Vorteil, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Schneidkopfs
und folglich auch die Rate der Zufuhr des zu verarbeitenden Holzes
noch weiter als bisher gesteigert werden können.
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Optional
oder zusätzlich
zu dem oben beschriebenen Vorteil kann die Qualität der abgerichteten
Seiten eines Kantholzes verbessert werden, da in dem zwischen den
Zerspanungsmessern verwendeten Winkelabstand die Anzahl der Zähne im Sektor des
Kreissägeblatts
gegenüber
der bisherigen Anzahl vergrößert werden
kann.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil der Erfindung ist, dass die Spanlänge der mit dem Schneidkopf
herausgeschnittenen Späne
vergrößert werden
kann. Zwischen die Zerspanungsmesser können in den Sektor des Kreissägeblatts
zusätzliche
Zähne hinzugefügt werden,
so dass die Tiefe des Sägeschlitzes auch
durch einen vergrößerten Überstand
der Zähne vergrößert werden
kann.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass der mit dem Kreissägeblatt
eingeschnittene Sägeschlitz
verschmälert
wer den kann. Da die Zähne
des Kreissägeblatts
klein sind, sind sie vorzugsweise auch dünn, so dass der Sägeschlitz
schmal ist. Im Allgemeinen ist der Sägeschlitz schmäler als
bei herkömmlichen
Schneidköpfen.
Das ergibt auch den Vorteil, dass der Anteil an Holz, welcher beim
Abschneiden der Spitze des Spanstücks verloren geht, durch den
schmalen Sägeschlitz
kompensiert wird.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnungen genauer beschrieben. Es
zeigen
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1 eine
Seitenansicht eines Schneidkopfs eines Profilzerspanfräswerkzeugs
nach dem Stand der Technik,
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2 einen
Abschnitt des Querschnitts A-A des Schneidkopfs der 1,
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3 die
Arbeitsweise eines Schneidkopfs nach dem Stand der Technik schematisch
im teilweisen Querschnitt,
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4 eine
Seitenansicht eines Kreissägeblatts,
d.h. einen Teil des erfindungsgemäßen Schneidkopfs des Profilzerspanfräswerkzeugs,
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5 einen
teilweisen Querschnitt D-D der Abrichtvorrichtung des Kreissägeblatts
der 4,
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6 einen
teilweisen Querschnitt E-E des Zahns des Kreissägeblatts beim Schneidkopf der 4,
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7 die
Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Schneidkopfs
in einer ersten Phase schematisch im teilweisen Querschnitt und
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8 die
Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Schneidkopfs
in einer zweiten Phase schematisch im teilweisen Querschnitt.
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Einander
entsprechende Bestandteile werden in den Figuren mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
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1, 2 und 3 der
Zeichnung wurden bereits oben in Verbindung mit der Beschreibung des
Schneidkopfs eines Profilzerspanfräswerkzeugs nach dem Stand der
Technik beschrieben.
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4 zeigt
einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Schneidkopfs 7 des
Profilzerspanfräswerkzeugs.
Der Schneidkopf 7 weist die gleichen Bestandteile wie der
in den 1 und 2 gezeigte Schneidkopf 1 nach
dem Stand der Technik auf. Der Schneidkopf 7 weist einen
Rahmen 2 und eine Vielzahl von Zerspanungsmessern 3; 31 , 32 ,
welche voneinander beabstandet am Rand des Rahmens 2 an dessen
Umfang angebracht sind, auf. Das Kreissägeblatt 8 ist am Rahmen 2 angebracht.
Das Kreissägeblatt 8 und
die Zerspanungsmesser 3; 31 , 32 sind mit geeigneten kleinen Abständen voneinander
angebracht, im Wesentlichen genauso wie beim herkömmlichen
Schneidkopf nach den 1 und 2.
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Die
Grundstruktur des Kreissägeblatts 8 ist identisch
zu der des herkömmlichen
Kreissägeblatts 4.
Am Umfang des Kreissägeblatts 8 sind
eine Vielzahl von Zähnen 9 angebracht,
welche durch Kerben 10 getrennt sind. Die Positionen der
drei aufeinander folgenden Zerspanungsmesser 3; 31 , 32 , 36 sind in 4 lediglich
schematisch durch Pfeile HP; HP1, HP2, HP6 angedeutet (zum Zwecke
der Erläuterung auch
in 1). Zwischen den Schneidmessern 3; 31 , 32 sind
eine vorgegebene Anzahl von Zähnen 9 im Sektor 40; 401 , 402 des
Kreissägeblatts
angebracht, bei der vorliegenden Ausgestaltung 13 Zähne, welche
den Sägeschlitz
U im Holz P erzeugen.
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Erfindungsgemäß ist in
Verbindung mit dem Schneidkopf 7 eine Abrichtvorrichtung 11; 111 , 112 angeordnet,
dessen Schneidmesserabschnitt 12 auf der Sägelinie
des Kreissägeblatts
liegt, d.h. in der Ebene des Kreissägeblatts, auf gleicher Höhe mit den
Zähnen.
Die Breite TE des Schneidmesserabschnitts 12 der Abrichtvorrichtung 11 ist
in einer Ebene senkrecht zur Rotationsrichtung B des Kreissägeblatts 8 größer als
die Breite T der Zähne 9 des
Kreissägeblatts.
Die Abrichtvorrichtung 11 ist derart angeordnet, dass durch
Zusammenwirken mit dem Kreissägeblatt 8 der
vom Kreissägeblatt
im zu verarbeitenden Holz P erzeugte Sägeschlitz U zumindest teilweise
vergrößert wird.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, gemäß 5,
weist der Schneidmesserabschnitt 12 der Abrichtvorrichtung 11; 111 , 112 eine
Schneidkante 12a auf, welche in einer Ebene senkrecht zur
Rotationsrichtung um einen Winkel α im Bereich zwischen 0° und 75°, vorzugsweise
45°, abgeschrägt ist.
Ferner liegt der Winkel α auf
der Seite der Schneiden 3, insbesondere falls der Winkel
größer als
0° ist.
Diese Schneidkante 12a wird insbesondere dazu verwendet,
die Öffnung
SU des Sägeschlitzes
U zu vergrößern, wie
schematisch in 8 gezeigt ist. Die Länge S und
der Winkel α der Schneidkante 12a sind
frei wählbar.
Sie hängen
auch von der Breite TE der Abrichtvorrichtung 11 ab.
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In
Verbindung mit dem Kreissägeblatt 8 kann/können eine
oder mehrere Abrichtvorrichtungen 11 angeordnet sein. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn ein Deckmesser 11; 111 , 112 zwischen
den Zerspanungsmessern HP1, HP2 (vergleiche Zerspanungsmesser 3, 31 , 32 der 1)
in jedem Sektor 40; 401 , 402 des Kreissägeblatts angeordnet ist.
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Die
Abrichtvorrichtung 11 ist vorzugsweise am Kreissägeblatt 8 befestigt.
Dabei ist die Abrichtvorrichtung 11 vorzugsweise als zusätzlicher
Zahn des Kreissägeblatts 8 ausgebildet,
wie es z.B. schematisch in den 4 und 5 gezeigt
ist.
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Die
Höhe TK
der Abrichtvorrichtung 11 ist in radialer Richtung des
Kreissägeblatts 8 größer als die
Höhe hu
der Zähne 9 des
Kreissägeblatts
(vergleiche 4). Die Höhe hu der Zähne 9 des Kreissägeblatts 8 ist
in radialer Richtung vorzugsweise kleiner als die Zahnhöhe h des
Kreissägeblatts 4 eines
herkömmlichen
Schneidkopfs. Die Zähne 9 sind dann
hinsichtlich der bisherigen Zahnlänge h verkürzt. Die Höhe hu der Zähne 9 ist hinsichtlich
der bisherigen Höhe
h höchstens
um die Länge
S der Schneidkante 12a des Schneidmesserabschnitts 12 reduziert
(vergleiche 7). Die Holzspitze K des Spanstücks ist
um die Länge
S verkürzt,
was auch der Vergrößerung des
Sägeschlitzes
U in der Öffnung
SU entspricht.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Abrichtvorrichtung 11; 111 , 112 in
Verbindung mit dem Kreissägeblatt 8 so
angeordnet ist, so dass dieses mit einem geeigneten Winkelabstand β zum vorhergehenden
Zerspanungsmesser 3; 31 , 32 und ausgehend davon nach einer geeigneten
Anzahl von Zähnen 9,
z.B. vier mittig auf jedem Sektor 40; 401 , 402 liegt. Der Winkelabstand β ist so gewählt dass
die Tiefe der Sägespalte
U1 in dieser Phase des Sägevorgangs
zumindest annähernd
gleich der Länge
S der Schneidkante 12a ist. Anschließend wird der Sägeschlitz
U1 vergrößert, indem
dieser auf der Seite der Zerspanungsmesser 3 durch die
Schneidkante 12a der Abrichtvorrichtung 11 abgeschrägt wird
(vergleiche 7).
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Die
Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Schneidkopfs 7,
insbesondere die des Kreissägeblatts 8,
der Abrichtvorrichtung 11 und des Zerspanungsmessers 3 ist
in den 7 und 8 dargestellt. Nachdem ein Spanstück abgetragen
wurde, wird mit den Zähnen 9 in
jedem Sektor 40 des Kreissägeblatts 8 wieder
ein Sägeschlitz
U in das Holz P geschnitten. Wie in 7 mit der
gestrichelten Linie angedeutet ist, vergrößert die mittig auf dem Sektor 40 gelegene
Abrichtvorrichtung 11 den durch die Zähne 9 erzeugten Sägeschlitz
U1, indem der Sägeschlitz
U1 auf der Seite der Zerspanungsmesser durch die Schneidkante 12a abgeschrägt wird.
Auf diese Weise wird die Spitze K des Spanstücks P2 durch Abschrägen abgeschnitten.
In dieser Phase kann das gebildete Sägemehl ungehindert aus dem Sägeschlitz
U1 in Richtung des Pfeils E zur Seite der Zerspanungsmesser des
Kreissägeblatts 8 und
der Abrichtvorrichtung 11 abgeführt werden. Ist der Sägeschlitz
U bis zur maximalen Tiefe eingeschnitten und hat sich das Kreissägeblatt 8 bis
zum Ende des Sektors 40 weitergedreht, trennt das Zerspanungsmesser 3 ein
Spanstück
P2 aus dem Holz P heraus, wie schematisch in 8 gezeigt
ist. Die Spitze des Spanstücks
P2 weist eine abgeschrägte
Oberfläche V
auf und der Sägeschlitz
U ist in der oben genannten Phase der 7 an der Öffnung SU
vergrößert, so
dass das Sägemehl
weiterhin ungehindert aus dem Sägeschlitz
U in Richtung des Pfeils F auf die Seite der Zerspanungsmesser des
Kreissägeblatts 8 abgeführt werden
kann.
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Die
Erfindung ist nicht nur auf das oben angegebene Ausführungsbeispiel
beschränkt,
und ohne vom Umfang des durch die Patentansprüche definierten Erfindungsgedankens
abzuweichen sind eine Vielzahl von Ausgestaltungen der Erfindung denkbar.