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Messerkopf für Bearbeitungsmaschinen,
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insbesondere für Holz-und Kunststoff-Bearbeitungsmaschinen Die Erfindung
betrifft einen Messerkopf für Bearbeitungsmaschinen, insbesondere für Holz-und Kunststoff-Bearbeitungsmaschinen,
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Die in der modernen Fertigung zur Herstellung von Hobelware, Bauleisten
und anderen Holz-und Kunststoff-Erzeugnissen bei Vorschubgeschwindigkeiten bis zu
200m/min geforderten Oberflächenqualitäten machen den Einsatz von vielschneidigen
Messerköpfen notwendig. Die in den Aufnahmen des Werkzeuggrundkörpers eingespannten
Messer greifen während der Rotation des Werkzeuggrundkörpers nacheinander in den
zu bearbeitenden Werkstoff ein. Die Eingriffslänge jedes Messers im Werkstoff, der
sogenannte Zahnvorschub, darf nicht zu groß sein, damit die Oberfläche des Werkstoffes
in optisch einwandfreier Qualität bearbeitet wird und die Gefahr von Faserausrissen,
insbesondere an den Kanten des zu bearbeitenden Werkstückes, so klein wie möglich
gehalten wird. Daher sollten am Umfang des Werkzeuggrundkörpers verteilt eine große
Zahl von Messern angeordnet sein. Bei qualitativ hochwertigen, gehobelten Werkstückoberflächen
muß jede einzelne Werkzeugschneide gleichmäßig an der Zerspanung beteiligt sein,
damit ein gleichmäßiger Zahnvorschub und damit eine gute Oberflächenqualität
erhalten
wird. Hierbei darf aber eine bestimmte Rauhtiefe nicht unterschritten werden, wie
sich in der Praxis gezeigt hat. Für die hohen Vorschubgeschwindigkeiten der Bearbeitungsmaschinen
sollte daher der Durchmesser des Schneidenflugkreises.der Messer möglichst klein
sein, um die optimale Rauhtiefe, Scittgesdiwindicikeit und damit eine optimale CberflEdingaJitEt
des Werkstückes zu erreichen. Bei den bekannten Messerköpfen hat jedoch der Werkzeuggrundkörper
einen großen Durchmesser, um die für kleine Zahnvorschübe notwendige große Zahl
an Messern unterbringen zu können. Dadurch ergeben sich jedoch hohe Fliehkräfte
bzw. Unwuchten beim Betrieb des Messerkopfes, der wegen des großen Durchmessers
verhältnismäßig hohes Gewicht hat und dadurch schwierig in der Handhabung ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Messerkopf
so auszubilden, daß bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten und bei kleinem Schneidenflugkreis
der Messer kleine Zahnvorschübe erreicht werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Messerkopf sind in jeder Aufnahme des Werkzeuggrundkörpers
zwei Messer mit einem einzigen Spannstück gehalten. Der Werkzeuggrundkörper weist
für die doppelte Anzahl von Messern im Vergleich zu den bekannten Messerköpfen nur
die halbe Anzahl von Aufnahmen am Umfang auf. Der Werkzeuggrundkörper kann daher
einen kleinen Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser des Schneidenflugkreises der
Messer ist dadurch ebenfalls gering. Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung können
bei relativ kleinem Durchmesser des Werkzeuggrundkörpers eine große Zahl von Messern
untergebracht werden. Dadurch läßt sich in hervorragender
Weise
eine hohe Vorschubgeschwindigkeit und damit ein optimaler Zahnvorschub bei kleinem
Werkzeugdurchmesser erreichen. Der für die hohen Vorschubgeschwindigkeiten zur Erzielung
einer optimalen Rauhtiefe erforderliche vielschneidige Messerkopf weist dadurch
einen optimal kleinen Durchmesser auf. Die kleinen Zahnvorschübe bei den hohen Vorschubgeschwindigkeiten
lassen sich infolge der am Umfang des Werkzeuggrundkörpers einzuspannenden großen
Zahl von Messern ohne Schwierigkeiten erreichen. Der Werkzeuggrundkörper weist infolge
seines kleinen Durchmessers nur geringes Gewicht auf, so daß er sich einfach handhaben
läßt. Darüber hinaus treten nur geringe Fliehkräfte bzw.
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Unwuchten auf, was sich vorteilhaft beim Einsatz des Messerkopfes
auswirkt. Der kleine, mit einer großen Zahl von Messern bestückte erfindungsgemäße
Messerkopf kann zum Hobeln planer Flächen mit geraden Messern oder zur Herstellung
von Leisten, Hobelware und dergleichen mit Profilmessern ausgerüstet werden. Die
in jeder Aufnahme des Werkzeuggrundkörpers untergebrachten beiden Messer lassen
sich mit dem einzigen Spannstück ohne Schwierigkeiten in den Aufnahmen verspannen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in Ansicht und teilweise im
Schnitt einen Teil eines erfindungsgemäßen Messerkopfes, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Messerkopfes in Seitenansicht,
bei dem die
Messer in den Aufnahmen formschlüssig gehalten sind, Fig. 3 in Seitenansicht eine
weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Meserkopfes, bei dem die Messer
kraftschlüssig in den Aufnahmen des Werkzeuggrundkörpers eingespannt sind.
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Der Messerkopf gemäß Fig. 1 hat einen zylindrischen Werkzeuggrundkörper
1 mit einer zentrischen Bohrung 2 für eine Maschinenspindel , auf der er axial mittels
Zwischenringen und Spannmuttern aufgespannt werden kann. Der Werkzeuggrundkörper
1 kann aber auch hydraulisch auf die Maschinenspindel aufgespannt werden. Am Umfang
des Werkzeuggrundkörpers 1 sind in gleichen Abständen Aufnahmen 3 für Messer 4 vorgesehen.
In jeder Aufnahme 3 sind zwei Messer 4 mittels eines Spannstückes 5 eingespannt.
Die Spannstücke 5 sind als Keilleisten ausgebildet, die mit Schrauben 6 am Werkzeuggrundkörper
1 befestigt werden.
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Die Aufnahmen 3 werden von einer in Drehrichtung 7 vorderen Anlage
fläche 8 und einer in Drehrichtung 7 hinteren Anlagefläche 9 für die beiden Messer
4 begrenzt. Beide Anlageflächen 8 und 9 liegen unter einem solchen Winkel zur Radialen
10 des Werkzeuggrundkörpers 1, daß beide Messer 4 jeder Aufnahme 3 den gleichen
Spanwinkel g aufweisen. Er ergibt sich aus dem Winkel zwischen der durch die Schneide
11 der Messer gehenden Radialen 10 und einer Brustfläche 12 der Messer. Zwischen
den beiden Messern 4 in jeder Aufnahme 3 liegt das Spannstück 5, mit dem beide Messer
gespannt werden können. Da in jeder Aufnahme 3 zwei Messer 4 untergebracht sind,
ist die Zahl der Aufnahmen 3 nur halb so groß wie die Zahl der Messer. Dadurch kann
der Werkzeuggrundkörper
1 trotz einer großen Zahl von Messern einen
verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweisen.
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Je nach Breite des.Spannstückes 5 sind mehrere Schrauben 6 vorgesehen,
mit denen das Spannstück am Werkzeuggrundkörper 1 befestigt wird. Für die Schrauben
6 sind in den Spannstücken 5 Bohrungen 13 vorgesehen. Sie haben einen konischen
Spannabschnitt 14, der in einen zylindrischen Bohrungsabschnitt 15 übergeht. im
Grundkörper 1 ist eine Bohrung 30;mtt winde voS§esehen, so daß das Spannstück 5
beim Einschrauben der Schrauben 6 über das Gewinde in die Aufnahme 3 gezogen wird.
Die Schrauben 6 haben einen entsprechend dem konischen Spannabschnitt 14 ausgebildeten
kegelförmigen Schraubenkopf 16, mit dem die Schrauben am konischen Spannabschnitt
anliegen. Wenn die Schrauben 6 in den Werkzeuggrundkörper 1 geschraubt werden, dann
wuenüber die konischen Schraubenköpfe 16 und die konischen Spannabschnitte 14 die
Spannstücke 5 fest in die Aufnahmen 3 gezogen. Die Messer 4 liegen mit ihren Rückseiten
17 an Spannflächen 18 und 19 der Spannstücke 5 an. Die Spannflächen 18, 19 werden
durch die den Anlageflächen 8 und 9 der Aufnahme 3 zugewandten Außenseiten der Spannstücke
5 gebildet. Die beiden Spannflächen 18 und 19 liegen spitzwinklig zueinander. In
Verbindung mit der Konizität der Spannabschnitte 14 und der Schraubenköpfe 16 wird
dadurch beim Niederziehen der Spannstücke 5 in die Aufnahmen 3 quer zu den Messern
4 wirkende Spannkräfte erzeugt, durch welche die Messer 5 fest zwischen den Anlage
flächen 8 und 9 und den Spannflächen 18 und 19 verspannt werden. Die Anlageflächen
8 und 9 der Aufnahmen 3 liegen ebenfalls unter einem spitzen Winkel zueinander und
parallel zu den Spannflächen 18 und 19 der Spannstücke 5.
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Die Schraubenköpfe der Befestigungsschrauben 6 können auch
zylindrisch
ausgebildet sein. Die zum Einspannen der Messer 4 in den Aufnahmen 3 erforderlichen
Spannkräfte werden auf jeden Fall über die winklig zueinander liegenden Spannflächen
18 und 19 erzeugt.
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Da die Spannstücke 5 als keilförmige Leisten ausgebildet sind, können
in konstruktiv sehr einfacher Weise zwei Messer 4 gleichzeitig in einer einzigen
Aufnahme 3 verspannt werden. Die Messer sitzen absolut fest in den Aufnahmen und
können den beim Bearbeiten auftretenden Schnittkräften standhalten. Um eine ausreichende
Spannkraft mit den keilförmigen Spannstücken 5 ausüben zu können, haben die Spannstücke
ausreichenden Abstand vom Boden 20 der Aufnahmen 3.
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Die Spannstücke 5 sind mit einem über einen Teil ihrer Höhe verlaufenden
Schlitz 21 versehen, der sich von der Außenseite 22 der Spannstücke aus etwa mittig
zwischen den beiden Messern 4 in der jeweiligen Aufnahme 3 in Richtung auf den Boden
20 der Aufnahmen erstreckt. Dadurch ist das Spannstück 5 in diesem Bereich federelastisch
ausgebildet.
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Dadurch können Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Aufnahmen 3
und der Spannstücke 5 selbst sowie Unparallelitäten der Messer 4 ausgeglichen werden.
Durch die durch den Schlitz 21 gebildeten federelastischen Abschnitt 23 und 24 der
Spannstücke 5 können diese Toleranzen ausgeglichen werden, so daß trotz dieser Toleranzen
die Messer 4 sicher über die gesamte Werkzeugbreite in den Aufnahmen 3 verspannt
werden können. Mit den keilförmigen Spannstücken 5 lassen sich sehr hohe Spannkräfte
erzeugen, so daß die Messer 4 auch bei Auftreten hoher Schnittkräfte eingesetzt
werden können, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Messer in den Aufnahmen gelockert
oder gar gelöst werden. Die Spannstücke 5 selbst sind bei einer konischen Ausbildung
der
Schraubenköpfe 16 formschlüssig in den Aufnahmen 3 zuverlässig gehaltert.
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Der Messerkopf gemäß Fig. 2 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1. Er hat ebenfalls einen zylindrischen Werkzeuggrundkörper 1a mit Aufnahmen
3a für die Messer 4a und die keilförmigen Spannstücke 5a. In jeder Aufnahme 3a sind
wiederum jeweils zwei Messer 4a mit jeweils einem Spannstück 5a festgespannt. Die
Messer 4a sind bei dieser Ausführungsform nicht nur kraftschlüssig, sondern auch
formschlüssig am Werkzeuggrundkörper la gehalten. Das in Drehrichtung 7a in der
Aufnahme 3a vordere Messer 4a ist in seiner Brustfläche 12a mit einer Verzahnung
25 versehen, die in eine Gegenverzahnung 26 in der Anlagefläche 8a der Aufnahme
3a eingreift. Das andere, in Drehrichtung 7a rückwärtige Messer 4a ist auf seiner
Rückseite 17a mit einer Verzahnung 27 versehen, die in eine Gegenverzahnung 28 in
der Anlagefläche 9a der Aufnahme 3a eingreift. Die Verzahnungen 25, 27 und die Gegenverzahnungen
26, 28 verlaufen axial in bezug auf den Werkzeuggrundkörper 1a. Beim Verspannen
der Messer 4a mittels der Spannstücke 5a werden die Messer 4a mit ihren Verzahnungen
25, 27 fest in die Gegenverzahnungen 26, 28 der Aufnahmen 3a gepreßt. Dadurch wird
eine sichere Befestigung der Messer 4a in den Aufnahmen 3a erreicht, wobei ausgeschlossen
ist, daß die Messer während des Betriebes des Messerkopfes aus den Aufnahmen 3a
rutschen können. Im übrigen ist der Messerkopf gemäß Fig. 2 gleich ausgebildet wie
die Ausführungsform gemäß Fig. 1.
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Anstelle der Verzahnungen und Gegenverzahnungen können die Messer
auch auf andere Weise formschlüssig in den Aufnahmen gesichert werden, beispielsweise
durch von der Brustfläche bzw. Rückseite abstehende Stifte, durch Paßfedern, durch
Schrauben usw..
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ragen die Messer 4b, die wiederum
jeweils paarweise in den umfangsseitigen Aufnahmen 3b des Werkzeuggrundkörpers 1b
mit den keilförmigen Spannstücken 5b festgespannt sind, nur wenig nach außen über
den Werkzeuggrundkörper. Im übrigen ist dieser Messerkörper gleich ausgebildet wie
der Messerkörper 1 gemäß Fig. 1. Da die Messer 4b nur wenig über den Werkzeuggrundkörper
Ib ragen, reicht hier eine ausschließlich kraftschlüssige Halterung der Messer 4b
in den Aufnahmen 3b aus.
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Bei sämtlichen Ausführungsformen hat der Werkzeuggrundkörper 1, 1a,
1b bei einer großen Messerzahl einen kleinen Durchmesser, so daß mit den Messerköpfen
mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten, kleinen Zahnvorschüben und einer optimalen
Rauhtiefe gearbeitet werden kann. Die Messer 4, 4a, 4b lassen sich für unterschiedliche
Profile und Schneidenwerkstoffe einfach austauschen und im Werkzeuggrundkörper einspannen.
Mit den keilförmigen Spannstücken 5, 5a, 5b können die Messer einfach eingespannt
und ausgetauscht werden. Außerdem lassen sich mit diesen Spannstücken sehr hohe
Spannkräfte erzielen, so daß die Messer sicher in den Aufnahmen gehalten werden.