EP0199062B1

EP0199062B1 - Schneidvorrichtung für wabenförmige Leichtbaukörper

Info

Publication number: EP0199062B1
Application number: EP86103395A
Authority: EP
Inventors: Dieter Roth
Original assignee: Prototyp Werke GmbH Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Current assignee: Prototyp Werke GmbH Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Priority date: 1985-03-20
Filing date: 1986-03-13
Publication date: 1991-03-20
Anticipated expiration: 2006-03-13
Also published as: EP0199062A3; DE3510074A1; EP0199062A2; DE3678190D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung zum Zuschneiden von eine dünnwandige Wabenstruktur aufweisenden Leichtbaukörpern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Eine solche gattungsgemäße Schneidvorrichtung ist bekannt aus der US-A-2 929 299 und weist zwei schnelldrehende, an ihrem Umfang mit Sägezähnen ausgestattete Schneidmesser auf, die ähnlich den Schneiden einer Schere gegenläufig wirken.
Somit ist die bekannte Schneidvorrichtung geeignet, dünnwandige Wabenstrukturen zuzuschneiden, ohne sie an den Schnittstellen zu beschädigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannte Schneidvorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß sie bei vereinfachter Herstellung den Zuschnitt gekrümmter Konturen noch besser ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Hierbei ist nur ein Schneidmesser vorgesehen, das infolge seiner entsprechend hohen Drehzahl eine so hohe Auftreffgeschwindigkeit auf die zu schneidende Struktur aufweist, daß es auch dünnwandige und empfindliche Wabenstrukturen aufgrund deren Massenträgheit wie eine Sense durchtrennt. Ein solches Schneidmesser ist dem Prinzip nach inzwischen durch die nachveröffentlichte DE-A-3 334 165 bekannt geworden.
Beim erfindungsgemäßen Schneidmesser sind jedoch im Gegensatz zu den genannten, bekannten Schneidmessern nicht nur die in Drehrichtung weisenden Zahnflanken, sondern auch die entgegengesetzt weisenden Zahnflanken als Schneidkanten ausgebildet. Die Zähne sind in ihrer Kontur symmetrisch ausgebildet; somit weisen sie bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Umschaltung der Drehrichtung in jeder dieser Drehrichtungen weisende, scharf geschliffene . Schneidkanten auf. Ein solches Schneidmesser ist besonders beim Kurvenfräsen, wo die Vorschubrichtung ständig wechselt, von Vorteil, weil die Schneideigenschaften infolge der Symmetrie der Zähne nach allen Vorschubrichtungen hin gleich sind.
Ferner kann beim Zuschnitt komplizierter Konturen, wenn die Vorschubrichtung umgekehrt wird, gleichzeitig auch die Drehrichtung gewechselt werden, so daß z.B. die Schneidkanten unabhängig von der Vorschubrichtung stets von außen gegen die Oberfläche des zu schneidenden Leichtbaukörpers auftreffen, so daß verhindert wird, daß die nach außen hin nicht mehr abgestützte Haut des Leichtbaukörpers an der Schnittstelle aufgeworfen wird.
Versuche haben ergeben, daß eine feste Relation zwischen Zähnezahl und Durchmesser des Schneidmessers zu besonders guten Werten führt. Diese Relation beträgt, wenn man den Durchmesser des Schneidmessers in mm angibt, zwischen 55 bis 70 zu 20 bis 25 und liegt bevorzugt bei etwa 63 zu 22.
Der bevorzugte Scheitelwinkel der Zähne, in Radialrichtung des Schneidmessers gemessen, liegt bevorzugt im Bereich von 140 bis 160° und beträgt vorzugsweise etwa 150°.
Dieser Scheitelwinkel ergibt, zusammen mit dem oben genannten bevorzugten Verhältnis zwischen Durchmesser und Zähnezahl, eine Länge einer jeden Schneidkante im Bereich von etwa 5 mm, und zwar unabhängig vom Durchmesser des Schneidmessers.
Das erfindungsgemäße Schneidmesser ist fliegend an seiner Antriebswelle gelagert und kann an seiner von dieser Antriebswelle abgelegenen Seite bzw. Stirnseite eine Radialebene aufweisen, welche von den Schneidkanten begrenzt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch diese Seite um einen Freiwinkel hinterschnitten, der bis zu 10° betragen kann und bevorzugt etwa 5° beträgt, um zu verhindern, daß am Anschnitt des Leichtbaukörpers dessen Struktur durch das vorbeilaufende Messer unter Umständen beschädigt werden könnte.
Die Schneidkanten weisen, in Axialrichtung gesehen, einen Schneidwinkel von 20 bis 30° und vorzugsweise 25° auf.
Die axialen Seitenflanken der Zähne werden von im wesentlichen geraden Flächen gebildet, deren Erzeugende jeweils die zugehörige Schneidkante ist und die einen Winkel zueinander aufweisen, der zwischen 165° und 175° liegt und bevorzugt etwa 168° beträgt. Diese Flächen, deren gegenseitige Schnitte die Schneidkanten bilden, weisen die Neigung des Freiwinkels bzw. Schneidwinkels auf. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache Herstellung mittels nur eines einzigen Schleifwerkzeuges, das den gleichen Scheitelwinkel aufweist wie jener Winkel, um welchen die Flächen zueinander geneigt sind, und das jeweils in einer Axialebene des Scheibenmessers in Richtung des Schneidwinkels bzw. Freiwinkels durch den Messerrohling geführt wird. Das erfindungsgemäße Schneidmesser ist somit mit einer einfachen Vorrichtung unter Verwendung nur eines einzigen Schleifwerkzeuges zur Formung aller Schneidkanten, Zahnspitzen und Flächen herstellbar. Hierbei sollte der Außenumfang an der Stirnseite deren Innenumfang überragen, so daß ein Auslauf für das Werkzeug gebildet ist.
Während an der von der Stirnseite abgewandten Rückseite des Schneidmessers die Zahn-Begrenzungsflächen scharfkantig aneinanderstoßen und Kanten bilden, welche, jeweils in einer Axialebene liegend, zu den Zahnspitzen hin verlaufen, grenzen die entsprechenden Flächen an der Stirnseite des Schneidmessers vorzugsweise nicht unmittelbar aneinander, sondern lassen noch einen schmalen Streifen frei, der in der Größenordnung einiger weniger Zehntel mm liegen kann. Diese freigelassenen Streifen liegen alle auf einer flachen Kegelfläche, die koaxial zum Schneidmesser angeordnet ist und deren Kegelwinkel mit dem Freiwinkel zusammenfällt. Durch Weglassen der scharfen, etwa radial verlaufenden Trennkanten an der Stirnseite des Schneidmessers, das dem Zuschnitt zugewandt ist, wird die Schnittfläche des Zuschnitts nicht hohen, schlagartigen Belastungen ausgesetzt, so daß eine Verformung der Schnittkanten der mit dem erfindungsgemäßen Schneidmesser abgetrennten Wabenstruktur vermieden wird.
Wie bereits eingangs erwähnt, weist das erfindungsgemäße Schneidmesser bevorzugt, wie auch das Schneidmesser der eingangs genannten Schneidvorrichtung, eine Abweiseinrichtung zum besseren Abdrängen abgeschnittenen Materials auf, welche an der von seiner Stirnfläche abgewandten Seite des Schneidmessers angeordnet ist und bevorzugt bei der End- und Feinbearbeitung eingesetzt wird.
Diese Abweiseinrichtung kann beispielsweise aus einem ortsfesten Abweisblech oder einer Abweiskurve bestehen, welche etwa eine Fortsetzung des vom Schneidmesser gebildeten Kegelstumpfes bildet.
Gemäß der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 ist aber die Abweiseinrichtung als Rotationskörper ausgebildet, der koaxial zum Schneidmesser und auf dessen Drehwelle gemeinsam mit diesem drehbar angebracht ist. Eine solche Abweiseinrichtung ist imstande, einen kon tinuierlichen Übergang des abgeschnittenen Materials vom eigentlichen Schneidmesser zur Abweiseinrichtung zu bilden und somit zu verhindern, daß durch diskontinuierliches Abweisen eine Rückwirkung auf die Qualität der Schnittstelle ausgeübt wird.
Der Außenumfang der Abweiseinrichtung ist bevorzugt kleiner als jener der Zahnspitzen des Schneidmessers, aber größer als der Zahnfußdurchmesser des Schneidmessers. Die Abweiseinrichtung greift somit in den vom Werkzeug geschaffenen Schnittspalt ein, ohne die eigentliche Schnittstelle zu beeinträchtigen, und ist somit imstande, den Abfall möglichst frühzeitig von der Schnittstelle wegzuführen, so daß auch losgetrennte oder abgebrochene, kleine Partikel die Schnittstelle nicht beeinträchtigen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 10 ist die Abweiseinrichtung als Scheibenfräser ausgebildet, der das abgeschnittene Material in unmittelbarer Nähe der Schnittstelle zerkleinert, so daß es weggeblasen oder aufgesaugt werden kann. Durch diese Ausgestaltung ist besonders wirksam verhindert, daß etwa größere, abgetrennte Materialstücke eine Hebelwirkung auf das noch nicht geschnittene Material ausüben und dieses zum Einknicken veranlassen können. Durch die Richtung der Fräszähne kann bestimmt werden, ob das Material abgeschnitten oder abgebrochen wird. Der Scheibenfräser weist bevorzugt schräg verlaufende Schneiden auf, die ihrerseits bevorzugt in einer Kreiszylindermantelfläche verlaufen. Durch die Anstellung dieser Schneiden bezüglich der Drehrichtung und durch den Anstellwinkel können die Abführung der Späne, die Rückwirkung des Scheibenfräsers auf die Schnittstelle des Schneidmessers, Materialparameter und dergleichen berücksichtigt bzw. gesteuert werden. Ein Drehrichtungswechsel ist hier nicht möglich, da die Drehrichtung durch die Richtung der Fräszähne festgelegt ist.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Abweiseinrichtung als Scheibe ausgebildet, die eine glatte, in Umfangsrichtung verlaufende Hohlkehle aufweist. In einer solchen Hohlkehle wird das abgeschnittene Material nicht zerkleinert, sondern abgelenkt, so daß das Problem der Entfernung kleiner, abgeschnittener Partikel von der Schnittstelle nicht auftritt. Ferner ermöglicht diese Hohlkehlscheibe die Drehrichtungsumkehr des Messers. Gemäß der Ausführungsform nach Anspruch 14 ist bevorzugt die Abweiseinrichtung als schräg verzahntes Stirnrad ausgebildet. Dieses Stirnrad ist dadurch hergestellt, daß eine spiralige Verzahnung in die äußere Umfangsfläche eines kreiszylindrischen Körpers eingebracht ist, dessen Durchmesser jenem der oben erwähnten Abweiseinrichtung entspricht.
Dieses schräg verzahnte Stirnrad hat sich beim Zerkleinern und Abführung von Verschnitt bisher am besten bewährt, wobei es zu keinerlei Störungen des eigentlichen Schnittbereiches gekommen ist.
Erstaunlicherweise ist die Orientierung der schräg oder spiralig verzahnten Nuten bezüglich der Vorschubrichtung des Werkzeugs gleichgültig; es kommt in jedem Falle zur erwähnten, vorteilhaften Wirkung.
Diese Zähne sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung asymmetrisch ausgebildet, wobei die Zahnspitzen in Drehrichtung versetzt sind und zur Drehrichtung hin als Schneiden angeschliffen sind. Während der Abstand der Schneidkantendrehachse, in Drehrichtung gesehen, zunimmt, nimmt der Abstand der Zahnflanke eines jeden Zahnes, von der Schneide aus beginnend, in Drehrichtung ab.
Durch die Verwendung asymmetrischer Zähne wird nicht nur eine günstige Orientierung der Schneide bezüglich dem vom eigentlichen Schneidmesser abgetrennten Abfall erreicht, sondern zudem auch eine höhere Festigkeit der Zähne.
Gemäß der weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 16 sind in Umfangsrichtung des Stirnrades verlaufende Spanbrechernuten vorgesehen, welche gemäß einer weiteren_ Ausgestaltung jedoch nur verhältnismäßig flach sind, so daß deren Tiefe die Höhe der Zahnspitze nicht überschreitet, also die Höhe jenes Abschnitts des Zahnes, der durch einen Anschliff zur Bildung der Schneide abgeschrägt ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Spanbrechernuten als ein- oder mehrgängiges Feingewinde ausgebildet, was nicht nur die Herstellung der Nuten vereinfacht, sondern auch noch die Möglichkeit gibt, gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Steigung dieses Gewindes zu verwenden und derart anzuordnen, daß bei rotierendem Werkzeug die Späne, die von den Zähnen der Abweiseinrichtung mitgenommen werden, in den Spanbrechernuten ergriffen und von der Schnittstelle weggezogen werden.
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1: ein scheibenförmiges Schneidmesser und einen angrenzenden Scheibenfräser als Abweiseinrichtung,
Fig. 2: das Schneidmesser der Fig. 1, mit einer angrenzend angebrachten Abweisrolle als Abweiseinrichtung,
Fig. 3: die vergrößerte Stirnansicht des scheibenförmigen Schneidmessers der Fig. 1,
Fig. 4: einen vergrößerten Axialschnitt durch das scheibenförmige Schneidmesser der Fig. 1,
Fig. 5: das Schneidmesser der Fig. 1, mit einem angrenzenden, spiral- bzw. schrägverzahnten Stirnrad als Abweiseinrichtung, und
Fig. 6: ein Schleifwerkzeug zur Herstellung des in der Zeichnung gezeigten Schneidmessers.

In Fig. 1 ist im Aufriß ein Rundschneidmesser bzw. scheibenförmiges Messer 1 gezeigt, mit einer Mittelachse 2, welches auf der drehbaren Welle der Schneideeinrichtung anbringbar ist.
Das Schneidmesser 1 hat einen Durchmesser von 63 mm und ist an seiner Stirnfläche 3 durch einen flachen Hohlkegel begrenzt, der einen Kegelwinkel von z.B. 170° besitzt. Dementsprechend beträgt in Fig. 4 der Freiwinkel β z.B. 5°. Die Begrenzung durch den genannten Hohlkegel erfolgt nur im randnahen Bereich des Schneidmessers 1, welches weiter zur Mitte hin ausgenommen ist, um einen Auslauf für das in den Fig. 4 und 6 gezeigte Schleifwerkzeug zu bilden. Mittig ist das Schneidmesser 1 ausgebohrt, um einen Wellenstumpf aufzunehmen, der seinerseits über die Stirnfläche 3 nicht überstehen darf. Eine Mutter in der in Fig. 1 und 2 linken zentralen Ausdehnung dient der Befestigung. Ferner ist die Stirnseite mit einer Planausdrehung 31 versehen, welche bis an die Zähne heranreicht und als Auslauf für ein Schleifwerkzeug 35 dient.
Das Schneidmesser 1 weist an seinem Umfang 22 Zähne auf, deren sowohl in als auch gegen der Drehrichtung weisende Zahnrücken 9 (sh. Fig. 3) jeweils als scharfe Schneidkante ausgebildet sind.
Die seitlichen Zahnflanken sind jeweils auf der Stirn- und Rückseite des Schneidmessers 1 als aneinander angrenzende, winklig zueinander geneigte, ebene Flächen 30 ausgebildet.
Wie in Fig. 3 gezeigt, sind von der ursprünglichen Stirnfläche 3 noch schmale Streifen 31 verblieben, die im wesentlichen parallele Kanten aufweisen, von den Zahnspitzen 34 ausgehen und zur Mitte des Schneidmessers hin verlaufen.
Die Ränder dieser schmalen Streifen 3' bilden die Grenzen der jeweiligen Flächen 30.
Da die Flächen 30 eben sind, müssen sie, um in der Außenkontur des Schneidmessers zwischen den Zahnspitzen 34 eine ausgeprägte Senke zu hinterlassen, winklig zueinander geneigt sein, wobei diese Neigung so gebildet ist, daß sie in einer geradlinigen Spur 32 aneinandergrenzen, welche von der Mitte der Senke zwischen zwei benachbarten Zähnen 34 ausgeht und zur Mitte des Schneidmessers hin gerichtet ist.
Wie ersichtlich, verlaufen somit die Zahnrücken bzw. Schneidkanten 9 nicht genau in Umfangsrichtung des Schneidmessers, sondern nur die Zahnspitzen 34 liegen auf der Kegelfläche 3, während die Schneidkanten, von dieser ausgehend, ein wenig zur Rückseite des Schneidmessers hin geneigt sind.
Die Flächen 30 sind gegenüber einer Radialebene in Bezug auf die Mittelachse des Schneidmessers jedoch nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch zur Achse hin geneigt. Diese Neigung ist aus Fig. 4 ersichtlich und ist so angeordnet, daß jede der Schneiden stirnseitig gegenüber einer Radialebene entsprechend dem Winkel des Kegels 3 um einen Freiwinkel β zurückgesetzt ist, der bevorzugt in der Größenordnung von 5° liegt, während die Vorder- und Rückseite der Schneidkanten miteinander einen Schneidenwinkel α von etwa 25° einschließen.
Auch die Rückseite der Zähne ist, was in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt ist, durch zwei winklig zueinander angeordnete Abtragungsflächen gebildet, die um den gleichen Winkel zueinander geneigt sind, wie die stirnseitigen Flächen 30, so daß für deren Herstellung das gleiche Werkzeug 35 verwendet werden kann, auf welches weiter unten noch eingegangen wird. Hierbei sind die Flächen jedoch so angeordnet, daß sie auch im Bereich der Zahnspritzen unmittelbar aneinandergrenzen und somit eine eine Gerade bildende, von den Zahnspitzen 34 ausgehende und zur Achse hin weisende Spur bilden. Die Zahnspitzen 34 weisen also nur an der Vorderseite die zur Achse hin verlaufenden Streifen 3' auf, während, an der Zahnrückseite zur Achse hin eine scharfe Kante verläuft. Im Bereich der Senken zwischen zwei benachbarten Zahnspitzen 34 bilden an der Schneidmesser-Rückseite die beiden aneinander angrenzenden Flächen eine von der Mitte dieser Senke ausgehende und zur Achse hin weisende geradlinige Spur.
Die Herstellung der Schneidezähne ist aus Fig. 4 ersichtlich: zur Herstellung wird ein Schleifrad 35 verwendet, dessen Querschnitt symmetrisch dachförmig ausgebildet ist und einen Scheitelwinkel γ von etwa 168° aufweist (sh. Fig. 6). Dieses Schleifrad 35 wird in Richtungen bewegt, welche in Fig. 4 durch Pfeile gezeigt sind und den beiden, den Schneidenwinkel α definierenden Neigungsrichtungen entsprechen. Hierbei werden infolge des dachförmigen Querschnitts des Schleifrades 35 in einem Arbeitsgang zwei benachbarte Flächen 30 an der Stirnseite bzw. entsprechende Flächen an der Rückseite geschliffen, welche jeweils zwischen zwei benachbarten Zahnspitzen liegen. Zur Einbringung der Zähne in den fertig vorgedrehten und vorgeschliffenen Rohling ist somit nur ein einziges Werkzeug 35 erforderlich.
An das Schneidmesser 1 angrenzend und koaxial zu diesem ist auf der (nicht gezeigten) Drehwelle ein Scheibenfräser 5 angebracht (Fig. 1). Der zylindrische Scheibenfräser 5 trägt an seinem Außenumfang Fräszähne 6.
Der Scheibenfräser 5 liegt unmittelbar am Schneidmesser 1 an und ist an seiner diesem zugewandten Oberfläche kegelstumpfförmig ausgespart, so daß seine dem Schneidmesser zugewandten Kanten der Fräszähne 6 ganz oder nahezu die diesen zugewandten Flanken der Schneidezähne 10 berühren. Hierbei ist der Außenumfang des Scheibenfräsers 5 kleiner als jener des Schneidemessers 1, aber größer als der Fußkreis der ihm zugewandten Schneidezähne. Der Fußkreis des Scheibenfräsers 5 ist jedoch kleiner als jener der Schneidezähne.
Die Fräszähne 6 können schräg oder spiralig verlaufen.
In Fig. 2 ist das gleiche Schneidmesser wie in Fig. 1 gezeigt, jedoch ist der Scheibenfräser 5 ersetzt durch eine Abweisrolle 7. Diese Abweisrolle weist dieselben Anschluß- und Einbaumaße auf, wie der Scheibenfräser 5 der Fig. 1, ist aber an ihrem Umfang durch eine glatte Hohlkehle 8 ausgebildet, die ein solches Innenprofil aufweist, daß bei stetiger Verlängerung des Innenprofils der Hohlkehle 8 in Richtung zum Schneidmesser 1 hin die Verlängerung die Zahnspitzen schneidet.
Die Abweisrolle 7 ist, im Gegensatz zum Scheibenfräser 5, in ihrer Wirkungsweise unabhängig von der Drehrichtung des Schneidmessers 1, welches sich dann, wie aus Fig. 3 ersichtlich, in Gegenrichtungen drehen kann, ohne deshalb die Schnittwirkung zu verschlechtern.
Der Scheibenfräser 5 weist bevorzugt Zähne auf, welche, wie auch die Zähne des Schneidmessers 1, an ihrer in Bewegungsrichtung weisenden Zahnflanke eine allmählich zunehmende Zahntiefe bzw. Zahnhöhe aufweisen.
Der in Steigung geschliffene Scheibenfräser bzw. Spanbrecher weist 12 Zähne auf und hat entweder Rechts- oder Linksdrall.
Die Hohlkehle 8 der Abweisrolle 7 weist bevorzugt einen Radius von etwa 10 mm auf und läuft an ihrer dem Schneidmesser 1 zugewandten Seite mit einem Winkel von 20° gegenüber einer Radialebene aus.
Der Durchmesser der Abweisrolle bzw. des Scheibenfräsers ist vorteilhaft 3 bis 5 % kleiner als jener des Schneidmessers 1.
Die Zahntiefe des Scheibenfräsers 5 beträgt etwa 4,5 mm.
Die genannten Maße sind bevorzugte, in Versuchen erprobte Maße, welche ausdrücklich vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung darstellen.
In Fig. 5 ist eine weitere Abweiseinrichtung 17 gezeigt, deren allgemeiner Aufbau und deren Dimensionierung etwa jenen der Abweiseinrichtung 5 der Fig. 1 und der Abweiseinrichtung 7 der Fig. 2 entsprechen.
Wie diese ist auch die Abweiseinrichtung 17 der Fig. 5 einem Kreiszylinder einbeschreibbar, wobei jedoch anstelle der Fräszähne 6 der Abweiseinrichtung 5 der Fig. 1 spiralig bzw. schräg verlaufende Zähne 18 vorgesehen sind. In den Außenumfang der spiral- oder schrägverzahnten Abweiseinrichtung 17 ist ein Feingewinde 19 eingeschnitten, das Spanbrechernuten bildet. Die Tiefe der Spanbrechernuten 19 beträgt etwa ein Viertel der Höhe der Zähne 18.
An der Drehrichtung (Pfeil) vorne liegenden Flanke fallen die Zähne steil zum Zahngrund hin ab, während sie an der rückwärtigen Flanke verhältnismäßig flach abfallen. Hierbei erstreckt sich die erstgenannte, steilabfallende Zahnbrust bis zum Außenumfang der Abweiseinrichtung, wobei die rückwärtige Zahnflanke in eine schräge Anschliffläche 20 übergeht, welche an die Zahnschneide angrenzt.
Das Feingewinde, das die Spanbrechernuten 19 bildet, weist eine Teilung von z.B. 1 bis 2 mm auf. Die Abweiseinrichtung 17 trägt 30 schräge Zähne.

Claims

Schneidvorrichtung zum Zuschneiden von eine dünnwandige Wabenstruktur aufweisenden Leichtbaukörpern, mit einem angetriebenen, mit hoher Drehzahl rotierenden, kreisscheibenförmigen bis glockenförmigen, am Umfang (22) Zähne aufweisenden Schneidmesser (1), dessen in Bewegungsrichtung weisende Zahnflanken als Schneidkanten (9) ausgebildet sind und dessen entgegen der Bewegungsrichtung weisende Zahnflanken stetig in Bewegungsrichtung ansteigen, wobei die zwischen zwei Zahnspitzen (34) liegenden Zahnflanken im Zahngrund winklig aneinanderstoßen, dadurch gekennzeichnet, daß
- nur ein Schneidmesser (1) vorgesehen ist,
- die Zähne eine symmetrische Kontur aufweisen,
- die Schneidkanten (9) stetig entgegen der Bewegungsrichtung ansteigen,
- auch die entgegen der Drehrichtung weisenden Zahnflanken als Schneidkanten (9) ausgebildet sind,
- die Drehzahl des Schneidmessers (1) in Abhängigkeit vom Durchmesser des Schneidmessers (1) und der Art des zu schneidenden Materials so hoch eingestellt ist, daß die jeweils auf dünne Wände der Wabenstruktur auftreffende Schneidkante (9) eine so hohe Auftreffgeschwindigkeit aufweist, daß diese dünnen Wände infolge ihrer Massenträgheit nicht ausweichen, sondern von der Schneidkante (9) nach Art einer Sense glatt durchtrennt werden, und
- die Drehrichtung des Schneidmessers (1) umschaltbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der in Millimetern gemessene Außendurchmesser des Schneidmessers (1) zu dessen Zähnezahl wie 50 bis 70 zu 20 bis 25, bevorzugt wie 63 zu 22 verhält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in Umfangsrichtung des Schneidmessers (1) gemessene Scheitelwinkel an den Zahnspitzen (34) etwa 140 bis 160°, bevorzugt etwa 150° beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne den Körper des Schneidmessers (1) an dessen einer Stirnseite überragen und bevorzugt um einen Freiwinkel(β) von bis zu 10°, bevorzugt von etwa 5°, zur Achse geneigt sind, und daß die Zähne an den Schneidkanten (9) im Axialschnitt einen Schneidwinkel (∝) von 20° bis 30°, vorzugsweise 25° aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axial die Zähne begrenzenden, zwischen jeweils zwei Zahnspitzen (34) gelegenen Zahnseiten (30) eben und von jeweils zwei geradlinigen Erzeugenden gebildet sind, die zwischeneinander einen Winkel (γ) von 165° bis 175°, bevorzugt etwa 168°, einschließen und in Richtung des Schneid- bzw. Freiwinkels bewegt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den auf der Seite des Freiwinkels (β) beiderseits der Zahnspitzen (34) gelegenen Zahnseiten (30) ein schmaler Streifen (3') zur Achse hin verläuft, und daß alle diese Streifen (3') auf einer flachen Kegelfläche (3) liegen, deren Achse mit jener des Schneidmessers (1) zusammenfällt und deren diese Achse schneidende Erzeugende gegenüber der Normalen auf die Achse um den Freiwinkel (β) geneigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Abweiseinrichtung (5; 7), zum Abdrängen abgeschnittenen Materials, die an der von der ebenen oder hohlen Stirnfläche (3) abgewandten Seite des Schneidmessers (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweiseinrichtung (6, 7) koaxial zum Schneidmesser (1) und auf dessen Drehwelle gemeinsam mit diesem drehbar angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweiseinrichtung (5; 7) mit ihren dem Schneidmesser (1) zugewandten Außenumfangskanten an diesem ganz oder nahezu anliegt, und daß der Außenumfang der Abweiseinrichtung (5; 7) kleiner ist als jener der Zahnwurzeln des Schneidmessers (1).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweiseinrichtung als Scheibenfräser (5) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenfräser (5) schräg verlaufende Schneiden aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenfräser (5) Fräszähne aufweist, deren in Drehrichtung weisende Flanken allmählich ansteigen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweiseinrichtung als Scheibe (7) mit einer glatten, in Umfangsrichtung verlaufenden Hohlkehle (8) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweiseinrichtung als schräg verzahntes Stirnrad (17) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnrad (17) asymmetrische Zähne aufweist, mit in Drehrichtung versetzten, als Schneiden (18) ausgebildeten Stirnradzahnspitzen.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnrad-Zahnspitzen (18) mehrere nebeneinanderliegende, etwa in Umfangsrichtung des Stirnrades (17) verlaufende Spanbrechernuten (19) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Spanbrechernuten (19) die Höhe der Stirnrad-Zahnspitzen (18) nicht übersteigt.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanbrechernuten (19) als Feingewinde ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Feingewindes bezüglich der Drehrichtung derart angeordnet ist, daß die die Gewindegänge bildenden Spanbrechernuten (19) bei Drehung des Schneidmessers (1) von den Schneidkanten (9) weglaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorgegebenem Außendurchmesser (D) des Stirnrades (17) die Zahntiefe etwa D/25, die Zähnezahl etwa 25 bis 50, die Stirnradbreite etwa D/3 und die Steigung der Spanbrechernuten (19) etwa D/50 beträgt.