EP3131719B1 - Werkzeugkopf und verfahren zum einsetzen und spannen einer schneidplatte, sowie schneidplatte - Google Patents

Werkzeugkopf und verfahren zum einsetzen und spannen einer schneidplatte, sowie schneidplatte Download PDF

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EP3131719B1
EP3131719B1 EP15717077.0A EP15717077A EP3131719B1 EP 3131719 B1 EP3131719 B1 EP 3131719B1 EP 15717077 A EP15717077 A EP 15717077A EP 3131719 B1 EP3131719 B1 EP 3131719B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
cutting insert
groove
closure element
cutting
Prior art date
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Active
Application number
EP15717077.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3131719A2 (de
Inventor
Manfred Eckert
Bruno Ehrle
Zoran OSTOJIC
Michael Paglione
Erich MEILI KAI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oertli Werkzeuge AG
Original Assignee
Oertli Werkzeuge AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Oertli Werkzeuge AG filed Critical Oertli Werkzeuge AG
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Priority to EP19206429.3A priority patent/EP3623127A1/de
Publication of EP3131719A2 publication Critical patent/EP3131719A2/de
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Publication of EP3131719B1 publication Critical patent/EP3131719B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27G—ACCESSORY MACHINES OR APPARATUS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; TOOLS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; SAFETY DEVICES FOR WOOD WORKING MACHINES OR TOOLS
    • B27G13/00—Cutter blocks; Other rotary cutting tools
    • B27G13/02—Cutter blocks; Other rotary cutting tools in the shape of long arbors, i.e. cylinder cutting blocks
    • B27G13/04—Securing the cutters by mechanical clamping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27G—ACCESSORY MACHINES OR APPARATUS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; TOOLS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; SAFETY DEVICES FOR WOOD WORKING MACHINES OR TOOLS
    • B27G13/00—Cutter blocks; Other rotary cutting tools
    • B27G13/08—Cutter blocks; Other rotary cutting tools in the shape of disc-like members; Wood-milling cutters
    • B27G13/10—Securing the cutters, e.g. by clamping collars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27G—ACCESSORY MACHINES OR APPARATUS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; TOOLS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; SAFETY DEVICES FOR WOOD WORKING MACHINES OR TOOLS
    • B27G13/00—Cutter blocks; Other rotary cutting tools
    • B27G13/12—Cutter blocks; Other rotary cutting tools for profile cutting

Definitions

  • the invention relates to a tool head according to the preamble of claim 1 and a method for inserting and clamping a cutting insert according to the preamble of claim 5.
  • a knife shaft for cutting woodworking machines is known, in particular for planing machines. It has a one-piece shaft body, which has several axially parallel grooves narrowing towards the lateral surface, in each of which sits a profiled disposable knife braced by a centrifugal wedge, which positively engages in a corresponding profiling of the side surface of a retaining strip lying between disposable knife and centrifugal wedge.
  • the retaining bar is immovably connected to the shaft body and elastically deformable. It is arranged at such a distance from the side wall of the groove that, when the centrifugal wedge is released, an intermediate knife can be easily pulled out in the longitudinal direction and a new knife can be inserted practically without play.
  • the retaining strip When the centrifugal wedge generates the clamping force by rotation, the retaining strip is pressed firmly against the disposable knife by slight elastic deformation, so that it remains firmly in place. However, the knife can only be clamped in a single, unchangeable position.
  • German utility model DE-U-8914 809 discloses a cutter head for machining wood, plastic and the like, in particular for longitudinal profiling of strips and plates, with a cylindrical base body which has a plurality of axially parallel grooves open to the lateral surface.
  • a knife is clamped in each groove between a side wall of the groove and a retaining strip, a toothing of the knife back engaging in a form-fitting manner with a corresponding toothing of the side wall.
  • the groove towards the outer surface of the base body is narrowed in a wedge shape.
  • a centrifugal wedge is arranged in this, which firmly clamps the knife between the holding bar and the other side wall when the base body rotates.
  • U.S. Patent Application No. 2002/0046632 discloses a tool body with one or more tool holders, in which cutting edges can be used, which are held by a clamping mechanism.
  • the US 2002/0046632 plan to re-sharpen the cutting edges and remove an equal amount from the cutting edge base, thus creating a new reference edge.
  • the inserted cutting edges have a groove at a distance from the cutting edge base, into which a protruding rib formed in the tool holder engages when the cutting edge is clamped in the holder.
  • the groove is provided on the flat side of the cutting edge opposite the cutting edge and prevents the cutting edge from slipping radially during operation.
  • the rib can alternatively be provided on the fastening wedge to achieve the same purpose.
  • U.S. Patent Application No. 2005/0265795 shows a tool head with a tool holder, in which a cutting edge can be clamped by means of a fastening wedge.
  • the cutting edge has a chamfer on the cutting edge base and opposite the flat side with the cutting edge, which creates the necessary space when the cutting edge is inserted into the tool holder opening.
  • the centrifugal wedge is first loosened by radially inward force, for example by a hammer blow.
  • the retaining strip which is slightly deformed in the tensioned state in the direction of the knife, returns in it; relaxed location back.
  • the seat of the knife is loosened to such an extent that it can be easily pulled out in the direction of the axis of the base body.
  • the knife can be inserted again in the axial direction, for example in a position that is shifted outward by a tooth width. As soon as the cutter head is rotated rapidly, the centrifugal force tightens the centrifugal wedge.
  • the knife is now firmly and precisely clamped. Since the centrifugal wedge is designed to be self-locking, it remains tensioned even after the cutter head has been stopped.
  • An advantage of the knife head described is that the screws do not have to be loosened when changing the knife.
  • the disadvantage, however, is that the knife is only in the axial direction can be pulled out of the groove. This means that neighboring cutter heads must first be removed from the tool spindle before the cutter can be removed.
  • Knife heads with conventional knife holders without centrifugal wedges usually require several screws when using wide knives to attach the knives to the knife head. This requires more work when changing knives.
  • Another problem with such conventional cutter heads is that the pressure bodies are fastened with screws in a groove of the cutter head against the centrifugal force that arises during rotation. At high speeds, the centrifugal forces can cause the knife to shift slightly, which affects the accuracy of the woodworking and leads to greater tolerances.
  • Another aim is to provide a tool head in which a prior disassembly of tool heads adjacent to the tool head is no longer necessary when changing tools or knives.
  • Another goal is to propose a tool head that minimizes the work involved in changing tools.
  • Another goal is that when a tool is changed, the new tool is precisely adjusted in the radial and preferably axial direction.
  • the invention relates to a tool head, in particular a cutter head for a woodworking machine, with a cylindrical, conical or profiled base body for rotating machining of a workpiece.
  • the tool head has at least two tool holders arranged uniformly distributed over its circumference for holding a cutting insert.
  • the tool holders each have narrowing grooves in the radial direction, in each of which a cutting plate can be clamped between a first side wall of the groove and a closure element serving as a pressure jaw.
  • a centrifugal wedge which can be inserted into the groove, can press the locking element against the cutting plate and fix the latter in the tool holder.
  • a first interlocking connection is provided between the cutting plate and the first side wall, which fixes the cutting plate in the radial direction.
  • a second positive connection is provided between the closure element and the centrifugal wedge.
  • This arrangement of the interlocking connections namely between the insert and the tool head on the one hand and the closure element and the centrifugal wedge on the other hand, has the advantage that a relative movement between the closure element and the insert is possible when clamping because there is no interlocking connection between the insert and the closure element.
  • the proposed arrangement of the interlocking connections also allows the cutting insert to be inserted into the groove in the radial direction.
  • the centrifugal wedge advantageously has a bore with an internal thread into which a clamping screw with an external thread can be inserted.
  • the centrifugal wedge can be moved into the clamping position by rotating the clamping screw in a first direction and into the tool changing position by rotating the clamping screw in a second, opposite direction.
  • this tool holder has the advantage that the centrifugal wedge is preloaded outwards in the radial direction when the tool is clamped. This has the advantage that the centrifugal wedge and the cutting plate no longer move when the tool head begins to rotate.
  • the clamping screw is a threaded pin, on one end face of an attack means, for example a hexagon socket or a Torx screw driving profile, and on the second end face a preferably cylindrical screw head
  • an attack means for example a hexagon socket or a Torx screw driving profile
  • the screw head has a latching extension on the end face, which can engage with play in a corresponding blind hole in the groove base.
  • the blind hole and the latching extension are designed in such a way that radial pre-assembly of the clamping screw is possible.
  • a screw hole with an internal thread is advantageously provided in the base of the groove, and the shaft of the clamping screw has two threaded sections with opposite screw threads.
  • This has the advantage that, if the direction of rotation of the screw thread is selected appropriately, the centrifugal wedge moves away from the groove base when the clamping screw is screwed into the screw hole.
  • the clamping screw can be inserted rotatably but immovably in the axial direction into the bore of the centrifugal wedge. In this way, too, the centrifugal wedge can be pressed against the closure element by turning the clamping screw.
  • the closure element is expediently accommodated in the tool holder without screws. fixed positively by the centrifugal wedge in the tool change position. This has the advantage that it can be inserted or removed quickly. This makes tool changing easier.
  • either the closure element or the centrifugal wedge is equipped with at least one magnet.
  • the provision of at least one magnet has the advantage that the cutting plate, which is advantageously made of a weakly magnetizable material, is held on the closure element. This has the advantage that the cutting insert is pulled towards the closure element in the tool change position. Because the insert is additionally tilted when the centrifugal wedge is released, it can be gripped easily with your fingers.
  • the at least one magnet is preferably inserted into a recess of the closure element flush with its surface.
  • This has the advantage that the cutting plate can lie flat against the closure element.
  • two spaced-apart recesses are provided, in which magnets are inserted flush.
  • the one or more cutouts in the lower region of the closure element are advantageously provided at a short distance from the base of the closure element, in particular in the lower third of the closure element.
  • other positions are also possible depending on the dimensions of the insert.
  • a pressure or spring element which is positioned in the groove in such a way that when the cutting insert is clamped in, it acts on the cutting insert in the radial direction outward and presses it against a stop.
  • the pressure element is advantageously elastically or resiliently deformable and, for example, made of an elastically deformable plastic or a spring element, for example a spiral spring.
  • the pressure or spring element is preferably located where the lower edge of the cutting plate rests on a shoulder of the tool holder, so that the pressure or spring element can interact with the lower edge of the cutting plate.
  • the pressure or spring element can be inserted into the groove or arranged on the closure element.
  • An expedient embodiment provides that the pressure or spring element is provided or arranged on the closure element. Seen in the longitudinal direction under the magnets, i.e. closer to the base of the closure element.
  • the pressure or spring element can be designed as a plastic positioning knob protruding from the surface. The positioning knob can, for example, be inserted into a hole in the closure element.
  • the pressure or spring element is a spring which is used simultaneously for the lateral and radial positioning of the cutting edge and for pressing the closure element onto the centrifugal wedge jaws.
  • the centrifugal wedge advantageously has a front wedge surface, which is oriented to the first side wall of the groove, and a back surface opposite the wedge surface, which is oriented to the second side wall of the groove and which takes an acute angle to the front wedge surface.
  • the wedge surface preferably has a groove-shaped depression running in the axial direction. The deepening has the advantage that the Contact pressure is concentrated on the areas of the centrifugal wedge adjacent to the depression.
  • An elevation extending in the axial direction is advantageously provided on the wedge surface.
  • the survey e.g. an elongated bead can ensure a positive fit with the closure element.
  • a first contact surface is expediently provided above the recess and a second contact surface below the recess with a minimum width of at least 1 mm, preferably of at least 2 mm, and particularly preferably of at least 3 mm.
  • the first side wall of the groove preferably has an angle between 0 and 40 degrees, preferably between 15 and 35 degrees and particularly preferably between 20 and 30 degrees, with a radial extending from the center of the tool head.
  • the bottom of the centrifugal wedge is advantageously designed with a step that preferably extends parallel to the longitudinal axis of the bore, so that there is a first bottom surface adjacent to the front wedge surface and a second bottom surface adjacent to the back surface.
  • the second floor surface forms an angle> 90 degrees with the back surface, preferably between 90.1 and 95 degrees and particularly preferably between 90.5 and 94 degrees.
  • This physical design of the centrifugal wedge has the advantage that a tilting movement of the centrifugal wedge can be caused when the tool holder is released.
  • a centering pin (e.g. press fit) can be embedded in the first groove wall for the lateral centering of the cutting insert and, if applicable, the closure element.
  • a third positive connection is provided between the centrifugal wedge and the closure element for the lateral centering of the closure element. This is a particularly advantageous embodiment which, in conjunction with the second positive connection, enables the radial and axial adjustment of the cutting insert.
  • a cutting plate for the tool head of a woodworking machine has a cutting edge on a first side (knife chest) of the cutting plate and a positioning groove on the second side of the cutting plate opposite the cutting edge.
  • This cutting plate is characterized in that the edge of the cutting plate diagonally opposite the cutting edge has a functional surface in the form of a chamfer or a rounding, the depth of which is preferably at least 15% of the cutting plate thickness.
  • This insert has the advantage that it can be positively fixed directly in the tool body.
  • the chamfer is advantageously ⁇ 0.6 mm.
  • This chamfer which is significantly larger than known cutting inserts, has the advantage that an elastically deformable pressure element can spread when the centrifugal key is tensioned due to the increased free space between the groove wall and the cutting insert.
  • the enlarged chamfer therefore has a meaning in connection with the correct radial positioning of the cutting insert.
  • this functional surface is also relevant in terms of safety, since without it the brittle cutting inserts could break during clamping and fly away during operation.
  • only a single positioning channel is provided, the lower edge of which is at a distance of ⁇ 10 mm and preferably ⁇ 8 mm from the cutting surface of the insert.
  • the positioning channel is located within a clamping area.
  • This clamping area is limited on the one hand in depth by the shoulder of the first groove wall and on the other hand in height by the apex of the top surface of the centrifugal wedge and the first pressure surface of the centrifugal wedge.
  • the cutting plate advantageously has at least one U-shaped recess for lateral positioning.
  • the insert can also have no U-shaped exception.
  • the lateral positioning can then take place, for example, by means of two lateral positioning elements, between which the cutting plate is arranged.
  • the present invention also relates to a method for inserting and clamping a cutting insert in a holder of a tool head according to the preamble of claim 5, in which method the closure element is held in a form-fitting manner by the centrifugal wedge after being inserted into the tool holder.
  • the locking element In the change position, the locking element can be held by the centrifugal wedge, and the tool in the clamping position by a positive connection with a side wall.
  • the centrifugal wedge is advantageously moved into the clamping and changing position with the aid of a clamping screw.
  • the insert is advantageously clamped in the direction of the centrifugal force by means of a clamping screw acting on the centrifugal wedge.
  • the cutting plate Before the final clamping position is reached, the cutting plate is preferably pressed outward in the radial direction against a stop. This has the advantage that the cutting insert is positioned exactly in the tool holder and cannot slip during operation.
  • the tool is advantageously positioned or reached before reaching the final position with the aid of an elastic element. brought to a stop with a stop bar.
  • the insert is advantageously releasably pulled to the closing element in the changing position. This is expediently done with the aid of a magnet, which can be arranged on the closure element or the centrifugal wedge.
  • the centrifugal wedge is loosened with the help of the clamping screw.
  • the centrifugal wedge can be released without a hammer.
  • the locking element is advantageously held positively by the centrifugal wedge in the tool change position.
  • the cutting plate is advantageously clamped to the stop and in the direction of flight.
  • the tool head described above is further characterized in that a spring element can be provided in the tool holder, which presses an insert inserted into the tool holder in the radial direction outward against a stop.
  • a tool head designed in this way has the great advantage that the tool is automatically positioned radially when it is clamped in that the spring means automatically brings it radially outward and stops it with a projection on the tool. This ensures exact positioning of the inserts in the tool holder without additional effort.
  • the spring element can be a spring or an elastically deformable plastic or metal part which preferably engages in a recess in the cutting insert or engages on the cutting edge.
  • a cutting insert inserted into the tool holder can be pressed against a stop with the aid of a spring element provided and appropriately aligned in the tool holder, in that the spring element exerts a radially outward force on the cutting plate. It is important that the Positioning takes place automatically when the tool is clamped.
  • the spring element can provide radial, lateral or lateral and radial positioning.
  • a tool head 11 for the rotating processing of wood and its components. It has a plurality of tool receptacles 13 distributed over the circumference, in each of which a tool in the form of a cutting plate 15 can be accommodated.
  • a groove 19 narrowing in the radial direction is provided in the tool holder 13, which can run parallel to the axis or at an angle to the axis of rotation 17 of the tool head 11.
  • a centrifugal wedge 23 and a closure element 25 Closure element 25 lies against the cutting plate 15 and is pressed against the flat side of the cutting plate 15 by the centrifugal wedge 23.
  • the latter is thus in the work or Clamping position clamped between a first groove wall 27 of the tool head 11 and the closure element 25.
  • the tool head according to the invention is distinguished by the fact that the cutting insert can be inserted into the tool holder 13 in the radial direction or can be removed from it again.
  • the closure element 25 is held in the tool holder 13 without screws.
  • the centrifugal wedge 23 for all widths in the area of application according to the invention typically between 7 mm and 150 mm, preferably between 15 and 100 mm
  • is tensioned by a single screw 29. is released, ie that no hammer is required to loosen the tool holder, as is usually the case with conventional tool heads.
  • the groove 19 is narrowed in a wedge shape in the radial direction, i.e. the first groove wall 27 and a second groove wall 31 opposite the first groove wall 27 are inclined towards one another.
  • the centrifugal wedge 23 is received in the groove 19.
  • the dimensioning of the centrifugal wedge 23 and the groove 19 is preferably such that the centrifugal wedge - in the absence of the closure element 25 - can be inserted into the groove 19 in the radial direction.
  • the dimensioning of the centrifugal wedge 23 and the groove 19 is such that only a lateral insertion is possible. Both embodiments are equally possible within the scope of the present invention.
  • the centrifugal wedge 23 has a front wedge surface 33, which bears against the closure element 25, and a back surface 35, which bears flat against the second groove wall 31. If no closure element is provided, the front wedge surface 33 bears directly on the cutting plate.
  • the front wedge surface 33 is interrupted by a recess 37 running in the longitudinal direction of the centrifugal wedge 23, so that a first pressure surface 39 is present above the recess 37 and a second pressure surface 41 is provided below the recess.
  • the second pressure surface 41 has an elevation 43 in the form of a bead running in the longitudinal direction, which enables a positive connection with a corresponding, complementarily shaped recess 47 of the closure element 25.
  • the bottom of the centrifugal wedge 23 is stepped, so that there is a first bottom surface 49 adjacent to the front wedge surface 33 and a second bottom surface 51 adjacent to the back surface 35.
  • First and second bottom surfaces 49, 51 are separated by a step 53, which preferably extends essentially parallel to the back surface 35.
  • the second bottom surface 51 forms an angle of 90 degrees or more, preferably between 91 and 93 degrees, with the back surface 35.
  • one or more elongated holes 55 arranged at a distance from one another can be provided in the centrifugal wedge 23. Between the elongated holes 55 there is a screw hole 57 with a longitudinal axis 59, which extends from the top surface 61 to the second bottom surface 51. The longitudinal axis 59 of the screw hole 57 extends essentially parallel to the back surface 35.
  • the screw hole 57 has an internal thread 63 for receiving a rear threaded section 99 of the screw 29 ( Fig. 7 ).
  • the bottom of the groove is also stepped. It comprises a first groove base surface 65, which corresponds to the second base surface 51 of the centrifugal wedge 23, and a second groove base surface 67, which corresponds to the first base surface 49.
  • a screw hole 69 with an internal thread 70 is provided in the first groove base surface 65.
  • the screw hole 69 is collinear with the longitudinal axis 59, so that by turning the screw 29 the centrifugal wedge 23 from an upper clamping position, in which the closure element 25 and the cutting plate 15 are pressed firmly against the first groove wall 27, into a lower tool change position, in which the Cutting plate 15 can be removed in the radial direction, is movable.
  • the bottom surface 51 forms an angle of 90 90 degrees with the back surface 35
  • the angle between the first Groove base 65 and the back surface 31 preferably about 90 degrees. If the bottom surface 51 forms an angle of> 90 degrees with the back surface 35, when the tool holder is opened, the second bottom surface 51 of the centrifugal wedge 23 comes into contact with the first groove base surface 65 near the step 53. This acts on the centrifugal wedge 23 when it is reached a transverse force into the tool change position, which causes the centrifugal wedge 23 to tilt due to the existing tolerances of the screw threads ( Fig. 2 ). The closure element 25 and the cutting plate 15 are released from the first side wall 27.
  • a special feature of the closure element 25 is that at least one, but preferably two or more, magnets 69 are provided in the lower region ( Figure 5 ). These are preferably received in recesses 71 flush with the adjacent surface of the tool.
  • the magnets 69 serve to hold the cutting plates 15, which are usually made of a weakly magnetizable material, adhering to the closure element 25, in particular when changing tools, so that the same can be removed more easily.
  • two elastically deformable plastic knobs 73 are provided in the closure element 25 at a distance from one another. These can be inserted into corresponding holes 75 in the closure element 25.
  • the knobs 73 have the purpose of pushing the cutting plate 15 upward when tightening. The mode of operation of the knobs 73 is described in more detail below.
  • a U-shaped recess 77 is provided in the center of the rear fastening section for the lateral centering of the closure element 25 in the groove 19.
  • an axially adjustable centering pin 79 engages in this recess 77 and is received in a pin hole 81 of the tool head body ( 1 to 3 ).
  • the pin hole 81 is machined into the tool head body at an angle to the first groove wall 27.
  • a single groove 83 is provided in the first groove wall 27.
  • a stop bar 85 is received in a form-fitting manner in this groove 83.
  • the groove 83 and the corresponding stop bar 85 can Cross-section quadrangular or polygonal or round.
  • the stop bar 85 cooperates in the clamping position for a precise positioning with a groove 87 in the cutting plate 15 ( Fig. 6 ).
  • This groove 87 is a certain distance, preferably at least 5% and particularly preferably at least 10% wider than the stop bar 85.
  • the groove 87 is advantageously between 20% to 80% wider than the stop bar. In specific exemplary embodiments, the groove 87 is between 30% and 60% wider than the stop bar 85. It is conceivable that instead of the stop bar 85, a corresponding elongated stop 85a is formed directly in the groove wall 27.
  • the cutting plate 15, according to Fig. 6 is designed as a profile knife 21, can have a U-shaped recess 89 in the center of the tool base and analogous to the closure element 25, which serves to center the cutting plate 15.
  • the head of the centering pin 79 engages in the U-shaped recesses 77, 89 of the closure element 25 and the cutting plate 15, so that they come to lie exactly one above the other.
  • the cutting tip has a cutting edge 92 on the cutting tip face 90.
  • a functional surface in the form of a chamfer 94 is formed on the edge diagonally opposite the cutting edge 92.
  • the first groove wall 27 is not a straight surface, but has a shoulder 91 at a distance from the groove base, against which the cutting plate can rest.
  • the rear (recessed) wall section above the shoulder 91 is designated in the present case with the reference number 93 and the front (upstream) wall section with the reference number 95.
  • the shoulder 91 has a depth which essentially corresponds to the thickness of a cutting plate 15 to be clamped. When the cutting plate 15 is inserted, the cutting plate face is thus essentially flush with the front wall section 95.
  • the groove 19 denotes those sections of the tool holder which cooperate in the tool holder.
  • the groove 19 accordingly has first and second groove walls 27 and 31 of unequal length.
  • the rear wall section 93 of the first groove wall 27 above the shoulder 91 can be inclined slightly inwards relative to the front wall section 95 and can assume an angle of up to 5 degrees (see FIG. Fig. 3 ). In this way, the tool can be biased even more strongly against the groove wall 27 in the front region.
  • the screw 29 for tensioning and loosening the centrifugal wedge 23 is preferably a threaded pin with a front and a rear threaded section 97, respectively. 99 trained ( Fig. 7 ).
  • the screw has an attack means 101 for a tool, for example an internal square or hexagon or a Torx® thread drive.
  • the front and rear threaded section 97.99 are separated from one another by a constriction 103.
  • the front threaded section 97 is designed to cooperate with the internal thread 70 of the screw hole 69.
  • the rear threaded section 99 is designed to cooperate with the internal thread 63 of the screw hole 57 formed in the centrifugal wedge 23.
  • front and rear threaded sections 97.99 have opposing screw threads.
  • the front threaded section 97 is a left-hand thread and the rear threaded section 99 is a right-hand thread. This has the advantage that the screw can be turned in the usual direction to tension the centrifugal wedge. The radial position of the centrifugal wedge 23 changes by one thread turn with a full screw revolution.
  • a further modified embodiment of a centrifugal wedge 23 has a centering element 105 on the wedge surface 33 in the form of a centering knob protruding from the wedge surface 33 ( Fig. 8 ).
  • the centering element 105 serves for the lateral centering of the in the Figure 9 shown closure element 25a by means of positive locking.
  • a recess 77 in the surface oriented to the centrifugal wedge 23 instead of a recess 77 in the surface oriented to the centrifugal wedge 23, only a U-shaped recess 107 is formed. This depression 107 extends in the middle of the closure element 25a at a right angle from the base 109 of the closure element 25a (central axis 102). Further differences are that the closure element 25a has no magnets or plastic knobs.
  • the Figures 11 and 12 show a tool head 11a with the centrifugal wedge 23 and the closure element 25a according to Figure 9 , In contrast to the first embodiment according to the Figures 1 to 7
  • the tool head 11a has a sleeve-shaped pressure element 113a, which is inserted into an enlarged, front pin hole section 115 of the pin hole 81.
  • the upper edge of the pressure element 113a protrudes from the front wall section 95 on the groove side at the shoulder 91.
  • the pressure element 113a presses in the changing position of the tool holder against the closure element 25a and biases it against the centrifugal wedge 23a.
  • the part of the elastically deformable pressure element 113 a protruding from the wall section 95 is deformed and presses the cutting plate 15 radially outwards and thus against the stop bar 85. This automatically centers the cutting plate 15 in the radial direction.
  • the stop bar 85 and the depression 87 ie the depression 87 is wider than the stop bar 85 by a certain amount, preferably between 0.05 and 1.5 mm and particularly preferably between 0.3 and 1.0 mm the insert 15 is loosely inserted into the tool holder and rests on the shoulder 91 ( Fig. 9 ), the upper edge 117 of the stop bar 85 can substantially correspond to the inner side edge 119 of the recess 87.
  • the embodiment according to the Figures 13 and 14 differs from that of Figures 11 and 12 in that at least one pressure element 113b, but preferably two pressure elements 113b, is received in a separate blind hole 121 which is provided in the area of the shoulder 91 in the tool head body.
  • a blind hole 121 and a pressure element 113b are preferably provided symmetrically on both sides of the centering pin 79.
  • the functioning of the pressure element 113b is the same as that of the pressure element 113a, ie the part of the pressure element 113b protruding from the blind hole 121 and from the wall section 95 causes the cutting plate 15 to be centered radially when clamped.
  • a further modification of this embodiment is in the area of the lateral positioning the insert 15 located.
  • the cutting plate 15 has no U-shaped recess for the lateral positioning. For lateral positioning, the positioning pin 79 is axially outside the cutting plate 15 moved so that the cutting plate 15 can be struck on the left or right side of the positioning pin 79.
  • the Figures 15 and 16 show a further tool head 11c, in which the tool holder 13a represents a less deep cut than in the tool heads described above and the cutting plate 15a has only a small height and two cutting edges 92a, 92b.
  • the closure element 25c is also shorter than in the other exemplary embodiments.
  • the tool head 11c has a stop bar 85a which is integral with the tool body.
  • a centering pin is also not arranged in the center, but rather a lateral stop for the lateral centering of the cutting plate (not shown in the figures). Otherwise, the tool head 11c corresponds in terms of function and structure to the other tool heads, so that a more detailed description can be dispensed with.
  • the tool head 11d represents a flattening knife head, which differs from the previously described embodiments in that the tool holder 13 is not provided in the circumference but in the end face 123 of the tool head 11d. Due to this construction, the centrifugal forces generated when the tool head is rotating only act to a small extent on the closure element 25 and the cutting plate 15. In order to keep the centrifugal wedge 23 precisely in the groove 19, two spaced-apart reinforcing elements 125 projecting from the wall are provided in the groove wall 31 and cooperate in a form-fitting manner with corresponding grooves 127 in the centrifugal wedge 23.
  • a modified clamping mechanism is shown. This differs from those described above in that the clamping screw 29a only has a rear thread 99.
  • a head 129 is provided on the front of the tensioning screw 29a and is supported on the groove base 65, 67.
  • a centering extension 131 is formed on the head 129, which engages in the screw hole 60, which in this case does not have to have an internal thread.
  • the centering extension can also be dispensed with, since it is not required for clamping the insert.
  • the described embodiment of a tool head is otherwise not provided with a closure element, but the centrifugal wedge 23 acts directly on the cutting plate 15.
  • the embodiment according to Fig. 18 does not fall under the invention according to claim 1 and claim 5.
  • Die Figures 19 to 21 show an embodiment of a spring element 133, on the one hand, the function of the centering pin described above (see. Fig. 3 ) for the lateral alignment of the insert and on the other hand the pressure element for the radial positioning of the insert.
  • the spring element 133 has a rear clamping section 135, comparable to a heavy-duty clamping pin, which can be inserted into the pin hole 81.
  • a spring tongue 137 is formed on the tensioning section 135 with a terminal lug 139 which, when inserted into the pin hole 81, projects beyond the front wall section 95.
  • the spring tongue 137 presses with the nose 139 onto the closure element 25, pushes it away and thus facilitates the removal of the cutting plate 15 when the centrifugal wedge is released Fig. 21 ).
  • the tool head according to the invention is used as follows: To insert a new cutting insert into the tool head according to the Figures 1 to 3 the centrifugal wedge 23 is first brought into abutment with the base of the groove by turning the clamping screw as far as possible in the corresponding direction of rotation. In the tool change position then assumed, the centrifugal wedge 23 is tilted with respect to the first groove wall 27, so that a gap which opens in the radial direction is formed between the closure element 25 and the rear wall section 93 of the groove wall 27 ( Fig. 2 ).
  • the new insert can now be inserted into the gap, the centering pin 79 ensuring the correct lateral centering of the insert 15.
  • the cutting plate 15 rests on the shoulder 91.
  • the elastically deformable pressure elements 73, 113a, 113b can also touch the base of the insert or be arranged at a short distance from it. If the screw 29 is now rotated in the clamping direction, the pressure elements 73, 113a, 113b are clamped between the front wall section 95 and the closure element. These expand laterally and push the cutting insert radially outward, so that the cutting insert rests with the lower edge 100 of the groove 87 on the stop bar 85.
  • the position of the groove 87 and in particular of the lower edge 100 plays in relation to the cutting surface 108 an important role. This is the only way to ensure that the expansion of the pressure elements when clamping the tool is sufficient to ensure exact positioning of the cutting plate in the radial direction during the clamping process. In this way, an exact positioning of the cutting plate in the radial direction is ensured, which significantly increases the accuracy of the work to be carried out.
  • the screw 29 is rotated until the centrifugal wedge lies firmly against the closure element 25. The centrifugal force generated when using the rotating tool head increases the clamping force.
  • the tool head according to the invention is used, in particular, for the machining of wood, plastic and similar materials, in which the method for processing and for removing chips or particles is similar. Similar materials are, for example, cork, bone, plastic, light metal alloys, wood-based materials such as chipboard, fibreboard, plywood, etc. Cutting plates with a straight, convex or profiled cutting edge are used as tools.
  • the inserts consist of flat blades with a thickness between approximately 1 mm and 3 mm.
  • the cutter head is rotatably arranged in operation on a spindle of a woodworking machine, and further cutter heads can be attached directly adjacent to the spindle.
  • the centrifugal wedge (tensioning and loosening) can be adjusted by means of a single screw for all application widths.
  • the cutting insert is already pressed against the stop bar 85 in the direction of flight during clamping, so that the cutting insert can no longer move when the tool head is rotating.
  • the exemplary embodiments are each described by way of example with reference to a tool head which is circular-cylindrical in section, in which the tool is received in an axial groove (which is axially parallel to the axis of rotation).
  • the tool holder respectively.
  • the groove also runs at an angle to the axis of rotation (eg conical tool head). The groove can thus assume 3 spatial angles relative to the axis of rotation and thereby define a rake angle, offset angle and axis angle.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Einsetzen und Spannen einer Schneidplatte gemäss Oberbegriff von Anspruch 5.
    • Stand der Technik
  • Durch die DE-OS 36 36 618 ist eine Messerwelle für spanabhebende Holzbearbeitungsmaschinen bekannt, insbesondere für Hobelmaschinen. Sie hat einen einstückigen Wellenkörper, der mehrere achsenparallele, sich zur Mantelfläche hin verengende Nuten aufweist, in denen je ein profiliertes, durch einen Fliehkeil verspanntes Einwegmesser sitzt, das formschlüssig in eine entsprechende Profilierung der Seitenfläche einer zwischen Einwegmesser und Fliehkeil liegenden Halteleiste eingreift. Dabei ist die Halteleiste unbeweglich mit dem Wellenkörper verbunden und elastisch verformbar. Sie ist in einem solchen Abstand von der Seitenwand der Nut angeordnet, dass bei gelöstem Fliehkeil ein dazwischenliegendes Messer leicht in Längsrichtung herausgezogen und ein neues Messer praktisch spielfrei eingeschoben werden kann. Wenn der Fliehkeil durch Rotation die Spannkraft erzeugt, wird die Halteleiste durch geringe elastische Verformung fest an das Einwegmesser angepresst, sodass dieses unverrückbar festliegt. Das Messer ist allerdings nur in einer einzigen, unveränderlichen Position einspannbar.
  • Das deutsche Gebrauchsmuster DE-U-8914 809 offenbart einen Messerkopf zur spanabhebenden Bearbeitung von Holz, Kunststoff und dergleichen, insbesondere zum Längsprofilieren von Leisten und Platten, mit einem zylinderförmigen Grundkörper, der mehrere achsenparallele, zur Mantelfläche offene Nuten aufweist. In jeder Nut ist ein Messer zwischen einer Seitenwand der Nut und einer Halteleiste eingespannt, wobei eine Verzahnung des Messerrückens mit einer entsprechenden Verzahnung der Seitenwand formschlüssig in Eingriff steht. Die Nut zur Mantelfläche des Grundkörpers hin ist keilförmig verengt. In dieser ist ein Fliehkeil angeordnet, der das Messer bei rotierendem Grundkörper zwischen der Halteleiste und der anderen Seitenwand fest einspannt.
  • US Patentanmeldung Nr. 2002/0046632 offenbart einen Werkzeugkörper mit einer oder mehr Werkzeugaufnahmen, in denen Schneiden einsetzbar sind, die durch einen Klemmmechanismus gehalten werden. Um die Werkzeugkosten niedrig zu halten, schlägt die US 2002/0046632 vor, die Schneiden nachzuschärfen und einen gleich grossen Betrag am Schneidengrund zu entfernen und so eine neue Referenzkante zu erzeugen. Die eingesetzten Schneiden besitzen im Abstand vom Schneidengrund eine Rille, in die eine in der Werkzeugaufnahme ausgebildete, hervorstehende Rippe eingreift, wenn die Schneide in der Aufnahme festgeklemmt ist. Die Rille ist auf der der Schneidkante gegenüberliegenden Flachseite der Schneide vorgesehen und verhindert, dass die Schneide im Betrieb radial verrutschen kann. Gemäss US 2002/0046632 kann für die Erreichung des gleichen Zwecks die Rippe alternativ am Befestigungskeil vorgesehen sein.
  • US Patentanmeldung Nr. 2005/0265795 zeigt einen Werkzeugkopf mit einer Werkzeugaufnahme, in der eine Schneide mittels eines Befestigungskeils festgeklemmt werden kann. Die Schneide weist am Schneidengrund und gegenüber der Flachseite mit der Schneidkante eine Fase auf, die den nötigen Freiraum schafft, wenn die Schneide in die Werkzeugaufnahmeöffnung eingesetzt wird.
  • Zum Auswechseln oder Verstellen des Messers wird zunächst der Fliehkeil durch radial nach innen gerichtete Krafteinwirkung, z.B. durch einen Hammerschlag, gelöst. Die Halteleiste, die in gespanntem Zustand geringfügig in Richtung auf das Messer elastisch verformt ist, kehrt in ihr; entspannte Lage zurück. In dieser Lage, die durch die Anschlagkante zwischen den beiden Streifen genau festgelegt ist, ist der Sitz des Messers soweit gelockert, dass es sich leicht in Richtung der Achse des Grundkörpers herausziehen lässt. Anschliessend, gegebenenfalls nach Anschleifen, kann das Messer z.B. in einer Position, die um eine Zahnbreite nach aussen verlagert ist, in Achsrichtung wieder eingeschoben werden. Sobald der Messerkopf in schnelle Umdrehung versetzt wird, zieht sich der Fliehkeil durch Zentrifugalkraft fest. Das Messer ist nun fest und exakt eingespannt. Da der Fliehkeil selbsthemmend ausgebildet ist, verbleibt er auch nach Stillsetzen des Messerkopfes in gespanntem Zustand. Ein Vorteil des beschriebenen Messerkopfes ist, dass die Schrauben beim Messerwechsel nicht gelöst werden müssen. Nachteilig hingegen ist, dass sich das Messer nur in axialer Richtung aus der Nut herausziehen lässt. Dies bedeutet, dass benachbarte Messerköpfe zuerst von der Werkzeugspindel entfernt werden müssen, bevor das Messer entfernt werden kann.
  • Bei Messerköpfen mit herkömmlichen Messerhalterungen ohne Fliehkeile braucht es beim Einsatz von breiten Messern in der Regel gleich mehrere Schrauben, um die Messer am Messerkopf zu befestigen. Dies bedingt mehr Arbeitsaufwand beim Wechseln von Messern. Ein weiteres Problem bei solchen konventionellen Messerköpfen ist, dass die Druckkörper entgegen der bei Rotation entstehenden Fliehkraft mit Schrauben in einer Nut des Messerkopfes befestigt sind. Bei hohen Drehzahlen kann durch die wirkenden Fliehkräfte eine geringfügige Verschiebung des Messers erfolgen, was die Genauigkeit der Holzbearbeitung beeinträchtigt und zu grösseren Toleranzen führt.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Werkzeugkopf, insbesondere Messerkopf für eine Werkzeugmaschine für die Holzbearbeitung, und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei welchen das Werkzeug, resp. Messer in radialer Richtung einsetz- und entfernbar ist. Ein weiteres Ziel ist es, einen Werkzeugkopf bereitzustellen, bei welchem bei einem Werkzeug- oder Messerwechsel eine vorgängige Demontage von zum Werkzeugkopf benachbarten Werkzeugköpfen nicht mehr nötig ist. Noch ein Ziel ist es, einen Werkzeugkopf vorzuschlagen, bei dem der Arbeitsaufwand für das Wechseln von Werkzeugen minimiert ist. Ein weiteres Ziel ist, dass bei einem Werkzeugwechsel das neues Werkzeug in radialer und vorzugsweise axialer Richtung genau justiert ist.
    • Beschreibung
  • Erfindungsgemäss werden die vorerwähnten Ziele durch die Merkmale der Ansprüche und 5 realisiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf, insbesondere einen Messerkopf für eine Holzbearbeitungsmaschine, mit einem Zylinder-, kegelförmigen oder profilierten Grundkörper zur rotierenden Bearbeitung eines Werkstücks. Der Werkzeugkopf besitzt wenigstens zwei gleichmässig über seinen Umfang verteilt angeordnete Werkzeugaufnahmen für die Aufnahme einer Schneidplatte. Die Werkzeugaufnahmen haben jeweils in radialer Richtung sich verengende Nuten, in denen jeweils eine Schneidplatte zwischen einer ersten Seitenwand der Nute und einem als Druckbacke dienenden Verschlusselement einspannbar ist. Ein Fliehkeil, der in die Nut einsetzbar ist, kann das Verschlusselement gegen die Schneidplatte pressen und letztere in der Werkzeugaufnahme fixieren. Zwischen der Schneidplatte und der ersten Seitenwand ist eine erste Formschlussverbindung vorgesehen, die die Schneidplatte in radialer Richtung fixiert.
  • Erfindungsgemäss ist zwischen dem Verschlusselement und dem Fliehkeil eine zweite Formschlussverbindung vorgesehen. Diese Anordnung der Formschlussverbindungen, nämlich zwischen der Schneidplatte und dem Werkzeugkopf einerseits und dem Verschlusselement und dem Fliehkeil andererseits hat den Vorteil, dass beim Einspannen eine Relativbewegung zwischen Verschlusselement und Schneidplatte möglich ist, weil zwischen der Schneidplatte und dem Verschlusselement keine Formschlussverbindung vorhanden ist. Auch kann durch die vorgeschlagene Anordnung der Formschlussverbindungen die Schneidplatte in radialer Richtung in die Nut eingesetzt werden.
  • Vorteilhaft weist der Fliehkeil eine Bohrung mit einem Innengewinde auf, in die eine Spannschraube mit Aussengewinde einsetzbar ist. Dabei kann der Fliehkeil durch Drehen der Spannschraube in einer ersten Richtung in die Spannposition und durch Drehen der Spannschraube in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung in die Werkzeugwechselposition bewegt werden. Diese Werkzeughalterung hat im Vergleich zum Stand der Technik den Vorteil, dass der Fliehkeil bereits beim Einspannen des Werkzeugs in radialer Richtung nach aussen vorgespannt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Fliehkeil und die Schneidplatte bei beginnender Rotation des Werkzeugkopfes sich nicht mehr verschieben. Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Spannschraube ein Gewindestift, an dessen einer Stirnseite ein Angriffsmittel, z.B. ein Innensechskant oder ein Torx-Schrauben-Mitnahmeprofil, und an dessen zweiter Stirnseite ein vorzugsweise zylindrischer Schraubenkopf Denkbar ist, dass der Schraubenkopf stirnseitig einen Rastfortsatz hat, der in eine entsprechendes Sackloch im Nutengrund mit Spiel eingreifen kann. Dies hat den Vorteil, dass der Fliehkeil sich in der Nut nicht verschieben kann. Sackloch und Rastfortsatz sind im Übrigen so ausgebildet, dass eine radiale Vormontage der Spannschraube möglich ist.
  • Vorteilhaft ist im Nutengrund ein Schraubenloch mit einem Innengewinde vorgesehen, und der Schaft der Spannschraube weist zwei Gewindeabschnitte mit entgegengesetzten Schraubengewinden auf. Dies hat den Vorteil, dass bei entsprechender Wahl der Drehrichtung der Schraubengewinde beim Einschrauben der Spannschraube in das Schraubenloch der Fliehkeil sich vom Nutengrund entfernt. Gemäss einer anderen Ausführungsform kann die Spannschraube drehbar aber in axialer Richtung unbeweglich in die Bohrung des Fliehkeils eingesetzt sein. Auch auf diese Weise kann der Fliehkeil durch Drehen der Spannschraube gegen das Verschlusselement gepresst werden.
  • Zweckmässigerweise ist das Verschlusselement ohne Schrauben in der Werkzeugaufnahme aufgenommen resp. in der Werkzeugwechselposition formschlüssig vom Fliehkeil fixiert. Dies hat den Vorteil, dass es sich rasch einsetzen oder entfernen lässt. Dies erleichtert den Werkzeugwechsel.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist entweder das Verschlusselement oder der Fliehkeil mit wenigstens einem Magneten ausgestattet. Das Vorsehen wenigstens eines Magneten hat den Vorteil, dass die vorteilhaft aus einem schwach magnetisierbaren Material hergestellte Schneidplatte am Verschlusselement gehalten ist. Dies hat den Vorteil, dass die Schneidplatte in der Werkzeugwechselposition ans Verschlusselement gezogen wird. Weil die Schneidplatte beim Lösen des Fliehkeils zusätzlich verkippt wird, kann diese gut mit den Fingern ergriffen werden.
  • Vorzugsweise ist der wenigstens eine Magnet in eine Aussparung des Verschlusselements bündig mit dessen Oberfläche eingesetzt. Dies hat den Vorteil, dass die Schneidplatte flächig am Verschlusselement anliegen kann. Zweckmässigerweise sind aus Symmetriegründen im Verschlusselement wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordnete Aussparungen vorgesehen, in welche Magnete flächenbündig eingesetzt sind.
    Vorteilhaft sind die eine oder mehrere Aussparungen im unteren Bereich des Verschlusselements in kurzem Abstand zum Verschlusselementgrund, insbesondere im unteren Drittel des Verschlusselements, vorgesehen. Andere Positionen sind jedoch in Abhängigkeit der Dimensionen der Schneidplatte genauso möglich.
  • Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist ein Druck- oder Federelement vorgesehen, das so in der Nute positioniert ist, dass es beim Einspannen der Schneidplatte in radialer Richtung nach aussen auf die Schneidplatte einwirkt und sie an einen Anschlag presst. Das Druckelement ist vorteilhaft elastisch oder federelastisch verformbar und beispielsweise aus einem elastisch verformbaren Kunststoff oder einem Federelement, beispielsweise einer Spiralfeder, hergestellt. Das Druck- oder Federelement befindet sich vorzugsweise dort, wo die untere Kante der Schneidplatte auf einem Absatz der Werkzeugaufnahme aufliegt, sodass das Druck- oder Federelement mit der unteren Kante der Schneidplatte zusammenwirken kann. Das Druck- oder Federelement kann in die Nute eingesetzt oder am Verschlusselement angeordnet sein.
  • Eine zweckmässige Ausführungsform sieht vor, dass das Druck- oder Federelement am Verschlusselement vorgesehen oder angeordnet ist. Es kann dabei in Längsrichtung gesehen unter den Magneten, d.h. näher zum Verschlusselementgrund, angeordnet sein. Das Druck- oder Federelement kann als eine von der Oberfläche abstehende Positioniernoppe aus Kunststoff ausgebildet sein. Die Positioniernoppe kann beispielsweise in ein Loch im Verschlusselement eingesetzt sein.
  • Gemäss einer anderen Ausführungsform ist das Druck- oder Federelement eine Feder, die gleichzeitig für die laterale und radiale Positionierung der Schneide sowie zum Anpressen des Verschlusselementes an den Fliehkeilbacken verwendet wird.
  • Vorteilhaft weist der Fliehkeil eine vordere Keilfläche auf, die zur ersten Seitenwand der Nut orientiert ist, und eine der Keilfläche gegenüberliegende Rückenfläche, die zur zweiten Seitenwand der Nut orientiert und einen spitzen Winkel zur vorderen Keilfläche einnimmt. Vorzugsweise weist die Keilfläche eine in axialer Richtung verlaufende rinnenförmige Vertiefung auf. Die Vertiefung hat den Vorteil, dass der Anpressdruck auf die zur Vertiefung benachbarten Bereiche des Fliehkeils konzentriert ist.
  • Vorteilhaft ist an der Keilfläche eine in axialer Richtung sich erstreckende Erhebung vorgesehen. Die Erhebung, z.B. ein länglicher Wulst, kann für einen Formschluss mit dem Verschlusselement sorgen.
  • Zweckmässigerweise ist oberhalb der Vertiefung eine erste Andruckfläche und unterhalb der Vertiefung eine zweite Andruckfläche einer Mindesbreite von wenigstens 1 mm, vorzugsweise von wenigstens 2 mm, und besonders bevorzugt von wenigstens 3 mm vorgesehen.
  • Vorzugsweise nimmt die erste Seitenwand der Nut mit einer vom Zentrum des Werkzeugkopfes ausgehenden Radialen einen Winkel zwischen 0 und 40 Grad, vorzugweise zwischen 15 und 35 Grad und besonders bevorzugt zwischen 20 und 30 Grad ein.
  • Vorteilhaft ist der Boden des Fliehkeils mit einer vorzugsweise parallel zur Längsachse der Bohrung sich erstreckenden Stufe ausgebildet, sodass eine an die vordere Keilfläche angrenzende, erste Bodenfläche und eine an die Rückenfläche angrenzende, zweite Bodenfläche vorhanden sind. Dabei schliesst die zweite Bodenfläche mit der Rückenfläche einen Winkel > 90 Grad, vorzugsweise zwischen 90.1 und 95 Grad und besonders bevorzugt zwischen 90.5 und 94 Grad ein. Diese körperliche Ausbildung des Fliehkeils hat den Vorteil, dass beim Lösen der Werkzeughalterung eine Kippbewegung des Fliehkeils verursacht werden kann.
  • In der ersten Nutenwand kann ein Zentrierbolzen eingelassen sein (z.B. Presssitz) für die laterale Zentrierung der Schneidplatte und gegebenenfalls des Verschlusselements.
  • Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem Fliehkeil und dem Verschlusselement eine dritte Formschlussverbindung vorgesehen für die laterale Zentrierung des Verschlusselements. Dies ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, die in Verbindung mit der zweiten Formschlussverbindung die radiale und axiale Justierung der Schneidplatte ermöglicht.
  • Eine Schneidplatte für den Werkzeugkopf einer Holzbearbeitungsmaschine gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4 hat eine an einer ersten Seite (Messerbrust) der Schneidplatte eine Schneidkante ausgebildet und auf der der Schneidkante gegenüberliegenden zweiten Seite der Schneidplatte eine Positionierrinne. Diese Schneidplatte zeichnet sich dadurch aus, dass die der Schneidkante diagonal gegenüberliegende Kante der Schneidplatte eine Funktionsfläche in Form einer Fase oder einer Abrundung aufweist, deren Tiefe vorzugsweise mindestens 15% der Schneidplattendicke beträgt. Diese Schneidplatte hat den Vorteil, dass sie direkt im Werkzeugkörper formschlüssig fixiert werden kann. Vorteilhaft beträgt die Fase ≥ 0,6 mm. Diese im Vergleich zu bekannten Schneidplatten deutlich grössere Fase hat den Vorteil, dass ein elastisch verformbares Druckelement sich beim Spannen des Fliehkeis durch den vergrösserten Freiraum zwischen Nutenwand und Schneidplatte ausbreiten kann. Die vergrösserte Fase hat also eine Bedeutung im Zusammenhang mit der korrekten radialen Positionierung der Schneidplatte. Daneben hat diese Funktionsfläche auch eine sicherheitstechnische Relevanz, da ohne dieselbe die spröden Schneidplatten beim Einspannen brechen und im Betrieb wegfliegen könnten.
  • Vorzugsweise ist nur eine einzige Positionierrinne vorgesehen, deren untere Kante sich in einem Abstand von < 10 mm und vorzugsweise < 8 mm von der Schneidplatten Grundfläch befindet.
  • Von Bedeutung ist ferner, dass sich die Positionierrinne innerhalb eines Klemmbereiches befindet. Dieser Klemmbereich ist einerseits in der Tiefe begrenzt durch den Absatz der ersten Nutenwand und andererseits in der Höhe durch den Scheitelpunkt der Deckenfläche des Fliehkeils, sowie der ersten Andruckfläche des Fliehkeils.
  • Vorteilhaft weist die Schneidplatte zur lateralen Positionierung mindestens eine U-förmige Ausnehmung auf. Die Schneidplatte kann aber auch keine U-förmige Ausnahme aufweisen. Dann kann die laterale Positionierung beispielsweise durch zwei laterale Positionierelemente erfolgen, zwischen denen die Schneidplatte angeordnet wird.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Einsetzen und Spannen einer Schneidplatte in einer Aufnahme eines Werkzeugkopfes gemäss Oberbegriff von Anspruch 5, bei welchem Verfahren das Verschlusselement nach dem Einsetzen in die Werkzeugaufnahme vom Fliehkeil formschlüssig gehalten wird.
  • In der Wechselposition kann das Verschlusselement durch den Fliehkeil, und das Werkzeug in der Spannposition durch eine Formschlussverbindung mit einer Seitenwand gehalten werden.
  • Vorteilhaft wird der Fliehkeil mit Hilfe einer Spannschraube in die Spann- und in die Wechselposition bewegt. Die mit den vorerwähnten Verfahrensvarianten verbundenen Vorteile wurden bereits oben bei der Diskussion des erfindungsgemässen Werkzeugkopfes diskutiert.
  • Vorteilhaft wird die Schneidplatte in Fliehkraftrichtung mittels einer am Fliehkeil angreifenden Spannschraube eingespannt. Dies hat den Vorteil, dass durch die im Betrieb des rotierenden Werkzeugkopfes wirkenden Fliehkräfte keine Verschiebung des Fliehkeils mehr erfolgt. Folge davon ist eine höhere Präzision bei der Bearbeitung der Werkstücke.
  • Vorzugsweise wird die Schneidplatte vor Erreichen der endgültigen Spannposition in radialer Richtung nach aussen gegen einen Anschlag gepresst. Dies hat den Vorteil, dass die Schneidplatte in der Werkzeugaufnahme genau positioniert ist und während des Betriebs nicht verrutschen kann.
  • Vorteilhaft wird das Werkzeug vor Erreichen der endgültigen Position mit Hilfe eines elastischen Elements positioniert resp. in Anschlag mit einer Anschlagleiste gebracht.
  • Vorteilhaft wird die Schneidplatte in der Wechselposition lösbar an das Verschlusselement gezogen. Dies geschieht zweckmässigerweise mit Hilfe eines Magneten, der am Verschlusselement oder dem Fliehkeil angeordnet sein kann.
  • Gemäss einer besonders vorteilhaften Variante des Verfahrens wird der Fliehkeil mit Hilfe der Spannschraube gelöst. Im Gegensatz zum Stand der Technik lässt sich dadurch der Fliehkeil ohne Hammer lösen.
  • Vorteilhaft wird das Verschlusselement in der Werkzeugwechselposition formschlüssig vom Fliehkeil gehalten.
  • Vorteilhaft erfolgt das Spannen der Schneidplatte auf Anschlag und in Flugrichtung.
  • Der oben beschriebene Werkzeugkopf ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass in der Werkzeugaufnahme ein Federelement vorgesehen sein kann, das eine in die Werkzeugaufnahme eingesetzte Schneidplatte in radialer Richtung nach aussen an einen Anschlag presst. Ein so konzipierter Werkzeugkopf hat den grossen Vorteil, dass das Werkzeug beim Einspannen selbsttätig radial positioniert wird, indem es durch das Federmittel automatisch radial nach aussen und in Anschlag mit einem am Werkzeug vorhandenen Vorsprung gebracht wird. Dadurch ist ohne Mehraufwand für eine exakte Positionierung der Schneidplatten in der Werkzeugaufnahme gesorgt.
  • Das Federelement kann eine Feder oder ein elastisch verformbares Kunststoff- oder Metallteil sein, das vorzugsweise in eine Ausnehmung der Schneidplatte ein- oder am Schneidengrund angreift.
  • Zum Positionieren einer Schneidplatte in einer Werkzeugfnahme des Werkzeugkopfes kann eine in die Werkzeugaufnahme eingesetzte Schneidplatte mit Hilfe eines in der Werkzeugaufnahme vorgesehenen und entsprechend ausgerichteten Federelementes an einen Anschlag gedrückt werden, indem das Federelement eine radial nach aussen wirkende Kraft auf die Schneidplatte ausübt. Von Bedeutung ist dabei, dass die Positionierung selbstätig beim Einspannen des Werkzeugs erfolgt. Das Federelement kann dabei für die radiale, die laterale oder die laterale und radiale Positionierung sorgen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren 1 bis 17 und 19 bis 21 näher im Detail beschrieben. Es zeigt:
    • Figur 1:
    Eine Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer einzelnen Werkzeugaufnahme eines Werkzeugkopfes mit einem mittels eines Verschlusselements und einem Fliehkeil eingespannten Schneidplatte (Arbeitsposition) in einer Seitenansicht;
    Figur 2:
    Eine Ansicht wie in Fig. 1, wobei die Schneidplatte sich in der Wechselposition befindet;
    Figur 3:
    Eine Seitenansicht des ganzen Werkzeugkopfes, wobei die Schneidplatte sich in der Wechselposition befindet;
    Figur 4:
    Eine Stirn- und eine Seitenansicht des Fliehkeils;
    Figur 5
    Eine Vorder- und eine Seitenansicht des Verschlusselements;
    Figur 6
    Eine Vorder- und eine Seitenansicht einer als (Profil-)Messer ausgebildeten Schneidplatte;
    Figur 7
    Eine Schraube mit zwei Gewindeabschnitten zum Spannen und Lösen des Fliehkeils;
    Figur 8
    Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Fliehkeils;
    Figur 9:
    Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verschlusselementes mit einer Querrille im Abstand vom Messergrund und einer Positionierhilfe;
    Figur 10:
    Zwei weitere Ausführungsformen einer Schneidplatte in Gestalt eines Profilmessers in Vorder- und Seitenansicht, wobei die Schneidplatten sich in den länglichen Vertiefungen unterscheiden;
    Figur 11:
    Eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer einzelnen Werkzeugaufnahme eines Werkzeugkopfes mit einem Fliehkeil gemäss Figur 8 und einem elastischen Druckelement zur Positionierung der Schneidplatte in der Werkzeugwechselposition;
    Figur 12:
    Der Werkzeugkopf von Figur 11 mit der Schneidplatte in der (gespannten) Arbeitsposition;
    Figur 13:
    Eine Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer einzelnen Werkzeugaufnahme eines Werkzeugkopfes mit einem modifizierten Druckelement und einem kurzen Verschlusselement; und
    Figur 14
    Der Werkzeugkopf von Figur 13 mit der Schneidplatte in der (gespannten) Arbeitsposition;
    Figur 15:
    Eine Teilansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer einzelnen Werkzeugaufnahme eines Räumer - Werkzeugkopfes mit einer kurzen Schneidplatte;
    Figur 16:
    Der Werkzeugkopf von Figur 15 mit der Schneidplatte in der Werkzeugwechselposition;
    Figur 17:
    Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Werkzeugkopfes in Gestalt eines Abplattmesserkopfes;
    Figur 18:
    Ein nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Werkzeugkopfs, bei dem die Spannschraube ein Spannstift ist, der sich mit einem Kopf am Nutengrund abstützt;
    Figur 19:
    Eine Ausführungsform eines Federelements, das beim Einspannen des Werkzeugs für die radiale Positionierung der Schneidplatte sorgt.
    Figur 20:
    Das Federelement von Fig. 19, wenn es in die Werkzeugaufnahme eingesetzt und die Schneidplatte durch den Fliehkeil eingespannt ist, in einer vergrösserten Detailansicht;
    Figur 21:
    Das Federelement von Fig. 19, wenn die Schneidplatte in die Werkzeugaufnahme eingesetzt und der Fliehkeil gelöst ist, ebenfalls in einer vergrösserten Detailansicht.
  • In den Figuren 1 bis 7 ist ein erfindungsgemässer Werkzeugkopf 11 für die rotierende Bearbeitung von Holz und dessen Komponenten gezeigt. Er besitzt mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Werkzeugaufnahmen 13, in denen jeweils ein Werkzeug in Gestalt einer Schneidplatte 15 aufgenommen sein kann. In der Werkzeugaufnahme 13 ist eine sich in radialer Richtung verengende Nut 19 vorgesehen, die achsenparallel oder in einem Winkel zur Drehachse 17 des Werkzeugkopfes 11 verlaufen kann. Zum Einspannen der Schneidplatte 15, das im gezeigten Beispiel durch ein Profilmesser 21 (Fig. 6) gebildet ist, dienen ein Fliehkeil 23 und ein Verschlusselement 25. Das Verschlusselement 25 liegt an der Schneidplatte 15 an und wird durch den Fliehkeil 23 an die flache Seite der Schneidplatte 15 gepresst. Letztere ist somit in der Arbeits- resp. Spannposition zwischen einer ersten Nutenwand 27 des Werkzeugkopfes 11 und dem Verschlusselement 25 eingespannt. Der erfindungsgemässe Werkzeugkopf zeichnet sich dadurch aus, dass die Schneidplatte in radialer Richtung in die Werkzeugaufnahme 13 eingesetzt, respektive aus dieser wieder herausgenommen werden kann. Ausserdem ist das Verschlusselement 25 ohne Schrauben in der Werkzeugaufnahme 13 gehalten. Eine weitere Besonderheit ist, dass der Fliehkeil 23 für alle Breiten im erfindungsgemässen Anwendungsbereich (typischerweise zwischen 7 mm und 150 mm, vorzugsweise zwischen 15 und 100 mm) durch eine einzige Schraube 29 gespannt resp. gelöst wird, d.h. dass zum Lösen der Werkzeughalterung kein Hammer mehr benötigt wird, wie dies bei konventionellen Werkzeugköpfen in der Regel der Fall ist. Anhand der nachfolgenden Beschreibung werden die vorgenannten Besonderheiten des erfindungsgemässen Werkzeugkopfes näher im Detail erläutert.
  • Wie oben bereits erwähnt, ist die Nut 19 in radialer Richtung nach aussen keilförmig verengt, d.h. die erste Nutenwand 27 und eine zur ersten Nutenwand 27 gegenüberliegende, zweite Nutenwand 31 sind gegeneinander geneigt. In der Nut 19 ist der Fliehkeil 23 aufgenommen. Die Dimensionierung des Fliehkeils 23 und der Nut 19 ist vorzugsweise dergestalt, dass der Fliehkeil - bei Abwesenheit des Verschlusselements 25 - in radialer Richtung in die Nut 19 eingesetzt werden kann. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Dimensionierung des Fliehkeils 23 und der Nut 19 so ist, dass nur ein seitliches Einschieben möglich ist. Beide Ausführungsformen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung gleichermassen möglich.
  • Der Fliehkeil 23 besitzt eine vordere Keilfläche 33, die an dem Verschlusselement 25 anliegt, und eine Rückenfläche 35, die an der zweiten Nutenwand 31 flächig anliegt. Ist kein Verschlusselement vorgesehen, dann liegt die vordere Keilfläche 33 direkt an der Schneidplatte an. Die vordere Keilfläche 33 ist durch eine in Längsrichtung des Fliehkeils 23 verlaufende Vertiefung 37 unterbrochen, sodass oberhalb der Vertiefung 37 eine erste Andruckfläche 39 und unterhalb der Vertiefung eine zweite Andruckfläche 41 vorhanden ist. Die zweite Andruckfläche 41 besitzt eine Erhebung 43 in Gestalt eines in Längsrichtung verlaufenden Wulstes, der eine Formschlussverbindung mit einer entsprechenden, komplementär ausgebildeten Vertiefung 47 des Verschlusselements 25 ermöglicht.
  • Der Boden des Fliehkeils 23 ist stufenförmig ausgebildet, sodass angrenzend an die vordere Keilfläche 33 eine erste Bodenfläche 49 und angrenzend an die Rückenfläche 35 eine zweite Bodenfläche 51 vorhanden ist. Erste und zweite Bodenflächen 49,51 sind durch eine Stufe 53, die sich vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Rückenfläche 35 erstreckt, getrennt. Dabei schliesst die zweite Bodenfläche 51 mit der Rückenfläche 35 einen Winkel von 90 Grad oder mehr, vorzugsweise zwischen 91 und 93 Grad ein. Dadurch kann ein Kippen des Fliehkeils 23 in der Wechselposition bewirkt werden, wie dies weiter unten noch näher erläutert wird.
  • Zwecks Gewichtsreduzierung können im Fliehkeil 23 ein oder mehrere im Abstand voneinander angeordnete Langlöcher 55 vorgesehen werden. Zwischen den Langlöchern 55 befindet sich eine Schraubenloch 57 mit einer Längsachse 59, das sich von der Deckenfläche 61 zur zweiten Bodenfläche 51 erstreckt. Die Längsachse 59 des Schraubenlochs 57 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Rückenfläche 35. Das Schraubenloch 57 hat ein Innengewinde 63 für die Aufnahme eines hinteren Gewindeabschnitts 99 der Schraube 29 (Fig. 7).
  • Analog zur Bodenfläche 49,51 des Fliehkeils 23 ist der Nutengrund ebenfalls stufenförmig ausgebildet. Er umfasst eine erste Nutengrundfläche 65, welche mit der zweiten Bodenfläche 51 des Fliehkeils 23 korrespondiert, und eine zweite Nutengrundfläche 67, die mit der ersten Bodenfläche 49 korrespondiert. In der ersten Nutengrundfläche 65 ist ein Schraubenloch 69 mit einem Innengewinde 70 vorgesehen. Das Schraubenloch 69 ist kollinear mit der Längsachse 59, sodass durch Drehen der Schraube 29 der Fliehkeil 23 von einer oberen Spannposition, in welcher das Verschlusselement 25 und die Schneidplatte 15 fest an die erste Nutenwand 27 gepresst sind, in eine untere Werkzeugwechselposition, in welcher die Schneidplatte 15 in radialer Richtung herausgenommen werden kann, bewegbar ist.
  • Während - wie oben bereits erwähnt - die Bodenfläche 51 mit der Rückenfläche 35 einen Winkel von ≥ 90 Grad einschliesst, beträgt der Winkel zwischen der ersten Nutengrundfläche 65 und der Rückenfläche 31 vorzugsweise ca. 90 Grad. Wenn die Bodenfläche 51 mit der Rückenfläche 35 einen Winkel von > 90 Grad einschliesst, kommt beim Öffnen der Werkzeughalterung somit zuerst die zweite Bodenfläche 51 des Fliehkeils 23 nahe der Stufe 53 in Kontakt mit der ersten Nutengrundfläche 65. Dadurch wirkt auf den Fliehkeil 23 beim Erreichen der Werkzeugwechselposition eine Querkraft ein, die aufgrund der bestehenden Toleranzen der Schraubengewinde ein Kippen des Fliehkeils 23 verursacht (Fig. 2). Dabei werden das Verschlusselement 25 und die Schneidplatte 15 von der ersten Seitenwand 27 freigestellt.
  • Eine Besonderheit des Verschlusselements 25 ist, dass im unteren Bereich mindestens ein, vorzugsweise jedoch zwei oder noch mehr Magnete 69 vorgesehen sind (Fig.5). Diese sind vorzugsweise in Aussparungen 71 bündig mit der angrenzenden Oberfläche des Werkzeugs aufgenommen. Die Magnete 69 dienen dazu, die aus einem meist schwach magnetisierbaren Material bestehenden Schneidplatten 15 am Verschlusselement 25 haftend zu halten, insbesondere beim Werkzeugwechsel, sodass selbiges leichter entnommen werden kann.
  • Knapp oberhalb der Vertiefung 47 sind im Abstand voneinander zwei elastisch verformbare Kunststoffnoppen 73, insbesondere solche aus einem elastomeren Material, im Verschlusselement 25 vorgesehen. Diese können in entsprechende Löcher 75 im Verschlusselement 25 eingesetzt sein. Die Noppen 73 haben den Zweck, beim Festspannen die Schneidplatte 15 nach oben zu schieben. Näher im Detail ist die Funktionsweise der Noppen 73 weiter unten beschrieben.
  • Für die laterale Zentrierung des Verschlusselements 25 in der Nut 19 ist eine U-förmige Ausnehmung 77 in der Mitte des hinteren Befestigungsabschnittes vorgesehen. In diese Ausnehmung 77 greift in der Spannposition ein axial verstellbarer Zentrierbolzen 79 ein, der in einem Stiftloch 81 des Werkzeugkopfkörpers aufgenommen ist (Fig. 1 bis 3). Das Stiftloch 81 ist in einem Winkel zur ersten Nutenwand 27 in den Werkzeugkopfkörper eingearbeitet.
  • Knapp oberhalb des Stiftlochs 81 ist in der ersten Nutenwand 27 lediglich eine einzige Rille 83 vorgesehen. In dieser Rille 83 ist eine Anschlagleiste 85 formschlüssig aufgenommen. Die Rille 83 und die entsprechende Anschlagleiste 85 können im Querschnitt vier- oder mehreckig oder rund sein. Die Anschlagleiste 85 wirkt in der Spannposition zwecks genauer Positionierung mit einer Nut 87 in der Schneidplatte 15 zusammen (Fig. 6). Diese Nut 87 ist um eine bestimmte Distanz, vorzugsweise um wenigstens 5 % und besonders bevorzugt um wenigstens 10% breiter als die Anschlagleiste 85. Vorteilhaft ist die Nut 87 zwischen 20% bis 80 % breiter als die Anschlagleiste. In konkreten Ausführungsbeispielen ist die Nut 87 zwischen 30% und 60% breiter als die Anschlagleiste 85. Denkbar ist, dass anstelle der Anschlagleiste 85 direkt in der Nutenwand 27 ein entsprechender länglicher Anschlag 85a ausgebildet ist.
  • Die Schneidplatte 15, die gemäss Fig. 6 als Profilmesser 21 ausgebildet ist, kann mittig am Werkzeuggrund und analog zum Verschlusselement 25 eine U-förmige Ausnehmung 89 aufweisen, die der Zentrierung der Schneidplatte 15 dient. Wenn die Schneidplatte 15 in die Nut 19 eingelegt wird, greift der Kopf des Zentrierbolzens 79 in die U-förmigen Ausnehmungen 77,89 des Verschlusselements 25 und der Schneidplatte 15 ein, sodass diese exakt übereinander zu liegen kommen. Die Schneidplatte hat an der Schneidplattenbrust 90 eine Schneidkante 92 ausgebildet. An der der Schneidkante 92 diagonal gegenüberliegenden Kante ist eine Funktionsfläche in Gestalt einer Fase 94 ausgebildet.
  • Wie den Fig. 1 bis 3 entnommen werden kann, ist die erste Nutenwand 27 nicht eine gerade Fläche, sondern besitzt im Abstand vom Nutengrund einen Absatz 91, an dem die Schneidplatte anliegen kann. Der hintere (zurückversetzte) Wandabschnitt oberhalb des Absatzes 91 ist vorliegend mit der Bezugsziffer 93 und der vordere (vorgelagerte) Wandabschnitt mit der Bezugsziffer 95 bezeichnet. Der Absatz 91 hat eine Tiefe, die im Wesentlichen gerade der Stärke einer einzuspannenden Schneidplatte 15 entspricht. Bei eingelegter Schneidplatte 15 ist die Schneidplattenbrust somit im Wesentlichen bündig mit dem vorderen Wandabschnitt 95.
  • Als Nut 19 sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung jene Abschnitte der Werkzeugaufnahme bezeichnet, die bei der Werkzeughalterung mitwirken. Die Nut 19 weist demnach ungleich lange erste und zweite Nutwände 27 und 31 auf.
  • Der hintere Wandabschnitt 93 der ersten Nutenwand 27 oberhalb des Absatzes 91 kann relativ zum vorderen Wandabschnitt 95 leicht nach innen geneigt sein und einen Winkel bis zu 5 Grad einnehmen (s. Fig. 3). Damit kann das Werkzeug im vorderen Bereich noch stärker gegen die Nutenwand 27 vorgespannt werden.
  • Die Schraube 29 zum Spannen und Lösen des Fliehkeils 23 ist vorzugsweise als Gewindestift mit einem vorderen und einem hinteren Gewindeabschnitt 97 resp. 99 ausgebildet (Fig. 7). Hinten besitzt die Schraube ein Angriffsmittel 101 für ein Werkzeug, z.B. einen Innenvier- oder Sechskant oder eine Torx® Gewinde-Mitnahme. Vorderer und hinterer Gewindeabschnitt 97,99 sind durch eine Einschnürung 103 voneinander getrennt. Der vordere Gewindeabschnitt 97 ist ausgebildet, um mit dem Innengewinde 70 des Schraubenloches 69 zusammenzuwirken. Der hintere Gewindeabschnitt 99 hingegen ist ausgebildet, um mit dem im Fliehkeil 23 ausgebildeten Innengewinde 63 des Schraubenlochs 57 zusammenzuwirken. Eine Besonderheit der beschriebenen Schraubenverbindung ist nun, dass die vorderen und hinteren Gewindeabschnitte 97,99 gegenläufige Schraubengewinde aufweisen. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist der vordere Gewindeabschnitt 97 ein Linksgewinde und der hintere Gewindeabschnitt 99 ein Rechtsgewinde. Dies hat den Vorteil, dass zum Spannen des Fliehkeils die Schraube in der gewohnten Richtung gedreht werden kann. Dabei verändert sich die radiale Lage des Fliehkeils 23 bei einer vollen Schraubenumdrehung gleich um zwei Gewindegänge.
  • Eine weitere modifizierte Ausführungsform eines Fliehkeils 23 besitzt an der Keilfläche 33 ein Zentrierelement 105 in Gestalt einer aus der Keilfläche 33 herausragenden Zentriernoppe (Fig. 8). Das Zentrierelement 105 dient der lateralen Zentrierung des in der Figur 9 dargestellten Verschlusselements 25a mittels Formschluss. Das Verschlusselement 25a hat im Unterschied zum Verschlusselement 25 gemäss Fig. 5 anstelle einer Ausnehmung 77 in der zum Fliehkeil 23 orientierten Oberfläche lediglich eine U-förmige Vertiefung 107 ausgebildet. Diese Vertiefung 107 erstreckt sich in der Mitte des Verschlusselements 25a in einem rechten Winkel vom Grund 109 des Verschlusselements 25a her (Mittelachse 102). Weitere Unterschiede sind, dass das Verschlusselement 25a keine Magnete oder Kunststoffnoppen aufweist.
  • Die Figuren 11 und 12 zeigen einen Werkzeugkopf 11a mit dem Fliehkeil 23 und dem Verschlusselement 25a gemäss Figur 9. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäss den Figuren 1 bis 7 besitzt der Werkzeugkopf 11a ein hülsenförmiges Druckelement 113a, das in einen erweiterten, vorderen Stiftlochabschnitt 115 des Stiftlochs 81 eingesetzt ist. Der obere Rand des Druckelements 113a ragt dabei nutenseitig beim Absatz 91 aus dem vorderen Wandabschnitt 95 heraus. Wie in Fig. 11 dargestellt, drückt das Druckelement 113a in der Wechselposition der Werkzeughalterung gegen das Verschlusselement 25a und spannt dieses gegen den Fliehkeil 23a vor. Beim Einspannen der Schneidplatte 15 wird der aus dem Wandabschnitt 95 ragende Teil des elastisch verformbaren Druckelements 113 a deformiert und drückt die Schneidplatte 15 radial nach aussen und damit gegen die Anschlagleiste 85. Dadurch erfolgt eine selbsttätige Zentrierung der Schneidplatte 15 in radialer Richtung. Wie aus Fig. 12 erkennbar ist, besteht ein Spiel zwischen der Anschlagleiste 85 und der Vertiefung 87, d.h. die Vertiefung 87 ist um ein bestimmtes Mass, vorzugsweise zwischen 0,05 und 1.5 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,3 und 1.0 mm breiter als die Anschlagleiste 85. Wenn die Schneidplatte 15 lose in die Werkzeugaufnahme eingesetzt ist und auf dem Absatz 91 aufliegt (Fig. 9), kann die obere Kante 117 der Anschlagleiste 85 im Wesentlichen mit der inneren Seitenkante 119der Vertiefung 87 korrespondieren.
  • Die Ausführungsform gemäss den Figuren 13 und 14 unterscheidet sich von derjenigen der Figuren 11 und 12 darin, dass mindestens ein Druckelement 113b, vorzugsweise jedoch zwei Druckelemente 113b, in einem separaten Sackloch 121 das im Bereich des Absatzes 91 im Werkzeugkopfkörper vorgesehen ist, aufgenommen ist. Vorzugsweise sind symmetrisch zu beiden Seiten des Zentrierbolzens 79 je ein Sackloch 121 und ein Druckelement 113b vorgesehen. Die Funktionsweise des Druckelements 113b ist gleich wie diejenige des Druckelements 113a, d.h. der aus dem Sackloch 121 und aus dem Wandabschnitt 95 herausragende Teil des Druckelements 113b bewirkt beim Einspannen eine radiale Zentrierung der Schneidplatte 15. Eine weitere Modifikation dieser Ausführungsform ist im Bereich der lateralen Positionierung der Schneidplatte 15 angesiedelt. Die Schneidplatte 15 weist keine U-förmige Ausnehmung für die laterale Positionierung auf. Für die laterale Positionierung wird der Positionierstift 79 axial ausserhalb der Schneidplatte 15 verschoben, sodass die Schneidplatte 15 entweder an der linken oder rechten Seite am Positionierstift 79 angeschlagen werden kann.
  • Die Figuren 15 und 16 zeigen einen weiteren Werkzeugkopf 11c, bei dem die Werkzeugaufnahme 13a einen weniger tiefen Einschnitt darstellt als bei den oben beschriebenen Werkzeugköpfen und die Schneidplatte 15a nur eine geringe Höhe und zwei Schneidkanten 92a,92b aufweist. Entsprechend ist auch das Verschlusselement 25c kürzer ausgebildet als bei den anderen Ausführungsbeispielen. Im Unterschied zu den oben beschriebenen Werkzeugköpfen besitzt der Werkzeugkopf 11c eine Anschlagleiste 85a, die integral mit dem Werkzeugkörper ist. Auch ist ein Zentrierbolzen nicht mittig angeordnet, sondern ein seitlicher Anschlag für die laterale Zentrierung der Schneidplatte vorgesehen (in den Figuren nicht gezeigt). Im Übrigen stimmt der Werkzeugkopf 11c bezüglich Funktion und Aufbau mit den anderen Werkzeugköpfen überein, sodass auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden kann.
  • Der Werkzeugkopf 11d gemäss Figur 17 stellt einen Abplattmesserkopf dar, welcher sich von den bisher beschriebenen Ausführungsformen darin unterscheidet, dass die Werkzeugaufnahme 13 nicht im Umfang sondern in der Stirnfläche 123 des Werkzeugkopfes 11d vorgesehen ist. Aufgrund dieser Konstruktion wirken die bei rotierendem Werkzeugkopf erzeugten Fliehkräfte nur noch zu einem kleinen Teil auf das Verschlusselement 25 und die Schneidplatte 15 ein. Um den Fliehkeil 23 dennoch präzise in der Nut 19 zu halten, sind in der Nutenwand 31 zwei im Abstand voneinander angeordnete, aus der Wand hervorstehende Verstärkungselemente 125 vorgesehen, die mit entsprechenden Rillen 127 im Fliehkeil 23 formschlüssig zusammenwirken.
  • Beim Werkzeugkopf 11e gemäss Fig. 18 ist ein modifizierter Klemmmechanismus gezeigt. Dieser unterscheidet sich von den oben beschriebenen dadurch, dass die Spannschraube 29a lediglich ein hinteres Gewinde 99 besitzt. An der Vorderseite der Spannschraube 29a ist ein Kopf 129 vorgesehen, der sich am Nutengrund 65,67 abstützt. Darüber hinaus ist am Kopf 129 ein Zentrierfortsatz 131 ausgebildet, der in das Schraubenloch 60, das in diesem Fall kein Innengewinde aufweisen muss, eingreift. Auf den Zentrierfortsatz kann grundsätzlich auch verzichtet werden, da er für die Klemmung der Schneidplatte nicht benötigt wird. Die beschriebenen Ausführungsform eines Werkzeugkopfs ist im Übrigen kein Verschlusselement vorgesehen, sondern der Fliehkeil 23 wirkt direkt auf die Schneidplatte 15 ein. Die Ausführungsform gemäss Fig. 18 fällt nicht unter die Erfindung gemäss Anspruch 1 und Anspruch 5. Die Figuren 19 bis 21 zeigen eine Ausführungsform eines Federelements 133, das einerseits die Funktion des oben beschriebenen Zentrierbolzens (s. Fig. 3) für die laterale Ausrichtung der Schneidplatte und andererseits des Druckelements für die radiale Positionierung der Schneidplatte übernimmt. Das Federelement 133 hat einen hinteren Spannabschnitt 135, vergleichbar einem Schwerspannstift, der in das Stiftloch 81 einsetzbar ist. Am Spannabschnitt 135 ist eine Federzunge 137 mit einer endständigen Nase 139 ausgebildet, die - wenn in das Stiftloch 81 eingesetzt - den vorderen Wandabschnitt 95 überragt. Wie in den Fig. 20 und 21 gezeigt, drückt die Federzunge 137 mit der Nase 139 auf das Verschlusselement 25, drückt dies weg und erleichtert somit die Entnahme der Schneidplatte 15 bei gelöstem Fliehkeil (Fig. 21). Der erfindungsgemässe Werkzeugkopf wird wie folgt verwendet: Zum Einsetzen einer neuen Schneidplatte in den Werkzeugkopf gemäss den Figuren 1 bis 3 wird der Fliehkeil 23 zunächst in Anschlag mit dem Nutengrund gebracht, indem die Spannschraube so weit wie möglich in der entsprechenden Drehrichtung gedreht wird. In der dann eingenommenen Werkzeugwechselposition ist der Fliehkeil 23 gegenüber der ersten Nutenwand 27 verkippt, sodass ein in radialer Richtung sich öffnender Spalt zwischen dem Verschlusselement 25 und dem hinteren Wandabschnitt 93 der Nutenwand 27 gebildet ist (Fig. 2). Die neue Schneidplatte kann nun in den Spalt eingesetzt werden, wobei der Zentrierbolzen 79 für die richtige laterale Zentrierung der Schneidplatte 15 sorgt. In der nun eingenommenen Lage liegt die Schneidplatte 15 am Absatz 91 an. Die elastisch verformbaren Druckelemente 73,113a,113b können den Schneidplattengrund ebenfalls berühren oder in kurzem Abstand zu diesem angeordnet sein. Wird nun die Schraube 29 in Spannrichtung gedreht, werden die Druckelemente 73,113a,113b zwischen dem vorderen Wandabschnitt 95 und dem Verschlusselement eingeklemmt. Diese dehnen sich dabei seitlich aus und schieben die Schneidplatte radial nach aussen, sodass die Schneidplatte mit der unteren Kante 100 der Nut 87 an der Anschlagleiste 85 anliegt. Dabei spielt die Position der Nut 87 und im Speziellen der unteren Kante 100 bezogen auf die Schneidplattengrundfläche 108 eine wichtige Rolle. Nur so ist gewährleistet, dass die Ausdehnung der Druckelemente beim Einspannen des Werkzeugs ausreichend ist, um für eine exakte Positionierung der Schneidplatte in radialer Richtung bereits während dem Spannvorgang zu sorgen. Auf diese Weise ist für eine exakte Positionierung der Schneidplatte in radialer Richtung gesorgt, was die Genauigkeit der auszuführenden Arbeiten deutlich erhöht Die Schraube 29 wird so lange gedreht, bis der Fliehkeil fest am Verschlusselement 25 anliegt. Durch die beim Einsatz des rotierenden Werkzeugkopfes entstehende Fliehkraft wird die Spannkraft noch verstärkt.
  • Der erfindungsgemässe Werkzeugkopf dient insbesondere der spanabhebenden Bearbeitung von Holz, Kunststoff und dergleichen Materialien, bei denen das Verfahren bei der Bearbeitung und beim Abheben von Spänen oder Teilchen ähnlich ist. Ähnliche Materialien sind beispielsweise Kork, Knochen, Kunststoff, Leichtmetalllegierungen, Holzwerkstoffe wie Spanplatten, Holzfaserplatten, Sperrholz usw. Als Werkzeuge kommen Schneidplatten mit einer geraden, bombierten oder profilierten Schneidkante zum Einsatz. Die Schneidplatten bestehen aus flachen Klingen einer Stärke zwischen ungefähr 1mm und 3 mm. Der Messerkopf ist im Betrieb auf einer Spindel einer Holzbearbeitungsmaschine drehfest angeordnet, wobei direkt benachbart weitere Messerköpfe auf der Spindel befestigt sein können. Die Verstellung des Fliehkeils (Spannen und Lösen) kann gemäss einem Aspekt der Erfindung mittels einer einzigen Schraube für sämtliche Einsatzbreiten erfolgen. Dabei wird die Schneidplatte beim Spannen bereits in Flugrichtung an die Anschlagleiste 85 gedrückt, sodass sich die Schneidplatte bei rotierendem Werkzeugkopf nicht mehr weiter verschieben kann.
  • In der obigen Beschreibung sind die Ausführungsbeispiele jeweils anhand eines im Schnitt kreiszylindrischen Werkzeugkopfs, bei dem das Werkzeug in einer axialen (zur Rotationsachse achsparallelen) Nut aufgenommen ist, beispielhaft beschrieben. In Rahmen der Erfindung kann die Werkzeugaufnahme resp. Nut jedoch auch in einem Winkel zur Rotationsachse verlaufen (z.B. konusförmiger Werkzeugkopf). Die Nut kann somit 3 räumliche Winkel relativ zur Rotationsachse einnehmen und dadurch einen Spanwinkel, Kröpfungswinkel und Achswinkel definieren.
    • Legende
    • 11, 11a-d
    Werkzeugkopf
    13
    Werkzeugaufnahmen
    15
    Schneidplatte
    17
    Drehachse des Werkzeugkopfes
    19
    Nut
    21
    Profilmesser
    23
    Fliehkeil
    25
    Verschlusselement
    27
    erste Wand der Nut
    29
    Schraube
    31
    zweite Wand der Nut
    33
    vordere Keilfläche
    35
    Rückenfläche
    37
    Vertiefung
    39
    erste Andruckfläche
    41
    zweite Andruckfläche
    43
    Wulst am Fliehkeil 23
    47
    Axiale Vertiefung des Verschlusselements
    49
    erste Bodenfläche
    51
    zweite Bodenfläche
    53
    Stufe
    55
    Langlöcher
    57
    Schraubenloch
    59
    Längsachse
    61
    Deckenfläche
    63
    Innengewinde des Schraubenlochs 57
    65
    erste Nutengrundfläche
    67
    zweite Nutengrundfläche
    68
    Magnet
    69
    Schraubenloch
    70
    Innengewinde des Schraubenlochs 69
    71
    Aussparung für die Aufnahme eines Magneten 68
    73
    Druckelement in Form eines Noppens
    75
    Löcher im Werkzeug für die Aufnahme der Noppen 73
    77
    U-förmige Ausnehmung im Verschlussstück
    79
    Zentrierbolzen
    81
    Stiftloch
    83
    Rille für die Aufnahme der Anschlagleiste 85
    85,85a
    Anschlagleiste
    87
    längliche Vertiefung in der Schneidplatte, Positionierrinne
    89
    U-förmige Ausnehmung in der Schneidplatte
    90
    Schneidplattenbrust
    91
    Absatz der ersten Nutenwand
    92
    Schneidkante
    93
    hinterer Wandabschnitt
    94
    Funktionsfläche an der Schneidplatte 15 als Fase oder Abrundung
    95
    vorderer Wandabschnitt der Nut 19
    97
    vorderer Gewindeabschnitt der Nut 19
    99
    hinterer Gewindeabschnitt
    100
    untere Kante der Nut 87
    101
    Angriffsmittel an der Schraube 29
    102
    Mittelachse
    103
    Einschnürung an der Schraube 29
    105
    Zentrierelement, Zentriernoppe am Fliehkeil 23
    107
    Vertiefung im Verschlusselement 25a
    108
    Grundfläche der Schneidplatte
    109
    Grund des Verschlusselements 25,25a
    111
    Mittelachse des Verschlusselements 25a
    113a,113b
    Verschiedene Ausführungen des Druckelements
    115
    Erweiterter Stiftlochabschnitt
    117
    obere Kante der Anschlagleiste 85
    119
    obere Kante der Nut 87
    121
    Sackloch für Druckelement 113b
    123
    Stirnfläche des Werkzeugkopfes 11d
    125
    Verstärkungselemente für Abplattmesserkopf
    127
    Rillen im Fliehkeil 23 zur Aufnahme der Verstärkungselemente 125
    129
    Kopf der Spannschraube 29a
    131
    Zentrierfortsatz
    133
    Federelement
    135
    Spannabschnitt
    137
    Federzunge
    139
    Nase der Federzunge

Claims (16)

  1. Werkzeugkopf (11,11a,11b), insbesondere für eine Holzbearbeitungsmaschine, mit einem zylinder-, kegelförmigen oder profilierten Grundkörper,
    - der wenigstens zwei vorzugsweise gleichmässig über seinen Umfang verteilt angeordnete Werkzeugaufnahmen (13) für die Aufnahme einer Schneidplatte (15) aufweist,
    - wobei die Werkzeugaufnahmen (13) jeweils eine in radialer Richtung sich verengende Nute (19) umfassen, in denen jeweils eine Schneidplatte (15) zwischen einer ersten Seitenwand (27) der Nute (19) und einem Verschlusselement (25) des Werkzeugkopfes (11,11a,11b) einspannbar ist, und
    - zwischen der Schneidplatte (15) und der ersten Seitenwand (27) eine erste Formschlussverbindung (85,85a,87) vorgesehen ist, und
    - zwischen dem Verschlusselement (25) und einer der ersten Seitenwand (27) der Nut gegenüberliegenden zweiten Seitenwand (31) ein Fliehkeil (23) des Werkzeugkopfes (11,11a,11b) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen dem Verschlusselement (25) und dem Fliehkeil (23) eine zweite Formschlussverbindung (43,47) vorgesehen ist.
  2. Werkzeugkopf (11,11a,11b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkeil (23) eine Bohrung (57) mit einem Innengewinde aufweist, in welche eine Spannschraube (29) einsetzbar ist, wobei der Fliehkeil (23) durch Drehen der Spannschraube (29) in einer ersten Richtung in die Spannposition und durch Drehen der Spannschraube (29) in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung in die Werkzeugwechselposition bewegt werden kann.
  3. Werkzeugkopf (11,11a,11b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (25) oder alternativ der Fliehkeil (23) mit wenigstens einem Magneten (68) ausgestattet ist.
  4. Werkzeugkopf (11,11a,11b) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck- oder Federelement (73,113a,113b) vorgesehen ist, das so positioniert ist, dass es beim Einspannen des Werkzeugs in radialer Richtung auf die Schneidplatte (15) einwirkt und dabei die Schneidplatte (15) vor Erreichen der endgültigen Spannposition in radialer Richtung nach aussen gegen einen Anschlag (85, 85a) gepresst wird.
  5. Verfahren zum Einsetzen und Spannen einer Schneidplatte (15) in einer Aufnahme eines Werkzeugkopfes (11,11a,11b), mit folgenden Verfahrensschritten:
    - Einsetzen der Schneidplatte (15) in einen Spalt zwischen einer ersten Seitenwand (27) einer Nut (19) und einem Verschlusselement (25);
    - Herstellen einer ersten formschlüssigen Verbindung zwischen der Schneidplatte (15) und der ersten Seitenwand (27) der Nut, und
    - Spannen der Schneidplatte (15) mit Hilfe eines Fliehkeils (23),
    weiter gekennzeichnet durch,
    - Herstellen einer zweiten formschlüssigen Verbindung (43,47) zwischen dem Verschlusselement (25) und dem Fliehkeil (23) beim Einsetzen des Verschlusselementes (25) in die Werkzeugaufnahme (13).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (15) in Fliehkraftrichtung mittels einer am Fliehkeil (23) angreifenden Spannschraube (29) eingespannt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte vor Erreichen der endgültigen Spannposition in radialer Richtung nach aussen gegen einen Anschlag (85) gepresst wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Positionierung der Schneidplatte (15) mit Hilfe eines Druck- oder Federelements selbsttätig beim Einspannen des Werkzeuges erfolgt.
  9. Werkzeugsystem mit einem Werkzeugkopf gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4 und einer Schneidplatte (15), wobei die Schneidplatte (15) folgende Merkmale aufweist:
    - eine an einer ersten Seite der Schneidplatte (15) ausgebildete Schneidkante (92),
    - eine als Positionierrinne dienende Vertiefung (87), die auf der der Schneidkante (92) gegenüberliegenden zweiten Seite der Schneidplatte (15) vorgesehen ist, und
    - eine der Schneidkante diagonal gegenüberliegende Funktionsfläche in Form einer Fase (94) oder Abrundung.
  10. Werkzeugsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fase (94) grösser als 0,6 mm in Schneidplattendicke gesehen ist.
  11. Werkzeugsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierrinne (87) zwischen 30% und 60% breiter als eine in einer Werkzeugaufnahme (13) vorgesehene Anschlagleiste (85) ist.
  12. Werkzeugsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierrinne (87) eckig, halbrund oder V-förmig ausgebildet sein kann.
  13. Werkzeugsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine einzige Positionierrinne (87) vorgesehen ist, deren untere Kante (100) sich in einem Abstand von < 10 mm und vorzugsweise < 8 mm von der Schneidplatten Grundfläche (108) befindet.
  14. Werkzeugsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (15) zur lateralen Positionierung eine U-förmige Ausnehmung (89) aufweist.
  15. Werkzeugsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schneidplatten (15) ohne U-förmige Ausnehmung ein Positionierstift (79) derart angeordnet ist, dass die Schneidplatte (15) für die laterale Positionierung entweder an der linken oder rechten Seite am Positionierstift (79) anschlagen kann.
  16. Werkzeugsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte eine flache Klinge ist mit einer Stärke zwischen ungefähr 1 mm und 3 mm.
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