Messerkopf, insbesondere Profilmesserkopf Cutter head, in particular profile cutter head
Die Erfindung betrifft einen Messerkopf, insbesondere einen Profilmesserkopf, mit einem Grundkörper, der mit wenigstens zwei gleichmäßig über seinen Umfang verteilt angeordneten Aufnahmen versehen ist, in denen Messer mittels je einer Spann¬ vorrichtung, welche wenigstens je ein Spannelement und mindes¬ tens eine mit diesem sowie dem Grundkörper zusammenwirkende Spannschraube aufweist, austauschbar festlegbar sind.The invention relates to a cutter head, in particular a profile cutter head, with a base body which is provided with at least two receptacles which are arranged uniformly distributed over its circumference, in which cutters each by means of a clamping device which has at least one clamping element and at least one with this and the base body cooperating clamping screw, are interchangeably fixed.
Die bekannten Messerköpfe dieser Art werden zum Bearbeiten, beispielsweise zum Herstellen von Profilen, von Vollholz und Holzwerkstoffen verwendet. Nachteilig ist bei diesen bekannten Werkzeugen, daß sie meist nur als Einzel- oder Universalmesser¬ kopf verwendbar sind, nicht aber integrierbar in Werkzeugsätze. Ferner ist der Bereich, in dem der Durchmesser und die Schnitt¬ breite gewählt werden kann, vielfach nicht genügend groß. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß die Verwendung von Leicht¬ metall für den Grundkörper problematisch ist, da die Spannkräf¬ te zu Kerbrissen in den Aufnahmen führen können. Erfolgt die
Sicherung der Spannelemente und der Messer durch eine Stift- Loch-Verbindung, dann kann es besonders bei einseitig ausladen¬ den Profilen zu einer Stiftdeformation kommen, was zu einer Lageveränderung der Spannelemente und Messer führt, wodurch es zu Oberflächenfehlern und einer Erhöhung der Restunwucht kommen kann. Ferner ist bei diesen bekannten Werkzeugen nicht die für eine saubere Oberfläche notwendige Minimierung der Vorspaltung bei Vollholzbearbeitung gegeben, da die Spannelemente keine Profilkontur unterhalb der Schneide der Messer aufweisen.The known cutter heads of this type are used for machining, for example for the production of profiles, solid wood and wood-based materials. A disadvantage of these known tools is that they can usually only be used as a single or universal knife head, but cannot be integrated into tool sets. Furthermore, the range in which the diameter and the cutting width can be selected is often not sufficiently large. Another disadvantage is that the use of light metal for the base body is problematic since the clamping forces can lead to notches in the receptacles. Does that happen Securing the clamping elements and the knives by means of a pin-hole connection, then pin deformation can occur, particularly in the case of unloading profiles, which leads to a change in the position of the clamping elements and knives, which can lead to surface defects and an increase in the residual unbalance . Furthermore, these known tools do not provide the minimization of pre-splitting necessary for a clean surface in solid wood processing, since the clamping elements have no profile contour below the cutting edge of the knife.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen verbes¬ serten Messerkopf zu schaffen. Diese Aufgabe löst ein Messer¬ kopf mit den Merkmalen des Anspruches 1.The object of the invention is therefore to create an improved cutter head. This task is solved by a knife head with the features of claim 1.
Der erfindungsgemäße Messerkopf kann für die Bearbeitung und insbesondere die Profilgebung von Vollholz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen und NE-Metallen verwendet werden, und zwar als Einzelwerkzeug oder in der Weise, daß er in Werlczeugsätze inte¬ griert ist. Die Werkzeuge können mit Bohrung, mit Schaft und mit definiertem Profil ausgebildet sein.The cutter head according to the invention can be used for the processing and in particular the profiling of solid wood, wood-based materials, plastics and non-ferrous metals, either as a single tool or in such a way that it is integrated in tool sets. The tools can be designed with a bore, with a shank and with a defined profile.
Ferner ist der Abmessungsbereich des erfindungsgemäßen Messer¬ kopfes, also der Bereich des wählbaren Durchmessers und der wählbaren Schnittbreite, wesentlich größer als bei den be¬ kannten Messerköpfen und stufenlos wählbar bei konstanter Profilgenauigkeit. Der Werkstoff für die Messer und die Schnittgeometrie sind für den entsprechenden Anwendungsbereich optimal wählbar.Furthermore, the range of dimensions of the cutter head according to the invention, ie the range of the selectable diameter and the selectable cutting width, is considerably larger than that of the known cutter heads and can be selected continuously with constant profile accuracy. The material for the knives and the cutting geometry can be optimally selected for the corresponding area of application.
Auch der Einsatz von Leichtmetall für den Grundkörper ist pro¬ blemlos möglich, da das Material des Grundkörpers durch die Spannmittel nur einer Kompresssionsbelastung ausgesetzt wird. Es lassen sich deshalb eine erhebliche Gewichtsreduzierung, ein gutes Handling, eine geringe Restunwucht und damit auch eine Schonung der Lagerung erreichen.The use of light metal for the base body is also possible without any problems, since the material of the base body is only exposed to a compression load due to the clamping means. It is therefore possible to achieve a considerable reduction in weight, good handling, low residual unbalance and thus also protection of the storage.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schwenkachse der Spann-
elemente bezüglich einer Druckfläche, welche die Spannkraft auf das Messer überträgt und dieses gegen eine Anlagefläche der Aufnahme drückt, gegen diese Anlagefläche hin versetzt ist. Die Zugkraft der Spannschraube kann dann besonders günstig in das auf das Spannelemeπt auszuübende Drehmoment umgesetzt werden.It is particularly advantageous if the pivot axis of the clamping elements with respect to a pressure surface, which transmits the clamping force to the knife and presses it against a bearing surface of the receptacle, is offset against this bearing surface. The tensile force of the clamping screw can then be converted particularly cheaply into the torque to be exerted on the clamping element.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist jedes Spannelemeπt als Lagermittel eine über die Druckfläche vorspringende, halb- zylindrische Materialpartie auf, die sich in axialer Richtung des Grundkörpers erstreckt und in eine im Querschnitt halb¬ kreisförmigen Nut der Aufnahme eingreift. Eine solche Lagerung ist einfach, ergibt eine formschlüssige Verbindung zwischen Spannelement und Grundkörper in axialer Richtung sowie eine genaue Positionierung in dieser Richtung. Ferner schließt die halbkreisförmige Nut die Gefahr aus, daß Kerbrisse auftreten können .In a preferred embodiment, each clamping element has a semi-cylindrical material portion projecting over the pressure surface as the bearing means, which extends in the axial direction of the base body and engages in a groove of the receptacle which is semicircular in cross section. Such storage is simple, results in a positive connection between the tensioning element and the base body in the axial direction and an exact positioning in this direction. Furthermore, the semicircular groove eliminates the risk of notching cracks.
Vorzugsweise greifen die Spannschrauben im Bereich zwischen der Lagerstelle des Spannelementes und dessen der Anlage am Messer dienender Druckfläche an.The clamping screws preferably engage in the area between the bearing point of the clamping element and its pressure surface which is used to rest against the knife.
Der Grundkörper ist vorzugsweise mit je einer Bohrung für jede Spannschraube versehen, die eine vom Spannelement wegweisende Schulter für die Anlage eines Kopfes der Spannschraube aufweist und auf eine Gewiπdebohrung des Spannelementes für den Eingriff der Spannschraube ausgerichtet ist. Die Spannschraube kann eine Inbusschraube mit Normal- oder Feingewinde sein, die von Hand mittels eines Sechskantschlüssels oder eines Torxschlüssels angezogen wird.The base body is preferably provided with a bore for each tensioning screw, which has a shoulder pointing away from the tensioning element for the abutment of a head of the tensioning screw and is aligned with a threaded bore of the tensioning element for the engagement of the tensioning screw. The clamping screw can be an Allen screw with normal or fine thread, which is tightened by hand using a hexagon wrench or a Torx wrench.
Jedes der Spannelemente ist vorzugsweise entsprechend dem zuge¬ ordneten Messer profiliert und erstreckt sich bis nahe zu dessen Schneide hin. Es wirkt damit als Spanbrecher. Aber auch die Mantelfläche des Lagerkörpers ist vorteilhafterweise ent¬ sprechend den Messern profiliert, wobei die Messer nur wenig über den Grundkörper überstehen. Hierdurch wird die erforder¬ liche Rückschlagsicherheit erreicht. Die profilierte, weitge-
hend geschlossene, runde Körperform minimiert die Lär esission .Each of the clamping elements is preferably profiled in accordance with the assigned knife and extends up to close to its cutting edge. It acts as a chip breaker. However, the lateral surface of the bearing body is also advantageously profiled in accordance with the knives, the knives only protruding slightly beyond the base body. The required security against kickback is hereby achieved. The profiled, widely The closed, round body shape minimizes noise emissions.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine in radialer Richtung formschlüssige Verbindung zwischen jedem Spannelement und dem zugeordneten Messer vorgesehen, und zwar in der Weise, daß in eine über die gesamte axiale Erstreckung des Messers in axialer Richtung verlaufende Nut eine Materialpartie des Spann¬ elementes eingreift, die ebenfalls über die gesamte axiale Erstreckung verläuft. Durch eine derartige Nut-Feder-Verbindung läßt sich eine hervorragende Fliehkraftsicherung erreichen, und zwar auch bei höchsten Schnittgeschwindigkeiten.In a preferred embodiment, a radially positive connection between each clamping element and the associated knife is provided, in such a way that a material portion of the clamping element engages in a groove extending in the axial direction over the entire axial extent of the knife also extends over the entire axial extent. Such a tongue and groove connection enables excellent centrifugal force protection to be achieved, even at the highest cutting speeds.
Für eine Positionierung des Messers in axialer Richtung ist vorteilhafterweise ein Zylinderstift vorgesehen.A cylindrical pin is advantageously provided for positioning the knife in the axial direction.
Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigenThe invention is explained in detail below using an exemplary embodiment shown in the drawing. Show it
Fig. 1 ein perspektivisch und auseinandergezogen dargestellte Ansicht des Ausführungsbeispiels,1 is a perspective and exploded view of the embodiment,
Fig. 2 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt einer Drauf¬ sicht auf die eine Stirnseite des Ausführungsbei¬ spiels .2 shows an enlarged section of a plan view of one end face of the exemplary embodiment.
Ein Profilmesserkopf weist einen als Ganzes mit 1 bezeichneten Grundkörper auf, der im Ausführungsbeispiel aus Leichtmetall besteht, aber auch aus Stahl oder Kunststoff bestehen könnte und mit einer zentralen, ihn axial durchdringenden Bohrung 2 zur Aufnahme eines Schaftes versehen ist. Ferner weist der Grundkörper 1 mehrere über den Umfang des Grundkörpers gleich¬ mäßig verteilt angeordnete, im Ausführungsbeispiel zwei diame¬ tral geordnete, gleich ausgebildete Aufnahmen 3 auf, die zu seiner Außenmantelfläche hin offen sind und sich von einer zur anderen Stirnfläche erstrecken. Die in Fig. 2 rechts darge-
stellte Flanke der nutartigen Aufnahme 3 bildet eine ebene, zu einer Radialebene des Grundkörpers 1 parallel verlaufende Anla¬ gefläche 4 für ein plattenförmiges Messer 5. Die Erstreckung der Anlagefläche 4 von der Außenmantelfläche des Grundkörpers 1 in diesen hinein ist größer als die entsprechende Erstreckung des Messers 5, und zwar um einen Betrag, der etwas größer ist als der Durchmesser einer Bohrung 6 die von der Außenmantelflä¬ che des Grundkörpers her diesen lotrecht zu der Anlagefläche 4 durchdringt und in letzterer radial innerhalb desjenigen Berei¬ ches mündet, der sich an den der Anlage des Messers 5 dienenden Bereiche anschließt.A profile cutter head has a base body designated as a whole by 1, which in the exemplary embodiment consists of light metal, but could also consist of steel or plastic and is provided with a central, axially penetrating bore 2 for receiving a shaft. Furthermore, the base body 1 has a plurality of receptacles 3, which are arranged uniformly distributed over the circumference of the base body, in the exemplary embodiment two diametrically ordered, are of the same design and which are open towards its outer surface and extend from one end face to the other. The right in Fig. 2 The flank of the groove-like receptacle 3 forms a flat contact surface 4 for a plate-shaped knife 5, which runs parallel to a radial plane of the base body 1. The extension of the contact surface 4 from the outer lateral surface of the base body 1 into it is greater than the corresponding extension of the knife 5, namely by an amount which is slightly larger than the diameter of a bore 6 which penetrates perpendicularly from the outer surface of the base body to the contact surface 4 and opens radially in the latter within the area which adjoins the Attachment of the knife 5 serving areas.
An das innenliegende Ende der ebenen Anlagefläche 4 schließt sich, wie die Figuren zeigen, eine im Querschnitt halbkreisför¬ mige Nut 7 an, die in die Aufnahme 3 hinein offen ist und sich über die gesamte axiale Länge des Grundkörpers 1 erstreckt.As shown in the figures, the inner end of the flat contact surface 4 is adjoined by a groove 7 with a semicircular cross section, which is open into the receptacle 3 and extends over the entire axial length of the base body 1.
Diese Nut 7 dient der schwenkbaren Lagerung eines plattenförmi- gen Spannelementes 8 für das Messer 5. Das plattenför ige Spannelement 8 weist längs seines der zentralen Bohrung 2 am nächsten liegenden Randes eine halbzylindrische Materialpartie 8' auf, welche über die gesamte axiale Erstreckung des Spann- elemeπtes 8 verläuft. Diese halbzylindrische Materialpartie 8' springt über die ebene, dem Messer 5 zugekehrte Druckfläche 9 des Spannelemeπtes 8 vor, und zwar um einen Betrag, der größer ist als die Dicke des Messers 5, und greift in die Nut 7 unter Bildung einer schwenkbaren Lagerung des Spannelementes 8 ein. Die parallel zur zentralen Bohrung 2 des Grundkörpers verlau¬ fende Schwenkachse ist deshalb gegenüber der Druckfläche 9 über die Anlagefläche 4 hinaus versetzt. Ferner positioniert die halbzylindrische Materialpartie 8' zusammen mit der Nut 7 das Spannelement 8 in radialer Richtung und bildet eine formschlüs¬ sige Verbindung zwischen Spannelement 8 und Grundkörper 1, welche alle auftretenden Fliehkräfte aufzunehmen vermag.This groove 7 is used for the pivotable mounting of a plate-shaped clamping element 8 for the knife 5. The plate-shaped clamping element 8 has along its edge closest to the central bore 2 a semi-cylindrical material section 8 'which extends over the entire axial extent of the clamping elemeπtes 8 runs. This semi-cylindrical material portion 8 'projects over the flat, the knife 5 facing pressure surface 9 of the clamping element 8, namely by an amount which is greater than the thickness of the knife 5, and engages in the groove 7 to form a pivotable mounting of the clamping element 8 a. The pivot axis running parallel to the central bore 2 of the base body is therefore offset beyond the contact surface 4 with respect to the pressure surface 9. Furthermore, the semi-cylindrical material portion 8 ', together with the groove 7, positions the clamping element 8 in the radial direction and forms a positive connection between the clamping element 8 and the base body 1, which is able to absorb all centrifugal forces that occur.
In dem Bereich zwischen der halbzylindrischen Materialpartie 8' und der Druckfläche 9, welche am Messer 5 anliegt, wird das
Spannelement 8 von einer mit der Bohrung 6 fluchtenden Gewinde- bohruπg durchdrungen, in welche eine Spannschraube 10 ein¬ greift, welche von außen her in die Bohrung 6 eingeführt wird und mit ihrem Kopf an einer vom Spannelement 8 wegweisenden Schulter 6' des Grundkörpers anliegt. Das Spannelement 8 wird also von der Spannschraube 10 gegen die die Anlagefläche 4 bildenden Flanke des Gruπdkörpers 1 gezogen, wodurch die Spann¬ schraube 10 nur auf Zug und das Material des Grundkörpers 1 nur auf Druck beansprucht ist. Daher besteht keine Gefahr, daß durch die Spannkraft die Aufnahme 3 aufgeweitet wird. Außerdem verhindert die halbkreisförmige Nut 7 das Auftreten von Kerb¬ rissen am Übergang von den Flanken der Aufnahme 3 zu deren Grund .In the area between the semi-cylindrical material section 8 'and the pressure surface 9, which bears against the knife 5, this becomes Clamping element 8 is penetrated by a threaded bore aligned with the hole 6, into which a clamping screw 10 engages, which is inserted into the hole 6 from the outside and rests with its head on a shoulder 6 'of the base body pointing away from the clamping element 8. The tensioning element 8 is thus pulled by the tensioning screw 10 against the flank of the base body 1 forming the contact surface 4, whereby the tensioning screw 10 is only subjected to tension and the material of the base body 1 is only subjected to pressure. There is therefore no danger that the receptacle 3 will be expanded by the clamping force. In addition, the semicircular groove 7 prevents the occurrence of notches at the transition from the flanks of the receptacle 3 to the base thereof.
Zur radialen Positionierung des Messers 6 und seiner bezüglich der Fliehkräfte formschlüssigen Verbindung mit dem Spannelement 8 ist das Messer 5 nahe seinem innenliegenden Rand auf der dem Spannelement 8 zugekehrten Seite mit einer parallel zur zentra¬ len Bohrung 2 über die gesamte axiale Erstreckung verlaufenden Nut 11 versehen, in die eine korrespondierend ausgebildete Rippe 12 des Spanπelementes 8 eingreift, welche ebenfalls über die gesamte axiale Erstreckungsrichtuπg verläuft.For the radial positioning of the knife 6 and its connection with the clamping element 8 with respect to the centrifugal forces, the knife 5 is provided near its inner edge on the side facing the clamping element 8 with a groove 11 running parallel to the central bore 2 over the entire axial extent , in which a correspondingly designed rib 12 of the clamping element 8 engages, which also extends over the entire axial direction of extension.
Ein aus der Anlagefläche 4 lotrecht herausragender Zylinder¬ stift 13 dient der axialen Positionierung des Messers 5, indem er in eine Sicheruπgsnut 14 am inneren Rand des. Messers 5 eingreift .A cylinder pin 13 protruding perpendicularly from the contact surface 4 serves to axially position the knife 5 by engaging in a safety groove 14 on the inner edge of the knife 5.
In demjenigen Bereich, welcher den Abschnitt des Spannelementes 8 zwischen der Rippe 12 und der halbzylindrischen Materialpar¬ tien 8' aufnimmt, ist die Weite der Aufnahme 3 nur wenig größer als die Summe aus der Dicke des Messers 5 und des Spannelemen¬ tes 8. Außerhalb dieses Bereiches ist die Weite der Aufnahme 3 auf ein vielfaches vergrößert unter Bildung einer ausgerundeten Stufe, da dieser Teil der Aufnahme 3 als Spannut dient.In the area which receives the section of the clamping element 8 between the rib 12 and the semi-cylindrical material parts 8 ', the width of the receptacle 3 is only slightly larger than the sum of the thickness of the knife 5 and the clamping element 8. Outside this area, the width of the receptacle 3 is increased many times over to form a rounded step, since this part of the receptacle 3 serves as a flute.
Die beiden äußeren strichpunktierten Kreislinien 15 und 16
sollen nur veranschaulichen, daß unterschiedlich große Flug¬ kreise realisiert werden können.The two outer dash-dotted circular lines 15 and 16 are only intended to illustrate that flight circles of different sizes can be realized.
Da beim Festziehen der Spannschraube 10 das Spannelement 8 eine geringfügige Schwenkbewegung ausführt, läßt sich die Spannkraft über die gesamte Druckfläche 9 bis zu deren radial außenliegen¬ dem Rand auf das Messer 5 tragen, was eine vorzügliche Klemmung des Messers 5 ergibt. Da das Spannelement 8 entsprechend dem Messer 5 profiliert ist und sich bis nahe an die Schneide des Messers 5 erstreckt sowie mit einer Ablaufschräge 8' versehen ist, wirkt es als Spanbrecher.Since the clamping element 8 executes a slight swiveling movement when the clamping screw 10 is tightened, the clamping force can be transmitted to the knife 5 over the entire pressure surface 9 up to its radially outer edge, which results in an excellent clamping of the knife 5. Since the clamping element 8 is profiled according to the knife 5 and extends up to close to the cutting edge of the knife 5 and is provided with a run-off slope 8 ', it acts as a chip breaker.
Auch der Grundkörper 1 ist entsprechend dem Messer 5 profi¬ liert, wobei, wie Fig. 2 zeigt, das Messer 5 nur wenig, bei¬ spielsweise 1 mm, über die Außenmantelfläche des Grundkörpers 1 übersteht. Hierdurch wird die erforderliche Rückschlagsicher¬ heit gewährleistet, während die optimale Gestaltung des Span¬ raumes und die Ausbildung des Spannelementes 8 als Spanbrecher einen störungsfreien Spanablauf und damit die Reduzierung der Staubentwicklung gewährleisten.
The base body 1 is also profiled in accordance with the knife 5, the knife 5 projecting only a little, for example 1 mm, beyond the outer lateral surface of the base body 1, as shown in FIG. 2. This ensures the required safety against kickback, while the optimal design of the chip space and the design of the clamping element 8 as chip breaker ensure a trouble-free chip flow and thus a reduction in the development of dust.