EP0512275B1

EP0512275B1 - Rotierendes Fräswerkzeug

Info

Publication number: EP0512275B1
Application number: EP92106192A
Authority: EP
Inventors: Hans Hundegger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-08
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1996-09-25
Anticipated expiration: 2012-04-10
Also published as: EP0512275A3; ATE143303T1; DE4115095A1; DE59207219D1; EP0512275A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Holzwerkstücken in Holzbearbeitungsmaschinen mit einem rotierenden Fräswerkzeug, mit am Umfang angeordneten Schneidmessern mit Schneiden, die entgegengesetzten Drehrichtungen zugeordnet sind, wobei alle Schneidmesser starr mit dem Werkzeugkörper verbunden sind, wobei alle Schneiden den gleichen Abstand von der Rotationsachse aufweisen und wobei das Werkstück und das Werkzeug relativ zueinander bewegt werden, wobei die Werkstückbearbeitung mit einer Drehrichtung des Werkzeuges begonnen wird, bei der die Schneiden gegen den Schnittanfang gerichtet sind und wobei nach Bearbeitung des Schnittanfanges die Drehrichtung des Fräswerkzeuges umgekehrt wird, gemäß DE-U-90 16 128.9.
Die Erfindung betrifft weiter ein Fräswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens.
In der DE-C 117 551 ist ein Fräswerkzeug beschrieben, mit dem das eingangs angegebene Verfahren durchführbar ist. Bei diesem Fräswerkzeug ist vorgesehen, daß der Werkzeugkörper am Umfang mehrere Schneidmesseranordnungen trägt, wobei die Schneidmesseranordnungen je nach der Drehrichtung begrenzte Schwenkbewegungen ausführen können. Die Schneidmesseranordnungen tragen jeweils zwei Schneiden, die je einer Drehrichtung zugeordnet sind. Durch die pendelnde Aufhängung der Schneidmesseranordnungen wird erreicht, daß bei der einen Drehrichtung die eine Schneide wirksam ist. Bei der entgegengesetzten Drehrichtung ist die andere Schneide dann sinngemäß wirksam.
Mit einem Fräswerkzeug der beschriebenen Art ist es möglich, ein Werkstück, beispielsweise ein Holzbalken oder dergleichen wahlweise in einer der beiden Drehrichtungen zu bearbeiten.
In dem Dokument DE-U 90 16 128.9 ist ein anderes Fräswerkzeug beschrieben, das ebenfalls in zwei Drehrichtungen verwendet werden kann. Bei diesem Fräswerkzeug sind auf einer gemeinsamen Welle mehrere verschiedene Teilwerkzeuge angeordnet, deren Schneiden einmal der einen und einmal der anderen Drehrichtung zugeordnet sind. Durch eine axiale Verschiebung des ganzen Werkzeuges ist es möglich, wahlweise das eine oder andere Teilwerkzeug an der gleichen Werkstücksstelle zum Einsatz zu bringen.
Die Erfindung will ein Verfahren vorschlagen, mit dem es möglich ist, den Arbeitsablauf zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs beschriebenen Verfahren. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß alle Schneiden bei der Rotation einander nachfolgen.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es in einfachster Weise, ohne Wechsel des Werkzeuges die sonst unvermeidbaren Ausrisse am Anfang oder auch am Ende von Schnitten in Holzwerkstücken zu vermeiden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind die wirksamen Schneiden des Fräswerkzeuges immer gegen das Werkstück gerichtet, so daß die Späne gegen das Werkstück gedrückt werden, so daß ein Abreißen vermieden wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Drehrichtungsumkehr dann vorgenommen wird, wenn bei der Relativbewegung die Drehachse des Fräswerkzeuges die Ebene des Schnittanfanges passiert hat. Im allgemeinem empfiehlt es sich, die Umkehr der Drehrichtung etwa in der Mitte des Schneidvorganges vorzunehmen.
Günstig ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren, wenn die Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück abgestoppt wird, daß die Relativbewegung ein geringes Maß in entgegengesetzter Richtung erfolgt und daß anschließend die Umsteuerung des Fräswerkzeuges in die andere Drehrichtung vorgenommen und die Relativbewegung in ursprünglicher Richtung fortgesetzt wird. Das Abstoppen des Fräswerkzeuges zum Zwecke der Umsteuerung erfolgt hierbei ohne Einwirkung auf das Werkstück.
Die Erfindung betrifft weiter ein verbessertes Fräswerkzeug, mit dem es möglich wird, bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genaue Schneidergebnisse zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein rotierendes Fräswerkzeug für Holzbearbeitungsmaschinen zur Durchführung des vorstehend angegebenen Verfahrens vor, wobei das Fräswerkzeug am Werkzeugkörper am Umfang vorzugsweise auswechselbare Schneidmesser trägt, die ein geringes radiales Maß über den Werkzeugkörper vorstehen, wobei alle Schneiden der Schneidmesser einander nachfolgen und wobei ein Teil der Schneiden der Schneidmesser einer Drehrichtung des Werkzeugkörpers und der andere Teil der entgegengesetzten Drehrichtung zugeordnet sind, wobei alle Schneiden den gleichen Abstand von der Rotationsachse aufweisen und wobei die Schneidmesser starr mit dem Werkzeugkörper verbunden sind.
Es ist gefunden worden, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Werkzeug durchführbar ist, bei dem alle Schneiden auf dem gleichen Durchmesser angeordnet sind, starr mit dem Werkzeugkörper verbunden sind und bei der Rotation einander nachfolgen, was erhebliche Vorteile mit sich bringt. Beim Schneidvorgang ergibt sich keine Relativbewegung zwischen den Schneidmessern und dem Werkzeugkörper. Dabei sind nur diejenigen Schneiden wirksam, die der jeweiligen Drehrichtung zugeordnet sind. Die anderen Schneiden nehmen an diesem Schneidvorgang überhaupt nicht teil. Sie gleiten in der Regel auch nicht auf der geschnittenen Fläche, so daß keine Gefahr besteht, daß sich diese Schneidmesser beim Schneidvorgang nachteilig bemerkbar machen.
Das überraschende Ergebnis der erfindungsgemäßen Anordnung kommt offenbar dadurch zustande, daß beim Schneidvorgang wegen der Nachgiebigkeit des Werkstoffes Holz, die Frästiefe jeweils etwas größer ist, als es der theoretischen Bahn der betreffenden Schneide entsprechen würde. Die Schneide zieht offenbar den Span und die dem Span benachbarten Holzteile etwas heran. Nach dem Abheben des Spanes weicht das nichtgeschnittene Holz wieder zurück, so daß es mit der nachfolgenden "nichtschneidenden" Schneide nicht in Kontakt kommt.
Durch das erfindungsgemäße Fräswerkzeug ist es nun möglich, durch einfache Umsteuerung des Antriebsmotors die Drehrichtung des Fräswerkzeuges den jeweiligen Wünschen anzupassen. Es ist möglich, daß die Späne immer in die gleiche Richtung ausgetragen werden. Das Fräswerkzeug kann, je nach dem Bearbeitungsablauf, sowohl beim Vorschub als auch beim Rückhub Fräsarbeit leisten, ohne daß die Qualität der bearbeiteten Flächen verringert wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß ein symmetrisch ausgebildetes Schneidwerkzeug verwendet wird, das in der Umfangsrichtung beidseitig Schneiden besitzt. Der Herstellungsaufwand für ein Fräswerkzeug gemäß der Erfindung muß also nicht vergrößert werden.
Die Schneidmesser, die die Erfindung verwendet, können vorzugsweise eine keil- oder trapezförmige Gestalt besitzen.
Die Erfindung ist auch unter Verwendung von vorbekannten blattartigen Schneidmessern realisierbar. In diesem Fall wird vorgeschlagen, daß ein keil- oder trapezförmiges Halteelement benutzt wird, das beidseitig die blattartigen Schneidmesser fixiert.
In manchen Fällen empfiehlt es sich, an der Stirnseite des Werkzeugkörpers einen Vorschneider anzuordnen, der Schneiden für beide Drehrichtungen aufweist. Dieser Vorschneider hat beispielsweise die Aufgabe, beim Herstellen einer Abstufung die seitliche Begrenzung der Abstufung jeweils zu bearbeiten.
Die Erfindung ist in erster Linie bei solchen Werkzeugkörpern anwendbar, die im wesentlichen eine zylinderische Gestalt besitzen, und wobei die Schneidmesser auf der Zylinderfläche des Werkzeugkörpers angeordnet sind. Die Erfindung ist aber nicht auf solche Formen von Werkzeugkörpern beschränkt. Der Werkzeugkörper kann beispielsweise auch eine konische Gestalt besitzen, falls dies für besondere Bearbeitungszwecke notwendig oder zweckmäßig erscheint. In diesem Fall sind dann die Schneidmesser in der Kegelfläche angeordnet. In Sonderfällen kann die Erfindung auch dann angewandt werden, wenn die Schneiden in der konischen oder auch ebenen Stirnfläche eines rotierenden Werkzeugkörpers angeordnet sind.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: eine teilweise Stirnansicht eines Fräswerkzeuges gemäß der Erfindung,
Fig. 2: die Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 bis Fig. 6: schematische Darstellung der verschiedenen Stellungen während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 7: eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges, das in den Betriebsstellungen der Fig. 3 bis 6 Verwendung findet und
Fig. 8: eine Seitenansicht des bearbeiteten Werkstückes.

Der Werkzeugkörper 6 mit der Rotationsachse 7 im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besitzt am Umfang 12 eine Mehrzahl von Schneidmessern 3, die insbesondere trapezförmige Gestalt besitzten. Die Befestigung dieser Schneidmesser 3 kann beispielsweise durch in der Fig. 1 nicht näher gezeigte Schrauben erfolgen, die radial von außen nach innen in den Werkzeugkörper 6 eingreifen und die Schneidmesser 3 festhalten.
Grundsätzlich sind für die Befestigung der Schneidmesser beim erfindungsgemäßen Fräswerkzeug 20 alle Befestigungsarten anwendbar die für Schneidmesser herkömmlicher Ausbildung angewandt werden.
Das Schneidmesser 3 besitzt die Schneiden 1 und 2. Im Bereich dieser Schneiden 1 und 2 besitzt der Werkzeugkörper Ausnehmungen 13 und 14, die dazu dienen, die Späne zu brechen und ein Abgleiten der Späne von den Schneiden zuzulassen. Die Ausnehmung 13 wirkt dabei mit der Schneide 1 zusammen und die Ausnehmung 14 mit der Schneide 2. Die Rotationsachse des Werkzeugkörpers 6 ist mit 7 bezeichnet.
Wenn nun der Werkzeugkörper in Richtung des Pfeiles 15 angetrieben ist, ist nur die Schneide 1 mit der Ausnehmung 13 wirksam. Die nachfolgende Schneide 2 ist bei dieser Drehrichtung ohne Wirkung. Sie kommt in aller Regel auch nicht mit dem Werkstück in Kontakt.
Bei einer Drehrichtung des Werkzeugkörpers in Richtung des Pfeiles 16, ist die Schneide 2 mit der Ausnehmung 14 wirksam, während die Schneide 1 und die zugehörige Ausnehmung 13 ohne Funktion sind.
An der Stirnseite 9 des Werkzeugkörpers 6 kann ein Vorschneider angeordnet sein.
Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 ist ein trapezförmiges Halteelement 8 vorgesehen, das durch eine Schraube 17 im Werkzeugkörper 6 gehalten ist. Das Halteelement 8 hält blattartige Schneidmesser 4 und 5 fest, die durch Zapfen 18 gesichert sind. Die Schneiden der Schneidmesser 4 und 5 sind mit 1 und 2 bezeichnet und wirken wie beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 jeweils mit den Ausnehmungen 13 bzw. 14 zusammen.
Der Vorschneider 10 besitzt die Schneiden 11, denen jeweils auch Ausnehmungen 19 zugeordnet sind.
Die axiale Länge der Schneidmesser kann frei gewählt werden. In manchen Fällen empfiehlt es sich, über die ganze Länge des Fräswerkzeugkörpers ein einziges Schneidmesser vorzusehen. In manchen Fällen ist es jedoch besser, eine Mehrzahl von Messern zu verwenden, die gegeneinander versetzt sind.
Die Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Endes des zu bearbeitenden Werkstückes 21. An dieses Werkstück soll mittels des Fräswerkzeuges 20, das um die Achse 7 umläuft, ein Zapfen angefräst werden. Das Werkzeug 20 besteht hierzu aus den beiden Werkzeugteilen 24 und 25 (s. Fig. 7). Der Abstand dieser beiden Werkzeugteile voneinander entspricht dabei der Breite des Zapfens 30, der aus dem Werkstück 21 herausgefräst werden soll. Die Teile 24 und 25 des Werkzeuges 20 besitzen eine Ausbildung, wie diese z.B. in den Fig. 1 oder 2 dargestellt ist. Im allgemeinen erfolgt die Relativbewegung zwischen dem Werkzeug 20 und dem Werkstück 21 in der Weise, daß das Werkzeug in einem Schlitten geführt und dieser Schlitten verschiebbar ausgebildet ist. Das Werkstück 21 ist dabei fest eingespannt. In besonderen Fällen kann beim erfindungsgemäßen Verfahren das Werkzeug auch relativ ortsfest sein, während das Werkstück verschoben wird.
In der Fig. 3 ist angenommen, daß sich das Werkzeug in Richtung des Pfeiles 26 voranbewegt, während die Drehrichtung durch den Pfeil 27 angedeutet ist. Die Schneiden am Umfang des Werkstückes 20 sind somit gegen das Werkstück 21 gerichtet.
Diese Bewegung wird fortgesetzt bis etwa die Stellung der Fig. 4 erreicht ist. Der Schnittanfang 22 ist auf diese Weise einwandfrei bearbeitet, und die Achse 7 hat die Ebene 23, der der Schnittanfang angehört, passiert. In dieser Stellung des Werkzeuges wird das Werkzeug etwas gegen die Vorschubrichtung 26 zurückgezogen (s. Fig. 5), so daß die Schneiden vom Werkstück freikommen, und die Drehrichtung des Werkzeuges wird umgesteuert. Das Werkzeug dreht sich jetzt in Richtung des Pfeiles 28.
Diese Umsteuerung geht sehr rasch vor sich, da es leicht möglich ist, durch geeignete Bremsen den Antriebsmotor rasch anzuhalten.
Nun wird der Schneidvorgang wieder in Richtung des Pfeiles 26 fortgesetzt. Die Schneiden greifen wieder in das Werkstück ein, und das Werkzeug 20 kommt schließlich vom Werkstück frei. Dies ist in der Fig. 6 gezeigt. Auf diese Weise wird nicht nur der Schnittanfang 22 einwandfrei und ohne Ausrisse bearbeitet. Auch das Schnittende 29 ist einwandfrei bearbeitet, da bei der Drehrichtung gemäß Pfeil 28 die Schneiden auf die äußeren Holzfasern derart einwirken, daß diese gegen das Werkstück 21 gepreßt werden.

Claims

Verfahren zur Bearbeitung von Holzwerkstücken in Holzbearbeitungsmaschinen mit einem rotierenden Fräswerkzeug (20), mit am Umfang angeordneten Schneidmessern (3,4,5) mit Schneiden (1,2), die entgegengesetzten Drehrichtungen zugeordnet sind, wobei alle Schneidmesser (3,4,5) starr mit dem Werkzeugkörper (6) verbunden sind, wobei alle Schneiden den gleichen Abstand von der Rotationsachse aufweisen und wobei das Werkstück (21) und das Werkzeug (20) relativ zueinander bewegt werden, wobei die Werkstückbearbeitung mit einer Drehrichtung des Werkzeuges (20) begonnen wird, bei der die Schneiden gegen den Schnittanfang gerichtet sind und wobei nach Bearbeitung des Schnittanfanges die Drehrichtung des Fräswerkzeuges (20) umgekehrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schneiden (1,2) bei der Rotation einander nachfolgen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtungsumkehr dann vorgenommen wird, wenn bei der Relativbewegung die Drehachse (7) des Fräswerkzeuges (20) die Ebene (23) des Schnittanfanges (22) passiert hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung zwischen dem Werkzeug (20) und dem Werkstück (21) abgestoppt wird, daß die Relativbewegung ein geringes Maß in entgegengesetzter Richtung erfolgt und daß anschließend die Umsteuerung des Fräswerkzeuges (20) in die andere Drehrichtung vorgenommen und die Relativbewegung in ursprünglicher Richtung fortgesetzt wird.
Rotierendes Fräswerkzeug (20) für Holzbearbeitungsmaschinen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fräswerkzeug am Werkzeugkörper (6) am Umfang (12) vorzugsweise auswechselbare Schneidmesser (3,4,5) trägt, die ein geringes radiales Maß über den Werkzeugkörper vorstehen, wobei alle Schneiden (1,2) der Schneidmesser (3,4,5) einander nachfolgen und wobei ein Teil (1) der Schneiden (1,2) der Schneidmesser (3,4,5) einer Drehrichtung des Werkzeugkörpers (6) und der andere Teil (2) der entgegengesetzten Drehrichtung zugeordnet sind, wobei alle Schneiden (1,2) den gleichen Abstand von der Rotationsachse (7) aufweisen und wobei die Schneidmesser (3,4,5) starr mit dem Werkzeugkörper (6) verbunden sind.
Fräswerkzeug nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein symmetrisch ausgebildetes Schneidmesser (3), das in der Umfangsrichtung beidseitig Schneiden (1,2) besitzt.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidmesser (3) eine keil- oder trapezförmige Gestalt besitzen.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch ein keil- oder trapezförmiges Halteelement (8), das beidseitig blattartige Schneidmesser (4,5) fixiert.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite (9) des Werkzeugkörpers (6) Vorschneider (10) angeordnet sind, die Schneiden (11) für beide Drehrichtungen aufweisen.