EP1358980A2 - Zweidimensional wirksames Messer für Zerspanmaschinen sowie Vorrichtung und Verfahren zu seiner Herstellung und Nachschärfung - Google Patents

Zweidimensional wirksames Messer für Zerspanmaschinen sowie Vorrichtung und Verfahren zu seiner Herstellung und Nachschärfung Download PDF

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EP1358980A2
EP1358980A2 EP03009310A EP03009310A EP1358980A2 EP 1358980 A2 EP1358980 A2 EP 1358980A2 EP 03009310 A EP03009310 A EP 03009310A EP 03009310 A EP03009310 A EP 03009310A EP 1358980 A2 EP1358980 A2 EP 1358980A2
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EP
European Patent Office
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knife
cutting
grinding
knives
cutting edge
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03009310A
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English (en)
French (fr)
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EP1358980A3 (de
Inventor
Thomas Freichel
Wolfgang Holzer
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Fritz Egger GmbH and Co OG
Original Assignee
Fritz Egger GmbH and Co OG
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Publication date
Application filed by Fritz Egger GmbH and Co OG filed Critical Fritz Egger GmbH and Co OG
Publication of EP1358980A2 publication Critical patent/EP1358980A2/de
Publication of EP1358980A3 publication Critical patent/EP1358980A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B3/00—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools
    • B24B3/36—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of cutting blades
    • B24B3/368—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of cutting blades installed as an accessory on another machine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C18/00—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
    • B02C18/06—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives
    • B02C18/16—Details
    • B02C18/18—Knives; Mountings thereof
    • B02C18/186—Axially elongated knives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L11/00—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor
    • B27L11/005—Tools therefor

Definitions

  • the invention relates to a two-dimensionally effective knife for cutting machines, especially for wood-cutting machines, a device for producing and resharpening such Knife with at least one grinding tool as well corresponding process for manufacturing and resharpening such knife.
  • logs and logs can be made defined wood chips are produced, which are then e.g. to wood-based panels or beam-shaped products be pressed.
  • Cutting machines can also be found in the plastics processing application, e.g. for the production of granules. The following explanations therefore apply Cutting machines in general and are not limited on wood chip machines.
  • the nature of the chips produced determines the physical properties of the following produced materials, e.g. of wood-based materials, which in used in the construction and furniture industries.
  • the raw material yield is determined by the sharpness of the knives. Blunt knives produce fine material during the cutting process, which has to be screened and thus from the Production process is removed.
  • a rotatable one stored knife ring (also as knife ring or basket referred to), which is preceded by a feed trough.
  • the rotating knife ring and clocked through the Knife ring passed by fiber course machined, whereby the cycle length is determined by the depth of the knife ring becomes.
  • the circumference of the knife ring is even Distance knives arranged, their knives all intersect are on a common flight circle and inside are directed.
  • the radius difference between the Radial circle radius of the knife edges and the larger radius the cylindrical inner wall of the knife ring determines the Chip thickness.
  • each knife with uniform axially spaced from each other, the cutting edges also describe an inward circle, whose radius is that of the knife edge (also main edge called), reduced by at least the chip strength, equivalent.
  • This the main cutting edge by at least one Scribe blades that advance the chip thickness produce transverse to the Grain direction of the wood according to its arrangement ring-shaped grooves in the trunk wood, their distance from each other corresponds to the span length. The tribes become quasi immediately before the chips are cut perpendicular to the fiber incised to define the length of the chips.
  • Knife packages of a knife wreath One option is to replace the Knife packages of a knife wreath.
  • the knife packs exist from a knife holding plate, one detachable with this connected knives and several for example from the DE 80 28 362 U1 known scoring blades, which also are detachably connected to the main knife.
  • the production process is repeated several times a day Intervals interrupted.
  • DE 35 05 077 A1 the knife ring from the cutting machine is described removed and against a second knife ring with sharp Knife packages exchanged. After this procedure the Cutting machine continue their production process, while the knife packages on the removed knife ring individually change.
  • the knives are used by the sharpening process Knife holding plates removed and after sharpening in one Adjustment device outside of the knife ring again with screwed the holding plates to knife packs.
  • a disadvantage of this construction of the knives or Knife packages is that before sharpening the main knife First all scoring blades have to be removed. would If they remain on the knife, a collision would occur the grinding tool working along the main cutting edge. There each knife set of a knife ring several hundred Scoring blades, the removal and after the Grind the scraper blades again represents considerable expenditure of time, which results in high Reflects personnel costs. Also the material costs attract attention because the scoring blades are quite complex Strip steel must be manufactured.
  • the scoring blades are as Disposable knives designed and can not be economical be sharpened because they are too thin. To an optimal The scoring blades should ensure machining every sharpening process of the main cutting edge is replaced by new ones become.
  • the scoring blades are in often used in practice, which is true Reduces costs, but does not cut evenly allows.
  • the proportion of fine goods increases, the committee in Production process increases and at the same time it decreases Quality of the board materials produced by frayed End faces of the chips produced.
  • Knife ring It also represents replacing the whole Knife ring represents a considerable effort. This solution can therefore not be reliable and economical be considered.
  • an automatic grinding machine should be used, which is driven into the knife ring of the cutting machine in order to there in several steps first the main cutting edges and then grind the scoring blades. After an elevated Current consumption, caused by the dull Chip knife, the cutting machine machine is triggered has, it moves from the working position into the Maintenance position.
  • the plate-shaped Span knife evenly spaced on the back Scoring blades with scoring organs are permanently attached, solved radially to the amount of wear inside the Knife ring pushed and reattached.
  • a Grinding roller with the length of the chip knife and with evenly spaced ring grooves with the profile of the Scoring organs are used for sharpening chip knives and Ritz organs.
  • Sharpening takes place in two grinding phases.
  • the chip knife sharpened.
  • the infeed of the grinding roller corresponds here the radial displacement of the chip knife.
  • the present invention is therefore the object based on the manufacture and resharpening of two-dimensionally effective knives for cutting machines, especially for wood chip machines, and thus the Optimize chip production.
  • This object is achieved by a two-dimensionally effective knife solved one Main cutting edge and at least one cutting edge, the knife and the cutting edges being made in one piece are.
  • Knives according to the invention without problems from grinding standard blades in one piece manufacture.
  • the above task is performed by a Device for producing and resharpening two-dimensionally effective knives for cutting machines solved, which is provided with a grinding tool that at least two arranged at an angle to each other Has grinding surfaces.
  • both a main cutting edge and also at least one side of a cutting edge Knife manufactured or sharpened can be in a single Work step. In this way will also manufacture and maintain, especially that Sharpening, the knife significantly simplified.
  • the invention relates to a knife 1, which in Cutting machines, especially for wood cutting, is used.
  • Knife 1 a main cutting edge 2 and several from the Open space 3 cut-off blades 4.
  • the structure of the knife 1, in which the main cutting edge 2 and the Cutting blades 4 are made from one piece, has the decisive advantage that instead of a whole Knife package only exchanged a single knife 1 must become. The tedious dismantling is also eliminated of packages before grinding and assembling afterwards.
  • the knife 1 is in one grinding Process step from commercially available standard blades manufacture.
  • previously known methods see a complex, multi-component structure, whereby a high level of grinding technology arises.
  • Fig. 2 shows a side view of an inventive Knife 1. It can be seen that the cutting edges 4 neither on the top nor on the bottom of the knife 1 protrude.
  • This construction allows when for example, a knife holding plate is provided, one easier assembly of the knife packs. Because of the special Shape, i.e. without over the contour of the knife 1 protruding elements, the handling of the knife 1 both inside and outside the machine much easier. Also easier resharpening Knife 1 in the machine or an automatic adjustment the knife 1 in the knife ring is conceivable.
  • Figures 3 and 4 show one Embodiment in which the knife 1 immediately, d. H. without additional holding plate, in the Knife ring is installed. Because on a holding plate can be dispensed with, and thus the knife 1 directly fewer components can be clamped. This increases the accuracy of the cutting machine because each component can only be manufactured with tolerances. So the more components used in a knife pack find, the greater the additive tolerances. These tolerances mean that in the prior art the Flight circle of the knife is not uniform and therefore chips of different thickness are produced, which further production process and the quality of the End product affected.
  • FIGs 3 and 4 also show the operation of a Wood chip machine with a knife ring that matches the Knives 1 according to the invention is equipped.
  • the knife wreath consists of a carrier disc and a carrier ring, between which the so-called knife carriers in are evenly spaced.
  • Fig. 3 there are three this knife holder shown.
  • the knife ring is over a shaft connected to the carrier disk is driven, whose axis is perpendicular to the plane of the drawing.
  • Knife 1 via frictional engagement by means of a clamping plate held that by rotating the knife ring the logs fed cyclically are machined. in this connection the knife ring moves in the infeed direction against the stationary part of the machine.
  • the chips are cut to length.
  • Knife 1 is the functioning of the invention Knife 1 shown. As the knife ring turns, each cutting edge 4 scratches a groove in the part to be cut Wood and the main cutting edge 2 separate the finished chips. The distance between the cutting edges 4 corresponds to that later chip length L. By the knife board is the Chip thickness defined.
  • Fig. 5 shows schematically the machining process.
  • the Cutting edges 4 scratch the trunk in the example shown into six segments, which in the lower part of FIG. 5 too is recognizable, and the main cutting edges 2 then separate several Roundwood chips. The spacing of the cutting edges 4 result in the length L of the chips.
  • FIGS. 6 and 7 show schematically how the knives 1 manufactured by means of the device according to the invention or can be sharpened.
  • 6 sharpen or several rotating, rotationally symmetrical, frustoconical grinding tools 5 whose Axes of rotation are perpendicular to the free surface 3, in one single work step both the main cutting edge 2 and the cutting edges 4. Due to at least one chamfer 6 the grinding tool 5 has at least two angles mutually arranged grinding surfaces 9 and 10.
  • the Chamfer 6 defines the tip angle 7 of the cutting edges 4. Due to the parallel to the cutting edge flanks running feed direction increases the height of the Cutting blades 4 with increasing distance from the Main cutting edge 2 on.
  • the knife 1 becomes the free surface 3 ground along. In this way, both the The main cutting edge 2 and the cutting edges 4 are ground or sharpened.
  • the cutting edges 4 go from the Main cutting edge 2 out and rise backwards. Since it is with the cutting edges 4 um from the free area 3 elaborated elements, they do not survive the contour of the knife 1 out.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a Grinding tool 8, namely a grinding wheel, the Rotation axis horizontal to the free surface 3 of the knife 1 stands and has a chamfer 6 on each side.
  • This Grinding tool 8 is on two opposite sides frustoconical.
  • the two grinding methods are only examples. Naturally the knives 1 with their cutting edges 4 can also be used other grinding methods or bodies are produced.
  • the invention enables, on the one hand, before the first use in a cutting machine from the open space 3 existing Standard cutting blades 4 grinding technology to work out, on the other hand a multiple resharpening both the main cutting edges 2 and the cutting edges 4 of blunt knives after a few hours Labor.
  • the knife 1 according to the invention can be used in any Cutting process can be used.
  • An example is that Use as a paring knife for making Veneer strips.
  • a tree trunk rotates on one standing knife 1 over and turns every revolution the desired veneer thickness is delivered.
  • a peeling with these knives 1 would thus produce veneer strips.
  • a Another application would be as a replacement for comb knives in cutting machines.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein zweidimensional wirksames Messer (1) für Zerspanmaschinen, insbesondere für Holzspanmaschinen. Das Messer (1) weist eine Hauptschneide (2) und mindestens eine Trennschneide (4) auf, wobei das Messer (1) und die Schneiden (2, 4) einstückig ausgeführt sind. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen und Nachschärfen von zweidimensional wirksamen Messern (1) für Zerspanmaschinen, insbesondere für Holzspanmaschinen, mit mindestens einem Schleifwerkzeug (5, 8) sowie ein entsprechendes Verfahren. Das Schleifwerkzeug (5, 8), welches dazu dient, über das Messer (1) geführt zu werden, weist mindestens zwei winkelig zueinander angeordnete Schleifflächen (9, 10) auf. Auf diese Weise wird das Herstellen und Nachschärfen von zweidimensional wirksamen Messern und damit auch die Herstellung von Spänen optimiert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein zweidimensional wirksames Messer für Zerspanmaschinen, insbesondere für Holzspanmaschinen, eine Vorrichtung zum Herstellen und Nachschärfen solcher Messer mit mindestens einem Schleifwerkzeug sowie ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen und Nachschärfen solcher Messer.
In Zerspanmaschinen können aus Rund- und Stückholz definierte Holzspäne hergestellt werden, welche dann z.B. zu Holzwerkstoffplatten oder balkenförmigen Produkten verpresst werden. Zerspanmaschinen finden aber auch u.a. in der Kunststoffverarbeitung Anwendung, z.B. zur Herstellung von Granulat. Die folgenden Ausführungen betreffen also Zerspanmaschinen im allgemeinen und sind nicht beschränkt auf Holzspanmaschinen.
Die Beschaffenheit der hergestellten Späne bestimmt die physikalischen Eigenschaften der daraus im Weiteren produzierten Werkstoffe, z.B. der Holzwerkstoffe, welche in der Bau- und in der Möbelindustrie verwendet werden.
Gerade der Einsatz der aus den Spänen hergestellten Produkte in der Bauindustrie mit tragenden und aussteifenden Funktionen macht eine hohe Qualität der Späne in Gleichmäßigkeit, Oberflächenbeschaffenheit und Randschärfe notwendig. Diese Forderung nach einer hohen Spanqualität kann jedoch nur erfüllt werden, wenn ständig optimal geschärfte Schneiden in die Zerspanmaschinen eingesetzt werden. Ein regelmäßig stattfindendes, schnelles und wirtschaftliches Wechseln und Schärfen der Messer ist somit für einen optimalen Produktionsprozess unabdingbar.
Neben den Eigenschaften der Endprodukte wird auch die Rohstoffausbeute von der Schärfe der Messer bestimmt. Stumpfe Messer erzeugen beim Zerspanvorgang Feingut, welches ausgesiebt werden muss und somit aus dem Produktionsprozess ausgeschleust wird.
Für die Zerspanung von Rund- und Stückholz haben sich in den letzten Jahren sogenannte Messerringzerspaner durchgesetzt.
In dem Gehäuse einer modernen Holz-Zerspanungsmaschine, z.B. eines Messerringzerspaners, befindet sich ein drehbar gelagerter Messerkranz (auch als Messerring oder -korb bezeichnet), dem eine Zuführrinne vorgeschaltet ist. In einem diskontinuierlichen Betrieb werden die Holzstämme in den rotierenden Messerkranz getaktet und durch den quer zum Faserverlauf vorbeigeführten Messerkranz zerspant, wobei die Taktlänge durch die Tiefe des Messerkranzes bestimmt wird. Am Umfang des Messerkranzes sind in gleichmäßigem Abstand Messer angeordnet, deren Messerschneiden sich alle auf einem gemeinsamen Flugkreis befinden und nach innen gerichtet sind. Die Radiendifferenz zwischen dem Flugkreisradius der Messerschneiden und dem größeren Radius der zylindrischen Innenwand des Messerkranzes bestimmt die Spandicke.
An jedem Messer sind separate Ritzklingen mit gleichmäßigem axialen Abstand zueinander angeordnet, deren Schneiden ebenfalls nach innen gerichtet einen Flugkreis beschreiben, dessen Radius dem der Messerschneide (auch Hauptschneide genannt), vermindert um mindestens die Spanstärke, entspricht. Diese der Hauptschneide um mindestens eine Spanstärke voreilenden Ritzklingen erzeugen quer zur Faserrichtung des Holzes entsprechend ihrer Anordnung ringförmige Rillen im Stammholz, deren Abstand zueinander der Spanlänge entspricht. Die Stämme werden somit quasi unmittelbar vor dem Abtrennen der Späne senkrecht zur Faser eingeritzt um so die Länge der Späne zu definieren.
Damit die Spanqualität auf gleichbleibend hohem Niveau gehalten werden kann ist es unabdingbar, dass die Zerspanmaschine immer mit ausreichend scharfen Messern arbeitet. Ein Abstumpfen der Ritzklingen hat zur Folge, dass bei der Zerspanung der Anteil an gewünschten, definierten Spänen abnimmt, und der Anteil an Feingut steigt. Dieses Feingut würde die Qualität der Holzwerkstoffplatte so negativ beeinflussen, das es ausgesiebt werden muss und somit Verlust am Rohstoff Holz darstellt. Stumpfe Ritzklingen senken somit die Rohstoffausbeute. Bedingt durch die Forderung nach stets scharfen Messern müssen Sie regelmäßig gewechselt werden. Um den Produktionsablauf so wenig wie möglich zu stören ist ein schnellstmögliches Wechseln der Messer notwendig.
In der Vergangenheit sind verschiedene Lösungen entwickelt worden, um die Messerkränze der Zerspanmaschinen mit frisch geschärften Messern zu bestücken.
Eine Möglichkeit ist beispielsweise das Auswechseln der Messerpakete eines Messerkranzes. Die Messerpakete bestehen aus einer Messerhalteplatte, einem mit dieser lösbar verbundenen Messer und mehreren beispielsweise aus der DE 80 28 362 U1 bekannten Ritzklingen, welche ebenfalls lösbar mit dem Hauptmesser verbunden sind. Zum Auswechseln wird der Produktionsprozess mehrmals am Tag in regelmäßigen Abständen unterbrochen. Wie in der DE 35 05 077 A1 beschrieben, wird der Messerkranz aus der Zerspanmaschine entnommen und gegen einen zweiten Messerkranz mit scharfen Messerpaketen ausgetauscht. Nach dieser Prozedur kann die Zerspanmaschine ihren Produktionsprozess fortsetzen, während die Messerpakete am ausgebauten Messerkranz einzeln gewechselt werden.
Die Messer werden für den Schärfprozess von den Messerhalteplatten entfernt und nach dem Schärfen in einer Einstellvorrichtung außerhalb des Messerkranzes wieder mit den Halteplatten zu Messerpaketen verschraubt.
Nachteilig an dieser Konstruktion der Messer bzw. Messerpakete ist, dass vor einem Schärfen des Hauptmessers erst alle Ritzklingen davon gelöst werden müssen. Würden Sie am Messer verbleiben, so käme es zu einer Kollision mit dem längs der Hauptschneide arbeitenden Schleifwerkzeug. Da jeder Messersatz eines Messerkranzes mehrere hundert Ritzklingen aufweist, stellt das Entfernen und das nach dem Schleifen erneute Montieren der Ritzklingen einen erheblichen Zeitaufwand dar, welcher sich in hohen Personalkosten widerspiegelt. Auch die Materialkosten fallen negativ auf, da die Ritzklingen recht aufwendig aus Bandstahl gefertigt werden müssen. Die Ritzklingen sind als Einwegmesser konzipiert und können nicht wirtschaftlich nachgeschärft werden, da sie zu dünn sind. Um eine optimale Zerspanung zu gewährleisten, sollten die Ritzklingen bei jedem Schärfvorgang der Hauptschneide gegen neue gewechselt werden.
Um Materialkosten zu reduzieren, werden die Ritzklingen in der Praxis oft auch mehrmalig eingesetzt, was zwar die Kosten senkt, aber keine gleichmäßige Zerspanung ermöglicht. Der Anteil an Feingut steigt, der Ausschuss im Produktionsprozess steigt und gleichzeitig sinkt die Qualität der erzeugten Plattenwerkstoffe durch ausgefranste Stirnenden der hergestellten Späne.
Darüber hinaus stellt das Auswechseln des gesamten Messerkranzes einen erheblichen Aufwand dar. Diese Lösung kann somit nicht als prozesssicher und wirtschaftlich angesehen werden.
Eine weitere Möglichkeit, um die Messerkränze der Zerspanmaschinen mit frisch geschärften Messern zu versehen, ist in der Patentschrift DE 196 05 072 C1 beschrieben. Die beschriebenen Messerkränze sind mit Messern bestückt, an denen die erwähnten, separaten Ritzklingen fest und unlösbar angebracht sind. Des Weiteren sieht diese Möglichkeit vor, die Messer im Messerkranz, also in der Zerspanmaschine selbst, zu schärfen, um den zeitaufwendigen Austausch des gesamten Messerkranzes oder ein Wechseln der Messer zu umgehen.
Hierzu soll ein Schleifautomat eingesetzt werden, welcher in den Messerkranz der Zerspanmaschine gefahren wird, um dort in mehreren Schritten zuerst die Hauptschneiden und dann die Ritzklingen zu schleifen. Nachdem eine erhöhte Stromaufnahme, hervorgerufen durch die stumpf gewordenen Spanmesser, die Abschaltung der Zerspanmaschine ausgelöst hat, fährt diese aus der Arbeitsposition in die Wartungsposition. Nacheinander werden die plattenförmigen Spanmesser, an deren Rückseite gleichmäßig beabstandete Ritzklingen mit Ritzorganen unlösbar angebracht sind, gelöst, radial um den Verschleißbetrag in das Innere des Messerkranzes geschoben und wieder befestigt. Eine Schleifwalze mit der Länge der Spanmesser und mit gleichmäßig beabstandeten Ringrillen mit dem Profil der Ritzorgane dient zum Schärfen von Spanmessern und Ritzorganen.
Das Schärfen erfolgt in zwei Schleifphasen. In der ersten Schleifphase werden bei drehendem Messerkranz und gegenläufig drehender Schleifwalze die Spanmesser nachgeschärft. Die Zustellung der Schleifwalze entspricht hierbei der radialen Verschiebung der Spanmesser.
Daran anschließend werden in einer zweiten Schleifphase bei schrittweise positioniertem Messerkranz mit jeweils geringen Axialbewegungen der rotierenden Schleifwalze die Flanken der Ritzorgane und die im Bereich der Ringrillen verbliebenen Reste auf den Schneiden der Spanmesser abgeschliffen. Nachdem das Schleifwerkzeug aus dem Inneren des Messerkranzes ausgeschoben ist, kann die Spanungsmaschine in ihre Arbeitsposition zurückfahren und die Produktion wieder aufnehmen.
Als nachteilig werden die hohen Kosten der aufwendig gestalteten Spanmesser empfunden, an deren Rückseite nun mit Ritzorganen besetzte Ritzklingen befestigt sind, insbesondere weil die Spanmesser einem sehr hohen Verschleiß unterliegen und bereits nach wenigen Tagen, in denen sie immer wieder nachgeschärft wurden, durch neue ausgetauscht werden müssen. Für eine Umstellung der Produktion auf eine andere Spanlänge genügt es nicht, die bestehende Schleifwalze durch eine neue zu ersetzen, die entsprechend der aktuellen Spanlänge beabstandete Ringrillen aufweist, sondern es müssen auch Messer bezogen werden, deren Ritzorgan-Abstände der neuen Anforderung gerecht werden.
Das zeitaufwendige Nachschärfen der Messer und der separaten Ritzorgane in der Spanmaschine würde zu einem erheblichen Produktionsausfall führen, wenn nicht eine zweite Zerspanmaschine vor der Beschickrinne positioniert würde, welche den Produktionsprozess während der Wartungsprozedur an der ersten Maschine fortsetzt.
Neben dem immensen technischen Aufwand, es müssen zwei Zerspanmaschinen und zwei Wartungsstationen mit je einem Schleifwerkzeug und einer Messereinstellvorrichtung installiert werden, bringt diese Lösung zudem erhebliche schleiftechnische Probleme mit sich. So werden die hohen Anforderungen an das Schleifergebnis durch die Schwingungsemissionen der nur wenige Meter entfernt auf der gemeinsamen Schiebebühne produzierenden Zerspanmaschine, die mit zum Teil über 1000 kW Antriebsleistung arbeitet, zunichte gemacht.
Darüber hinaus kann dem sogenannten Brennen der Messerschneiden und Ritzorgane bei gleichzeitig hoher Abtragsleistung während des Schärfens nur durch ausreichende Kühlung mit Schleiföl oder -emulsion begegnet werden. Es ist daher unvermeidlich, dass einerseits in der Wartungsphase Kühlmittel mit Resten von Holzspänen und Holzstaub in Berührung kommt, andererseits in der Produktionsphase die Späne durch Rückstände von Schleifabrieb und Kühlmittel, welche den Innenwänden der Spanungsmaschine anhaften, verschmutzt werden. Dies hat im ersten Fall zur Folge, dass das ökologisch nicht unbedenkliche Kühlmittel frühzeitig entsorgt werden muss, da organische Substanzen wesentlich für die Höhe der Keimzahl, welche die Nutzungsdauer des Kühlmittels festlegt, verantwortlich sind. Im zweiten Fall können Kühlmittelreste in Verbindung mit dem Leim, der den Spänen beigemengt wird, zu unerwarteten chemischen Reaktionen führen. Der Schleifabrieb kann die Standzeit der Werkzeuge der Holzplatten verarbeitenden Industrie mindern. Hier werden in der Regel auf metallische Inhaltsstoffe sehr empfindlich reagierende Diamantfräser eingesetzt.
Schließlich ergibt sich ein weiteres Problem durch die Konstruktion der Zerspanmaschine und den damit verbundenen Schwierigkeiten im Schleifprozess. Die üblicherweise mehr als 600 mm betragende Länge der Messer entspricht fast exakt der Tiefe des im hinteren Bereich geschlossenen Messerkranzes, so dass ein stützendes Lager zum Auffangen der Schleifkräfte auf dieser Schleifwalzen-Seite nicht realisiert werden kann. Die einseitige Lagerung der Schleifwalze, auch fliegende Lagerung genannt, wird sowohl die Qualität des Schliffes, als auch die Abtragsleistung des Schleifwerkzeuges beeinträchtigen.
Elementares Problem beider Lösungen ist, dass nicht gewährleistet werden kann, dass auf wirtschaftliche Weise ständig scharfe Messer in der Maschine bereitgestellt werden können. Sowohl der Austausch des kompletten Messerkranzes als auch das Schärfen davon in der Maschine, bei Bereitstellung einer zweiten Maschine, stellen einen hohen Zeitaufwand dar. Insbesondere bei der zweiten Version kann die Qualität des Schliffes und somit unmittelbar damit verbunden die Qualität des Produktes nicht gewährleistet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Herstellen und Nachschärfen von zweidimensional wirksamen Messern für Zerspanmaschinen, insbesondere für Holzspanmaschinen, und damit die Herstellung von Spänen zu optimieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein zweidimensional wirksames Messer gelöst, das eine Hauptschneide und mindestens eine Trennschneide aufweist, wobei das Messer und die Schneiden einstückig ausgeführt sind.
Durch die Bereitstellung eines Messers, bei dem eine Hauptschneide und mindestens eine Trennschneide vorgesehen sind und das aus einem Stück gefertigt ist, wird erreicht, dass beim Wechseln der Messer nur je ein Bauteil ausgetauscht werden muss, anstatt, wie bisher üblich, ein ganzes Messerpaket aus Messerhalteplatte, Messer und mehreren Ritzklingen austauschen zu müssen. Ferner ist das erfindungsgemäße Messer schleiftechnisch problemlos aus handelsüblichen Standardklingen in einem Stück herzustellen.
Darüber hinaus wird die genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Herstellen und Nachschärfen von zweidimensional wirksamen Messern für Zerspanmaschinen gelöst, die mit einem Schleifwerkzeug versehen ist, das mindestens zwei winkelig zueinander angeordnete Schleifflächen aufweist.
Schließlich wird die Aufgabe noch durch ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen und Nachschärfen gelöst, bei dem ein Schleifwerkzeug über das Messer geführt wird, das mindestens zwei winkelig zueinander angeordnete Schleifflächen aufweist.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des entsprechenden Verfahrens kann in einem einzigen Arbeitsschritt gleichzeitig sowohl eine Hauptschneide als auch mindestens eine Seite einer Trennschneide eines Messers hergestellt oder geschärft werden. Auf diese Weise wird auch die Herstellung und Wartung, insbesondere das Schärfen, der Messer deutlich vereinfacht.
Anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden nur die einzelnen Messer, nicht die gesamten Messerkränze, in regelmäßigen Abständen der Maschine entnommen, und gegen scharfe ausgetauscht, um so den Produktionsprozess direkt weiterlaufen lassen zu können. Hierbei kann mit einer einzigen Maschine gearbeitet werden und nicht, wie beim Stand der Technik, mit einer Maschine zur Produktion und einer Maschine zur Wartung. Auch ist der reine Austausch der Messer um einiges schneller und einfacher auszuführen als der Austausch des gesamten Messerkranzes.
Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1
die Schneiden eines zweidimensional wirksamen Messers gemäß der Erfindung;
Fig. 2
die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Messers;
Fig. 3
einen Schnitt durch einen mit den erfindungsgemäßen Messern bestückten Messerkranz;
Fig. 4
einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3;
Fig. 5
eine schematische Darstellung des Zerspanvorganges;
Fig. 6
eine schematische Darstellung eines Schleifvorgangs mittels einer Schleifvorrichtung gemäß der Erfindung und
Fig. 7
eine schematische Darstellung eines Schleifvorgangs mittels einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung.
Die Erfindung betrifft ein Messer 1, welches in Zerspanmaschinen, insbesondere zur Holzzerspanung, eingesetzt wird. Wie Fig. 1 zeigt, hat erfindungsgemäß das Messer 1 eine Hauptschneide 2 und mehrere aus der Freifläche 3 herausgearbeitete Trennschneiden 4. Der Aufbau des Messers 1, bei dem die Hauptschneide 2 und die Trennschneiden 4 aus einem Stück gearbeitet sind, hat den entscheidenden Vorteil, dass statt eines ganzen Messerpaketes nur noch ein einzelnes Messer 1 ausgetauscht werden muss. Es entfällt auch das mühsame Auseinandernehmen der Pakete vor dem Schleifen und das Zusammensetzen danach. Zudem ist das Messer 1 schleiftechnisch in einem einzigen Verfahrensschritt aus handelsüblichen Standardklingen herzustellen. Bisher bekannte Verfahren sehen hingegen einen aufwendigen, mehrkomponentigen Aufbau vor, wodurch ein schleiftechnisch hoher Aufwand entsteht.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Messers 1. Es ist zu erkennen, dass die Trennschneiden 4 weder an der Oberseite noch an der Unterseite des Messers 1 vorstehen. Diese Konstruktion ermöglicht, wenn beispielsweise eine Messerhalteplatte vorgesehen ist, einen einfacheren Aufbau der Messerpakete. Durch die besondere Form, d.h. ohne über die Kontur des Messers 1 herausstehende Elemente, wird das Handling des Messers 1 sowohl in der Maschine als auch außerhalb der Maschine deutlich einfacher. Auch ein einfacheres Nachschärfen der Messer 1 in der Maschine oder ein automatisches Justieren der Messer 1 im Messerkranz ist denkbar.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann auf Halteplatten auch verzichtet werden. So zeigen die Figuren 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das erfindungsgemäße Messer 1 unmittelbar, d. h. ohne zusätzliche Halteplatte, in den Messerkranz eingebaut ist. Da auf eine Halteplatte verzichtet werden kann, und somit das Messer 1 direkt geklemmt werden kann, werden weniger Bauteile benötigt. Dieses steigert die Genauigkeit der Zerspanungsmaschine, da jedes Bauteil nur mit Toleranzen hergestellt werden kann. Je mehr Bauteile also in einem Messerpaket Verwendung finden, umso größer sind die sich addierenden Toleranzen. Diese Toleranzen bewirken, dass beim Stand der Technik der Flugkreis der Messer nicht einheitlich ist und somit unterschiedlich dicke Späne hergestellt werden, was den weiteren Produktionsprozess und die Qualität des Endproduktes beeinträchtigt.
Die Figuren 3 und 4 zeigen ferner die Wirkungsweise einer Holzspanmaschine mit einem Messerkranz, der mit den erfindungsgemäßen Messern 1 bestückt ist. Der Messerkranz besteht aus einer Trägerscheibe und einem Trägerring, zwischen denen die so genannten Messerträger in gleichmäßigem Abstand angeordnet sind. In Fig. 3 sind drei dieser Messerträger dargestellt. Der Messerkranz wird über eine mit der Trägerscheibe verbundene Welle angetrieben, deren Achse senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft. An jedem Messerträger wird ein erfindungsgemäß ausgebildetes Messer 1 über Reibschluss mittels einer Klemmplatte derart gehalten, dass durch Rotation des Messerkranzes die taktweise zugeführten Stämme zerspant werden. Hierbei verfährt der Messerkranz in Zustellrichtung gegen den stationären Teil der Maschine. Durch die vorher beschriebenen Trennschneiden 4 werden die Späne abgelängt.
In Fig. 4 ist die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Messer 1 dargestellt. Während sich der Messerkranz dreht, ritzt jede Trennschneide 4 eine Rille in das zu zerspanende Holz und die Hauptschneide 2 trennt die fertigen Späne ab. Der Abstand der Trennschneiden 4 voneinander entspricht der späteren Spanlänge L. Durch den Messervorstand ist die Spandicke definiert.
Fig. 5 zeigt schematisch den Zerspanvorgang. Die Trennschneiden 4 ritzen den Stamm im dargestellten Beispiel in sechs Segmente, was im unteren Teil von Fig. 5 zu erkennen ist, und die Hauptschneiden 2 trennen dann mehrere Späne vom Rundholz. Die Abstände der Trennschneiden 4 ergeben so die Länge L der Späne.
Die Figuren 6 und 7 zeigen schematisch, wie die Messer 1 mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt oder nachgeschärft werden können. Gemäß Fig. 6 schärfen ein oder mehrere rotierende, rotationssymmetrische, kegelstumpfförmige Schleifwerkzeuge 5, deren Rotationsachsen senkrecht zur Freifläche 3 stehen, in einem einzigen Arbeitsschritt sowohl die Hauptschneide 2 als auch die Trennschneiden 4. Bedingt durch mindestens eine Fase 6 weist das Schleifwerkzeug 5 mindestens zwei winkelig zueinander angeordnete Schleifflächen 9 und 10 auf. Die Fase 6 legt den Spitzenwinkel 7 der Trennschneiden 4 fest. Aufgrund der parallel zu den Trennschneidenflanken verlaufenden Vorschubrichtung steigt die Höhe der Trennschneiden 4 mit zunehmendem Abstand von der Hauptschneide 2 an.
Wie dargestellt, wird aus dem Messer 1 an der Freifläche 3 entlang geschliffen. So werden in einem Vorgang sowohl die Hauptschneide 2 als auch die Trennschneiden 4 geschliffen bzw. geschärft. Die Trennschneiden 4 gehen von der Hauptschneide 2 aus und steigen nach hinten an. Da es sich bei den Trennschneiden 4 um aus der Freifläche 3 herausgearbeitete Elemente handelt, stehen sie nicht über die Kontur der Messer 1 heraus.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schleifwerkzeugs 8, nämlich eine Schleifscheibe, deren Rotationsachse waagerecht zur Freifläche 3 des Messers 1 steht und die auf jeder Seite eine Fase 6 hat. Dieses Schleifwerkzeug 8 ist an zwei gegenüberliegenden Seiten kegelstumpfförmig ausgebildet.
Die beiden Schleifmethoden sind nur beispielhaft. Natürlich können die Messer 1 mit ihren Trennschneiden 4 auch mit anderen Schleifmethoden bzw. -körpern hergestellt werden.
Die Erfindung ermöglicht zum einen, vor dem Ersteinsatz in einer Zerspanmaschine aus der Freifläche 3 bestehender Standardmesser Trennschneiden 4 schleiftechnisch herauszuarbeiten, zum anderen ein mehrfaches Nachschärfen sowohl der Hauptschneiden 2 als auch der Trennschneiden 4 von stumpfen Messern nach einem mehrstündigen Arbeitseinsatz.
Da die Trennschneiden 4 direkt aus dem Hauptmesser geschliffen sind, müssen weder als Einwegmesser vorgesehene Trennschneiden eingelegt werden, noch müssen Schneidkörper an das Messer angeformt werden. Des Weiteren werden die Trennschneiden 4 bei jedem Schärfvorgang automatisch geschärft. Ein Einsatz geschärfter Messer mit stumpfen Trennschneiden ist nicht möglich, was die Prozesssicherheit gewährleistet. Auch die hohen Anschaffungskosten für die Trennschneiden 4 und die Kosten für das zeitaufwendige Wechseln der Klingen entfallen vollständig.
Prinzipiell kann das erfindungsgemäße Messer 1 in jedem Zerspanungsprozess eingesetzt werden. Ein Beispiel ist die Verwendung als Schälmesser zum Herstellen von Furnierstreifen. Hierbei rotiert ein Baumstamm an einem stehenden Messer 1 vorbei und wird bei jeder Umdrehung um die gewünschte Furnierstärke zugestellt. Ein Schälen mit diesen Messern 1 würde somit Furnierstreifen erzeugen. Eine weitere Einsatzmöglichkeit besteht in der Kunststoffverarbeitung. Mit dem beschriebenen Messer 1 kann man plattenförmige Werkstücke zu Granulat verarbeiten. Die plattenförmigen Werkstücke könnten somit in einem Arbeitsgang in zwei Dimensionen zerteilt werden. Eine weitere Einsatzmöglichkeit wäre als Ersatz für Kammmesser in Zerspanmaschinen.

Claims (11)

  1. Zweidimensional wirksames Messer für Zerspanmaschinen, insbesondere für Holzspanmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer (1) eine Hauptschneide (2) und mindestens eine Trennschneide (4) aufweist, wobei das Messer (1) und die Schneiden (2, 4) einstückig ausgeführt sind.
  2. Messer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschneide (4), ausgehend von der Vorderkante der Hauptschneide (2), nach hinten hin ansteigt.
  3. Messer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschneide (4) aus der Freifläche (3) des Messers (1) herausgearbeitet ist.
  4. Messer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschneide (4) nicht über die Oberseite des Messers (1) hinausragt.
  5. Messer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschneide (4) nicht über die Unterseite des Messers (1) hinausragt.
  6. Vorrichtung zum Herstellen und Nachschärfen von zweidimensional wirksamen Messern (1) für Zerspanmaschinen, insbesondere für Holzspanmaschinen, mit mindestens einem Schleifwerkzeug (5, 8), dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifwerkzeug (5, 8) mindestens zwei winkelig zueinander angeordnete Schleifflächen (9, 10) aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifwerkzeug (5, 8) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifwerkzeug (5, 8) zumindest an einer Seite kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifwerkzeug (5, 8) eine Schleifscheibe ist.
  10. Verfahren zum Herstellen und Nachschärfen von zweidimensional wirksamen Messern (1) für Zerspanmaschinen, insbesondere für Holzspanmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schleifwerkzeug (5, 8) über das Messer (1) geführt wird, das mindestens zwei winkelig zueinander angeordnete Schleifflächen (9, 10) aufweist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schärfens die Messer (1) in der Zerspanmaschine verbleiben.
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