DE69624127T2

DE69624127T2 - Spriralförmigen schneidkopf mit austauschbare schneidplatten

Info

Publication number: DE69624127T2
Application number: DE69624127T
Authority: DE
Inventors: John S. Stewart
Original assignee: North American Products Corp
Current assignee: Nap Tools Jasper Ind Us LLC
Priority date: 1995-11-16
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2016-11-14
Also published as: CA2236520A1; BR9611549A; EP0861144A1; CA2236520C; EP0861144B1; US5738156A; US5603365A; DE69624127D1; WO1997018068A1; JP2000500409A; AU7734296A; JP2006297940A; ATE225240T1; EP0861144A4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen von Helixschneidköpfen, insbesondere von Schneidköpfen, wie den in dem früheren U.S.-Patent 4,074,737 des Verfassers dargestellten.
Das frühere Patent des Verfassers offenbart einen Helixschneidkopf für eine Hobelmaschine mit einer besonderen Neigungsanordnung zum Vermindern des Geräusches, welches durch den Schneidkopf beim Hobeln eines Werkstücks erzeugt wird. Der Schneidkopf weist eine Vielzahl segmentierter Schneidkopfeinsätze auf, wobei jeder davon ein Schneidmesser umfaßt, welches in zusammenwirkenden Rillen bzw. Aufnahmerillen in dem Schneidkopfkörper angebracht ist. Bei einer typischen Anordnung umfassen die Schneidkopfeinsätze etwa ein Zoll entlang der Schneidkopflänge. Die Schneidkopfeinsätze sind fest in den Rillen angebracht, um eine im wesentlichen kontinuierliche Schneidkante auszubilden. Wie in jenem Patent dargelegt, folgt die Linie der tatsächlichen Schneidkante der Messer vorzugsweise der Linie der helixförmigen Rille in dem Schneidkopf.
Bei einem Ausführungsbeispiel, welches in dem Patent '737 beschrieben ist, weisen die Schneidköpfe Karbidschneidmesser auf, welche durch Hartlöten bzw. Schweißen an dieser befestigt sind. Das Karbidmesser wird nach dem Löten an den Schneidkopfeinsatz im folgenden geschliffen, um eine helixförmige geometrische Gestalt in Übereinstimmung mit der gesamten Helix des Schneidkopfs zu erhalten. Wenn das Schneidmesser abgenutzt ist, muß der gesamte Schneidkopfeinsatz ersetzt bzw. an einen Werkzeugbetrieb zum Nachschärfen bzw. Nachschleifen zurückgegeben werden.
Die Beschreibung des U.S.-Patents 4,934,878 beschreibt einen weiteren bekannten Schneidkopf gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft einen verbesserten Schneidkopf gemäß den Merkmalen von Anspruch 1. Zwei dreieckige Aussparungen können in einem Schneidkopfeinsatzkörper ausgebildet sein. Ein Schneidkopfeinsatz umfaßt einen Einsatzkörper und zwei Messereinheiten, wobei der Einsatzkörper ein Loch aufweist, um die Einrichtung zum entfernbaren Befestigen des Schneidkopfeinsatzes in den Rillen und zwei Messereinheitsbefestigungen zum Befestigen der zwei Messereinheiten aufzunehmen. Die Messereinheiten umfassen jeweils eine Schneidkante und sind geeignet eingerichtet, um das Loch in dem Einsatzkörper zum Aufnehmen einer Einrichtung zum entfernbaren Befestigung des Schneidkopfeinsatzes in den Rillen nicht zu verschließen. Die Messerkanten sind in Linie mit den Messerkanten anderer Messereinheiten in anderen Einsatzkörpern angeordnet, um eine im wesentlichen helixförmige Schneidkante auszubilden, wenn die Messereinheiten an den Schneidkopfeinsätzen befestigt und in helixförmigen Rillen in einem Schneidkopf angebracht werden.
Vorzugsweise umfaßt der Körper zwei Messereinheitsaussparungen und flache erhöhte Abschnitte neben den Aussparungen. Jede Messereinheit umfaßt flache Seiten, welche an den flachen erhöhten Abschnitte des Schneidkopfeinsatzes neben den Aussparungen anliegen.
Die zwei dreieckigen Aussparungen in dem Körper nehmen zwei dreieckige Messereinheiten auf, welche jeweils abgestumpfte Ecken aufweisen, so daß die abgestumpften Ecken benachbarter Messereinheiten aneinander anliegen bzw. nebeneinander liegen, wenn die Schneidkanten der benachbarten Messereinheiten in Linie angeordnet sind. Jede generell dreieckige Messereinheit umfaßt eine scharfe Schneidkante und zwei flache Seiten, welche an den flachen erhöhten Abschnitten neben den dreieckigen Aussparungen des Körpers anliegen. Die zwei flachen Seiten und abgestumpften Ecken jeder Messereinheit verleihen der Messereinheit eine Gestalt, welche ein wenig einer Heimbase eines Baseballspielfelds ähnelt.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist der Körper zwei dreieckige Aussparungen auf, welche jeweils zwei nach innen weisende flache Abschnitte aufweisen, wobei das Loch zum Aufnehmen der Einrichtung zum entfernbaren Befestigen des Schneidkopfeinsatzes in den Rillen in dem Körper zwischen den zwei dreieckigen Aussparungen angeordnet ist.
Vorzugsweise wird die Messereinheit aus einem Material hergestellt, welches aus der Gruppe harter Materialien auszuwählen ist, welche aus Diamant, Keramik, Karbid, stark kobalthaltigen Legierungen und Schnellstählen besteht. Der Einsatzkörper kann aus Weichstahl hergestellt werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Loch zum Aufnehmen der Einrichtung zum entfernbaren Befestigen des Schneidkopfeinsatzes in der Rille ein eingesenktes bzw. eingelassenes Loch, und die zwei Messereinheitsbefestigungen zum Befestigen der zwei Messereinheiten sind gleichfalls eingesenkte bzw. eingelassene oder ähnliche Löcher.
Die Erfindung ermöglicht die Schaffung eines Schneidkopfs für eine industrielle Holzbearbeitungsmaschine gemäß Anspruch 1, welche geeignet ist, entfernbare Schneidkopfeinsätze aufzunehmen, um die Schneidkopfeinsätze entfernbar in den Rillen zu befestigen, und eine Vielzahl von Schneidkopfeinsätzen, welche jeweils einen Einsatzkörper und zwei Messereinheiten umfassen, umfaßt.
Die Messereinheiten können, wenn diese beschädigt oder stumpf sind, durch Entfernen der Schneidkopfeinsätze aus den helixförmigen Rillen, Entfernen der Messereinheiten aus den Schneidkopfeinsätzen, Ersetzen der beschädigten bzw. stumpfen Messer durch neue scharfe Messer und erneutes Befestigen der Schneidkopfeinsätze an dem Helixschneidkopf gewechselt werden.
Die Messereinheit kann aus einem Material hergestellt werden, welches aus der Gruppe harter Materialien auszuwählen ist, welche Diamant, Keramik, Karbid, stark kobalthaltige Legierungen und Schnellstähle umfaßt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist nach dem Lesen der genauen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels und einer Betrachtung der Zeichnung besser zu verstehen, wobei:
Fig. 1 eine Draufsicht eines Endes eines Helixschneidkopfs, welcher mit Schneidkopfeinsätzen versehen ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht eines Schneidkopfeinsatzes gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht des Schneidkopfeinsatzes ist, welcher in Fig. 2 dargestellt ist;
Fig. 4 eine vergrößerte Vorderansicht des Schneidkopfeinsatzes ist, welcher in Fig. 2 dargestellt ist;
Fig. 5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer einzelnen Messereinheit ist; und
Fig. 6 ein alternatives Ausführungsbeispiel ist, wobei die jeweiligen Messereinheiten direkt in dem Schneidkopf angebracht sind.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

In der Zeichnung im allgemeinen und insbesondere in Fig. 1 ist ein Schneidkopf 10 für eine Holzbearbeitungsmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei in Axialrichtung verlaufende stummelartige Wellenenden 11 in Drehlagerung befestigt sind. Ein Zwischenabschnitt 13 an jedem Ende des Schneidkopfs kann abhängig von dem Typ der verwendeten Maschine und dem Raumbedarf vorgesehen werden, insbesondere zum Umrüsten vorhandener Maschinen. Der zylindrische Hauptkörper 16 des Schneidkopfs ist mit einer Reihe helixförmiger Rillen bzw. Einkerbungen 17 in Umfangsabstandsbeziehung an dem gesamten zylindrischen Hauptkörper 16 des Schneidkopfs 10 versehen. Eine Reihe segmentierter Schneidkopfeinsätze 18 ist entfernbar an dem Schneidkopfkörper 16 in helixförmigen Rillen 17 und in anliegend zusammenwirkender Beziehung zueinander und den Rillen befestigt, um im wesentlichen kontinuierliche Schneidkanten für jede der Helices auszubilden.
Die Fortsetzung des Schneidkopfs 10 erstreckt sich in Abhängigkeit von der Maschinenbreite über eine Ausfahrlänge und kann geeignet gebohrt sein, um in eine Halterungsanordnung einer Hobelmaschine zu passen bzw. ein Abschlußende aufzuweisen, welches das Spiegelbild des Endes mit dem stummelartigen Wellenende 11, welches in Fig. 1 dargestellt ist, darstellt.
In Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht des Schneidkopfeinsatzes 18 zu sehen. Der Schneidkopfeinsatz 18 umfaßt einen Schneidkopfeinsatzkörper 22 und zwei Messereinheiten 24. Der Schneidkopfeinsatzkörper 22 ist derart gestaltet, daß dieser die gleiche Größe und helixförmige geometrische Gestalt wie die früher für Schneidköpfe hergestellten Schneidkopfeinsätze aufweist und damit austauschbar ist. Es können jedoch auch andere Größen verwendet werden, wenn keine Umrüstungseignung benötigt wird. Vorzugsweise wird der Körper 22 aus Weichstahl hergestellt; der Einsatzkörper kann jedoch auch aus anderen Materialien hergestellt werden, wie etwa Einsatzstahl.
Der Schneidkopfeinsatzkörper 22 weist zwei dreieckige Aussparungen 28 auf, welche darin auf verschiedenen Seiten einer Halteschraubenbolzenöffnung 20 ausgebildet sind. Die Halteschraubenbolzenöffnung 20 ist geeignet eingesenkt bzw. eingelassen, um einen Schraubenbolzen zum Befestigen des Schneidkopfeinsatzkörpers 22 in der helixförmigen Rille 17 des Schneidkopfs 10 aufzunehmen. Jede dreieckige Aussparung 28 wird durch einen im wesentlichen flachen erhöhten Abschnitt 30 des Schneidkopfeinsatzkörpers 22 begrenzt.
Die Messereinheiten 24 sind identisch gestaltet, so daß die Teile austauschbar sind. Wie zu ersehen ist, weist die Messereinheit 24 eine dreieckige Gestalt auf, welche die Öffnung für den Halteschraubenbolzen 20 nicht verschließt. Die Messereinheit 24 umfaßt flache Seiten 32 zur Lagerung an dem flachen erhöhten Abschnitt 30 des Körpers. Gegenüber jeder flachen Seite 32 befindet sich eine flache abgestumpfte Ecke 36. Die zwei Messereinheiten werden in deren jeweiligen dreieckigen Aussparungen 28 durch Lagerung an einem flachen erhöhten Abschnitt des Körpers in Position gehalten.
Die Messereinheiten 24 sind an dem Körper 22 durch Befestigungsvorrichtungen, wie etwa Maschinenschrauben bzw. - schraubenbolzen in Aufnahmegewindelöchern mit Innengewinde in dem Schneidkopfeinsatzkörper befestigt (nicht dargestellt). Die Löcher für die Schraubenbolzen 26 sollten jedoch derart in der Messereinheit 24 angeordnet sein, daß bei Ausübung von Druck auf die Messerkante 38 die Kraft nicht durch den Schraubenbolzen 26, sondern stattdessen durch das Keilstück der Messereinheit 24 an den flachen erhöhten Abschnitten 30 des Körpers neben den Aussparungen aufgenommen wird.
Die abgestumpften Ecken 36 können tatsächlich an den abgestumpften Ecken benachbarter Messereinheiten anliegen bzw. diese berühren, sowohl in dem gleichen Schneidkopfeinsatzkörper als auch in benachbarten Schneidkopfeinsatzkörpern. Es ist jedoch zu bevorzugen, daß sich kleine Zwischenräume zwischen benachbarten Messereinheiten befinden. Daher wird, wenn Druck auf die Messerkante 38 ausgeübt wird, die Kraft lediglich durch das Keilstück dieser jeweiligen Messereinheit 24 an dem flachen erhöhten Abschnitt des Einsatzkörpers neben der Aussparung der jeweiligen Messereinheit aufgenommen. Beispielsweise kann jede Messereinheit in Abstand von den benachbarten Messereinheiten angeordnet werden, so daß ein Spalt von etwa 0,0127 cm (0,005 Zoll) dazwischen verbleibt. Entsprechend sind, wenn benachbarte Schneidkopfeinsatzkörper anliegend angeordnet sind, wenn diese in der helixförmigen Rille befestigt sind, die Messereinheiten jeweils um etwa 0,00625 cm (0,0025 Zoll) gegen die Seitenkanten der Schneidkopfeinsatzkörper eingerückt.
Wie aus Betrachtung von Fig. 2 zu ersehen, umfaßt der Einsatzkörper 22 die Größe des Schneidkopfeinsatzvolumens, so daß die Messereinheiten 24 eine geringfügig kleinere Größe aufweisen und vollständig aus einem harten Material, wie etwa Karbid, Keramik, einer stark kobalthaltigen Legierung oder Schnellstahl, hergestellt sein können.
Die Messereinheit kann einen erhöhten Abschnitt entlang einer Kante umfassen, um Material zum Nachschleifen vorzusehen. Bei dieser Gestaltung kann lediglich eine der Kanten des dreieckigen Messers zum Schneiden verwendet werden.
Die Messerkante 38 braucht nicht geschliffen zu werden, um mit der Helix des Schneidkopfs übereinzustimmen. Diese kann einfach eine gerade Kante sein. Aufgrund der Tatsache, daß die Kante relativ kurz ist, ordnet deren Befestigung in den dreieckigen Aussparungen 28 des Einsatzkörpers 22 und wiederum in den Rillen 17 des Schneidkopfs 10 diese in genügend enger Annäherung an die Helices an, welche erwünscht sind, um die Helixgestalt geeignet auszubilden. Die Außenseitendurchmesser der Messereinheiten 24 können zur Annäherung an die Helix, wenn zwei Messereinheiten 24 in deren jeweiligen dreieckigen Aussparungen 28 eingesetzt sind, kreisförmig geschliffen werden. Die Aussparungen werden derart gefräst, daß diese auf jeder Seite der Halteschraubenbolzenöffnung 20 parallel zu dem Strang der Helixkurve ausgerichtet sind, so daß ein Helixbogen angenähert wird. Vorzugsweise werden die dreieckigen Aussparungen 28 geeignet in den Einsatzkörper 22 gefräst, um die Schneidkante 38 derart anzuordnen, daß die helixförmige geometrische Gestalt angenommen wird. Wiederum vorzugsweise kann die Messerkante 38 geeignet geschliffen werden, um eine engere Annäherung an eine echte Helix darzustellen.
Die Ober- und die Vorderseite der Messereinheit 38 werden gewöhnlich geschliffen, um eine äußerst scharfe Kante zu liefern. Dies kann durch eine Helixschleifmaschine erfolgen, um eine echte helixförmige Schneidkante zu liefern, oder durch gerade Schliffe in der richtigen Ausrichtung, um eine schrittweise helixförmige Kante auszubilden. Die dreieckige Messereinheit 24 weist eine flache Auflagefläche auf, welche sich in Eingriff mit der flachen Aussparung, welche in den Schneidkopfeinsatzkörper 22 gefräst ist, befindet.
Eine mechanische Befestigung des Schneidmessers bietet im Gegensatz zu einer gegenwärtigen Hartlötbefestigung verschiedene Vorteile. Diese umfassen die Einfachheit eines Schneidmesserwechsels. Der Körper 22 kann gegenüber einer Ersetzung bzw. Erneuerung des gesamten Schneidkopfeinsatzes einfach erneut mit neuen Messereinheiten versehen werden. Ferner ermöglicht die Verwendung mechanisch befestigter Schneidmessereinheiten 24 die Verwendung nicht lötbarer Werkzeugkantenmaterialien und schwierig bzw. unpraktisch durch Löten zu befestigender Werkzeugmaterialien. Die Verwendung mechanisch befestigter Schneidmesser ermöglicht ferner die Verwendung eines nicht schleifbaren Werkzeugkantenmaterials und die nach Befestigung des Werkzeugeinsatzes schwierig bis unpraktisch zu schleifender Werkzeugmaterialien. Zuletzt vermeidet das mechanisch befestigte Schneidmesser Qualitätsprobleme, welche mit Lötspannungen und schlechter Feuchtigkeitsverträglichkeit verbunden sind.
Bei Betrieb können die Messereinheiten in einem Schneidkopf in einer direkten Weise gewechselt werden. Der Schneidkopfeinsatzkörper 22 kann bei dem Wechsel in der Rille des Schneidkopfs am Ort belassen werden, oder es kann der gesamte Schneidkopfeinsatz entfernt werden. Die Maschinenschrauben bzw. -schraubenbolzen 26 werden einfach gelöst, um eine Entfernung der Messereinheiten 24 und ein erneutes Anbringen von Ersatzmessereinheiten 24 in dem Schneidkopfeinsatzkörper 22 zu ermöglichen. Die neuen Messereinheiten 24 werden derart angebracht, daß deren flache Seiten 32 an dem flachen erhöhten Abschnitt 30 des Körpers neben den Aussparungen anliegen, um die Messereinheit am Ort zu halten. Die angrenzenden abgestumpften Ecken 36 sind in ähnlicher Weise anliegend bzw. dicht benachbart angeordnet, um den Spalt zwischen den Messern zu minimieren. Die benachbarten Schneidkanten bilden im Hinblick auf die Vielzahl der Messereinheiten 24 eine im wesentlichen helixförmige Schneidkante aus.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, welches in FI¬ GUR 6 dargestellt ist, sind die jeweiligen Messereinheiten direkt in einem speziell abgewandelten Schneidkopf angebracht, welcher geeignet angepaßt ist, um die jeweiligen Messereinheiten aufzunehmen.
Bei gewöhnlicher Fachkenntnis ist zu ersehen, daß die Erfindung innerhalb des Umfangs der Ansprüche mit vielen weiteren kleineren Abwandlungen gegenüber den in der vorliegenden Schrift dargelegten ausgeführt werden kann.

Claims

1. Schneidkopf (10) für eine Industriemaschine, wobei der Schneidkopf einen generell zylindrischen Abschnitt (16) mit einer Vielzahl von zylindrischen, in Abstand angeordneten Vertiefungen (17), welche sich ausgehend vom Umfang des zylindrischen Abschnitts in den zylindrischen Abschnitt erstrecken, wobei die Vertiefungen eine Vielzahl von Messereinheiten-Taschen (28) aufweisen, entfernbare Messereinheiten (24), welche derart angeordnet sind, dass sie in die Taschen passen, und eine oder mehr Messereinheit- Befestigungsvorrichtungen (26), welche derart gestaltet sind, dass sie jede der entfernbaren Messereinheiten in ihrer jeweiligen Tasche befestigt, umfasst, wobei jede der Messereinheiten eine Messerkante (38) und zwei flache Seiten (32) umfasst, die sich in Anschlag mit der Tasche befinden, in welcher die Messereinheit angeordnet ist, und wobei jede Messereinheit derart gestaltet ist, dass ihre Messerkante sich in Ausrichtung mit anderen Messereinheiten in anderen Taschen befindet, um ein im wesentlichen schraubenartiges Messer zu bilden, wenn die Messereinheiten innerhalb der Taschen in dem zylindrischen Abschnitt befestigt sind, jede Tasche generell dreieckig ist, jede Messereinheit entsprechend dreieckig geformt ist, um in ihre Tasche zu passen, dadurch gekennzeichnet, dass jede Messereinheit eine abgeschnittene Ecke (36) gegenüber jeder flachen Seite (32) aufweist, wobei ähnliche abgeschnittene Ecken auf benachbarten Messereinheiten (24) dagegen anschlagen bzw. in Angrenzung dazu angeordnet sind.

2. Schneidkopf nach Anspruch 1, wobei jede Tasche (28) derart ausgebildet ist, dass sie ein Loch zur Aufnahme ihrer Messereinheit-Befestigungsvorrichtung (26) umfasst.

3. Schneidkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede Messereinheit (24) derart ausgebildet ist, dass sie ein Loch zur Aufnahme einer Messereinheit-Befestigungsvorrichtung (26) umfasst.

4. Schneidkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend einen jeweiligen Einsatzkörper (22) mit zwei Taschen (28) und Einsatzkörper-Befestigungsvorrichtungen, welche derart gestaltet sind, dass sie die Einsatzkörper in den Vertiefungen (17) befestigen, wobei jede Messereinheit- Befestigungsvorrichtung (26) mit dem Einsatzkörper (22) davon verbunden wird, um eine Vielzahl von Messereinheiten (24) an dem Einsatzkörper zu befestigen.