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Die Erfindung betrifft eine Nadelfräsmaschine zum Bearbeiten von stangenförmigen Werkstücken, z. B. von Knüppeln, bestehend aus einem Gestell, durch das die zu bearbeitenden Werkstücke in ihrer Längs- richtung mittels Treibrollen od. dgl. hindurchbewegt werden und in dem der bzw. die Nadelfräser um eine senkrecht zur zu bearbeitenden Werkstückfläche verlaufende Achse verschwenkbar gelagert ist bzw. sind, wobei jedem Nadelfräser eine Schwenkvorrichtung und eine Anstellvorrichtung zur Anstellung in Richtung der Schwenkachse zugeordnet sind und wobei zur Ermittlung von Werkstückanfang und Werkstückende eine Abtasteinrichtung vorgesehen ist und der bzw. die Nadelfräser länger als die Breite des Werkstückes ist bzw. sind.
Nadelfräser sind Walzenbürsten zur Oberflächenbearbeitung von Metallen. Sie zeichnen sich durch eine besonders hohe Packungsdichte der Drähte an deren Umfang aus (vgl. DE-OS 1802360). Insbesondere auf dem Gebiet der Blechbearbeitung ist es bekannt, ähnliche Bürsten schräg zur Durchlaufrichtung des Blechbandes anzustellen (GB-PS Nr. 854, 766).
Die Schrägstellung der Nadelfräser führt aber auch zu einer Leistungserhöhung pro Fräser gegenüber der rechtwinkeligen Anstellung, dann, wenn die Fräserlänge die Breite des zu bearbeitenden Materials überschreitet. Weiterhin wird durch eine Schrägstellung, bei der die ganze Walzenlänge zur
Anlage gebracht wird, eine ungleichmässige Abnutzung des Nadelfräsers vermieden.
In der Anfangs- und Endphase der Bearbeitung eines Werkstückes ergeben sich jedoch durch die aussermittige Belastung des schräggestellten Nadelfräsers besondere Probleme. Speziell bei der Knüppelbearbeitung ist es erforderlich, den oder die Nadelfräser gelenkig aufzuhängen, damit sie den Krümmungen des Werkstückes folgen können. In einem solchen Falle, bei gelenkiger Aufhängung des Nadelfräsers und Schrägstellung desselben, können in der Anfangs- und Endphase der Bearbeitung Schäden an Werkstück und Werkzeug auftreten. Durch seine gelenkige Aufhängung weicht das Nadelfräswerkzeug zunächst aus, so dass in den Endabschnitten des Werkstückes keine Bearbeitung stattfindet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Nadelfräsmaschine der eingangs geschilderten Art, in der Anfangs- und Endphase eine gesteuerte Schwenkung des Nadelfräsers vorzusehen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Abtasteinrichtung vorzugsweise über ein Verzögerungsglied mit dem Antriebsmotor eines Steuergerätes verbunden ist, das beim Vorschub eines Werkstückes in den Bereich des bzw. der Nadelfräser die Anpresskraft der Anstellvorrichtung von einem Ausgangswert auf einen Maximalwert erhöht bzw. beim Verlassen des genannten Bereiches vom Maximalwert auf den Ausgangswert zurückführt, das ferner, sobald das Werkstück den Fräsbereich erreicht hat, den bzw. die Nadelfräser mittels der Schwenkvorrichtung aus einer quer zur Vorschubrichtung verlaufenden Anfangslage in eine schräg zur Vorschubrichtung verlaufende Endlage schwenkt bzw.
beim Verlassen des Fräsbereiches in die Querlage zurückschwenkt und dass schliesslich, sobald das Werkstück den Fräsbereich erreicht hat, die durch die Treibrollen od. dgl. herbeigeführte Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes von einem Ausgangswert auf einen Maximalwert steigert bzw. beim Verlassen des Fräsbereiches von diesem Maximalwert auf den Ausgangswert zurückführt.
Mit der Abtasteinrichtung werden Werkstückanfang und Werkstückende ermittelt. Das so erhaltene Signal wird vorzugsweise verzögert. Wenn z. B. der Werkstückanfang den zugehörigen Nadelfräser erreicht hat, wird dieser aus seiner Stellung quer zum Werkstück um eine Achse rechtwinkelig zur zu bearbeitenden Werkstückoberfläche geschwenkt, so dass er nach Abschluss der Schwenkbewegung eine Schrägstellung inne hat. Die Nadelfräser werden z. B. von einem Hydraulikzylinder, erst dann mit der vollen Kraft gegen das Werkstück gedrückt, wenn sie ihre endgültige Lage relativ zum Werkstück eingenommen haben. Der Aufbau der Anpresskraft geschieht in dem Masse, in dem das Werkzeug mit seiner Länge am Werkstück angreift.
Als Gerät zur Ermittlung und Weiterleitung des Winkelwertes der schräg angestellten Fräser dient ein Potentiometer vorzugsweise ein Cosinus-Potentiometer. Neben der Anpresskraft des Nadelfräsers auf das Werkstück werden auch die Schwenkgeschwindigkeit des Nadelfräsers und die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel des Nadelfräsers gesteuert. Die Abtasteinrichtung ist, in Durchlaufrichtung des Werkstückes gesehen, vor den Nadelfräsern angeordnet.
Bei Bearbeitungsbeginn sind die Nadelfräser quer zur Durchlaufrichtung des Werkstückes angeordnet. Das Werkstück wird zwischen die Längsmitten der Nadelfräser eingeführt. Die Nadelfräser werden in ihre diagonale Anordnung zum Werkstück geschwenkt, sobald der vordere Werkstückabschnitt den Fräser-
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bereich verlässt. Bevor der hintere Werkstückabschnitt in den Fräserbereich kommt, werden die Nadelfräser aus ihrer diagonalen Anordnung in die Stellung quer zur Durchlaufrichtung des Werkstückes zurückgeschwenkt. Damit wird erreicht, dass die Fräser in der Anfangs- und Endphase mittig belastet werden und dass die Nadelfräser selbst in der Einlaufphase eine Art Einführtrichter bilden.
Der Druck des Nadelfräsers auf das Werkstück ist-wenn man von der Anfangs- und Endphase absieht-während der gesamten Bearbeitung konstant. Die Aufhängung der Nadelfräser ist so nachgiebig gewählt, dass sie Unebenheiten und Verdrallungen des Werkstückes folgen können.
Die Erfindung wird im einzelnen an Hand der schematischen Zeichnung erläutert. Ein Werkstück - wird von einem Nadelfräser --4-- bearbeitet. Das Werkstück --1-- ist eine Bramme mit in etwa ebenen Oberflächenabschnitten. Der Nadelfräser --4-- ist schräg zur Durchlaufrichtung --25-- des Werkstükces--11--angestellt.
In der Anfangs- und Endphase der Bearbeitung eines Werkstückes-l-wäre in der gezeigten Fräseranordnung nicht die gesamte Fräserlänge belastet. Ein oder zwei (bei Doppelanordnung der Fräser) aussermittige Fräserabschnitte müssten die gesamte Anpresskraft übernehmen. Dies ist insbesondere bei gelenkiger Aufhängung der Nadelfräser, d. h., bei Schwenkbarkeit der Nadelfräser um eine zu ihrer Längsachse rechtwinkelig angeordnete Achse nicht möglich, da bei aussermittiger Belastung der Nadelfräser ausweichen würde. Deshalb ist vorgesehen, im Anfangs- und Endstadium der Bearbeitung eines Werkstückes --1-- die Fräser --4-- quer zur Durchlaufrichtung des Werkstücks anzustellen. Hiezu dient eine Schwenkvorrichtung --11--. Alle Nadelfräser in einer Nadelfräsmaschine weisen diese Schwenkeinrichtung auf.
Einlaufseitig vor dem Nadelfräser --44-- ist eine Abtasteinrichtung --21-- angeordnet. Die Schwenkeinrichtung --11-- weist ein Cosinus-Potentiometer --26-- auf, das der Ermittlung und Weiterleitung des Winkelwertes der schräg angestellten Fräser dient. Das Potentiometer --26-- ist an den schematisch angedeuteten Hydraulikzylinder --27--, mit dem der Nadelfräser gegen das Werkstück gedrückt wird, an die Zu- bzw. Abführeinrichtung --28-- für das Werkstück --1-- und an den Motor - angeschlossen. Die Schwenkeinrichtung --11-- besteht aus einem Schneckengetriebe --12, 13-- und aus dem die Schnecke --12-- antreibenden Motor --15--. Das Schneckenrad --13-- ist am Werkzeughalter --14-- für den Nadelfräser --4-- befestigt.
Der Werkzeughalter --14-- ist im nicht dargestellten Maschinenrahmen um die Drehachse --18-- des Schneckenrades --13-- schwenkbar gelagert. Die von der Abtasteinrichtung --21-- ausgehenden Impulse setzt der Motor --15-- mit einer zeitlichen Verzögerung in eine Drehbewegung der Schnecke --12-- um. In Abhängigkeit von der Drehbewegung werden durch das Cosinus-Potentiometer-26-- der Druck im Hydraulikzylinder --27--, sowie die Vorschubgeschwindigkeit der Zu- und Abführeinrichtung --28-- und auch die Schwenkgeschwindigkeit des Motors --15-- gesteuert.
Die Arbeitsweise der Fräsmaschine sei im folgenden an Hand des Anfahrvorgangs erläutert. Gegen Ende
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Das Werkstück --1-- wird durch die Zu- und Abführeinrichtung --28-- an den quer zum Werkstück angestellten Nadelfräsern vorbewegt. Dabei dienen sowohl seitliche Stützrollen, als auch die Nadelfräser - selbst als Einführtrichter für das zu bearbeitende Werkstück --1--. Die Abtasteinrichtung --21--, die den Werkstückanfang zuvor ermittelt hat, hat das Ankunftssignal des Werkstückes-l-verzögert, bis das Werkstück unter den Nadelfräser --4-- vorgeschoben ist. Jetzt beginnt die Schwenkbewegung des
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Breite des Werkstückes bearbeitet. Während dieser Schwenkbewegung wird die Anpresskraft, mit der der Hydraulikzylinder --27-- den Nadelfräser --4-- an das Werkstück-l-anpresst, erhöht.
Ebenso wird die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes-l-während der Schwenkbewegung des Fräsers --4-- erhöht. Im gleichen Zeitraum wird die Schwenkbewegung des Fräsers herabgesetzt. Die Veränderungen von Anpresskraft, Vorschubgeschwindigkeit und Schwenkgeschwindigkeit sind so abgestimmt, dass, wenn der Fräser seine diagonale Arbeitsstellung eingenommen hat, das Werkstück etwa um eine halbe Fräserlänge vorbewegt worden ist und die vom Zylinder --27-- ausgehende Anpresskraft ihren Maximalwert erreicht hat.