-
W e r k z e u g 1; p f Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf
mit am Umfang angeordneten Zerspanungsmessern zur Verarbeitung der seitlichen Segmente
eines quer zur Drehachse des rotierenden Werkzeugkopfes an diesem entlanggeführten
Rundholzstammes od. dgl.
-
zu Nutzspänen und mit einem stirnseitig am Werkzeugkopf angcordneten
Werkzeughalter, der an seinem Umfang Messer zum Schlichten der am Holzstamm zu erzeugenden
ebenen Fläche trägt. Auch Bohlen, Kanthölzer usw. können so bearbeitet werden.
-
Beim Abspanen der seitlichen Segmente eines Rundhol@stammes, dem sogenannten
Profilzerspanen, entsteht am Stamm eine ebene Fläche, während die abgespanten Holzteile
zu Nutzspänen, beispielsweise Holzschnitzeln verarbeitet werden.
-
Üblicherweise haben diese Werkzeugköpfe Kegelstumpfform, wobei die
Zerspanungsmesser auf der kegelige Fläche sitzen und mit ihren stirnseitig vordersten
Kanten die ebene Fläche am Stamm erzeugen. Dabei werden häufig, insbesondere an
den Ästen, Faserbündel herausgerissen, was zu Unebenheiten in der abgespanten Fläche
führt.
-
Um die Oberflächengüte der erzeugten ebenen Fläche zu höhen, ist es
bekannt, am Werkzeugicopf stirnseitig einen Werkzeughalter vorzusehen, der an seinem
Umfang Messer zum Schlichten der am Holzstamm erzeugten ebene Fläche trägt (DOS
1 955 293), Diese Maßnahme reicht zur wescntlichen Verbesserung der Oberflächengüte
jedoch nicht aus, weil
nicht genügend Schlichtmesser untergebracht
werden können um die Anzahl der Späne zu steigern und damit kleine flache Späne
zu erhalten.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Werkzeugkopf der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß die Oberflächengüte der erzeugten ebenen T'läche gesteigert
wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Werkzeughalter
konzentrisch im Werkzeugkopf drehbar gelagert und unabhängig mit höherer Drehzahl
als der Werkzeugkopf antreibbar ist, daß eine Schneide jedes Schliclitmessers parallel
zur ebenen Molzfläche verläuft und daß diese Schneiden am Umfang des Werkzeughalters
in axialer Richtung gestaffelt angeordnet sind. Dadurch erreicht man, daß das von
den Schlichtmessern abzutragende Holz in dünnen Spänen durch die axial gestaffelt
angeordneten Schlichtmesser abgespant wird, was auch bei einer verhältnismäßig großen
Dicke des abzunehmenden Holzes zu einer sehr guten Oberfläche führt.
-
Die -Schlichtspäne sind dadurch die rasche Bewegung der Schlichtmesser
verhältnismäßig kurz, denn die Länge der Schlichtspäne wird durch die Vorschubgeschwindigkeit
des Holzstammes und die zeitliche Aufeinanderfolge der Schlichtmessereingriffe bestimmt.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an mehreren
Umfangsstellen ein Sprung der axialen Staffelung zwischen einer axial am weitesten
vorspringenden
und am weitesten zurückstehenden Schlichtmesserschneide
auftritt. Dadurch arbeiten sich die Schlichtmesser während einer einzigen Umdrehung
des schnellaufenden Werkzeughalters mehrere Male auf die gesamte abzuspanende ioiztieje
vor, wodurch die gegenseitige Abstimmung von Holzvorschubgeschwindigkeit, Drehgeschwindigkeit
des Werkzeughalters, Messerzahl und Spanabmessungen erleichtert wird.
-
Zweckmäßigerweise sind die Schlichtmesser axial und/oder radial einstellbar.
Weiter kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Schlichtmesser in so dichtom
radialen Abstand zu den innersten stirnseitigen Schneidenkanten der Zerspanungsmesser
angeordnet sind, daß sie vor diesen vorausarbeiten. Die Schlichtmesserkanten bewegen
sich dabei auf einem Kreisbogen, der dicht innerhalb des Kreisbogens liegt den die
stirnseitig innersten Schneidenkanten der Zerspanungsmesser beschreiben. Dadurch
ist das von einem Zerspanungsmesser erfasste Holz bereits weitgehend von den Schlichtmessern
hinterschnitten worden, so daß sich Ausrisse, die von der Hackwirkung des Zerspanungsmessers
herrühren, nicht mehr in die erzeugte ebene Oberflache des Holzes @ortsetzen können.
Bs kann aber auch vorteilhaft sein, die Schlichtmesser radial so weit innerhalb
der innersten stirnseitigen Schneidenkanten der Zerspanungsmesser zurückzusetzen,
daß sie eine von diesen. erzeugte ebene Fläche nachfolgend schlichten. Dabei ist
die erforderliche Antriebsleistung für die Schlichtwerkzeuge verhältnismäßig gering,
weil die ebene Holzoberfläche bereits von den Kanten der langsamer umlaufenden Zerspanungsmesser
erzeugt wurde, allerdings mit weniger glatter Oberfläche, und die Schlichtmesser
dieser Oberflache nachfolgend nur schlichten müssen.
-
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist
weiter vorgesehen, daß die Schlichtmesser als Zähne eines Kreissägeblattes ausgebildet
sind. zur diese Weise wird mit geringem Bauaufwand eine gesägte glatte
Oberfläche
des Holzes erzielt; der durch die Kreissäge erzeugte Späneanfall ist verhältnismäßiggering;
das Sägeblatt kann in einfacher Weise hergestellt und nachgeschliffen werden.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
orgeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der
Zeichnung.
-
Es zeigen: Fig. 1 einen Werkzeugkopf in Stirnansicht, Fig. 2 einen
Schnitt entsirechend der Linie e 2-2 in Fig. J durch zwei Werkzeugköpfe und den
b@-arbeiteten Holzstamm, Fig. 3 einen Längsschnitt du@@@ den Holzstamm, der mit
einem Werkzeugkopf gemäß Figuren 1 und 2 abgespant wurde, Fig. 4 einen Werkzeugkopf
mit Kreissägeblatt in Stirnansicht, Fig. 5 einen Schnitt entsprechend der Linie
5-5 in Fig. 4 durch zwei Werkzeugköpfe und einen zu zerspanenden Holzstamm, Fig.
6 einen Längsschnitt durch den Holzstamm an der Angriffsstelle des in den Figuren
4 und 5 gezeigten Werkzeugkopfes, Fig. 7 einen Teilschnitt durch einen Werkzeugkopf,
bei dem der schneller angetriebene Werkzeughalter ein Kreissägeblatt trägt, und
Fig. 8 eine Teil-Stirnansicht des in Fig. 7 gezeigten Werkzeugkopfes.
-
Der drehbar gelagerte und angetri@bene Werkzeugkopf 10 trägt an seiner
kegelstumpfförmig gestalteten Umfangsfläche zwei Zer£panun'sresser 5 die aus zu
Segmenten des quer zur Werkzeugkopfachse in Richtung des Pfeiles 12 vorgeschobenen
Rundholzstammes 13 Nutzspäne erzeugen, beispielsweise Schnitzel für die Zelluloseherstellung.
Aus dem Rundholzstamm 13 entsteht nach dem Durchlauf zwischen zwei Werkzeugköpfen
10 ein auf zwei gegenüberliegenden Seiten bearbeiteter Model, der bei einem zweiten
Durchlauf zu einem Balken oder Brettern od. dgl.
-
weiterverarbeitet werden kann.
-
Im Zentrum des Werkzeugkopfes 10 ist eine zentrale Ausnehmung 14 vorgesehen,
die zur Aufnahme eines scheibenförmigen Werkzeughalters 15 dient. Der Werkzeughalter
15 ist mit einer Welle 16 verbunden, die in der als Hohlwelle 17 ausgebildeten Welle
des Werkzeugkopfes 10 drehbar gelagert ist. Die Hohlwelle 17 des Werkzeugkopfes
10 und die Welle 16 des scheibenförmigen Werkzeughalters 15 sind - wie in den Figuren
nicht dargestellt - gesondert mit unterschiedlicher Geschwindigkeit antreibbar wobei
für den Werkzeughalter 15 eine höhere Geschwindigkeit als für den Werkzeugkopf 10
gewählt wird.
-
Der Werkzeughalter 15 trägt an seinem Umfang Schlichtmesser 1 bis
G, zu lt bis 6t und 1'' bis 6'', die der Schlichtbear beitung der ebenen Fläche
18 am Stamm 13 dienen. Jodes Schlichtmesser besiz eine r'eie 7, die parallel zur
eone£ 1b d---s 1&z's erlauft0 Jiese Schneiden c sind - wie man is Fig. 2 erkenat
- in axialer Richtung des Werkzeugkopfes gestaffelt angeordnot, wobei die Schlichtmesser
bei dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel drei Gruppen bilden.
In einer ersten Gruppe ist das @cklichtmesser 1 axial am weitesten zurückgesctzt;
das nachfolgende Schlichtmesser 2 springt axial etwas in
Richtung
auf den Holzst@mm vor usw.; das Schlichtmesser 6 ragt axial am weitesten vor, Entsprechend
ist in der zweiten Schlichtmessergruppe das Messer 1' axial am weitesten zurückstchend
angeordnet und das Messer 6' am weitesten vorstchend; entsprechendes gilt für die
dritte Messergruppe 1'' bis 6''. Dadurch wird an drei Umfangsstellon ein Sprung
der axialen Staffelung der Schneiden 7 von einem am weitesten vorspringenden Schlichtmesser
6, 6', 6'' und einem am weitesten zurückspringen Schlichtmesser 1, 1', 1'' geschaffen.
Dieser Sprung a entspricht der größtmöglichen tiefe des von den Schlichtmessern
abzuspanenden Holzes.
-
Die Wirkungsweise der Zerspanungsmesser 11, die als Hackmesser ausgebildet
sind und angenähert über eine ganze Mantellinie der kegelstumpfförmigen Umfangsfläche
des Werkzeugkopfes 10 verlaufen, und der Schlichtmesser 1 bis 6, 1' bis 6', 1''
bis 6'' erkennt man am besten aus Fig. 3. Der von einem Zerspanungsmesser 11 erfasste
Bereich 19 hat eine Breite c, die höchstens so groß ist wie die in Fig. 2 ebenfalls
mit c bezeichnete Höhe der Zerspanungsmesser 11. Ein in Querschnitt gemäß Fig. 3
dreieckförmiger Bereich 20 wird von den Schlichtmessern in kurze und dünne Späne
zerlegt, wobei die von den einzelnen Schlichtmessern abgespanten Bereiche in Fig.
3 mit den Bezugszahlen der jeweiligen Schlichtmesser bezeichnet sind, jedoch mit
einem Querstrich versehen; so wird beispielsweise der Bereich 7 durch das Schlichtmesser
1'' abgespant, der Bereich 6'' von dem Schlicht messer 6' usw.. Beim Vorschub des
Holzstammes 1.
-
Riclltung des Pfeiles 12 erfolgt das Abspanen der einzelnon Bereiche
in folgender Reihenfolge: 5, 6 (die Schlichtmesser 1 bis 4 haben dabei kein Holz
erfasst), 3', 4', 5', 6' (die Schlichtmesser 1' und 2' haben nock kein Holz erfasst),
1'', 2'', 3'', 4'', 5'' @@d 6'',
Danach ist der im Querschnitt drcieckförmige
Bereich 20 abgespant und das von dem folgenden Hackmesser 11 erfassto Holz 19 ist
im Bereich der Fläche 1S so weit hinter schnitten, daß eine Becinträchtigung der
Fläche 18 durch den Hackvorgang ausgeschlossen ist. Man erkennt aus Fig. 3, daß
die Schneiden jedes Schlichtmessers einen spitzen Winkel bilden, damit der Holzvorschub
den Abspanvorgang nicht stört.
-
Aus der vorangegangen Beschreibung erkennt man, daß die Aufteilung
des von den Schlichtmessern zorspanten Holzbereiches 20 sich ändert, wenn man das
Verhältnis d@r Drchgeschwindigkeit des Werkzeughalters 15 zur zeitlichen Aufeinanderfolge
der Hackmesser 11 ändert. Beispielsweise @önnte man durch eine noch schnellere Drehbewegung
(Pfeil 21 in fig. 1) des Werkzeughalters 15 im Vergleich zur Drehbewegung (Pfeil
22 in Fig. 1) des Werkzeugkopfes 10 eine @@@@rteilung des Bereiches 20 in eine noch
größere Zahl von (in Längsrichtung des Holzstammes 13 ges@hen) kürzeren Späne@ erreichen.
-
ei der Ausführungsform gemäß den Figuren 4, 5 5 8 sind 9 werden die
Schlichtmesser durch die Zähne 23 eines ring-@örmigen Kreissägeblattes 24 gebildet,
das an dem scheibenförmigen Werkzeughalter 25 angeschraubt ist. Die Kreissägenzähne
23 reichen radial bis dicht an die innersten stirnseitigen Schneidenkanten 26 der
Zorspanungsmesser 11 heran, so daß sie ebenso wie die Schlichtmesser der Ausführungsform
gemäß den Figuren 1 und 2 den Zerspanungsmessern 11 voranarbeiten, wie man aus Fig.
6 crkennt. Bevor ein Zerspanungsmesser deii Jlolzbereich 19 zu Schnitzeln zerhackt,
ist dieser.Bereich 19 bereits bis zu einer Tiefe b durch das Kreissägeblatt 24 hinterschnitten
worden, so daß eine Beeinträchtigung der ebenen Fläche 18 durch das Zerhacken des
Holzbereiches 19 nicht mehr erfolgen kann. Nan erkennt
aus Fig.
6 auch, daß die Menge der beim Sägevorgang anfallenden Späne sehr gering ist im
Vergleich zur Spanmenge, die im Bereich 19 erzeugt wird.
-
Fig. 7 zeigt die Lagerung der Weile 16 des Werkzeughalters 25 im Werkzeugkopf
10 mittels Kugellagern 27.
-
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen muß die Vorschubgeschwindigkeit
des Holzstammes 13 in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Werkzeugkopf
es 10 und der Anzahl der Hackmesser 11 so gewählt werden, daß der Holz-Stamm bis
zum Angriff des nächsten Hackmessers gerade um die von einem Hackmesser zu zerspanende
Tiefe vorgeschoben wurde. Eine Steigerung der Holzvorschubgeschwindigkeit ist also
möglich durch eine Steigerung der Drehgeschwindigkeit des Werkzeugkopfes, die aber
durch den Zerspanungsvorgang selbst begrenzt ist, oder durch eine Vergrößerung der
Anzahl der Hackmesser 11. Der Zerspanungsvorgang der Schlichtmesser wirlXt nicht
beschränkend auf die Auswahl der Holzvorschubgeschwindigkeit, weil durch eine gesondert
mögliche Veränderung der Geschwindigkeit der Schnittmesser unter allen Betriebsbedingup.gen
eine ausreichend glatte Fläche 18 am Holzwerkstück erreicht werden kann.