Beschreibung Die Erfindung betriff ein Fräswerkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff o. dgl., nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 30 43 146 Al ist bereits ein Fräswerkzeug bekannt. Dieses Fräswerkzeug besitzt Schneiden, die auf dem Umfang des Werkzeuges angeordnet sind. Die abgetrennten Späne werden während ihrer Entstehung in vor der Schneide liegende Spanräume geschoben, wo sie bis zur Beendigung des einzelnen Abtrennvorganges verbleiben. Wenn die Schneide von der Werkstückoberfläche wieder abhebt, werden die Späne durch die Fliehkraft aus den Spänräumen gefördert und sind dann durch die zugeordnete Absaugung aus der Wirkstelle und deren Umgebung zu entfernen.

Nachteilig bei diesem Fräswerkzeug ist, daß die weggeschleuderten Späne hohe kinetische Energie besitzen und kostenaufwendig durch komplizierte Spanhauben mit großen Absaugluftmengen aufgefangen und abtransportiert werden müssen. Mit steigender Schnittgeschwindigkeit/Drehzahl erhöht sich auch die notwendige Absauggeschwindigkeit und Luftmenge, um die Späne aufzufangen, abzuleiten und bestehende Richtlinien bezüglich des Reststaubgehaltes der Luft einzuhalten.

Nicht alle entstehenden Späne werden durch die Absaugung aufgefangen, diese können sich auf der Werkstückoberfläche ablagern. Hier kommt es dann zu den bekannten Eindruckspuren der liegengebliebene Späne durch Transportwalzen bzw. bei Umstapelvorgängen. Abgetrennte Späne können auch an die Wirkstelle der nachfolgenden Spanabnahme gelangen und doppelt zerspant werden. Dabei zeichnen sich ebenfalls Spuren auf der Oberfläche ab. Neben diesen Beeinträchtigungen der Werkstückoberfläche tritt wegen der mehrfachen Zerspanung ein höherer Schneidenverschleiß insbesondere bei der Bearbeitung von Holzwerkstoffen auf.

Aus der DE 31 20 343 A1 ist eine Kreissägenvorrichung bekannt, bei der im Inneren des Sägeblattes zum Umfang des Sägeblattes hin offene, annähernd radial zum mittleren Bereich hin verlaufende Absaugkanäle vorgesehen sind, die in einem an einem Gestell vorgesehenen Sammelraum münden, der mit einer Absauseinrichtung in Verbindung steht.

Aus der DE 195 09 933 Cl ist ein Fraswerkzeug zur spanenden Bearbeitung von Holz, Kunststoff o. dgl., mit wenigstens zwei am Umfang versetzt angeordneten Schneiden mit einem voreilenden, die Außenumfangsfläche der Werkzeugwelle überragenden Druckelement und einer nacheilenden, gegenüber dem Druckelement überstehenden Schneide bekannt, wobei zwischen der Schneide und dem Druckelement ein Spalt vorgesehen ist. Aus der Druckschrift ist die Verbindung des Spaltes mit einem Hohlraum im Inneren der Werkzeugwelle bekannt, der seinerseits Öffnungen zur Spanabfuhr aufweist. Durch den ersichtlich schmalen Spalt in Verbindung mit dem Druckelement soll die Vorspaltung bei der Holzbearbeitung minimiert werden. Bei dieser Lösung bestimmt die Einstellung des Spalts zwischen Schneide und Druckelement die Spanungsbedingungen.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, die Spanabfuhr durch einen Luftstrom, der in Längsrichtung durch die Werkzeugwelle geführt wird, zu unterstützen.

Aus der EP 0 367 255 A2 ist noch eine Holzzerspanungsmaschine zur Herstellung von Flachspänen, mit einem liegend angeordneten, angetriebenen Schneidrotor mit Spanmessern bekannt, bei der zur angenähert axialen Austragung der Späne in den Zerspanungsinnenraum ein stationäres Leitblech ragt, das schaufelförmig gekrümmt ist, im unteren Bereich des Rotors liegt und sich angenähert über die volle radiale Höhe des Zerspanungsinnenraumes erstreckt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für Fräswerkzeuge mit Spanraum oder Spalt eine Einrichtung zum Abführen der Späne anzugeben, die mit energetisch wie technisch geringem Aufwand arbeitet, wobei eine Beeinträchtigung der erzeugten Werkstückoberfläche verhindert, sowie der Schneidenverschleiß gesenkt werden soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen dadurch gelöst, daß der Spanraum oder der Spalt zu einer Öffnung zur Spanableitung ausgebildet ist, die Offnung annähernd senkrecht zu der durch Schneidkante und Schnittrichtung gebildeten Schneidenebene verläuft, wobei die Offnung einen Querschnitt aufweist, der größer ist als die projizierte Fläche eines Spanes, der beim Schnittvorgang mit der Schneide abgetrennt wird.

Im Gegensatz zu der DE 195 09 933 Cl ist bei der vorliegenden Erfindung die Öffnung bedeutend größer als der dortige entsprechende Spalt ausgebildet, wo es als technisch notwendig angesehen wird, zur Verbesserung der Oberflächenqualität (Minimierung des Vorspaltens), einen sehr schmalen Spalt (Hobelmaulprinzip) in Verbindung mit einem Druckelement vorzusehen.

Auch in der DE 31 20 343 A] kann konstruktionsbedingt ebenfalls nur mit einer sehr kleinen Spanöffnung gearbeitet werden, so daß die Späne hier zusammengestaucht bzw. zerkleinert werden müssen, um dann unter Zuhilfenahme einer Absaugung in das Werkzeug bzw. zum Sammelraum zu gelangen.

Der große Querschnitt der Öffnung zur Spanableitung ermöglicht, daß durch ihn großflächige Massivholzspäne ungehindert ins Werkzeug gelangen können, auch dann, wenn es sich um aufgerollte Späne handelt. Die nach außen strömende Luft (Kreiselpumpeneffekt) führt so nur zu einer geringen Behinderung der sich nach innen bewegenden Späne. Damit verstopft diese Öffnung nicht so schnell wie ein kleiner Spalt.

In DE 195 09 933 Cl und DE 31 20 343 Al wird technisch bedingt mit einem Einstellwinkel K von 90° gearbeitet. Konstruktionsbedingt bewegen sich hier die Späne in radialer Richtung in das Werkzeug. Zum axialen Verlassen des Werkzeuges muß hier die Bewegungsrichtung der Späne durch Hilfsenergie (Saug-bzw. Druckluft) umgelenkt werden.

Bei der ersten Variante nach der erfindungsgemäßen Lösung bewegen sich die beim Abtrennvorgang axial beschleunigten Späne auf Grund ihrer hohen kinetischen Energie selbständig entlang der Schneide und der Messerklappe über die Öffnung zur Spanableitung in Richtung der Auswurfbffhung bzw. der Stirnseite ohne Zuhilfenahme von Fremdenergien.

Die Spanung erfolgt durch geometrisch bestimmte gerade bzw. profilierte Schneiden.

Neben einer stirnseitigen Auswurfoffnung am Werkzeughohlraum besteht gleichwertig die Möglichkeit, den Spalt direkt bis zur Stirnseite zu führen. Damit entfällt ein notwendiger großer Werkzeughohlraum, was besonders bei Werkzeugen mit kleinem Durchmesser und/oder hohen Festigkeitsanforderungen von Vorteil ist.

Vorteilhaft ist die Schneide unter einem Einstellwinkel K zwischen 60° und 20° angeordnet.

Die stirnseitige Auswurfsöffnung kann in einer vorteilhaften Ausführung auch konisch ausgeführt werden.

Die Öffnung zur Spanableitung kann als Offnung mit konstantem bzw. sich zur Stirnwand aufweitendem Querschnitt ausgebildet sein. Die Querschnitte werden als Schlitz bzw. Bohrung, mit geringem fertigungstechnischen Aufwand ausgeführt.

Die Auswurföffnung und der Werkzeugumfang sind entsprechend dem Einstellwinkel vorteilhaft angeschrägt. Die Wandung des hohlen Werkzeugkörpers soll möglichst dünn ausgeführt sein. Damit wird der Weg der Spane in bzw. durch das Werkzeug minimiert.

Um ein Aufweiten des mit Öffnungen versehenen Grundkörpers bzw. Schneidenträgers bei höheren Drehzahlen zu verhindern, ist es vorteilhaft, einen Spannring zur Verstärkung der Festigkeit an der offenen Werkzeugseite anzubringen.

Die Stirnseite des Fräswerkzeuges wird vorteilhaft (als Rohranschluß) zur Adaptierung einer Spanentsorgungseinrichtung ausgebildet. Die Spanentsorgungseinrichtung kann mit geringer Leistung vorgesehen werden, welche nur dazu dient, die abgefrästen Holzspäne vom Werkzeug zum Spänebunker zu transportieren.

Die Schneidenbefestigung wird so gelöst, daß ein ungehinderter Spanablauf in das Werkzeug bzw. in den Spalt ermöglicht wird. Die Schneide wird dazu mit dem Werkzeuggrundkörper durch Löten, Kleben o. dgl. fest verbunden bzw. mit einer Messerklappe auswechselbar befestigt.

Bei einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Lösung, ist für den Fall, daß der Einstellwinkel K mehr als 60°/70° beträgt, im vorhandenen Werkzeughohlraum im Inneren des Fräswerkzeuges ein gestellfester, der Werkzeug-Innenform angepaßter dünnwandiger, zylindrischer bis konischer Einbau vorgesehen, dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist, als der Durchmesser des Werkzeughohlraums, wobei im Bereich der Öffnung zur Spanableitung (Wirkstellenbereich) der Einbau wenigstens ein Spanfenster aufweist, das so bemessen ist, daß ein ungehinderter Zutritt der Späne in den verbleibenden Werkzeughohlraum erfolgen kann.

Bei dieser Variante besteht das Fräswerkzeug aus einem rotierenden dünnwandigen Werkzeuggrundkörper, mit wenigstens zwei am Umfang versetzt angeordneten Schneiden und vor den Schneiden liegenden Spalt. Die Spanung erfolgt durch geometrisch bestimmte gerade bzw. profilierte Schneiden. Die Späne werden beim Abtrennen aus dem Werkstück durch die Schneide beschleunigt und bewegen sich durch die Spanaufnahmeöffnung in Richtung Werkzeughohlraum. Bei einem derartigen rotierenden Werkzeugkörper strömt Luft entgegen der Spanbewegung aus dem Spalt (ähnlich dem Prinzip der Radialkreiselpumpe) und hindert so vor allem die großen Massivholzspäne an der Weiterbewegung. Die Fliehkraft drückt diese nach außen bzw. gegen die Innenwand des Werkzeuges.

Durch den feststehenden zylindrischen bis konischen Einbau mit einem Spanfenster wird das Mitreißen der im Werkzeughohlraum befindlichen Luftmasse verhindert, so daß diese nicht mehr in Folge der Zentrifugalkraft aus den Spanaufnahmeöffnungen austritt und dabei die Späne auf ihrer Bewegung in das Werkzeug behindert oder gar herausdrückt.

Die Späne fliegen so ungebremst durch das Spanfenster und treffen auf ein vorteilhaft schrägstehendes Leitelement, das diese axial aus dem Werkzeug führt.

Die Späne können über mehrere Möglichkeiten aus dem Werkzeug gelangen. Zum einen durch einen Spalt zwischen Werkzeug und Motor/Lagerplatte. Der zylindrische bis konische Einbau steht hierbei auf Füßen oder er hat eine Auslaßöffnung in Flugrichtung der Späne im unteren Bereich des Einbaus. Zum anderen kann das Werkzeug auf der dem Motor abgewandten Seite hin offen gestaltet sein. Der Einbau muß hier durch Streben am Motor oder Rahmen gestellfest befestigt werden.

Eine axial wirkende Absaugung kann am Werkzeug, direkt an der Auswurfoffnung des Rohres unterstützend angebracht werden. Von Vorteil ist, das diese Absaugung mit geringer Leistung betrieben werden kann, welche gerade ausreicht um die Holzspäne vom Werkzeug zum Spänebunker zu transportieren.

Um ein Aufweiten der geschlitzten Grundkörper bei höheren Drehzahlen zu verhindern, können Spannringe an der offenen Werkzeugseite angebracht werden.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Späne ohne Hilfsenergie in das Werkzeug gelangen und selbsttätig abtransportiert werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausfuhrungsbeispielen beschrieben.

Hierbei zeigt : Fig. I eine Darstellung zur Veranschaulichung des Wirkprinzips Fig. 2 ein Fräswerkzeug mit einer konischen Auswurföffnung und profilierten Messern Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Werkzeuggrundkörpers nach Fig. 2 Fig. 4 ein Fräswerkzeug mit Spandurchgängen zur Stirnseite Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Werkzeuggrundkörpers nach Fig. 4 Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Variante mit dem Spanauswurf zwischen Werkzeug und Motor/Lagerplatte mit Schnitt des Werkzeuggrundkörpers Fig. 7 eine perspektivische Darstellung der Variante mit dem Spanauswurf zu der, dem Motor abgewandten, offenen Seite des Werkzeuges mit Schnitt des Werkzeuggrundkörpers Fig. 8 einen Querschnitt durch den Fräser nach Fig. 7 In der Fig. 1 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung des Wirkprinzips gezeigt. Der Span wird mittels der Schneide 1 aus dem Werkstück herausgetrennt. Dabei bewegt er sich über die Schneide 1 und die Schneidenbefestigung 5 durch die Öffnung 2 zur Spanableitung in den Werkzeughohlraum 11 hinein. Der Span wird an der Schneide 1 gestaucht und rollt sich infolgedessen etwas zusammen. Damit der Span ungehindert in den Werkzeughohlraum 11 eintreten kann, wird der Querschnitt (B x H) der Spanaufnahmeöffnung 2 größer gestaltet als die projizierte Fläche (bs x hs) des mit der Schneide 1 abgetrennten Spanes. Beim Abtrennvorgang erhält der Span durch die Schneide 1 eine/n Beschleunigung/Impuls und bewegt sich auf einer Spanflugbahn 15 durch den Werkzeughohlraum 11.

In der Fig. 2 ist ein Fräswerkzeug mit einer konischen Auswurfbfnung 3 (konischen <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Werkzeughohlraum 11) dargestellt. Zwei Schneiden 1 sind unter einem Einstellwinkel K von 45° einander gegenüberliegend am Fräswerkzeug angeordnet. Vor jeder Schneide 1 liegt eine Öffnung 2 zur Spanableitung, die zur Auswurföffnung 3 hin offen ist. Die Öffnung 2 verläuft zur Auswurföffnung 3 hin konisch und ist zur Stirnseite 4 als Schlitz ausgeführt. In der Öffnung 2 ist eine profilierte Schneide I mittels einer Schneidenbefestigung 5 (Messerklappe) so angebracht, daß der gewählte freie Querschnitt der Öffnung 2 nicht eingeschränkt ist. Es ist noch ein die Stirnseite 4 umfassender Spannring 6 vorgesehen, der die geschlitzte Öffnung 2 übergreift, und so zur Erhöhung der Steifigkeit eines derartig dünnwandigen Fraswerkzeuges beiträgt. Der Spannring 6 ist so bemessen, daß er auf dem Fräswerkzeug aufgeschrumpft werden kann.

Im Fräswerkzeug nach Fig. 2 werden die mit der Schneide 1 abgetrennten und beschleunigten Späne durch die vor der Schneide 1 liegende Öffnung 2 zur Auswurföffnung 3 geleitet. Die gegenüberliegende Werkzeugstirnseite ist geschlossen und dient der Aufnahme der Antriebswelle. Die Späne treten selbständig aus dem Werkzeug aus. Eine Absaugung mit geringer Leistung kann an der Auswurföffnung 3 angebracht werden, um die Späne über eine größere Entfernung zu einem Spänebunker zu transportieren.

Fig. 3 zeigt perspektivisch ein Fräswerkzeug entsprechend der Darstellung in der Fig. 2. In der Fig. 3 ist nur der rotationssymmetrische Grundkörper ohne die Anbauteile Schneide 1 mit Schneidenbefestigung 5 und Spannring 6 dargestellt. Deutlich erkennbar ist die Ausbildung der Öffnung 2 und der Auswurföffnung 3.

In der Fig. 4 wird ein Fräser gezeigt, der bezüglich des Einstellwinkels der Darstellung in Fig.

2 und 3 entspricht. Anstelle einer konischen Auswurfoffnung verläuft hier die Öffnung 2 bis zur Stirnseite 4 des Werkzeuges. Die Öffnung 2 weist über ihre Länge einen konstanten runden Querschnitt auf, dessen Achse senkrecht zu einer von Schneidkante und Schnittrichtung gebildeten Schneidenebene steht.

Fig. 5 zeigt das Fräswerkzeug nach der Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht. Dargestellt ist die Lage der Öffnungen 2 an der Stirnseite 4 des Fräswerkzeuges. Im Mittelpunkt der Stirnfläche 4 liegt eine Bohrung für eine Antriebswelle.

Die Schneide 1 liegt schräg vor der kreisrunden Öffnung 2. Die Befestigung der Schneide 1 erfolgt hier durch Löten oder Kleben.

In der Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung der Variante mit einem Spanauswurf zwischen Werkzeug und Motor/Lagerplatte mit Schnitt des Werkzeuggrundkörpers 10 dargestellt. Das Fräswerkzeug nach Fig. 6 schiebt die mit der Schneide 1 abgetrennten Späne durch eine vor der Schneide 1 liegenden Offnung 2 und das im Wirkstellenbereich (bezogen auf die Spanflugbahn 15) dahinter liegende Spanfenster 8 des feststehenden zylindrischen bis konischen Einbaus 7 in den Werkzeughohlraum 11. Bei der in Fig. 6 vorliegenden Werkzeugform ist der Einbau 7 zylindrisch bzw. rohrförmig ausgeführt, um eine gute Anpassung an die Werkzeug-Innenform und einen möglichst großen verbleibenden Werkzeughohlraum 11 zu erhalten. Die Späne werden auf ein Leitelement 9 an der Innenwand des rohrförmigen Einbaus 7 geschleudert, das die Späne annähernd axial aus dem Werkzeughohlraum 11, durch den Spalt zwischen dem rohrförmigen Einbau 7 und der Motor/Lagerplatte 14, gebildet durch das Aufsetzen des rohrförmigen Einbaus 7 auf mehrere Füße 13, und durch den Spalt zwischen Werkzeuggrundkörper 10/Spannring 6 und Motor/Lagerplatte 14 zur Auswurföffnung 3 führt.

Fig. 7 zeigt perspektivisch das Fräswerkzeug mit der vom Motor abgewandten Seite liegenden Auswurfoffnung 3, welche sich oberhalb des Werkzeuggrundkörpers 10 und des Spannrings 6 befindet. An dieser kann direkt ein Absaugschlauch zum Wegführen der Späne angeschlossen werden. Der rohrförmige Einbau 7 ist über einen Hebelmechanismus 17 oder Füße 13 (hier nicht dargestellt) gestellfest angebracht.

In Fig. 8 wird der Querschnitt durch den Fräser nach Fig. 7 dargestellt. Das Spanfenster 8 ist so ausgerichtet, daß es den Wirkstellenbereich überdeckt. Bei großen Änderungen der Schneideneingriffstiefe wird eine Nachstellung der Position des Spanfensters 8 notwendig.

Die Positionierung des Spanfensters 8 zum Wirkstellenbereich erfolgt über einen Hebelmechanismus 17, der mit einem verstellbaren Anschlag/Tisch 16 verbunden ist.

Die Kante des Spanfensters 8, die in Flugrichtung der Späne liegt, ist angeschrägt, um die Spanbewegung so wenig als möglich zu behindern.

Bezugszeichenliste 1-Schneide 2-Öffnung zur Spanableitung 3-Auswurföffnung 4-Stirnseite 5-Schneidenbefestigung 6-Spannring 7-Einbau 8-Spanfenster 9-Leitelement 10-Werkzeuggrundkörper 11-Werkzeughohlraum 12-Abdeckring 13-Fuß 14-Motor/Lagerplatte 15-Spanflugbahn 16-verstellbarer Anschlag/Tisch 17-Hebelmechanismus B x H-Querschnitt bs x hs-projizierte Fläche