DE19832499C2 - Zerspanungswerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zerspanungswerkzeug mit minde­ stens zwei auf einer Buchse befestigten Zerspanerscheiben der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Trenn- und Zerspanungswerkzeuge werden zum Bearbeiten von Holz, Holzwerkstoffen, Verbundwerkstoffen oder dergleichen eingesetzt und dienen insbesondere zum Trennen und Besäumen von Werkstücken aus derartigen Werkstoffen. Dabei werden Abfallstücke zerspant und derart zerkleinert, daß sie als Abfallspäne durch eine Saugvorrichtung abgesaugt werden können. In der DE-AS 11 59 622 ist ein Zerspanerwerkzeug für Holz beschrieben. Dieses Werkzeug umfaßt mehrere Fräs­ scheiben, die jeweils aus einem Tragkörper und an dessen Umfang angeordneten Schneidelementen besteht. An dem Trag­ körper befinden sich mehrere Ausnehmungen, in welche mit Schneien versehene Einsatzkörper angepaßt und mit Hilfe eines Niets gehalten sind. Damit der erforderliche Zerspa­ nungswinkel eingehalten werden kann, werden die Frässchei­ ben erst im montierten Zustand, das heißt nach dem Vernie­ ten der Einsatzkörper, geschliffen. Zum Schärfen der Schneiden können diese mehrmals nachgeschliffen werden. So­ fern durch das Nachschleifen das Mindestdickenmaß der Schneiden unterschritten wird, müssen die Niete ausgebohrt und die Einsatzelemente ersetzt und wieder vernietet und die Schneiden geschliffen werden. Für diesen Instandset­ zungsvorgang müssen nicht nur die technischen Einrichtungen vorhanden sein, die Durchführung ist auch sehr zeitintensiv und führt somit zu hohen Kosten. Außerdem werden beim Ausbohren die Nietsitze in Mitleidenschaft gezogen und häufig derart beschädigt, daß der Tragkörper unbrauchbar wird und daher die betreffende Zerspanerscheibe vollständig ersetzt werden muß.

Es sind außerdem Werkzeuge bekannt, die aus einem Kreissä­ geblatt zum Trennen des Werkstückes und einem Zerspanteil zum Zerspanen des abgetrennten Abfallstückes bestehen. Ein solches Werkzeug ist in DS-GM 75 32 845 beschrieben. Dabei sind das Kreissägeblatt und ein Tragkörper zur Aufnahme von Zerspanmessern koaxial angeordnet. Am Umfang des Tragkör­ pers sind Ausnehmungen zur Aufnahme von Spannkeilen vorge­ sehen, die auswechselbar und mittels eines Positionierstif­ tes in der erforderlichen Lage gehalten sind. Stirnseitig ist an dem Spannelement ein Zespanermesser befestigt, und zwar mit einer durch das Zerspanermesser ragenden Befesti­ gungsschraube. Dadurch, daß das Spannteil in die nutförmige Aufnahme an dem Umfang des Tragkörpers verspannt wird, ver­ formt sich der Tragkörper, so daß dessen Anlagefläche an dem Kreissägeblatt eine wellige Form einnimmt. Diese wel­ lige Anlagefläche des Tragkörpers führt dazu, daß auch das Kreissägeblatt seine Rundlaufeigenschaften nachteilig ver­ ändert und dadurch keine saubere, ausrißfreie Trennschnitt­ fläche erzeugt werden kann. Am Umfang des Tragkörpers sind die Zerspanmesser unterschiedlich angeordnet, wobei abwech­ selnd ein Zerspanmesser mit parallel zur Rotationsachse verlaufender Schneide und das darauffolgende Zerspanmesser um 45° gedreht angeordnet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trenn- und Zerspanungswerkzeug der gattungsgemäßen Art wei­ terzubilden, mit dem eine bessere Qualität der Trenn­ schnittfläche erreicht und die Zerspanung des Abfallstückes verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Zerspanungswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Um einen möglichst formsteifen Verbund des Zerspanungswerk­ zeugs zu schaffen, ist es zweckmäßig, daß die Tragkörper der ersten und zweiten Zerspanerscheiben unmittelbar anein­ ander liegen. Für die Rundlaufgenauigkeit des Kreissäge­ blattes ist es darüber hinaus vorteilhaft, dieses mittels in den Tragkörper der ersten Zerspanerscheibe gedrehten Schrauben zu befestigen, so daß selbst bei relativ dünnen Kreissägeblättern eine hohe Plangenauigkeit aufrecht erhal­ ten wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsge­ genstandes können weitere Zerspanerscheiben vorgesehen sein, deren Schneidelemente vorzugsweise ebenfalls Schnei­ den mit einem negativen Eckwinkel zur parallel der Rotati­ onsachse aufweisen. Auf diese Weise kann das Zerspanungs­ werkzeug modular gestaltet werden, das heißt, je nach Werk­ stückbreite kann das Zerspanungswerkzeug mit einer dafür optimalen Anzahl von Zerspanerscheiben ausgerüstet werden. Da die erste und zweite Zerspanerscheibe zur Grundausstat­ tung des Zerspanungswerkzeugs gehört, liegt ein besonderer Vorteil darin, daß an der Buchse ein radialer Bund mit zwei Flanschen vorgesehen ist, an dem auf einer Seite die erste und zweite Zerspanerscheibe mit dem Kreissägeblatt und auf der anderen Seite die weiteren Zerspanerscheiben befestigt sind.

Obwohl die Schneidelemente unterschiedliche negative Eck­ winkel aufweisen können, ist es zur Standardisierung sowohl der Tragkörper als auch der Schneidelemente ist es zweck­ mäßig, daß der negative Winkel der Schneiden aller Schneidelemente der zweiten und weiteren Zerspanerscheiben gleich groß ist. Auch bei der ersten Zerspanerscheibe können die gleichen Schneidelemente eingesetzt werden, dort nehmen lediglich die Schneidelemente eine andere Lage ein. Die Verwendung gleicher Schneidelemente für alle Zerspaner­ scheiben führt zu einer Erleichterung bei der Montage und auch Instandsetzung, da nicht auf die Verwendung zutref­ fender Schneidelemente geachtet werden muß. Als bevorzugte Größe des negativen Eckwinkels wird der Bereich zwischen - 10° und -20°, bezogen auf eine Parallele zur Rotationsach­ se, angesehen. Zur Aufnahme der Schneidelemente sind zweckmäßigerweise an den Zerspanerscheiben Plattensitze ausgebildet mit einer darin angeordneten Gewindebohrung, so daß an den Plattensitzen die Schneidelemente mittels Schrauben befestigbar sind. Dies ermöglicht ein leichtes Auswechseln bzw. auch ein Wenden der Schneidelemente, so daß eine andere Schneide zum Einsatz kommt. Die Länge der Schneiden ist derart bemessen, daß sie größer ist als die Breite der Zerspanerscheiben.

Die auf der anderen Seite des radialen Flansches angeordne­ ten weiteren Zerspanerscheiben weisen vorzugsweise eine be­ züglich des Radialschnittes geschwungene Form des Tragkör­ pers auf, so daß der durch die axiale Dicke des den Flansch bildenden Bundes an der Umfangsfläche des Zerspanungswerk­ zeugs eliminiert ist.

Zur Reduzierung der erforderlichen Antriebskraft und um ei­ ne möglichst gleichmäßige Belastung und Reduzierung der Er­ schütterungen zu erreichen, sind die Flugkreisdurchmesser der ersten, zweiten und dritten Zerspanerscheibe gegenein­ ander versetzt, wobei vorzugsweise die Flugkreisdurchmesser bis zur vierten Zerspanerscheibe allmählich größer werdend bemessen sind und die weiteren Zerspanerscheiben bezüglich ihres Durchmessers der vierten Zerspanerscheibe entspre­ chen. Die unmittelbar neben dem Kreissägeblatt befindliche erste Zerspanerscheibe hat eine gegenüber dem Flugkreis­ durchmesser des Kreissägeblattes reduzierte Größe.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an­ hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein Zerspanungswerk­ zeug,

Fig. 2 eine radiale Draufsicht auf eine erste Zerspaner­ scheibe,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit III in Fig. 2,

Fig. 4 die Ansicht der Zerspanerscheibe in axialer Rich­ tung,

Fig. 5 einen Halbschnitt durch den Tragkörper der ersten Zerspanerscheibe,

Fig. 6 einen Halbschnitt durch den Tragkörper einer zwei­ ten Zerspanerscheibe,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines kompletten Zer­ spanungswerkzeugs.

In Fig. 1 ist ein axialer Schnitt durch ein Zerspanungs­ werkzeug 1 dargestellt, wobei lediglich eine bis zur Rota­ tionsachse RA reichende Hälfte gezeigt ist. Das Zerspa­ nungswerkzeug 1 umfaßt eine Buchse 2 mit einer zentralen Bohrung 3, so daß das Zerspanungswerkzeug 1 auf einer Maschinenspindel befestigbar ist. Die Buchse 2 besitzt einen radialen Bund 4, der stirnseitig Flansche 5 und 6 bildet. Auf einer Seite des radialen Bundes 4 erstreckt sich ein Buchsenabschnitt 7, der ein Kreissägeblatt 9, eine erste Zerspanerscheibe 10 und eine zweite Zerspanerscheibe 11 trägt.

Die erste Zerspanerscheibe 10 besteht aus einem Tragkörper 12 mit an dessen Umfang angeordneten Schneidelementen 14 und die zweite Zerspanerscheibe 11 wird durch einen Trag­ körper 13 mit an dessen Umfang befestigten Schneidelementen 15 gebildet. Der Tragkörper 13 der zweiten Zerspanerscheibe 11 liegt unmittelbar an dem radialen Flansch 5 des Bundes 4 an, darauf folgt in unmittelbarer Anlage der Tragkörper 12 der ersten Zerspanerscheibe 10 und dann das Kreissägeblatt 9. Das Kreissägeblatt 9 liegt an dem Tragkörper 12 und ist mittels Befestigungsschrauben 16, die in den Tragkörper 12 gedreht sind, an diesem befestigt.

Wie aus Fig. 1 deutlich zu ersehen ist, nehmen die Schneid­ elemente 14 der ersten Zerspanerscheibe 10 eine andere Lage ein als die Schneidelemente 15 der zweiten Zerspanerschei­ be, und zwar hinsichtlich des Eckwinkels der Schneiden, be­ zogen auf eine Parallele zur Rotationsachse RA. Auf dem Buchsenabschnitt 8, der sich auf der Seite des radialen Flansches 6 des Bundes 4 erstreckt, sind eine dritte Zer­ spanerscheibe 17, eine vierte Zerspanerscheibe 18 und wei­ tere Zerspanerscheiben 19 und 20 angeordnet. Diese Zerspa­ nerscheiben 17, 18, 19 und 20 bestehen aus Tragkörpern 25 und an deren Umfang angeordneten Schneidelementen 15, wobei letztere bezüglich des Eckwinkels der Schneiden ebenso an­ geordnet sind wie das Schneidelement 15 an der zweiten Zer­ spanerscheibe 11.

Die Tragkörper 25 der Zerspanerscheiben 17, 18, 19, 20 ha­ ben eine bezüglich der Radialerstreckung geschwungene Form, wodurch der von dem radialen Bund 4 vorgegebene Abstand im radial inneren Bereich der Zerspanerscheiben in deren ra­ dial äußerem Bereich zwischen der zweiten und dritten Zer­ spanerscheibe 11, 17 beseitigt ist. Die Tragkörper 25 der Zerspanerscheiben 17 bis 20 sind mit deckungsgleichen Boh­ rungen 23 versehen, die jeweils auf der der Flanschfläche 6 abgewandten Seite mit einer Ansenkung 24 versehen sind. Durch die Bohrungen 23 der Zerspanerscheiben 17 bis 20 er­ streckt sich eine Befestigungsschraube 21, die in eine Ge­ windebohrung 22 im radialen Bund 4 geschraubt ist und deren Senkkopf 21' in der Ansenkung des Tragkörpers 25 der Zer­ spanerscheibe 20 liegt. Durch die identische Ausgestaltung der Tragkörper 25 mit Bohrungen 23 und Ansenkungen 24 kön­ nen die Zerspanerscheiben in beliebiger Reihenfolge ange­ ordnet werden und es ist auch die Variation bezüglich der Anzahl der Zerspanerscheiben beliebig.

Die Fig. 2 zeigt eine radiale Draufsicht auf die erste Zer­ spanerscheibe 10. Diese Zerspanerscheibe 10 besitzt einen eben gestalteten Tragkörper 12 mit an dessen Umfang ange­ ordneten Schneidelementen 14, die in regelmäßigen Winkelab­ ständen an der Umfangsfläche verteilt sind.

Die Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt der Einzelheit III in Fig. 2. Daraus ist ersichtlich, daß an dem Tragkörper 12 ein Plattensitz 26 ausgebildet ist, der schräg zur Tragkörperebene verläuft. An dem Plattensitz 26 befindet sich das mit Schneidkanten versehene Schneid­ element 14, das mittels einer Schraube 27, die in eine Ge­ windebohrung 28 im Plattensitz 26 geschraubt ist, befestigt wird. Aufgrund des unter einem schrägen Winkel verlaufenden Plattensitzes 26 ist auch das Schneidelement 14 derart ausgerichtet, daß es unter einem Achswinkel δ zur Rotations­ achse RA verläuft.

Die Fig. 4 zeigt eine Ansicht der ersten Zerspanerscheibe 10 in axialer Richtung. Daraus ist ersichtlich, daß der Tragkörper 12 mit mehreren gleichmäßig über den Umfang ver­ teilten Plattensitzen 26 und daran befestigten Schneidele­ menten 14 versehen ist. Der Tragkörper 12 besitzt eine zen­ trale Öffnung 30, die zur Aufnahme des in Fig. 1 darge­ stellten Buchsenabschnitts 7 dient. Der Tragkörper 12 um­ faßt außerdem mehrere Befestigungslöcher 29 für in den ra­ dialen Bund zu drehende Schrauben sowie mehrere Gewindeboh­ rungen 31, die zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 16 in Fig. 1 dienen. Wie aus Fig. 4 weiter deutlich wird, verlau­ fen die Plattensitze 26 und die daran befestigten Schneid­ elemente 14 unter einem Spanwinkel β zu einer Radialebene, wobei dieser Spanwinkel β im Bereich zwischen 15° und 25° liegen kann und vorzugsweise eine Größe von ca. 20° auf­ weist.

In Fig. 5 ist der Schnitt durch den Tragkörper 12 und in Fig. 6 der Schnitt durch den Tragkörper 13 dargestellt. Während der Tragkörper 12 sowohl die Befestigungslöcher 29 und 31 aufweist, die in unterschiedlichen Abständen zur Ro­ tationsachse RA vorgesehen sind, besitzt der Tragkörper 13 außer der zentralen Öffnung 30 keine weiteren Ausnehmungen. Während am äußeren Umfang des Tragkörpers 12 der Platten­ sitz 26 derart gestaltet ist, daß zwei parallele Längskan­ ten des Schneidelementes 14 in Richtung der Scheibenebene des Tragkörpers 12 verlaufen, ist ein Plattensitz 26' am Umfang des Tragkörpers 13 derart gestaltet, daß das an die­ sem zu befestigende Schneidelement, das in Fig. 1 mit 15 bezeichnet ist, unter einem Winkel zur Scheibenebene ver­ laufende parallele Längskanten besitzt. Durch diese Ausgestaltung der Plattensitze 26 und 26' ergibt sich für eine Schneide 32 am Schneidelement der ersten Zerspanerscheibe 10 ein positiver Eckwinkel α, der vorzugsweise zwischen 5° und 10° beträgt, wohingegen eine Schneide 32' des Schneid­ elementes am Tragkörper 13 der zweiten Zerspanerscheibe un­ ter einem negativen Eckwinkel ε, bezogen auf eine Parallele zur Rotationsachse RA, verläuft. Dieser negative Eckwinkel ε beträgt vorzugsweise zwischen -10° und -20°. In Fig. 5 und 6 entspricht die Flächenform des Schneidelementes einem Parallelogramm, es ist in alternativer Ausgestaltung aber auch möglich, die Schneidelemente als Rechteck auszuführen.

In Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht des kompletten Zerspanungswerkzeugs 1 gezeigt. Dabei sind auf der Buchse 2 insgesamt 6 Zerspanerscheiben 10, 11, 17, 18, 19, 20 ange­ ordnet, wobei von der in Fig. 7 vorderen Seite die Zerspa­ nerscheiben 17, 18, 19, 20 mittels der Befestigungsschrau­ ben 21 befestigt sind. Die Tragkörper 25 der Zerspaner­ scheiben 17 bis 20 weisen mehrere Bohrungen 23 auf, so daß die Zerspanerscheiben 17 bis 20 in verschiedenen Drehwin­ kelstellungen gegeneinander ausrichtbar sind. An der in Fig. 7 hinteren Stirnseite des Zerspanungswerkzeugs 1 be­ findet sich das Kreissägeblatt 9. Aus der Darstellung in Fig. 7 wird deutlich, daß die Schneidelemente jeweils be­ nachbarter Zerspanerscheiben um einen Drehwinkel gegenein­ ander versetzt sind.

Claims (18)

1. Zerspanungswerkzeug (1) mit mindestens zwei auf einer Buchse (2) befestigten Zerspanerscheiben (10, 21), die jeweils aus einem Tragkörper (12, 13) und mehre­ ren, über den Scheibenumfang verteilt angeordneten Schneidelementen (14, 15) bestehen, und die Schneid­ elemente (14, 15) aufeinander folgender Zerspaner­ scheiben (10, 11) um einen Drehwinkel um die Rotati­ onsachse (RA) versetzt zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite des Tragkörpers (12) einer ersten Zerspanerscheibe (20) ein Kreissägeblatt (9) angeordnet ist und die Schneidelemente (14) dieser ersten Zerspanerscheibe (10) eine Schneide (32) mit einem positiven Eckwinkel (α) zu einer Parallelen der Rotationsachse (RA) auf­ weisen, wohingegen die Schneiden (32') der Schneid­ elemente (15) einer zweiten Zerspanerscheibe (11) un­ ter einem negativen Eckwinkel (ε) zur Parallelen der Rotationsachse (RA) verlaufen.

2. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkörper (12, 13) der ersten und zweiten Zerspanerscheiben (20, 11) un­ mittelbar aneinander liegen.

3. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreissägeblatt (9) mittels in den Tragkörper (12) der ersten Zerspaner­ scheibe (10) gedrehten Schrauben (16) befestigt ist.

4. Zerspanungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Zerspanerscheiben (17, 18, 19, 20) vorgesehen sind, deren Schneidele­ mente (15) vorzugsweise ebenfalls Schneiden (32') mit einem negativen Winkel (ε) aufweisen.

5. Zerspanungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Buchse (2) ein ra­ dialer Bund (4) mit Flanschflächen (5 und 6) vorgese­ hen ist, an dem auf einer Seite die erste und zweite Zerspanerscheibe (10, 11) mit dem Kreissägeblatt (9) und auf der anderen Seite weitere Zerspanerscheiben (17 bis 20) befestigt sind.

6. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Eckwinkel (ε) der Schneiden (32') aller Schneidelemente (15) der zweiten und weiteren Zerspanerscheiben (11 und 17 bis 20) gleich groß ist.

7. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Eckwinkel (ε) zwischen -10° und -20° beträgt.

8. Zerspanungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Tragkörpern der Zerspanerscheiben (10, 11, 17, 18, 19, 20) Platten­ sitze (26, "6') ausgebildet sind, an denen die Schneidelemente (14, 15) mittels Schrauben (27) befe­ stigbar sind.

9. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente die Form eines Rechtecks aufweisen.

10. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente (14, 15) als parallelogrammförmige Platten ausgebildet sind, deren Schneiden (32, 32') eine Länge aufweisen, die größer als die Breite der Zerspanerscheiben ist.

11. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dritte und weitere Zerspanerscheiben (17 bis 20) bezüglich des Radial­ schnitts eine geschwungene Form des Tragkörpers (25) aufweisen.

12. Zerspanungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der positive Eckwinkel (α) zwischen 5° und 10° beträgt.

13. Zerspanungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente (14, 15) in einem Achswinkel (δ) zwischen 15° und 30° an­ geordnet sind.

14. Zerspanungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Flug­ kreises der zweiten Zerspanerscheibe (11) größer ist als der Flugkreisdurchmesser der ersten Zerspaner­ scheibe (10).

15. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 4 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugkreisdurchmesser der dritten Zerspanerscheibe (17) größer als derje­ nige der zweiten Zerspanerscheibe (11) ist.

16. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Zerspaner­ scheibe (18) und alle weiteren Zerspanerscheiben (19, 20) gleiche Flugkreisdurchmesser aufweisen.

17. Zerspanungswerkzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugkreisdurchmesser des Kreissägeblattes (9) gleich demjenigen der zwei­ ten Zerspanerscheibe (11) ist.

18. Zerspanungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente (14, 15) in einem Spanwinkel (β) zwischen 15° und 25°, vorzugsweise von ca. 20° angeordnet sind.