DE1503978A1 - Schwingrahmen-Vertikalgatter mit oben schwingendem Rahmen - Google Patents

Description

• Schwinrahmen-Vertikalgatter mit oben schwingendem Sägerahmen Schwingrahmen-Vertikalgatter mit kontinuierlichem Holzvorschub, damit gekoppelter Überhangverstellung des Sägerahmens und oberer oder unterer schwingender Ausschwenkung des Sägerahmens in Richtung des Holzvorschubes derart, daß für das Verhältnis von Kurbelradius zu Stelzenlänge ,k- 0 entweder die oberen Rahmenzapfen einen Kurvenzug durchlaufen, der in A bhängikeit vom Kurbelwinkel (@ "= Null- Grad = oberer Totpunkt) die horizontale Auslenkung xs = a.sin f hat, und die unteren Rahmenzapfen eine Gerade durchlaufen, oder daß die unteren Rahmenzapfen einen Kurvenzug durchlaufen, der in Abhängigkeit vom Kurvenwinkel f die horizontale Auslenkung ü@s = b. Csin ( 7 +a ) - c.sin 2p1 aufweist (c --- 0,3 - 0,6; °C ^@ 0.-20o), und die oberen Rahmenzapfen auf einer Geraden geführt sind. Schwingrahmen-Vertikalgatter der vorstehenden Bauart gibt es in zwei Ausführungen, einer bekannten, und einer gemäß einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag, Bei _ der ersteren wird die Schwingbewegung durch pendelnde untere Führungen erzeugt, dis derart ausgelenkt sind, daß die unteren Rahmenzapfen eine Kurve von der Form einer spitzen Blase durchlaufen, während die oberen Rahmenzapfen auf einer Geraden geführt sind. Bei der letzteren sind die Stelzen oben geführt und die oberen Rahmenzapfen sind oberhalb der Stelzsnführung in die Stelze eingelagert, während die unteren Rahmenzapfen auf einer Geraden geführt sind, so daß beim Umlauf der Stelze im Kurbelkreis die Schwingbewegung der oberen Rahmenzapfen nach einer Ellipse verläuft. Bei beiden Ausführungen handelt es sich also um Maschinen, die periodisch ihren Überhang verändern. Unter Überhang ist dabei der Betrag in der Horizontalen zu verstehen, um den die Sägen, bezogen auf die Hublänge, überhängen, wobei das auf einer Geraden geführte Rahmenzapfenpaar die Lotrechte durchläuft. Die bisherige Zehrmeinung ging dahin, das Gatter möglichst so zu steuern, daB ohne Hubverlust geschnitten wird und das Verhältnis von Vorsohubgeschwindigkeit zur Schnittgeschwindigkeit während der Abwärtsbewegung der Säge konstant ist, was gleichbedeutend einer parallelen Sparform ist. Für Qattereägen der eingangs genannten Bauart ergab sich daraus die Konsequenz, mit verhältnismäßig kleinen Schwingamplituden parallel zur Vorschubrichtung des Holzstammes zu arbeiten. Die Erfindung beruht auf der weiter unten noch näher dargelegten Erkenntnis, daß die parallele Sparform und das Sägen möglichst ohne Hubverlust keineswegs die günstigsten Bedingungen für das Sägen sind. Es wurde vielmehr gefunden, daß die s= Sparformen, die sich beim Sägen mit Schwingamplituden X0 =,&X 20 mm für die Schwingrahmen-Vertikalgatter der eingangs genannten Bauart ergeben, in vielerlei Hinsicht ein besseres Sägeverhalten als bisher erzielen läßt, was weiter unten ebenfalls noch eingehend erläutert wird. Die Erfindung liegt also in der Vorschrift, Schwingrahmen-Vertikalgatter der eingangs erläuterten Bauart so auszubilden und zu betreiben, daß die Schwingamplitude in Richtung des Holzvorschubes X0 = Zxs > 20 mm ist.

  nolch

  Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin,

  daß beim größten Vorschub pro Hub der Schnittvorgang vor dem Erreichen der Kurbelstellung Y = 1650 beendet ist. Außerdem hat es sich als sehr günstig erwiesen, zur Spanformbeeinflussung die oberen und die unteren Führungen erfindungsgemäß gegenüber der jeweils anderen Führung schräg ab- "" wärts zur Einschnittseite hin einzustellen, wobei die Diffe- renz der Schrägstellungen pro Hublänge größer als 0,5 ag mm beträgt. Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Wegkurve der oberen Rahmenzapfen beim oben schwingenden Schwingrahmen-Vertikalgatter, , Fig. 2 die Wegkurve der unteren Rahmenzapfen beim unten schwingenden Schwingrahmen-Vertikalgatter, Fig. 3 die Spanform beim herkömmlichen Gatter ohne Schwingrahmen mit kontinuierlichem Vorschub und Überhangverstellung, Fig. 4 die Spanform beim Schwingrahmen-Vertikalgatter mit kontinuierlichem Vorschub, Überhangverstellung und oben schwingendem Rahmen gemäi; Fig.1.

  Fig. 5 ein oberschwingendes Schwingrahmen-Vertikalgatter,

  dessen obere Führungen schräg zur Einschnittseite

  angestellt sind, Fig. 6-. ein oben schwingendes Schwingrahmen-Vertikalgatter, dessen untere Führungen schräg zur Binschnittseite eingestellt sind, wobei.der obere Rahmenzapfen die Wegkurven gemäß Fig.1 durchläuft Fig. 7 die Auswirkung, die die einseitig schräggestellten Führungen bei einem oben schwingenden Schwingrahmen-Vertikalgatter auf die Spanform haben, Fig. 8 in den Abbildungen F 3 die Idealspanform nach alter Zehrmeinung und in den Figuren 4 und 5 den Einfluß der Zusatzgeschwindigkeit des Rahmens durch eine gleiche Schwingbewegung des oberen und des unteren Rahmenzapfens, Fig. 9 die Spanform eines unten schwingenden Gatters, dessen untere:- Rahmenzapfen eine Wegkurve nach Fig.2 beschreibt, wobei ebenfalls ein kontinuierlicher Vorschub und eine Überhangverstellung vorgesehen sind, Fig.10 die spezifische Zerspanungsarbeit als Funktion der Spandicke im Sägezahn, und Figo11-15 Spanformen oder, was gleichbedeutend ist, das Verhältnis von Vorschubgeschwindigkeit zur Schnittgeschwindigkeitdbei verschiedenen Gatterkonstruktionen in den Vorschubbereichen von 3, 6, 10, 20, 30 und 40 mm Vorschub pro Hub. Die nachfolgenden Erläuterungen dienen dem besseren Verständnie der Erfindung und sind eine Analyse des Schnittvorganges von Sägegattern, insbesondere Schwingrahmen-Vertikalgattern jmit kontinuierlichem Hol-Zvorschub und gekoppelter Überhangverstellung. Für diese Analyse wird der Vollständigkeit halber auch das herkömmliche Gatter ohne Schwingrahmen, aber mit kontinuierlichem Vorschub und Überhangverstellung herangezogen. Der Analyse liegen folgende Voraussetzungen und Erkenntnisse zugrunde: 1. Es ist nicht möglich, mit der Schnittgeschwindigkeit Null zu schneiden. 2. Ein Sehneidvorgang findet nur während der Abwärtsbewegung der Sägeblätter statt, er muß vor dem Erreichen des unteren Totpunktes beendet sein. 3. Das Verhältnis von Vorschubgeschwindigkeit zu Schnittgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Kurbelstellung r wird als Spanform bezeichnet und dient zur Beurteilung der Gattersteuerung während.dea Schneidvorgange. 4. Der Schnittwiderstand ist das Produkt aus der Summe der Schnitthöhe:, der Holzart, der Holzfeuchtigkeit, der Dicke und der Art des Sägeblattes, seiner Schneidengeometrie und dem Schärfezustand der Schneide.
• 5. Dem üblichen Vorschubregelbereich eines Sägegatters (0,75 m/min bis 15 m/min) 1:20, steht eine von Holzart, Holzfeuchtigkeit und verschiedenen anderen bekannten Faktoren abhängige Schnittwideratandsänderung von mehr als 1#.200 gegenüber. 6. Die spezifische Zerspanungsarbeit (Kilowattstunden pro Kubikmeter Späne) ist abhängig von der Spandicke pro Schneide. Die spezifische Zerspanungsarbeit bei Gattersägen hat ihr Minimum etwa bei 0,4 bis 0,5 mm Spandicke und sie steigt langsam mit zunehmender Spandicke an (erhöhte Reibungsarbeit zwischen Spänen und Werkzeug), während sie mit abnehmender Spandicke (Schabarbeit) steil ansteigt. 7. Ist die Spandicke kleiner als 0,2 mm, so schabt das Sägeblatt statt zu schneiden. Die genaue Grenze ist jedoch a b11;'agig voni Schneidenradius und von der Holzart.

  B. Schabarbeit atumpM die Gattersägeblätter schneller ab

  als Schneidarbeit.

  g. Man kann die Spandicke über den Hubverlust eines Sägegatters beeinflussen. Beträgt der Hubverlust 50%, so ist der Span pro Schneide doppelt so dick. 10. Es ist durch Schwingrahmensteuerung möglich, den Sehneidbereich in den Bereich der hohen Schnittgeschwindigkeit zu legen, ohne die Spandicke zu verringern. 11. Je größer die Schnittgeschwindigkeit bei gleicher Spandicke ist, desto sauberer ist die Schnittoberfläche. 12. Es ist durch einseitige Schwingrahmensteüerungen (Schwingen der Rahmenzapfen oben oder unten, oder oben und unten bei unterschiedlicher Amplitude) möglich, Spanformen zu erzeugen, die denen des Gl_eichlauffräsens (gommaform) gleichen. Dadurch kann die Spandicke beim Anschneiden weiterhin vergrößert werden. 13. Die Spandicke läßt sich auch über die Zahnteilung der@Sägen beeinflussen. Je größer die Zahnteilung ist, desto dicker ist der Span. 14. Macht man die Stelzen lang gegenüber dem Kurbelradius, so ändert sich die Schnittgeschwindigkeit streng einusförmig, ebenfalls die daraus abgeleiteten Vorschubgeschwindigkeiten. 15. Die größten mögliche. Winkel, schräggestellte Führungen oder schräggestellte Sägen (Überhang)' sind kleiner als 30. Es gilt also.- ein 0C = 1 aC = arc «C° 16. Die Vorschubgeschwindigkeit ist immer die Summe aus mehreren Teilvorschüben, z.8. der Holzvorschubgeschwindigkeit (dxH/d r), der Vorschubgeschwindigkei t durch den Überhang der Sägen (dxÜ/d gP),-der Vorschubgeschwindigkeit durch das Schwingen von Rahmenzapfen oder das Pendeln von Führungen (dx,/d f) und der Vorschubgeschwindigkeit durch schräggestellte Führungen (dx"/dt@).
• 17. Dividiert man irgendeine Teilvorscr)ubgeschwindigkeit durch die Schnitt--geschwindigkeit (ein #e ), so erhält man den Spanformwert "k". Die Summe der wirkenden Spanformwerte ergibt die Spanform.
• 18. Die Spanform wird becinflußt durch die Statik des Vorschubantriebes (Federung).
• Die Statik ist proportional zu der Schnittleistung Ne. 19. Die Statik kann aufgefaßt werden als Phasenverschiebung zwischen dem 3panforn-iwert aus der ilolzvürschubgeschwindigkeit und dem Spanformwert aus der Summe der Teilvorschubgescriwindigkeiten, die aus der Sägerahmenbewegung abgeleitet werden. 20. Die installierte Antriebsleistung bestimmt die Größe der möglichen Phasenverschiebung. Die Phasenverschiebung ist weiterhin zu beeinflussen durch die Starrheit der Maschinenkonstruktion, speziell des Vorschubantriebes.
• 21. Im oberen Vorschubbereich ist der Schnittleistungsbedarf gering (kleine Schnitthöhen), weiterhin besteht die Forderung aus der spezifischen Zerspanungsarbeit nach kleinster Spandicke, d.h. nach geringem Hubverlust.
• 22. Die Spandicke kann im hohen Vcrschubbereich ebenfalls durch die Zahnteilung beeinflußt werden (gestauchte Sägezähne mit kleiner Zahnteilung).
• 23. Man kann mit einer Schwingbewegung des Sägerahmens kein Holz schneiden, sondern nur den Vorschub korrigieren und in Verbindung mit dem Überhang die Spanform und den Schnittbereich beeinflussen. Durch die Schwingbewegung läßt sich jedoch die Güte der Schnittoberfläche igerbessern und der Leistungsbedarf verringern. Weiterhin lassen sich Vorschubhemmungen durch die Schwingbewegung beseitigen.
• 2¢. Durch eine richtig angeordnete Drehriohtungswahl, Drehrichtung der oberen Kurbelkreishälfte gleich der Holzvorschubrichtung, werden Verzerrungen der Spanforiil vermieden., 25. Hei dieser Drehrichtungswahl addieren sich die horizontalen Massenkräfte der Stelzen und die Holzvorschubkraft, die anteilig von den oberen anschnittseitigen Führungen aufgenommen werden müssen. SGhwingrahmengatter, bei denen die Stelzen geführt sind und die oberen Rahmenzapfen oberhalb der Stelzenführungsschuhe eingespannt sind, so daB die letzteren als Ortkurve eine Ellipse beschreibenlentlasten in Verbindung mit Rahmenriegeln, deren Rahmenzapfen so angeordnet sind, daß sich beim oberen Rahmenriegel die Rahmenzapfen unterhalb der neutralen Biegelinie befinden, . .die oberen Führungen von den horizontal wirkenden Massenkräften der Stelzen erheblich. 26. Der Asynchronantrieb eines Sägegatters wird durch die Abstimmung des Kurbeltriebs während einer Gatterumdrehung ungleichförmig (periodische Lastschwankungen an der Antriebsmaschine) belastet. Dadurch ändert sich die Gatterdrehzahl innerhalb einer Umdrehung. Sind die Schwungmassen des Antriebeystems gering, so folgt für einen geringen Schnittwiderstand, daß die Winkelgeschwindigkeit um den unteren Totpunkt größer ist als um den oberen Totpunkt, ist der Schnittwiderstand jedoch groß, so ist die Winkelgeschwindigkeit um den oberen Totpunkt größer als um den unteren Totpunkt. ------------------------------------------------------ Die Spanformbilder (k-Werte) sind gezeichnet bei einem Schnittwiderstand 8u11, starren Führungen und gleichbleibender Antriebsdrehzahl. Für. die nachstehende Untersuchung des Schneidverhaltene der Schwingrahmengatter wird das Verhältnis: Vorschubgeschwind%-kc:it zur Schnittgeschwindigkeit in A'bbängigkeit vom Kurbelwinkel r herangezogen. Als Parameter werden verschiedene Holzebenen, der Vorschub pro Hub und der Überhang pro Hub angeführt. Um Fehler auszuschalten, werden die Spanformen errechnet. Dabei. zeigt es sich eindeutig, daß die Spanformen von Schwingralunen-Vertikalgattern mit,kontinuierlichem Holzvorschub, damit gekoppelter Überhangverstellung des Sägenrahmene und einueitigerAusschwenkung des Sägerahmens in Richtung des

  Holzvorschubes außerordentlich #Itnlich s nd, wenn man glei-

  ehe Schwingweiten bei gleichen Rahmenabmessungen einsetzt, gleichgültig, ob die Schwingfigur des Rahmenzapfens unten

  durch pendelnde Führungen einer spitzen-$lase folgt oder ob

  die Schwingfigur des oberen Rahmenzapfens durch Führung der Stelzen einer Ellipse folgt.
• Beide Schwingfiguren sind nicht geeignet, wollte man parallele Späne bei 1.;eringeiriIiubverlust erreichen, wie dies die alte Zehrmeinung anstrebt. Die Praxis hat aber gezeigt, daß

  Zeilt

  Schwingrahmengatter sich Sraningstechriisch außerordentlich

  gilnstig verhalten, dies jedoch nur dann, wenn, wie sich noch zeigen wird, die Schwingweiten, der Rahmenzapfen groß genug gewählt sind. Ist dies nicht d(:1- Fall, so kann man im Vorschubbereich um 10 mm Vorschub pro tIub durch konstruierte Schnittdiagramme eine Spanparallelität vortäuschen, darunter jedoch kaum. Zu geringe Schwingweiten bedeuten weiterhin Aufwärtsschnitt im hohen Vorschubbereich, der durch die Vorschubstatik (Federung des Vorschubantriebes in Abhängigkeit von der Schnittleistung) bereits im mittleren Vorschubbereich auftreten kann und unweigerlich bei Schwingrahmengattern mit einseitiger Jeradführung der Rahmenzapfen dann zum Verlaufen der Blätter führt, wenn geschränkte Sägen als Werkzeug benutzt werden. Gestauchte Blätter verhalten sich hier etwas günstiger. Dieses offensichtliche Verhalten der Schwingrahmengatter kann dadurch erklärt werden, daß bei zu gering gewählter Schwingweite in den Holzebenen nahe dr-r Geradführung des Rahmens Aufwärtsschnitt auftritt, während sich die Zähne in den Holzebenen zum schwingenden Rahmenzapfen freischneiden. Um den unteren Totpunkt wird nun durch den Holzvorschub auf einem t;eschrärlkten Zahn eine so Gro. e Kraft ausgeübt, dai3 dieser Zahn die Richtung der Schnittfuge verändert. Stellt man die moderne Zerspanungstheorie in Rechnung, so kann man beweisen, daß der Hubverlust im unteren Vorschubbereich eines Sägegatters nur ein ScheinverLust ist und daß eine gro!ie Schwingweite der Rahmenzapfen mit 40 mm keine Nach- teile sondern nur Vorteile mit sich bringt. Eine derartige Überschwingweite v.--rbessert das Schneidverhalten der Sägegatter, wie sich noch zeigen wird, weiterhin im oberen Vor-Schubbereich entscheidend. Nachstehend cyerderi die Spanformwerte verschiedener Gatter-

  konstrulztionen abgeleitet, und zwar eines Gatters mit ste-

  tigeui Holzvorschub un*eko,pelter Überhangverstellung

  ohne Schwingrahmen (A), einesVertikal-Schwingrahmengatters mit stetigem Holzvorschub und gekoppelter Überhangverstellurig, das oben schwingt, wobei die oberen Rahmenzapfen eine Ellipse gemäß Pig.1 durchlaufen (B), und eines Schwingrahmen-Vertikalgatters mit stetigem Holzvorschub und gekoppelter Überhangverstellung, das unten schwingt, wobei seine Rahmenzapfen eine Kurve in Form einer spitzen Blase gemäß Fig.2 durchlaufen.
• A Der Vorschub eines Sägegatters mit stetigem Holzvorschub und gekoppelter Überhangverstellung in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel f hat folgende mathematische Beziehung

  xv = xH + xä = v.arc fv /2'?' + c(1-cos r )

  Vorschub (mm/HUB) = Holzvorschub + Überhang

  Daraus ergibt sich der Spanformwert k = Vorschubgeschwindigkeit/Schnittgeschwindigkeit zu k = 0,159 .v.sin -@ + c. B Der Vorschub eines oben schwingenden Schwingrahmen-Vertikalgatters mit stetigem Holzvorschub und gekoppelter Uberhangverstellung plus Schwingung der oberen Rahmenzapfen nach einer Schwingkurve in Form einer Ellipse hat in Abhängigkeit vom ISurbelwinkel 9p folgende mathematische Beziehung bei der durchkonstruierten Maschine av = x 1l + aU + xS

  xv(175) = v.arcf/2r + c(1-coe + 2,35 sinr (2-cosw) bzw.

  x v(475) = v.arcf/2r + c(1-cosf) + 2,35 sinr(-(.,00r)

  Vorschub= Holzvorschub+ Überhangvorschub i Scliwinl;vorsciiub (mm/Hub) Die Fußnote (175) bzw. (475) bezieht sich auf die Holzebene 175 mm über der Oberkante der unteren Walze bzw. 475 inm. Der ipanformwert ergibt sich somit zu:

  k (175) = 109159v -f- c. sing + 1935 (1-,j eor2990 + 2 cosr'lrili f0

  k(475) = 10,159v + c.sin@+ 2,35 (1-2 cosf + 3 cosfVsin@

  C Die Wet;l:urve des uritcren Rahmenzapfens des bekannten Schwingrahmen-Vertikalgatters, bei deU; die Ratinenschwinguewegung durch pendelnde Fiilirungen erzeugt wird, hat nit hinreichender Genauigkeit die mathematische Form:

  x = Isin (fp +X) - 0,433 sin 2r] .

  R

  Der @'iinkela< stellt dabei einen Justierwinkel zwi*chen der Stelzenkurbel und Hilfskurbel für die Pendelung der unteren Führungen dar. Derartige Maschinen wurden früher justiert nach der Formo(= 0 (syi:iinetrische Blase) und neuerdings nach der FormaCcz*+ 15o-(unsymmetrische Blase). Der Vorschub dieses Sägegatters mit stetigem Holzvorschub und gekoppelter Überhangverstellung plus pendelnder Füh= rangen unten in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel 9P unter Berücksichtigung von Rahmenlänge und Rahmenlage zu den unteren Walzen, hat die mathematische Form

  xv(0) =v.arcw/2r + c(1-cosY) + (4+cosf) Usinr coeg+ coa@eing,-0;4433 sind

  x(300 =v.arcl#/2'+ c(1-cos@) + (3+cosr)Esin fcos«+ cosfeinet-0,433 eine

  x(600) =v.arcY/2t'+ c(1-cos?) + (2+cosy) Csiny coso(± eooflsino(-0,433 ein9

  Vorschub=Holzvor- + Überhang- + Schwingvorschub

  (mm/Iiub) Schub vorschub

  Die Fußnoten (0), (300) und (600) keilnzeichnen wiederum deal Vorschub in den Holzebenen Null mm, 3004m, und 600mm über der Oberkante der unteren Walzen.
• Hieraus ergeben sich die Spanformwerte zu:

  =@in@p 1(4+cösf)4coa#cos«+sin#sing-0,866cos?#)4e"oa#± ä6qednK-p,433 ein 2jp)

  )0)=sinr 1(3+cosy) " + n _ n - rr + n _ r# )

  prsin(O 1 (2+COSr) ( " + ei _ n @( n @,. n _ n )

  r?ars te Llurig der Spanform Betrachtet man ein normales Gatter mit stetigem Holzvorschub und Überhangverstellung, so addieren sic'ii die Spanform aus dem Holzvorschub (k H = 0,159 v.sinfl) und die Spanf'orin aus dem Uberhangvorschub (kÜ = c = a.v). Fig.3 zeLgt c11e Schematil: dieser Addition. Die fl2.che F 1 stellt dabei den Uberhangvorschub dar, der um so j;rößer ist: je größer die Konstante C gewählt wird. Die Fläche F 2 stellt den Holzvorschub während der Abwürtsbewegung der S@i@;eri dar. Addiert matt nun l' 1 + F 2, so eins telit der Kurvenzug 1-2-3-4 und die Fläche F 3 mit dem Inhalt des i;esarriten Holzvorschubes, nämlich F 3 = 2.2 2.
• AuS der Darstellung ist also der Hubverlust und die Iiubausnutzung zu erkennen. Es ist weiterhin leicht zu ersehen, daP der Abschnitt bei = 600 erfolgt (oberer Totpunktio= 0o)

  und dai3 lle Spandicke im unteren Totpunkt unendlich .ist,

  d.h. Vorschubhel"iinunt;eri auftreten. Die F1=iche F 4 stellt einen intermitt'ierenden Vorschub dar, d.h. der Holzvorschub wird um den unteren Totpunkt unterbrochen, wo:)ei ideale Voraussetzungen für diese Einheit unterstellt werden.
• Die Si)anforn: des Schwingrahmengatters B mit stetigem Holzvorschub und Überhangverstellung läßt sich nach Pig.4 darstellen: F 1 stellt wiederum die Spanform durch tien Überhangvorschub dar, F 2 die Spanform durch den iiolzvorschub w"ihrend der Abwärtsbeweguxig der und F 3 die Spanform durch die äctiviini;bewe-= &;ung des Sägerahmens (Typ: Lllipsenlenker). Die Addi ticaii von F 1 + F 2 + h' 3 ergibt ,F 4 = 2 . F 2 und zeigt die bewul,it typische Dreieck:":,#p@iriform: Die Fig. 5 urid 6 zeigen in scheniatischef, Darstellung Schwin grahrrien-Vertikalra t ter vom Bautyp B, deren Führungen zur- Snanf ormbeeinflu5isung oben ([email protected]) oder unten (Fig.6) gegenüber der jeweils anderen l'iitirung schräg abwärts zur Einschnittseite hin angestellt u ind. Vorzugsweise ist die Differenz der äcliriig;a te 1_-lungen pro FIubLänge größ-@r als 0,5xS (Fig.l urid 2). Durch diese schräggestellten Führungen läßt sich die Spanform für jonderzwecke stark verändern. Yii;.7 zeigt diese Verhältnisse. Stellt man die obcreii l1'iirirunE;eri schräg zur Einschni t; tsei te an (Schrägstellung;1sic::L haibe Scl-iwirigarriplitude), so -ilt: 0,2 Li'l + f2 +-f3 + F5 = 26 = 2 F21 uricl. ztc,.!. i t iria.n die unteren 1liihrurrt,c:ri schräg zur Einschrei t t sei te an, so -;ilt: 092 F1 + F2 t- F4 + ü'5 =F7 = 2 _'02. Vertritt mari die alte Lehriiieinung, daß die Spanform über den gesamten 11u1) parallel seih iiiiziJ, was später durch die spezifische Zerspanungsarbeit und durch die Vorschubfederung wiederlegt werden wird, so zeir;-t fig.S, dai.s die Ausgleichsfigur (Sctiwinp.kurve) die Font einer ste::cnderi Lemniskate haben muß, das heißt sowohl die oberen wie auc@i die unteren Pührungen :.chwingen müssen und die Schwingweite mit dem Vorschub veränderlich s@-:in müßte.
• F1 + F 2 = P3 + F4 oder F1 + F5 = F3; F3 = 2 *F2 Nimmt man ein Scbwingrahmen-Vertikalgatter vom Bautyp C und vergrößert maii die Schwingweite beträchtlich gegenüber den bekannten ausgeführten Maschinen, bei gleicher Riihmenabniesaung und gleicher Rahmenlage zu den unteren Walzen, so entsteht die Spanform f4 = 2 . F2 in der gleichen Holzebene (175 mni über Oberkante 11alze) wie beim Schwingrahmen-Vertikalgatter vo:n Bautyp B (Fig.9). Es ist auffallend, wie sehr sich die Spanformen gleichen. Das gilt-über den ganzen Vorschubbereich für die oben angegebene holzebene. Spezifische Zerspanungsarbeit: Die spezifische Zerspanungsarheit nennt die Kilowattstunden, die notwendig sind, uin einen hubil:;r,etcr jpäne zu erzeugen.
• Es hat sich gezeigt, daß mit abnehmendem Vorschub die spezifische Nutzarbeit stark ansteigt. Die bei fr'tiiie -en Untersuchungen zunächst benutzte Maschine m._t Kliiii:cnsc?ialtwerk veränderte proportional mit cicri Vorschub auch die Spandicke, so d 1? dieses Ergebnis voran: z usehen ist. Darauf auf bauend wurden in der Literatur immer wieder Barste : Lun,-en veröffentlicht, die die spezifische Zerspanungsarbeit [kWh/m13 in Abli,:agigkeit von der zerspanten :i.'estholzmasse [m3/h, zei#en. Dieses Verfahren ist

  nur soltirif,e richtig, solange es Gattersteuerunt;(:ri nicht gestat-

  ten, die zu variieren. Ist dies mölicli, so muß die

  speziiiscl:E ::erspanurigsarbeit ii. Abhängigkeit von der Spa.nform,

  oder als 1 ilP:-f"rö1l#e von der mittlere=n Spandicke untersucht wer-

  den. Dieses Verfahren wird bei hräswerhzeugen schon lange ansewandt und liefert bessere Ergebnisse. Hier zeigt sich eindeutig, dass bei kleiner werdender Spandicke die spezifische Zerspanungsarbeit außcrordehtlich ansteigt. Qualitativ gilt Fig.10. Hieraus; ist folgender Schluß zu ziehen: Auch im kleinsten Vorschubbereich muß die ipandiche im Zahn möglichst 0,4 bis 0,5 mm betragen. Durchgeführte chneidversuche im Vorsehubbereich um 1,2 m/min (n = 340; r = 250; t = 18 mm) bei Scharfschnitt (550 ...600 0; s = 20 mm; f = 3,0; f = SchnAtfuge) zeigen eindeutig, daß sich die spezifische Zerspanungearbeit durch die hinstellung der günstigsten Spanform um über 50Ao verringern ließ, Vorschub und Spandicke im Zahn sind über den Hubverlust (Überhangverstellung) miteinander verknüpf t. Weiter fiel auf, daß bei optimalem Nutzarbeitsaufwand Schnittflächen und 'i,aßhaltigheit besonders gut waren, wenn die Anschnitt-Schnittgeschwindigkeit in etwa der Ausschnitt-Schnittgeschwindigkeit gleich war. Im Gegensatz zu rotierenden holzbearbeitungsmaschinen, bei denen die Spandieke bei gleichem Vorschub nur über die Zahnteilung beeinflußt werden kann, kann bei Sägegattern mit Schwingrahmen die Spandieke über den Hubverlust so beeinflußt werden, daß der Schnitt-

  vorgang bei der brö m ten ichni t tgeschwindigke i t aue;c f Uhr t

  wird. Eine gröbere Ausschni t t-Schni ttge schwind L1hei t erzeugt

  besser eMYlni t tfiächen.

  rii@@ratl:> folgt eindeutig, da! die dL)undicke pro Garn möglichst

  0,4 mm nicht unterschreiben darf, , wenn niau hohe Ihges tandzei ten

  und einen geringen Lein tung3ve rbrauch erreichen a i L L. han mui

  rc > > < <@ n

  Sr.Llab,r.ebeit der Iut bc im fln-

  wchneidc:n eine= lwnLigende Opandicke vorhMen, :;i Lauten dei11

  eigentlichen Schneld ;rorgang sog enan ltF.Vc>r;1>altuil;e:n voran, die

  die Zerkjanungsarbeit MM verrOg@rn. Im unac ocl Vor,;c'huh-

  bereich (dem dereich roher Jahni t twlde rj Linde, :artho LZ, charf-

  qchni tt) Laseen sieg diese I_3ed ingun an du,-C:1 W 11r o;eitlll;ek1:t

  grobe: und haben beiderjuLti_=;cn MverLa;t a2rei-

  chen. Der Hubv :c i_us t, ist hier nur ein icie iav@ r-tus t, aulnn L die

  s'hAht worden und die speZIMC:ilt, u:aL'St)#`a-

  aungsr.tsc-i. t c3 tat h sinnt.

  2dr den oberen Vorchubt-ereich gilt: kleine SigezzhnteiLun@;

  bei ii7!3=;l1:)ti:;t paraLlErlor :, # l'_1k110L'fIl uni eine

  sth:vindi_kit, ;i, grüHr als Juli Lot.

  Irr fo L- ende" soll unter2ueh-t uerden, inwieweit die Apanformen

  der oben mathwa ,is:h %K? ctelten Nacc:ine1_ diese: Vorquesetzun-

  gerl erfül Len.

  Die 11 - 158i'E:ri die S_:@rn-corm;.@ri voll vier Mu.schinen-

  ty peri, bei Vor_schüiaeri vori -i, (>, 10, i_'0, 30 und -J0 nim pro Hub.

  Die Spariform 1 1-) eritste'llt dur::h hIasch rie, die nach

  @-Lte- L.ehrmeinuru; eirieri exakten piirL111@i-Leri S_><ai Liet'=;:rt arid

  o1--iie a@be i t : t. Pür ein ;ä-a. tt:.riii i t; te tigern Holz=

  vor@:c;F-u.ib, Lib:rha.n @;vc:r=@ te:llun f; Lind IL@@imena.us@-

  leic@isbewe schwirigerl

  (hemiüsk=3,teri-Len _rer), uiid "L:ie niiif3te eine Funktion

  des Vorschubs

  T)ie "->anforrn i-;.1 ') --LL@@ fiiv @bi. @a@ Istet;igein fioLZ-

  @[email protected]@ uri=1 j-ko l t.-z°

  rr.ra-rneli .

  Die @5parl-to:@ri (L'i-. 13) @_i. _t Ciii@ ein x_j.ttar finit stetiem

  iiol:vorscü.zü,;e!@onp@:.1 ;,:rberh@=i@_@=r;:rs t:L_iain;; iuid unten

  @end# lr(ler T@'iihrun ren ( fwa.utyp 0 ) .

  Dl=.: Spanforra iai#: stetigem Ho-Lz-

  voru-#hub, t-;el:oupelt.t:rb_a.hati@.;:@ver@,teL_Lurir; und ob=en "chwiri-

  ;endem ft@;.rutiün finit in,--er Sch@,rriilar.,ip:Li Lude tBaut;rp 13) .

  Die 8 panfo:rin (@!'i.15) :gilt fiir das 'satter, ;rt@ia auch der

  Fig.14 zu-rundeliegt, jedoch be. Übessclivrinövieite, d.li.

  für Spanfo t-imwerte für di cächwingung

  ks(175) r 3964 (1-2 coc@2)P + 2 cos ),

  ).

  ks(475) 3964 (1-2 cor A- 3 cos5e

  Betrachtung, der Spanformen.
• Die Spanformen der - Fig.11 können als lbi3stab für die Spandicke pro Zahn herangezogen werden. Für die Spa.ndicke bei 3 mm Vorschub pro Hub und 20 mm Zahnteilung (,estauclit) gilt: die Sehneidarbeit #,,-. ird ohne Iiubverlu;=t durcliceführt. Der Hub beträgt 600 iurn. In einer bestimmten Holzebene schneiden also 30 Zähne. Jeder Zahn hat somit die Shandicke von 0,1 mm. Es kann für diese S#igeii abgeleitet, v:erdei., daß 1,5 i,im in der Abzisi:e eine Spandicke pro Zahn von o,1 mm entspricht. Für geschränkte Zäline sind die Verli-ltiiirse koir:tiliziertcr, es kann bei Zugrundelegung der doppelten 7.<Inteilung keinesfalls mit der Spanst:irke pro ZalnLerechnet werden.

  Die Spanformen d(@r Fig.11 sind abzu ! ehrien; diese T:1as Minen

  würden 1_"rundsät-"licli mit '. ui'wirtL:#cliiiitt arbeiten, zui",al uiri

  den unteren 'T'ot"urlkt die 51:;anstärke in dc.r. Zälirie:, an:~:t e!it

  und die Schiiittjeschwiiidigkcit 0 ist. Die Spanstürke iE;t

  vj-iterhin bis v = 12 rnm pro

  Die Si),nfoJ-iieii d@:r hi;-,-.12 (G<i@ tiir mit :tetif;e.:. t:o@.::vnr^cl_ub

  und Überhangkopplung) sind ebenfalls unbefriedigend.; Der

  Aufwärtsschnitt ist klar erkennbar. Im unteren Bereich ist

  weiterhin eine ung=enügende Spandicke vorhanden, ,ä ,die.;auch _ .

  mit dem Überhang nicht. ausgeglichen werden kann. -Vergrö-

  ßert man den Überhang, so schneidet man nur in der unteren

  Hälfte des Kurbelkreises, d.h. bei verminderter Schnittge-:,

  schwindigkeit.

  Die Spanformen dir 6g.13 (Gatter mit unten.pendelnden

  Führungen) sind für die derzeit in der Praxis angeWgndteu -

  Verhhltnisse, nämlich eine Schwingweite von 16, mm@ geseich-: -

  net, bei einem Justierwinkel 0( = + 15o und einem .Yerhältnie

  von ü zu v = 0,85. Die Schwingweite dieser,bekannten kaschinex

  nimmt nach oben ab, so daß die Kurven für 0, ± 300 mm und

  + 600 mm über den Walzen dargestellt sind. Man kann folgenden

  leicht erkennen: Die Schwingweite ist zu klein gelrählt, sie

  führt bereits im Bereich unter v =20 mm pro Hub zu Schwie- rigkeiten, wexm schwere Schnitte. ausgeführt .werden. Die Gähne in der Holzebene 0 schneiden sich frei, die in höheren Lbenen zeigen Aufwärtsschnitt. Ein,derartigeg Gatter läßt sich dann n:,r noch mit gestauchten Sägen .betreiben. Geschränkte Sägen würden verlaufen. Die Spandicke im Bereich v = 3 mm pro Iiub ist ungenügend. Weiterhin ist leicht zu erkennen, daß im hohen Vorschubbereich-grundsätzlieh mit Aufwärtsschnitt gearbeitet wird. Auch das Anschnittverhalten verdient Eeachtung. Der Anschnitt in jeder Holzebene ist zeitlich anders. Dadurch verlaufen die Blätter leicht (geschränkt). Durch die zu geringe Schu:ingweite ist weder der untere noch dur obere Vorschubbereich günstig, trotz gerader nlanken und spitzer Blase als Ochwingfigur des unteren Rahmenzapfens. Die 1'0.14 zeigt die Spanformen von obe" schwingenden Gattern, deren R hmenzapfen eine Zllipse mit der ScheingweLte von 26 mm durchlaufen. Wie leicht zu erkennen ist, Liegen die VerhIltnisse hier bereits günstiger als bei FIV.13, und für den unteren Vorschubbereich ist die Spandicke leicht durch den Überhang zu beeinflussen. Noch günstiger ;erden die Spanformen, wenn die Schwingweite auf 40 mm angehoben wird, (Fig.15). Durch Vermindern des Überhanges lassen sich im unteren Vorschubbereich die gleichen Spanformen justieren, wie bei der Schwingweite von 26 mm. Der hohe Vorschubbereich erfüllt dann weitgehendst die Bedingung, daB mit einer vernünftigen Ausschnitte-Schnittgeschwindigkeit gearbeitet wird. Die in den Fig. 11 - 15 gezeichneten Anschnitteohrägen

  sind von der gewählten Zahnteilung abh'7ngig.

  Beachtet man noch, daß die Federung der Vorschubantriebe eine Verzerrung der Spanform hervorruft, derart, daß die üpanform oben dünner und unten dicker wird, so erfüllen die Gatter mit großen Schwingv..eiteri die an sie gestellten zerspanungstechnischen Voraussetzungen.
• Weiterhin "ilt: Je größer die Schwin,#,>eite bei oben schwingenden Gattern mit über den 2üY1.rungsschuhen angebrachtem Rahii:en, desto geringer die Be ius tunk; der oberen Führung.
• Auch diese Aussage kann durch Rechnung leicht belegt werden. für die ßerechnuiLig gilt: Hub der üä egatter 600 mm Gatter zu Fig.14 und 15 (Ellipserileiiker): Albs tand der Rahmenzapfen 1650 nun Lage des unteren Iahuenzapfens beif= 0o bis iberkante untere Vialze 125 mm Gatter nach Fig.13(mit pendelnden 2ührungen) Abstand der Rahmenzapfen 1800 mm Zage des unt.=ren Rahmenzapfens bei j2 = 0o bis Oberkante untere ;falze 300 mm Die Snanformen gelten ebenfalls mit hoher Genauigkeit für 500 mm Hub-Maschinen. Sie sind auch dann noch recht genau, wenn mit dem Rahmenzapfen-Abstand und mit der Lage variiert wird, Diese Variationen sind immer durch eine entsprechende Überhang-Vorschub-Justierung ausgleichbar. Die vorstehende Analyse läßt klar erkennen, daß die Spanformen nach Fig.15, denen die Annahme einer tbcrschwingweite.von mehr als 20 mm zuMrundeliegt, die besten Ergebnisse liefprn,und es ist Ersichtlich, daß die Spanform mit Hilfe des Überhanges verändert %erden kann.

Claims (1)

1. P a t e .n t a n a p r ü c h e chwingrahmen-Vertikalgatter mit kontinuierlichen Holz- vorschub, damit gekoppelter Überhangverstellung dee Säge- rahmens und oberer oder unterer schwingender Ausaohwenkung des Sägerahmens in Richtung des Holzvoreehubee derart, daß für das Verhältnis von Kurbelradius zu Stelzenlänge entweder die oberen Rahmenzapfen einen Kurvenzug; durcllaufen, der in Abhängigkeit vom Kurbel- winkel rf (>P= Null Grad = oberer Totpunkt) die horizon- tale Auslenkung x. = a.ein f hat, und die unteren Rahmen- zapfen eine Gerade durchlaufen, oder daß die unteren Rahmenzapfen einen Kurvenzug; durchlaufen, der in Abhängig- keit vorn Kurbelwinkel die horizontale Auslenkung xs = b. nin (l@ + oC ) - c.sin 22 aufweist (c --0,3-0,6; 01-v0.-20)n), ul@d die oberem I;aLrlenzapfen auf einer Gera- delt sind, dadurch iekerlnzeichnet, dafi die Scit:;,ain.-au.plitude Xs = lxs 20 mm: ist. 2. Sc!:vin_ralimenvertil:alga!:ter nach Ansriruch 1, dadurch ff,e- kerlr_zeichnet, da. beil" g=rößten Vorschub pro Iiub der .-,cl.,liittvor#sang vor dem Erreichen der I:u-,t)elste i lulig 99 = 16;o beendet ist. 3. Schwingrahmen-Vertikalgatter nach Ans;_iruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spanfo@,mbeeinfluCÜung die oberen oder die unteren Führungen ;eenüber der ,jeweils anderezi F[Ihrun g schräg abwI;irts zur Einsc':nit tseite hin angestellt sind, wohei die )Jif_E:renz der Schrigs te ..Lungen pro IIublänge k;röj3c@r als 0.5 xs mm ist.