DE3334165C2 - Schneidvorrichtung für wabenförmige Leichtbaukörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung zum Zuschneiden dünnwandiger, mehrschichtiger Hohlprofile, gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1. Derartige Vorrichtungen bestehen in der Regel im wesentlichen aus einem schnell laufenden Motor, der an einem Wellenstummel fliegend den Schneidkörper trägt.

Vor allem im Flugzeugbau werden Wabenkörper verwendet, die in Hohlräume eingeklebt werden, um somit eine Versteifung der ent­ sprechenden Bauteile zu erzielen. Diese Wabenkörper bestehen aus Aluminium, Papier oder Kunststoff und müssen vor dem Ver­ kleben den verschiedensten Konturen der Flugzeugteile genau angepaßt werden, um sicherzustellen, daß sie die zur Abstützung erforderlichen Kräfte auch aufnehmen können.

Der Zuschnitt solcher Körper ist problematisch, da die sie bil­ denden Lamellen hierbei nicht verbogen werden dürfen. Besonders dann, wenn die Körper quer zu ihrer Wabenstruktur geschnitten werden sollen, verformen die Schnittkräfte die Lamellen im Be­ reich der Schnittstelle. Sind diese Profile aber entsprechend verbogen, sind sie außerstande, im vollen Umfang Zug- oder Stützkräfte aufzunehmen.

Der Zuschnitt wurde bisher durch Schneidvorrichtungen vorgenom­ men, die ein Kreissägeblatt oder einen rotierenden Scheibenfrä­ ser aufweisen. Mit den Umfangszähnen dieses Werkzeuges wurde dann spanabhebend mit möglichst geringem Vorschub versucht, den Zuschnitt vorzunehmen. Die beim Zerspanen des Werkstückes auf­ tretenden Schnittkräfte sind aber dennoch häufig so hoch, daß die Wabenstruktur nicht standzuhalten vermag und verbogen wird. Auch die Verwendung einfacher glatter Kreismesser ist bekannt. Diese erzeugen jedoch keine exakten Schnitte.

Aus der DE 29 31 965 A1 ist ein spanendes Schneidwerkzeug, ins besondere ein Scheibenfräser oder ein Kreissägeblatt bekannt. Dies dient bevorzugt zum Bearbeiten von Metallwerkstücken. Die Zähne weisen jeweils einen flach abfallenden und einen steil abfallenden Zahnrücken auf, wobei der steil abfallende Zahn­ rücken dem flach abfallenden voranläuft.

Aus der DE 28 42 105 A1 ist ein rotierendes, flaches oder scheibenförmiges Messer bekannt, das bevorzugt bei einem Rasen­ mäher seinen Einsatz findet. Die Schneidelemente weisen eine zahnförmige Kontur mit je einer flach abfallenden und einer steil abfallenden Kante auf.

Aus der DE-OS 15 52 450 ist ein Scheibenfräser und eine Reibah­ le bekannt. Dabei bildet die steil abfallende Zahnflanke die vorlaufende Schneide bei dem Scheibenfräser.

Aus der DE-AS 12 65 363 ist ein Rundmesser für eine Scheiben­ schneidemaschine für Lebensmittel, insbesondere eine Brot­ und/oder Wurstschneidemaschine bekannt. Die profilierte Schnei­ de weist Messerelemente mit einem zahnähnlichen Profil auf, das eine flach und eine steil abfallende Flanke aufweist.

Aus der DE-AS 10 22 768 ist eine Brotschneidmaschine mit einem Rundmesser bekannt. Bei dem Rundmesser laufen die flach anstei­ genden Flanken der zahnähnlichen Schneidenelemente gegenüber den steil abfallenden voraus.

Aus der US 1,898,732 ist ein Fingerfräser zum Fräsen hinter­ schnittener Nuten bekannt. Bei diesem ist jede Werkstückfläche, die mit dem Werkstück in Berührung gelangt, mit Schneidezähnen zum spanenden Abtragen besetzt. Die steil abfallende Flanke läuft voraus.

Aus der FR 1 479 493 ist eine Vorrichtung zum Schlitzen oder Einschneiden von Pappebögen oder dergleichen bekannt. Zu diesem Zweck sind einander gegenüberliegend ein drehbares Schneidmes­ ser und ein drehbarer Gegenhalter aus weichem Material angeord­ net, der seinerseits auch angetrieben sein kann. Das Schneid­ messer weist keinen eigenen Antrieb auf.

Aus der US 2,929,299 ist eine Schneidvorrichtung zum Zuschnei­ den eines eine Wabenstruktur aufweisenden Körpers bekannt. Bei dieser Vorrichtung rotieren zwei eng benachbarte Schneidschei­ ben in entgegengesetzter Richtung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schneidvorrichtung nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß sie den einfacheren, rascheren und insbesondere beschädigungsärmeren Zuschnitt dünn­ wandiger Leichtbaukörper mit Wabenstruktur ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Während man bisher beim Zuschneiden der genannten Leichtbaukör­ per an der Schnittstelle eine Schicht des Körpers zerspante, oder ein glattes Kreismesser verwendete, wird nunmehr erfindungs­ gemäß nicht ein Fräser oder eine Säge, sondern vielmehr ein ro­ tierendes Messer verwendet, welches mittels seiner scharfen auf­ grund seiner Form immer wieder aussetzenden Schneide den Leicht­ baukörper in einen Abfallteil und das zu verwendende Werkstück trennt, ohne einen Span auszulösen. Überraschenderweise wird hierbei selbst bei relativ starkem Vorschub und senkrecht zur Wabenstruktur (also senkrecht zur Längsrichtung der Hohlräume derselben) verlaufender Schnittrichtung ein Verbiegen der die Waben bildenden Lamellen praktisch ganz vermieden. Das Schneiden erfolgt vorteilhaft mit einer Drehzahl von 15000 bis 80 000 Upm. Bei manchen Werkstoffen, wie z. B. Kunststoffen, kann die Drehzahl auch erheblich unter 15 000 liegen.

Bei der Erfindung wird nicht, wie etwa bei einem Messer mit kreisförmigem Außenumfang, ein kontinuierlicher Schnitt durchge­ führt, sondern es folgen dicht aufeinander kurze Einzelschnitte.

Durch die kurz aufeinander folgenden, raschen Schnittvorgänge scheint das verbiegungsfreie Schneiden der Wabenlamellen we­ sentlich begünstigt zu werden.

Vorteilhaft sind alle Zähne der leichteren Fertigung wegen gleich.

Es ist im Prinzip möglich, die Zähne des Schneidmessers symmet­ risch auszubilden bzw. an ihren Spitzen soweit abzurunden, daß der Umfang des Schneidmessers wellenförmig ist. Gemäß einer be­ vorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die erfindungsgemäßen Zähne jedoch asymmetrisch ausgebildet, und zwar sägezahnförmig, wobei die steile Flanke des jeweiligen Sägezahnes entgegen der Bewegungsrichtung des Umfangs des Schneidmessers weist. Das er­ laubt eine höhere Anzahl schneidender Kanten im Vergleich zu einem wellenförmigen Kantenverlauf.

Die steile Flanke ist gemäß Anspruch 2 vorteilhaft als Abriß­ fläche ausgebildet, welche diskontinuierlich das Zahnprofil an der Zahnspitze schneidet. Diese Ausgestaltung hat sich in Ver­ suchen gut bewährt.

Das gleiche gilt für die bevorzugte Ausbildung gemäß Anspruch 3.

Für die heute im Flugzeugbau üblichen Wabenstrukturen hat sich eine Ausbildung gemäß dem Anspruch 4 als zweckmäßig erwiesen.

Eine bevorzugte Ausführung ist im Anspruch 5 gekennzeichnet. Bei ihr soll das Messer bezüglich dem Wellenstummel so ausgebildet sein, daß eine ebene oder flach hohlkegelförmige Fläche des Schneidbereichs des Messers vom Motor abgewandt ist. Hierbei soll die Befestigungsmutter für das Messer die erwähnte ebene oder flach hohlkegelförmige Fläche nicht überragen. Die Breite des Messers und somit auch des einzelnen Zahnes nimmt somit radial von außen nach innen zu, weil das scheibenförmig ausgestaltete Messer radial nach außen weisende Zähne aufweist.

Gemäß Anspruch 6 kann das erfindungsgemäße Schneidmesser eine Werkstück- und eine Abfallseite haben. Während die ebene oder hohlkegelförmige Stirnfläche dafür sorgt, daß der glatte Schnitt werkstückseitig nicht beeinträchtigt wird, sorgt die verhält­ nismäßig rasche Zunahme in der Dicke auf der von der Stirnseite abgewandten Seite dafür, daß das abgeschnittene Material von der Schnittstelle weggedrängt wird und diese nicht mehr zu be­ einträchtigen vermag.

Die Schneidkante kann z. B. geradlinig ausgebildet sein. Gemäß der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 ist es aber be­ sonders von Vorteil, daß die Schneidkante etwa die Form eines Kreisbogens hat, dessen Radius etwa dem des Schneidmessers ent­ spricht und dessen Mittelpunkt gegen den Mittelpunkt des Schneid­ messers versetzt ist. Hierbei läuft der von der Schneidkante gebildete Bogen vorteilhaft in einem rechten Winkel in die je­ weilige Abrißfläche ein. Durch die kreisbogenförmige Ausbildung nimmt die Schnittgeschwindigkeit des Schneidmessers, in Vor­ schubrichtung gesehen, bei zunehmender Umdrehung des Schneid­ messers und bei jedem Einzelschnittvorgang allmählich ab, so daß besonders geringe Schnittkräfte in Vorschubrichtung aufge­ bracht werden.

Außerdem sorgt die rasche Zunahme der Dicke des Schneidmessers dafür, daß dieses keine niederfrequenten Schwingungen ausübt, welche etwa die Schnittqualität beeinträchtigen können.

Die Schnittrichtung sollte bei dieser flachen Ausführung nur eine geringe oder keine Komponente in Richtung der Werkzeug­ achse auf das zu verwendende Werkstück hin aufweisen.

Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 8 erstrecken sich die Abrißflächen nicht nur über die Höhe der Flanke des zugehörigen Zahnes, sondern sind zur Mitte des Schneidmessers hin verlängert, so daß der Umfang des erfindungs­ gemäßen Schneidmessers axial gesehen das Aussehen hat, als wür­ de eine Reihe aufeinanderfolgender, sehr tiefer Zähne jeweils ineinandergreifen.

Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt unter anderem darin, daß die abdrängende Steigung des sich allmählich verbreiternden Zahnes zur Mitte des Schneidmessers hin verlängert wird, so daß die Abdrängung des abgetrennten Materialabfalles zuverlässig erfolgt und dieser Abfall nicht mehr den Schnittvorgang oder die Schnittfläche beeinträchtigen kann.

Für die heute im Flugzeugbau üblichen Wabenstrukturen hat sich eine Ausbildung gemäß den Ansprüchen 9 bis 11 als zweckmäßig erwiesen.

Ferner wird die Schnittqualität von der Relativgeschwindigkeit bestimmt, mit welcher sich der Umfang des Schneidmessers ge­ genüber dem Werkstück bewegt. Es ist daher die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung bevorzugt mit einer Einrichtung zur Regu­ lierung der Schnittgeschwindigkeit versehen, um es zu ermög­ lichen, Schneidmesser mit unterschiedlichem Durchmesser in ein und derselben Vorrichtung zu verwenden.

Wie bereits ausgeführt, ist das erfindungsgemäße Schneidmesser aufgrund seiner Formgebung im Stande, abgeschnittenes Material abzudrängen. Um diese Wirkung noch zu verbessern, ist gemäß einer weiteren, besonders wesentlichen Ausgestaltung der Erfin­ dung eine Abweiseinrichtung zum besseren Abdrängen abgeschnit­ tenen Materials vorgesehen, welche an der von seiner Stirnfläche abgewandten Seite des Schneidmessers angeordnet ist.

Diese Abweiseinrichtung kann beispielsweise aus einem ortsfesten Abweisblech oder einer Abweiskurve bestehen, welche etwa eine Fortsetzung des vom Schneidmesser gebildeten Kegelstumpfes bil­ det.

Gemäß der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 11 ist aber die Abweiseinrichtung als Rotationskörper ausgebildet, der koaxial zum Schneidmesser und auf dessen Drehwelle gemeinsam mit diesem drehbar angebracht ist. Eine solche Abweiseinrich­ tung ist im Stande, einen kontinuierlicheren Übergang des abge­ schnittenen Materials vom eigentlichen Schneidmesser zur Abweis­ einrichtung zu bilden und somit zu verhindern, daß durch diskon­ tinuierliches Abweisen eine Rückwirkung auf die Qualität der Schnittstelle ausgeübt wird.

Der Außenumfang der Abweiseinrichtung ist bevorzugt kleiner als jener der Zahnspitzen des Schneidmessers, aber größer als der Zahnfußdurchmesser des Schneidmessers. Die Abweiseinrichtung greift somit in den vom Werkzeug geschaffenen Schnittspalt ein, ohne die eigentliche Schnittstelle zu beeinträchtigen, und ist somit im Stande, den Abfall möglichst frühzeitig von der Schnitt­ stelle wegzuführen, so daß auch losgetrennte oder abgebrochene, kleine Partikel die Schnittstelle nicht beeinträchtigen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 14 ist die Abweiseinrichtung als Scheibenfräser ausgebildet, der das abgeschnittene Material in unmittelbarer Nähe der Schnitt­ stelle zerkleinert, so daß es weggeblasen oder abgesaugt wer­ den kann. Durch diese Ausgestaltung ist besonders wirksam ver­ hindert, daß etwa größere, abgetrennte Materialstücke eine He­ belwirkung auf das noch nicht geschnittene Material ausüben und dieses zum Einknicken veranlassen können. Durch die Richtung der Fräszähne kann bestimmt werden, ob das Material abgeschnit­ ten oder abgebrochen wird. Der Scheibenfräser weist bevorzugt schrägverlaufende Schneiden auf, die ihrerseits bevorzugt in einer Kreiszylindermantelfläche verlaufen. Durch die Anstellung dieser Schneiden bezüglich der Drehrichtung und durch den An­ stellwinkel können die Abführung der Späne, die Rückwirkung des Scheibenfräsers auf die Schnittstelle des Schneidmessers, Materialparameter u. dgl. berücksichtigt bzw. gesteuert werden.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Abweis­ einrichtung als Scheibe ausgebildet, die eine glatte, in Um­ fangsrichtung verlaufende Hohlkehle aufweist. In einer solchen Hohlkehle wird das abgeschnittene Material nicht zerkleinert, sondern abgelenkt, so daß das Problem der Entfernung kleiner, abgeschnittener Partikel von der Schnittstelle nicht auftritt.

Gemäß der Ausführungsform nach Anspruch 18 ist aber bevorzugt die Abweiseinrichtung als schrägverzahntes Stirnrad ausgebil­ det. Dieses Stirnrad ist dadurch hergestellt, daß eine spira­ lige Verzahnung in die äußere Umfangsfläche eines kreiszylindri­ schen Körpers eingebracht ist, dessen Durchmesser jenem der vorangelangten Abweiseinrichtung entspricht.

Dieses schrägverzahnte Stirnrad hat sich beim Zerkleinern und Abführen von Verschnitt bisher am besten bewährt, wobei es zu keinerlei Störungen des eigentlichen Schnittbereiches ge­ kommen ist.

Erstaunlicherweise ist die Orientierung der schräg oder spiralig verzahnten Nuten bezüglich der Drehrichtung des Werkzeuges gleichgültig; es kommt in jedem Falle zur erwähnten, vorteil­ haften Wirkung.

Diese Zähne sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung asymmetrisch ausgebildet, wobei die Zahnspitzen in Drehrichtung versetzt sind und zur Drehrichtung hin als Schneiden angeschliffen sind.

Während der Abstand der Schneidkanten zur Drehachse, in Dreh­ richtung gesehen, zunimmt, nimmt der Abstand der Zahnflanke eines jeden Zahnes, von der Schneide aus beginnend, in Dreh­ richtung ab.

Durch die Verwendung asymmetrischer Zähne wird nicht nur eine günstige Orientierung der Schneide bezüglich dem vom eigentli­ chen Schneidmesser abgetrennten Abfall erreicht, sondern zudem auch eine höhere Festigkeit der Zähne.

Gemäß der weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 20 sind in Um­ fangsrichtung des Stirnrades verlaufende Spanbrechernuten vor­ gesehen, welche gemäß einer weiteren Ausgestaltung jedoch nur verhältnismäßig flach sind, so daß deren Tiefe die Höhe der Zahnspitzen nicht überschreitet, also die Höhe jenes Abschnitts des Zahnes, der durch einen Anschliff zur Bildung der Schneide abgeschrägt ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Span­ brechernuten als ein- oder mehrgängiges Feingewinde ausgebil­ det, was nicht nur die Herstellung der Nuten vereinfacht, son­ dern auch noch die Möglichkeit gibt, gemäß einer weiteren Aus­ gestaltung der Erfindung die Steigung dieses Gewindes zu ver­ wenden und derart anzuordnen, daß bei rotierendem Werkzeug die Späne, die von den Zähnen der Abweiseinrichtung mitgenommen werden, in den Spanbrechernuten ergriffen und von der Schnitt­ stelle weggezogen werden.

Das Schneidmesser nach der Erfindung muß nicht immer scheiben­ förmig sein; es kann auch gemäß Anspruch 25 ein glockenförmiges Schneidmesser sein, das als rotationssymmetrischer Hohlkörper ausgebildet ist und eine äußere und eine innere Rotationsfläche aufweist. Ein solches Schneidmesser kann auch in Axialrichtung schneiden und bohren. Die äußere Rotationsfläche ist bevorzugt als Kegel ausgebildet, kann aber auch den Grenzfall eines Zy­ linders annehmen oder eine gekrümmte Kontur annehmen. Eine inne­ re Rotationsfläche begrenzt eine Aushöhlung des Schneidmessers und läuft spitzwinklig zur freien Kante der äußeren Rotations­ fläche hin, wo eine Umfangskante gebildet wird, aus der dann durch von außen und innen her eingebrachte Einschliffe die eigent­ lichen Schneidkanten herausgearbeitet sind. Ein solches Schneid­ messer weist keine Eigenschwingungen auf, deren Frequenz in einem den Arbeitsvorgang behindernden Bereich liegt, zumal die innere Rotationsfläche nicht den eigentlichen Schneidenwinkel begrenzt, sondern mit der äußeren Rotationsfläche bevorzugt einen stumpferen Winkel einschließt, wobei die inneren Ein­ schliffe zusammen mit den äußeren Einschliffen erst den eigent­ lichen Schneidenwinkel herstellen.

Die Ausbildung der einzelnen Schneidkanten ist - insbesondere was die Anordnung der Abrißkanten angeht - ähnlich den Schneid­ kanten des scheibenförmigen Messers, mit dem Unterschied, daß die Schneidkanten des glockenförmigen Schneidmessers in Dreh­ richtung axial ansteigen und nicht radial, wie beim scheiben­ förmigen Schneidmesser.

Die Schneidkanten erstrecken sich bevorzugt nicht genau in Umfangsrichtung, sondern leicht winklig hierzu, in einer Radial­ ebene gesehen, wobei bevorzugt das nachlaufende Ende einer jeden Schneidkante, das axial am weitesten vorspringt, genau auf der (gedachten) Umfangslinie des Werkzeugs liegt, während das, in Drehrichtung gesehen, vordere Ende einwärts gegenüber der Um­ fangslinie versetzt ist.

Ein solches Schneidmesser hat sich in der Praxis sehr gut be­ währt und wird in erster Linie nach dem Prinzip des sogenannten Zeilenfräsens eingesetzt, wobei das Schneidmesser längs einer Zeile hin- und herwandert, wobei diese Zeile dann ihrerseits langsam verschoben wird, bis die gewünschte Fläche herausge­ schnitten ist. Hierbei wird bevorzugt die Messerachse leicht in Richtung des Vorschubes quer zur Zeile geneigt, damit nicht die Mitte des Messers ebenfalls schneidet. Hierbei hat man aber, was das Schneiden von Konturen und insbesondere dreidimensio­ nalen Formen angeht, wesentlich bessere Möglichkeiten als bei dem eingangs beschriebenen, scheibenförmigen Schneidmesser, zu­ mal das glockenförmige Schneidmesser auch verwendet werden kann, um Innenkonturen herauszutrennen oder gar Löcher mit dem Durch­ messer des Messerumfanges herzustellen, soweit dies die Tiefe der von der inneren Rotationsfläche begrenzten Höhlung gestat­ tet.

Das glockenförmige Schneidmesser benötigt wegen seiner Orien­ tierung gegenüber der Schnittstelle keine Abweiseinrichtung, da die äußere und innere Rotationsfläche ihrerseits als Ab­ weiseinrichtungen dienen.

Es ist im Prinzip auch möglich, mit der Mitte des glockenförmi­ gen Schneidmessers oder mit anderen Stellen seines Umfanges zu schneiden. Es ist somit möglich, mit dem glockenförmigen Schneid­ messer dreidimensional gekrümmte Flächen aus einer Wabenstruk­ tur herauszutrennen, wie sie etwa erforderlich sind, um aero­ dynamisch geformte Abschnitte einer Flugzeug-Außenhaut von innen her abzustützen. Hierbei erzielt der glockenförmige Scheiben­ fräser den Vorteil, daß die Lamellen der Wabenstruktur in kei­ nem Fall verbogen, geknickt oder beschädigt werden, so daß die­ se Wabenstruktur imstande ist, genau definierbare Lasten aufzu­ nehmen.

Die äußeren Einschliffe bilden gemäß Anspruch 26 bevorzugt ebe­ ne Flächen, die jeweils entweder zu einer Axialebene parallel verlaufen, bevorzugt aber zu Tangentialebenen parallel verlaufen.

Die äußere Rotationsfläche erstreckt sich nur über einen Teil der Länge des Werkzeuges, wobei an ihrem von der Werkzeug-Stirn­ seite abgewandten Ende ein nach innen gerichteter Übergang an­ gesetzt ist, der dann in den Spannschaft des Werkzeugs übergeht.

Bevorzugt können die äußeren Einschliffe in Ebenen liegen, die parallel zu einer benachbarten Tangentialebene an die äußere Rotationsfläche verlaufen. Die inneren Einschliffe können bevorzugt als Hohlkehlen ausgebildet sein, wenn gekrümmte Schneid kanten erwünscht sind; deren Vorteile wurden bereits weiter oben beschrieben.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der beigefügten, sche­ matischen Zeichnung und spezieller Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein scheibenförmiges Schneidmesser und einen angren­ zenden Scheibenfräser als Abweiseinrichtung;

Fig. 2 das Schneidmesser der Fig. 1, mit einer angrenzend an­ gebrachten Abweisrolle als Abweiseinrichtung;

Fig. 3 die vergrößerte Rückansicht des scheibenförmigen Schneid­ messers der Fig. 1;

Fig. 4 einen vergrößerten Axialschnitt durch das scheiben­ förmige Schneidmesser der Fig. 1;

Fig. 5 das Schneidmesser der Fig. 1, mit einem angrenzenden, spiral- bzw. schrägverzahnten Stirnrad als Abweisein­ richtung;

Fig. 6 das Schneidmesser nach Fig. 3 und 4 mit beidseitigen Abrißflächen in der gleichen Darstellung wie Fig. 3;

Fig. 7 die Rückansicht auf Fig. 6;

Fig. 8 die Seitenansicht einer anderen, glockenförmigen Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Schneidmessers, und

Fig. 9 einen Axialschnitt durch das glockenförmige Schneid­ messer der Fig. 8.

In Fig. 1 ist im Aufriß ein Rundschneidmesser bzw. scheibenför­ miges Schneidmesser 1 gezeigt, mit einer Mittelachse 2, welches auf der drehbaren Welle einer Schneideeinrichtung anbringbar ist.

Das Schneidmesser 1 hat einen Durchmesser von 45 mm und weist eine freie, flach hohlkegelförmige Stirnfläche 3 auf, die jedoch nur am Rand des Schneidmessers 1 durchgehend ausgebildet ist und einen Kegelwinkel von z. B. 170° besitzt. Dementsprechend be­ trägt in Fig. 4 der Winkel β z. B. 5° Mittig ist das Schneid­ messer 1 ausgebohrt, um einen Wellenstumpfaufzunehmen, der seinerseits über die Ebene 3 nicht überstehen darf. Eine Mutter in der in Fig. 1 und 2 linken zentralen Ausdrehung dient der Befestigung.

Das Schneidmesser 1 weist an seinem Umfang Zähne 10 auf, welche mit ihren in Drehrichtung weisenden Zahnrücken 9 (siehe Fig. 3) jeweils eine Schneidkante 11 bilden, welche ihrerseits in der Fläche 3 liegt.

Die in Fig. 1 und 2 rechte Seite des Schneidmessers 1 steigt vom Umfang der Stirnfläche 3 ausgehend zur anderen Seite des Schneidmessers 1 hin kegelförmig mit einem Kegelwinkel von 140° an, so daß in Fig. 4 der Winkel α 20° beträgt. In seinem mittigen Bereich weist das Schneidmesser 1 auf seiner von der Stirnfläche 3 abgewandten Seite einen Ansatzstutzen auf.

An das Schneidmesser 1 angrenzend und koaxial zu diesem ist auf der (nicht gezeigten) Drehwelle ein Scheibenfräser 5 ange­ bracht. Der zylindrische Scheibenfräser 5 trägt an seinem Außen­ umfang Fräszähne 6.

Der Scheibenfräser 5 liegt unmittelbar am Schneidmesser 1 an und ist an seiner diesem zugewandten Oberfläche kegelstumpf­ förmig ausgespart, so daß seine dem Schneidmesser zugewandten Kanten der Fräszähne 6 ganz oder nahezu die diesen zugewandten Flanken der Schneidezähne 10 berühren. Hierbei ist der Außen­ umfang des Scheibenfräsers 5 kleiner als jener des Schneide­ messers 1, aber größer als der Fußkreis 14 seiner Schneide­ zähne 10. Der Fußkreis des Scheibenfräsers 5 ist kleiner als Jener der Schneidezähne 10.

Die Fräszähne 6 können schräg oder spiralig verlaufen.

In Fig. 2 ist das gleiche Schneidmesser wie in Fig. 1 gezeigt, jedoch ist der Scheibenfräser 5 ersetzt durch eine Abweisrolle 7.

Diese Abweisrolle weist dieselben Anschluß und Einbaumaße auf wie der Scheibenfräser 5 der Fig. 1, ist aber an ihrem Umfang durch eine Hohlkehle 8 ausgezeichnet, die ein solches Innen­ profil aufweist, daß bei stetiger Verlängerung des Innenpro­ fils der Hohlkehle 8 in Richtung des Schneidmessers 1 die Ver­ längerung die Zahnspitzen schneidet.

In Fig. 3 ist das Schneidmesser 1 gezeigt, und zwar jeweils von der Seite des Scheibenfräsers 5 bzw. der Abweisrolle 7 her gesehen, auf der auch das Antriebsgerät, z. B. ein Preßluft­ motor mit 15 000 Upm, sitzt.

Der dargestellte Scheibenfräser weist einen Durchmesser von 45 mm auf und ist mit 16 Einschliffen 9 versehen, so daß 16 Zähne 10 gebildet sind.

Von diesen Zähnen sind der Einfachheit halber nur zwei darge­ stellt.

Die Zahntiefe t beträgt etwa 1,5 mm. Die Drehrichtung des Schneidmessers 1 ist durch einen Pfeil bezeichnet.

Wie ersichtlich, sind die Zähne 10 sägezahnförmig ausgebildet, wobei ihr in Drehrichtung weisender Rand allmählich über die Zahntiefe t zunimmt, etwa kreisbogenförmig ausgebildet ist und die Schneidekante 11 bildet, welche in der Ebene 3 (Fig. 1) liegt.

Etwa rechtwinklig zu dieser Schneidkante 11 ist die zweite Zahnkante 12 angeordnet, welche rasch über die Zahntiefe t ab­ fällt und von einer Abweisfläche gebildet ist, die um einen Win­ kel von etwa 10° gegenüber der Verbindung zwischen der Mittel­ achse 2 und der Spitze des Zahnes 10 geneigt ist. Mit dem An­ stieg der Schneidkante 11 nimmt auch die Zahndicke zu, so daß die Zahndicke dann, wenn ein neuer Zahn in Pfeilrichtung gegen das Material aufläuft, sehr dünn ist und in gleichbleibendem Radialabstand zur Mitte 2 in der Dicke zunimmt, so daß bei fort­ gesetztem Eindringen der Schneidkante 11 in das Material das abgeschnittene Material durch die zunehmende Zahndicke zur Seite gedrückt wird.

Die von den Einschliffen 9 gebildeten Flächen schließen mit der Stirnfläche 3 (Fig. 1) einen Schneidenwinkel von etwa 20° ein.

Die Oberflächen der Einschliffe 9 und der unmittelbare Bereich der Schneidkanten 11 ist jeweils feingeschliffen.

Die radiale Erstreckung der Einschliffe 9 beträgt etwa 7 mm.

Der Scheibenfräser 5 weist bevorzugt Zähne auf, welche, wie auch die Zähne des Schneidmessers 1, an ihrer in Bewegungsrichtung weisenden Zahnflanke eine allmählich zunehmende Zahntiefe bzw. Zahnhöhe aufweisen.

Der in Steigung geschliffene Scheibenfräser bzw. Spanbrecher weist 12 Zähne auf und hat entweder Rechts- oder Linksdrall.

Die Hohlkehle 8 der Abweisrolle 7 weist bevorzugt einen Radius von etwa 10 mm auf und läuft an ihrer dem Schneidmesser 1 zu­ gewandten Seite mit einem Winkel von 20° gegenüber einer Radial­ ebene aus.

Der Durchmesser der Abweisrolle bzw. des Scheibenfräsers ist vorteilhaft 3 bis 5% kleiner als der des Schneidmessers 1.

Die Zahntiefe des Scheibenfräsers 5 beträgt etwa 4,5 mm.

Die genannten Maße sind bevorzugte, in Versuchen erprobte Maße, welche ausdrücklich vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung darstellen.

Das gezeigte Werkzeug ist trotz seiner hervorragenden Wirkung mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellbar.

In Fig. 5 ist eine weitere Abweiseinrichtung 17 gezeigt, deren allgemeiner Aufbau und deren Dimensionierung etwa denen der Ab­ weiseinrichtung 5 der Fig. 1 und der Abweiseinrichtung 7 der Fig. 2 entsprechen.

Wie diese ist auch die Abweiseinrichtung 17 der Fig. 5 einem Kreiszylinder einbeschreibbar, wobei jedoch anstelle der Fräs­ zähne 6 der Abweiseinrichtung 5 der Fig. 1 spiralig bzw. schräg verlaufende Zähne 18 vorgesehen sind.

In den Außenumfang der der spiral- oder schrägverzahnten Ab­ weiseinrichtung 17 ist ein Feingewinde 19 eingeschnitten, das Spanbrechernuten bildet. Die Tiefe der Spanbrechernuten 19 be­ trägt etwa ein Viertel jener der Zähne 18.

An der in Drehrichtung (Pfeil) vorne liegenden Flanke fallen die Zähne steil zum Zahngrund hin ab, während sie an der rück­ wärtigen Flanke verhältnismäßig flach abfallen. Hierbei er­ streckt sich die erstgenannte, steilabfallende Zahnbrust bis zum Außenumfang der Abweiseinrichtung, wobei die rückwärtige Zahnflanke in eine schräge Anschlifffläche 20 übergeht, welche an die Zahnschneide angrenzt.

Im übrigen gleicht, was die Hauptabmessungen und die Anbringung am eigentlichen Schneidmesser angeht, die Abweiseinrichtung 17 der Fig. 5 jenen der Fig. 1 und 2.

Das Feingewinde, das die Spanbrechernuten 19 bildet, weist eine Teilung von z. B. 1 bis 2 mm auf. Die Abweiseinrichtung 17 trägt 30 schräge Zähne.

Das in Fig. 6 und 7 gezeigte Kreismesser unterscheidet sich vom Kreismesser nach Fig. 3 nur dadurch, daß außer den die einzel­ nen Zähne erzeugenden Einschliffen 9 auf der kegelförmigen Ober­ fläche des Messers ähnliche Einschliffe auch auf der hohlkegel­ förmigen Oberfläche des Messers, also auf dessen Unterseite dargestellt sind. In Fig. 7 erkennt man auf der Unterseite des Messers die entsprechenden Einschliffe 9a. Dadurch, daß derar­ tige Einschliffe beim Messer gemäß Fig. 6 und 7 von beiden Seiten her vorgesehen sind, entsteht auf beiden Seiten des Messers eine Abrißkante 12 bzw. 12a, die jeweils eine entspre­ chende zum nächstfolgenden Zahn führende Abrißfläche bildet.

Bei dieser Ausführung bleiben von der ähnlich wie bei Fig. 4 durch eine Ausdrehung nach innen begrenzten hohlkegelförmigen Oberfläche nur noch etwa dreieckige Bereiche 13 stehen.

Dadurch, daß bei dem Messer gemäß Fig. 6 und 7 Einschliffe 9 von oben und gleichsinnige Einschliffe 9a von unten vorgesehen sind, steigt bei dieser Konstruktion, wenn nicht die Neigung der Einschliffe verändert wird, die schneidende Zahnkante 11 stärker an, als bei der Konstruktion gemäß Fig. 3 und 4.

In Fig. 8 und 9 ist ein glockenförmiges Schneidmesser in Sei­ tenansicht bzw. Axialschnitt gezeigt. Die äußere Kontur dieses Schneidmessers 21 wird von einer sehr steilen Kegelstumpfflä­ che 22 gebildet, die am freien, schneidenden Ende des Werkzeugs beginnt und sich über etwa 15 mm der Axiallänge dieses Werk­ zeuges erstreckt. Der Mittelwinkel dieser Kegelstumpffläche beträgt etwa 20°. Die hintere Kante der Kegelstumpffläche 22 grenzt an einen flach kegeligen Übergang an, der die Verjüngung des Werkzeuges zu dessen Schaft hin bildet.

Eine innere nahe dem Rand hohlkegelförmige Rotationsfläche 23 ist schüsselartig ausgebildet und schneidet am vorderen Ende des Werkzeuges die Kegelstumpffläche 22 unter Bildung einer scharfen Kante.

Aus dieser scharfen Kante sind Schneidkanten 31 herausgear­ beitet, und zwar durch einen inneren Anschliff 25, der gegen­ über der inneren Rotationsfläche 23 geneigt ist, und einen äußeren Anschliff 24, der im wesentlichen eine Ebene bildet, die parallel ist zu einer Tangentialebene an die Kegelstumpffläche 22, wobei diese Tangentialebene aber an einer Stelle gebildet ist, die, in Drehrichtung gesehen, um einen kleinen Winkelbe­ reich vor dem betreffenden Einschliff 24 liegt. Somit ist die­ ser Einschliff zur Umfangsrichtung derart geneigt, daß die von ihm begrenzte Schneidkante 31 mit ihrem vorderen Ende innerhalb des Umfanges liegt, während das hintere Ende auf dem Umfang liegt. Dieses hintere Ende liegt, was die Axiallage angeht, genau auf dem Umfang, während das vordere Ende axial gegenüber dem hinteren Ende zurückversetzt ist.

Die aufeinanderfolgenden äußeren und inneren Einschliffe sind zum nachfolgenden Zahn hin um einen äußeren Abriß 12a und einen inneren Abriß 12b versetzt.

Claims (29)

1. Schneidvorrichtung zum Zuschneiden von Wabenstruktur mit von Lamellen begrenzten länglichen Hohlräumen aufweisenden Leichtbaukörpern, mit einer rotierenden Schneideinrichtung, die am Umfang zahnähnliche Schneidelemente mit jeweils einer flach abfallenden und einer steil abfallenden Kante aufweist, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die Schneideinrichtung einen einzigen Schneidkörper aufweist, der als ein an sich bekanntes, mit einer scharfen Umfangskante schneidendes, kreisschei­ benförmiges bis glockenförmiges Schneidmesser (1; 21) ausgebildet ist,
• b) daß die flach abfallenden Kanten der Schneidelemente des Schneidmessers als Schneidkanten (11; 31) ausgebildet sind und in Bewegungsrichtung weisen, und
• c) daß eine vorzugsweise als zylindrischer Scheibenfräser ausgebildete Abweiseinrichtung (5; 7), zum Abdrängen abgeschnittenen Materials, an der von der ebenen oder hohlen Stirnfläche (3) abgewandten Seite des Schneid­ messers (1) angeordnet ist, deren Außenumfang (5; 7) kleiner ist als jener der Zahnwurzeln des Schneidmessers (1) und/oder 3% bis 5% kleiner als der des Schneidmessers.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegen der Bewegungsrichtung des Umfangs weisenden Zahnflanken als quer zu den Schneid­ kanten (11) angeordnete Abrißflächen (12) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrißflächen (12) etwa in Axialebenen des Messers liegen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer etwa 10 bis 30, vorzugsweise 12 bis 20 Zähne besitzt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei kreisscheibenförmigem Schneidmesser (1) die Schneidkanten (11) auf einer Seite von einer gemeinsamen Normalebene zur Rotationsachse des Messers oder einer zu dieser konzentrischen sehr flachen Hohlkegelfläche, oder zu dieser Achse rotationssym­ metrischen, sehr flachen Hohlkegelflächen und auf der anderen Seite von etwas steiler etwa zur Messermitte hin ansteigenden Kegelflächen begrenzt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5; dadurch gekennzeichnet, daß die Abrißflächen (12) sich nur von der kegelförmig oder von dieser und der eben bis flach hohlkegelförmig ansteigenden Seite erhebende Stufen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schneidkante (11) etwa die Form eines Kreisbogens hat, dessen Radius etwa dem Außenradius des Schneidmessers (1) entspricht und dessen Mittelpunkt gegen den Mittelpunkt des Schneidmessers versetzt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrißflächen (12) zur Mitte des Schneidmessers (1) hin verlängert sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstieg der Schneidkanten (11) gegen einen Kreis um die Messerachse durch die Schneidkante zwischen 3° und 25°, bevorzugt 10°, beträgt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den beiden die Schneidkanten bildenden Flächen in einer Axialebene gemessen 8° bis 25°, vorzugsweise 12° bis 16° beträgt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweiseinrichtung (5, 7) koaxial zum Schneidmesser (1) und auf dessen Drehwelle gemeinsam mit diesem drehbar angebracht ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweiseinrichtung als Scheibenfräser (5) ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenfräser (5) schrägverlaufende Schneiden aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenfräser (5) Fräszähne aufweist, deren in Drehrichtung weisende Flanken allmählich ansteigen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweiseinrichtung als Scheibe (7) mit einer glatten, in Umfangsrichtung verlaufenden Hohlkehle (8) ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweiseinrichtung als schrägverzahntes Stirnrad (17) ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnrad (17) asymmetrische Zähne aufweist, mit in Drehrichtung versetzten, als Schneiden (18) ausgebildeten Zahnspitzen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zahnspitzen (18) mehrere, nebeneinanderliegende, etwa in Umfangsrichtung des Stirnrades (17) verlaufende Spanbrechernuten (19) eingebracht sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Spanbrechernuten (19) die Höhe der Zahnspitzen (18) nicht übersteigt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanbrechernuten (19) als Feingewinde ausgebildet sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Feingewindes bezüglich der Drehrichtung derart angeordnet ist, daß die die Gewindegänge bildenden Spanbrechernuten (19) bei Drehung des Schneidmessers (1) von den Schneidkanten (11) weglaufen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß bei vor­ gegebenem Außendurchmesser (D) des Stirnrades (17) die Zahntiefe ca. D/25, die Zähnezahl ca. 25 bis 50, die Stirnradbreite ca. D/3 und die Steigung der Span­ brechernuten (19) ca. D/50 beträgt.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das glockenförmige Schneidmesser (21) als Hohlkörper ausgebildet ist, mit einer kegelförmigen bis zylindrischen, äußeren Rotationsfläche (23), die beide am Umfang des Schneidmessers (21) spitzwinklig aufeinander treffen, daß am Umfang der äußeren Rotationsfläche (22) in diese eine Reihe äußerer Einschliffe (24) und diesen jeweils gegenüberliegend in die innere Rotationsfläche (23) innere Einschliffe (25) eingebracht sind, und daß die zusammengehörigen Einschliffe (24, 25) derart zueinander und zum Umfang hin geneigt sind, daß sie entgegen der Drehrichtung axial ansteigende Schneidkanten (31) bilden.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Einschliffe (24) im wesentlichen eben sind und zu einer Axial- oder Tangentialebene an die äußere Rotationsfläche (22) parallel sind.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (31) mit ihrem in Drehrichtung weisenden Ende innerhalb des und mit ihrem anderen Ende auf dem Umfang liegen.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Rotationsfläche (22) ein Kegel mit einem Mittelwinkel von ca. 20° ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußeren Einschliffe (24) über die gesamte axiale Lange der äußeren Rotations­ fläche (22) erstrecken.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der von der inneren Rotationsfläche (23) begrenzte Hohlraum etwa die gleiche axiale Länge aufweist wie die äußere Rotationsfläche (22).

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge ca. 1/5 des Durchmessers des Schneidmessers (21) am Umfang gemessen, beträgt.