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Technisce Vorschriften

  1. Technische Vorschriften
  1. Sicherheit

Werkzeuge für die Holz- und Kunststoffbearbeitung arbeiten oft mit hohen Schnittgeschwindigkeiten und, ja nach ihren Durchmessern, in hohen Drehzahlbereichen. Entsprechend gross sind die Anforderungen an ihre Konstruktion.

Die Werkzeuge von ZMM Ltd entsprechen den EN 847-1:1997 und EN 847-2:2001.

Unsere Produkte sind nach den neuesten Erkenntnissen der Werkzeugtechnik konstruirt und bieten Ihnen folgende Vorteile an:

·        Hoher Unfallsicherheit

·        Hoher Liestugsfähigkeit

·        Wirtschaflichem Einsatz für den Verbraucher.

Ja nach ihren Anwendungsbereichen werden Werkzeuge unterschieden für:

·        Arbeit mit Handvorschub,

·        Arbeit mit mechanischem Vorschub.

 

II.                Handvorschub

Handvorschub im Sinne den EN 847-1/2 ist das Halten und Führen von

-         Werkstücke

-         Werkzeugen und Handmaschinen

Mit der Hand, auch unter Verwendung einer wegschwenk- oder wegschiebbaren, nicht mit mit dem Werkzeugantrieb verriegelten Vorschubvorrichtung oder eines handbetätigten Schiebeschlittens.

ZMM Ltd-Werkzeuge für Handvorschub entsprechen den dafür definierten Sicherheitsbestimmungen, insbesondere auch bezüglich maximalem Schneidenüberstand und Rückschlagwerten. Diese Werkzeuge bezeichen wir mit MAN. Sie werden mit dem empfohlenen Drehzehlbereich bezeichnet, z.B. in:

n= 5 000 – 8 000 min -1.

Handvorschub-Werkzeuge (MAN) sind auch für mechanischen Vorschub verwendbar.

III.             Mechanischer Vorschub

Unter mechanischem Vorschub versteht man gemäss EN 847-1/2 einen Vorschubmechanismus für das Werkstück oder Werkzeug, der in der Maschine integriert ist, und bei dem das Werkstück oder Werkzeug während der Bearbeitung mechanisch geführt oder gehalten wird.

ZMM Ltd-Werkzeuge für mechanischen Vorschub entsprechen den Sicherheitsbestimmungen den EN 847-1/2. Wir bezeichnen diese Werkzeuge mit MEC. Sie sind mit der max.zulässigen Drehzahl bezeichnet, z.B.:

n max = 12 000min -1.

Werkzeuge für mechanischer Vorschub (MEC) dürfen nicht für Handvorschub verwendet werden.

  1. Allgemeine Wissenwerte 
  1. Maschinenwerkzeuge

Eine Schneide kann erst zur Bearbeitung von Holz genutzt werden, wenn sie in einen Werkzeugkörper eingebaut ist. Je nachdem wie die Schneiden auf dem Werkzeugkörper befestigt sind, unterscheidet man die Maschinenwerkzeuge in drei Arten:




II.              Massivwerkzeuge (Foto 1)
Foto 1

Massivwerkzeuge sind durchgehend aus einem Material gefertigt. Bei Abnutzung werden die Werkzeuge nachgeschärft. Der Flugkreisdurchmesser wird dadurch immerkleiner, was bei profilierten Werkzeugen zu Profilverzerrungen führen kann. Aus diesem Grund gibt es eine Nachschärfgrenze. Wenn diese erreicht ist, muss das Werkzeug ersetz werden.
 

III.             Bestückte Werkzeuge (Foto 2)
Foto 2

Bestückte Werkzeuge bestehen aus einem Tragkörper, der mit Schneiden ``bestückt`` wird. Die Schneiden werden durch Löten fest mit dem Tragkörper verbunden. Der Tragkörper besteht aus Stahl , die Schneiden aus HW oder HS. Bei Abnutzung der Schneiden werden die Werkzeuge nachgeschärft. Der Flugkreisdurchmesser wird dadurch immer kleiner, was bei profilierten Werkzeuge zu Profilverzerrung führen kann. Aus diesem Grund gibt es eine Nachschärfgrenze. Wenn diese erreicht ist, muss das komplette Werkzeug ersetz werden.
 

IV.              Zusammengesetzte Werkzeuge (Foto 3)
Foto 3

Zusammengesetzte Werkzeuge bestehen aus einem Tragkörper, Schneiden und den Befestigungselementen, um die Schneiden mit dem Tragkörper zu verbinden. Die Verbund zwischen Schneide und Tragkörper wird damit lösbar. Die Schneiden können bei Abnutzung oder Bruch ausgetauscht werden. Somit bleibt der Flugdurchmesser konstant und die Profiltreue erhalten.
 

V.                 Werkzeugsatz (Foto 4)
Foto 4

Mehrere gemeinsam aufgespannte Einzelwerkzeuge der vorgenannten Art werden zu Werkzeugsätzen kombiniert, um rationeller Arbeiten zu können. So kann man mehrere Bearbeitungsgänge in einem Bearbeitungsschritt durchführen.Werkzeugsätze bestehen aus mehreren Bohrungswerkzeugen, Büchsen, Distanzringen, Stiften, Schrauben oder ähnlichen Verbindungselementen.

VI.              Tragkörper

Der Tragkörper hat die Ausgabe, die Schneiden bei allen Einsatzbedingungen mit voller Sicherheit und ohne Massveränderungen sicher zu tragen.

  1. Oberfläche

Das optische Empfinden einer schönen Oberfläche wird durch zwei Faktoren beeinflusst. Dies ist zum einen die Sauberkeit der Oberfläche und zum anderen die Welligkeit der Oberfläche.

  1. Sauberkeit der Oberfläche

Folgende Kriterien sind für die Sauberkeit der Oberfläche massgebend:

-         Vorschubrichtung bezüglich Holzstruktur

-         Schneidenwerkstoff

-         Schniedengeometrie

-         Vorspaltung mit den direkten Einflussgrössen Schnittgeschwindigkeit und Drehzahl.

II.                Welligkeit der Oberfläche

Folgende Kriterien sind für die Welligkeit der Oberfläche massgebend:

-         Zahnvorschub mit den direkten Einflussgrössen Vorschub, Drehzahl und Zähnezahl

-         Flugkreisdurchmesser

-         Rundlaufgenauigkeit

  1. Vorschubrichtung

 
I. .........Längsschnitt mit der Faser ( Schema 1 )
Schema 1

Ergibt einen saubere, glatte Oberfläche durch geringe Schnitt- und Vorschubkräfte.

II.                Längsschnitt gegen die Faser ( Schema 2 )
Schema 2

Ergibt eine unsaubere, rauhe Oberfläche, da die Vorspaltung des Holzes, vor die Schneide trift. Hohe Ausrissgefahr.

III.             Querschnitt ( Schema 3 )
Schema 3

Ergibt leicht aufgerauhte aber saubere Oberfläche. Relativ gute Bearbeitbarkeit.

IV.              Stirnschnitt ( Schema 4 )
Schema 4

Ergibt leicht aufgerauhte Oberfläche durch Faserausrisse. Die senkrechte Abtrennung der Fasern erfordet höhere Schnitt- und Vorschubkräfte.
 

V.                 Gegenlauf ( Schema 5 )
Schema 5

Beim Gegenlauffräsen ist die Schnittbewegung des Werkzugs entgegengesetzt zur relativen Vorschubbewegungen des Werkstücks. Die Werkzeugschneide tritt immer schaubend und drückend in das Werkstück ein. Beim Schnittvorgang entsteht ein langgestreckter Span mit zunehmender Dicke. Durch die ungünstigen Schnittkräfte wird das Werkstück von der Auflage abgehoben, die Fasern können durch Vorspaltung ein- oder ausreissen. Dies führt zu einer schlechteren Oberfläche. Durch die Ausnutzung der Vorspaltung werden die Schnittkräfte und Antriebsleistungen verringert, längere Standwege erreicht und somit die Schneiden weniger belastet.
Werkzeuge für Handvorschub dürfen aus Grunden der Unfallsicherheit nur im Gegenlauffräsen eingesetzt werden.

VI.              Gleichlauf ( Schema 6 )
Schema 6

Nur für mechanischen Vorschub geeignet.
Beim Gleichlauffräsen ist die Schnittbewegung des Werkzeugs der relativen Vorschubbewegung des Werkstücks gleichgerichtet. Die Werkzeugschneide tritt schneidend in das Werkstück ein. Beim Schnittvorgang entstehen kurze, gedrungene Späne, die zum Fräsgrund hin dünner werden. Das Werkstück wird durch die Schnittkräfte immer auf die Auflage gedrückt, so dass eine Vorspaltung praktisch nicht mehr stattfindet. Auch bei ungünstigem Faserverlauf werden vergleichweise gute Oberflächen erreicht. Die Schneiden werden jedoch durch die geringere Vorspaltung stärker belastet und nützen sich dadurch schneller ab. Das Gleichlauffräsen darf nur bei mechanischem Vorschub eingestzt werden.
 


  1. Schneidenwerkstoffe

SP:            Legierter Werkzeugstahl

HL:            Hochlegieter Werkzeugstahl

HS:            Hochlegierter Schnellarbeitsstahl

HW:          Hartmetall

  1. Schneidgeometrie

Die Scheidgeometrie richtet sich nach der Aufgabe des Werkzeugs, dem zu bearbeitenden Werkstoff und der Schneidenqualität.

  1. Freiwinkel(a)

Beträgt der Freiwinkel 00, so ist kein Schneiden des Holzes möglich. Der Keilrücken (bzw. Messerrücken, Zahnrücken) reibt über die Schnittebene.

Die Grüsse des Freiwinkels in der Holzbearbeitung liegt zwischen 120 und 200. In der Regel wählt man 150.

II.                Keilwinkel(b)

Je grösser der Keilwinkel, desto widerstandsfähiger wird die Schneide gegen Verschleiss. Daher können mit grossen Keilwinkeln auch härtere materialien bearbeiter werden, wobei zu beachten ist, dass der Kraftwáufwand für die Spanabnahme immer grösser wird.

III.             Spanwinkel(g)

Der Spanwinkel bezeichnte die Stellung der Spanfläche zur Werkzugsachse oder Zahnlinie. Die Grösse des Spanwinlels für die Holzbearbeitung liegt zwischen 50 und 300.

IV.              Achswinkel(l)

Achswinkel 00 (Winkelschnitt).

Achswinkel einseitig (einseitiger Schrägschnitt).

Achswinkel wechselseitig (wechselseitig Schrägschnitt).

Die Grösse des Achswinkel ist vor allem gegeben durch die Werkzeugabmessungen und die Anwendung des Werkzeuges.



Winkel an der Werkzeugschneide         (Schema 7)                                              

Freiwinkel am Zahnrücken                                 a

Seitlicher Freiwinkel                                           a1

Radialer Freiwinkel                                             a2

Keilwinkel                                                            b

Spanwinkel                                                          g

Achswinkel                                                           l

Kröpfungswinkel                                                   e

Fasenwinkel                                                          c


 

Schema 7

 

  1. Vorspaltung

Grundsätzlich gilt es, eine Vorspaltung des Holzes während der Bearbeitung zu vermeiden. Eine Vermeidung der Vorspaltung kann nur erreicht werden, wenn die Schnittgeschwindigkeit des Werkzeugs grösser ist als die Vorspaltgeschwindigkeir des Holzes. Die Vorspaltgeschwindigkeit von Holz liegt bei ca. 40 m/s.

Bei pyramidal angeordneten Werkzeugsätzen kann es geschehen, dass die Schnittgeschwindigkeit auf dem kleinsten Durchmesser unter 40m/s fällt. Die Vorspaltung kann dort durch den Einsatz eines Spanbrechers eingedämmt werden.





  1. Schnittgeschwindigkeit ( Tabelle 1)

Die Schnittgeschwindigkeit (Vs) ist derjenige Weg, den die Schniede pro Sekunde zurücklegt (m/s). Sie wird nach folgender Formel erreicht:

 

Vs= (D x p x n) / ( 1000 x 60)  [ m/s],

mit:

D =   Werkzeugdurchmesser [mm]

p =   Ludolfsche Zahl  [3.141592]

n  =   Drehzahl  [min-1]








 

Tabelle 1


Richtwerte für Schnittgeschwindigkeiten:  

Werkstoff                                      Fräser              Fräser             

                                                     HS                   HW                

                                                     Vs[m/s]            Vs[m/s]           

Weichhölzer                                  50-80              60-90             

Harthölzer                                     40-70              50-90             

Spanplatten                                                           60-90             

Tischlerplatten                                                       60-90             

Hartfaserplatten                                                     40-70             

Beschichtete Platten                                               40-70

 

II.                Drehzahlbereich (Tabelle 1 und Tabelle 2)










Tabelle 2


Unsere Werjzeuge sind ja nach Vorschubart mit der maximalen Drehzahl bzw. Mit dem zulässigen Drehzahlbereich beschrifftet. Die Drehzahlen sind so ausgelegt, dass die Schnittgeschwindigkeit bei MEC nicht über 90 m/s und bei handvorschub immer zwischen 40m/s und 70m/s liegt.

  1. Zahnvorschub (Schema 8)

Aus dem Zahnvorschub resultiert die Schnittiefe und die Schnittweite des Wellenmusters, welches grundsätzlich bei rotierender Oberflächenbearbeitung entsteht. Je kleiner die Schrittweite zwischen den Wellen und je kleiner die Schnittiefe ist, desto feiner und glatter wird die Oberfläche. Sie wird dann für optisch schön empfunden. Der Zahnvorschub fz kann nach folgender Formel ermittelt werden:



fz = Vf  x 1000 / (n x z)  [mm]

mit:

v1= Vorschubgeschwindigkeit [m/min]

z = Zähnzahl

n = Drehzahl [min-1].





Schema 8

Um die Schrittweite Wb des Wellenmusters zu erreichen, muss man in der Formel für den Zahnvorschub die Zähnezahl auf z=1 reduzieren.

Vorschub pro Zahn für Fräsarbeiten:

fz  0.3-0.8mm = Feinschlichtenspan

      0.8-2.5mm = Schlichtspan

      2.5-5.0mm = Schruppspan.

I.   Flugkreisdurchmesser

Der Flugkreisdurchmesser hat einen indirekten proportionalen Einfluss auf die Wellentiefe Wt, welche m optischen Eindruck der Oberfläche erheblich beteiligt ist. Die Wellentiefe berechnet sich nach folgender Formel:

Wt = f2z / (4 x D) [mm]

mit:

fz = Zahnvorschub[mm]

D =  Flugkreisdurchmesser [mm].

J. Vorschubgeschwindigkeit

Die Vorschubgeschwindigkeit Vf ist abhängig von der Drehzahl, von der Zähnezahl und vom Zahnvorschub. In der Regel ermittelt man die benötigte Vorschubgeschwindigkeit empirisch. D.h., um die Bearbeitungszeit zu verkürzen, stellt man einen Richtwert ein und erhöht dann die Vorschubgeschwindigkeit solange, wie man mit der Oberfläche zufrieden ist. Die Richtwerte kann man mit folgender Formel ermitteln:

Vf = fz  x  z  x  n / 1000 [m/min]

mit

fz = Zahnvorschub [mm]

z = Zähnzahl

n = Drehzahl [min -1].

K.  Mittlere Spandicke

Die mittlere Spandicke h mist abhängig von Zahnvorschub, Schnittiefe und Werkzeugdurchmesser. Sie berechnet sich nach der Formel:

hm =  fz  x Ö a/D  [mm]

mit:

fz = Zahnvorschub [mm]

D = Flugkreisdurchmesser [mm]

a = Schnittiefe [mm]

 

Richtwerte zur mittleren Spandicke für Fräsarbeiten:

 

Massivholz längs      = 0.2 - 0.8 mm

Massivholz quer       = 0.1 – 0.3mm

Spanplatte              . = 0.3 – 0.8mm

MDP Platten          ..  = 0.2 – 0.6mm

Sperrholzplatte     ..  = 0.2-0.6mm






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