AT396662B - Umfangsfräser zum bearbeiten der kanten von blechen - Google Patents

Description

AT396662B

Die Erfindung betrifft einen Umfangsfräser zum Bearbeiten der Kanten von vorgeschobenen oder entlang der Kanten zu einem Fräskörper in Relativbewegung gesetzten Blechen, wobei der mit Rundschneiden versehene Umfangsfräser motorisch in Umdrehung gesetzt wird und die Schneidenlängsachsen der Rundschneiden zum Fräskörper radial etwa so angeordnet sind, daß sie in gleichmäßigen radialen und axialen Abständen wechselweise oberhalb und unterhalb der Dickenmittellime des Bleches liegen.

Die Bearbeitung der Kanten von Blechen mit Umfangsfräsem ist ein allgemein bekanntes Verfahren. In solchen Fällen ist die beanspruchte Schneidenlänge in Abhängigkeit von Banddicke und Zustellposition der Schneiden konstant. Bei Bearbeitungen mit hoher Leistung ergibt sich dadurch eine konzentrierte Schneidenbelastung, welche eine die Standzeit vermindernde Wirkung ergibt. Eine Möglichkeit zur Verbesserung dieser Verhältnisse besteht in der Verlängerung der aktiven Schneidelänge.

Fräskörper mit zylindrischen Schneidelementen, welche in ihren Längsachsen gelagert and, sind u. a. aus der EP-0 038 923 bekannt Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen, rotierenden Schneidwerkzeug handelt es sich um einen Stimfräser für Blechkanten, bei dem die bearbeitete Oberfläche senkrecht zur Drehachse des Fräskörpers steht Die Drehachsen der Schneiden dieses bekannten Stimfräsers sind parallel zur Bearbeitungsfläche angeordnet Infolgedessen werden für die zerspanenden Werkzeugflächen die Stirnseiten der zylindrischen Schneiden verwendet Dieser bekannte Stimfräser kann jedoch beim Bandkantenfräsen nicht den praktischen Anwendungsbedingungen entsprechend eingesetzt werden und einer dar Hauptgründe hierfür ist die zu niedrige erreichbare Fräsleistung, die aus den geometrischen Bedingungen entsprechenden, kleinen Eingriffslängen resultiert Somit sind die bei diesem bekannten Schneidwerkzeug vorliegenden zerspantechnischen Bedingungen und damit die Zerspaneffizienz außerordentlich ungünstig.

Ein Umfangsfräser der eingangs genannten Art ist im wesentlichen aus der DE-OS 2 735 283 bekannt Hierbei besteht zwischen dem Fräskörper und den Rundschneiden eine feste, nicht verdrehbare. Schraubenvexbindung, so daß die Verdrehung der Schneiden während des Eingriffes nicht ermöglicht ist Durch die konzentrierte Belastung der Schneidkante sind daher bei Hochleistungsanwendungen nur sehr geringe Standzeiten möglich. Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Umfangsfräsers liegt auch darin, daß die Bearbeitung des zur Plattenmittellinie verlaufenden V-förmigen Schrägschnittes entweder mit zwei geneigt angestellten Fräsern oder mit einem aus oberen und unteren Schneiden bestehenden, zweiteiligen Fräser durchgefühlt werden muß. In beiden Fällen sind die Zerspanbedingungen im Bereich der Plattenmittellinie äußerst ungünstig, da hier bei den Kontaktpunkten der Schneidscheiben im Schnittlinienbereich der Wert des Spanwinkels jeweils gleich Null ist, so daß bei der Bearbeitung von Blechen eine ständige Schneidenlunchgefahr besteht. Dieser.bekannte Kantenfräser kann infolgedessen praktisch nicht zur Bearbeitung von metallischen Werkstücken eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Umfangsfräser zur Bearbeitung der Kanten von Blechen zu schaffen, der die Ansprüche von Hochleistungs-Bearbeitungsverfahren mit sehr guter Standzeit erfüllt.

Ausgehend von einem Umfangsfräser der eingangs definierten Art, wild diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Rundschneiden mittels Lagern am Fräskörper drehbar angeordnet sind und daß die axialen und radialen Positionen der Schneidendrehachsen jeweils oberhalb bzw. unterhalb der Dickenmittellinie des Bleches durch diese Lager in der Weise bestimmt sind, daß jede Rundschneide einen für den Fräsvorgang effektiven Schneidkantenbereich zwischen zwei Schneidkantenpunkten (Pj) und (P2) aufweist, von denen der Schneidkantenpunkt (Pj) durch eine Projektion der Schneidendrehachse in die Schneidkantenebene senkrecht zur Drehrichtung des Fräskörpers und der Schneidkantenpunkt (P2) durch eine Projektion der Schneidendrehachse in die Schneidkantenebene parallel zur Drehrichtung des Fräskörpers definiert ist, wobei diese Schneidkantenpunkte (Pj) und (P2) stets außerhalb des effektiven Schneidkantenbereichs liegen, wodurch die Zerspankräfte während des Eingriffes jeweils auf den Mantel einer Rundschneide wirkend ein Drehmoment zur periodischen Verdrehung der Rundschneide erzeugen.

Aufgrund der eifindungsgemäßen Ausbildung des Umfangsfräsers wird ein in Zusammenhang mit der Schneidkantenbelastung günstiger, ziehender Schnitt sowie entsprechend dem Umfang der Schneidkante eine vollständige Schneidenlängenausnutzung gewährleistet. Durch die sich aufgrund der Zerspankräfte um ihre eigenen Achsen verdrehenden Rundschneiden wird beimZerspanen die auf einen Zahn wirkende Schnittleistung entsprechend der Länge des Schneidkantenumfanges verteilt, wodurch gegenüber einem herkömmlichen Umfangsfräser wesentlich niedrigere spezifische Schniukantenbelasiungen erreicht werden.

Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus aber auch, daß der wirksame Schneidkantenbereich einer

9 derart, daß diese Schneidkantenpunkte nicht erreicht werden, so daß zum einen der Schneidkantenpunkt (Pj) mit einem sich dem Wert Null nähernden Spanwinkel vermieden wird, zum andern aber auch der Schneidkantenpunkt (P2) ausgeschlossen ist, in dem die Zerspankräfte kein Moment erzeugen.

Die Relativbewegung zwischen der Fräsvorrichtung und dem Blech kann in bekannter Weise entweder durch die Vorschubbewegung des Bleches oder der Fräsvorrichtung erfolgen. Die erfmdungsgemäße Ausbildung hat bei der Bearbeitung von Blechbändem bevorzugte Bedeutung, da in der Praxis auf diesem Gebiet höhere -2-

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Fräsleistungen angewendet werden als bei Bearbeitungsfällen mit bewegter Fräsvorrichtung.

Aus diesem Grunde werden die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Umfangsfräsers am Beispiel der Bearbeitung von vorgeschobenen Blechbändem dargestellt.

Die Rundschneiden des Fräsköipers können vorzugsweise mit zylindrischer oder ähnlicher Förm mit konkaver oder konischer Mantelkonturlinie ausgelegt sein. Die Konstruktion der Schneiden kann zweckmäßigerweise so gestaltet werden, daß beide begrenzenden Kanten der so zur Verwendung kommenden Drehkörper als Schneidkanten verwendet werden. Insbesondere werden Hartmetallschneiden verwendet

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die Neigung der Schneidendrehachse gegenüber einer Bearbeitungs-Solleben unter einem Neigungswinkel in der Weise gewählt ist, daß die Bearbeitungs-Sollebene im Bereich der oberen und unteren Blecheckkanten mit einem elliptischen Schnittbogen einer Rundschneide übereinstimmt.

Die Rundschneiden mit ihren kreisförmigen Schneidkanten erzeugen entsprechend der Lage ihrer zur Fräskörperradialen parallelen Längsachsenposition auf dem Blech eine solche Bearbeitungskontur, die als Ellipsenbogen beschrieben werden kann. Dadurch ergibt sich eine mögliche Korrektur der Schnittflächenlage im Vergleich zu der oberen und unteren Blechebene.

Um die Zerspankräfte als auf die Schneiden wirkendes Drehmoment nützen zu können, ist es notwendig, daß die Schnittkraftresultierende oberhalb oder unterhalb der jeweilig«! Drehachse der Schneiden zur Wirkung kommt Dadurch ergibt sich, daß der erwähnte Ellipsenbogen großteils oder vollkommen zwischen den beiden Ellipsenachsen liegt wodurch bei ein« auf die gewünschte Schnittebene waagrecht«! Schneidenachsenposition eine von der gewünschten Lage geringfügig abweichende gewölbte Fläche «zeugt wird. Die geringste Abweichung zur Lage der gewünschten Bearbeitungsebene kann dann erreicht werden, wenn die durch den Ellipsenbogen bestimmte gekrümmte Fläche im Bereich der zwei Eckkanten des Bleches mit der Beaibeitungs-Sollebene übereinstimmt. Um diese Bedingung einhalten zu können, ist es notwendig, daß die Drehachsen der Rundschneiden - in Bearbeitungslage gesehen, - gegen die Richtung der Bearbeitungs-Sollebene entsprechend geneigt w«den.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näh« «läutert

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Umfangsfiäsers zum Bearbeiten der Kanten von Blechen;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Mantels eines Fräskörpers mit der erfindungsgemäßen Schneidenanordnung in einer Teilabbildung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der auf die Drehebene bezogenen projizierten Lage der v«setzten Mittenachse^der-drehbar gelagerten Schneiden in Schnittposition;

Fig. 4 die Schnittkontur einer bearbeiteten Fläche mit zur Drehebene des Fräskörpers parallel gelegenen Schneidenachsen in schematischer Darstellung; und

Fig. 5 Näherung der Lage zur gewünschten Schnittebene durch Neigung d« in Hg. 4 dargestellten elliptischen Schnittkontur.

In der Hg. 1 ist ein Umfangsffäs« entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch im Seitenschnitt dargestellt, wobei ein zylindrischer Fräskörp« (1) um seine Längsachse (O) in ein« Drehrichtung (D) in Umdrehung gebracht wird und den Rand eines in Richtung (V) vorgeschobenen Bleches (2) bearbeitet. Die Bearbeitungslage des Blechrandes ist durch auf die beiden Blechebenen angepreßt wirkenden Führungsrollen (3) bestimmt.

An dem Fräskörp« (1) sind in gleichmäßigen Radialpositionen in regelmäßigen Abständen voneinander Randschneiden (4) mittels Lagern (7) verdrehbar angeordnet. Hierbei sind die Rundschneiden (4) jeweils mit Schrauben (5) fest mit den auf der gleich« Längsachse zum Fräskörper (1) etwa radial gelegenen Wellen (6) verbunden. Es ist vorteilhaft, wenn die Drehachsen der Wellen (6) wechselweise in gleichmäßigen Abständen oberhalb und unterhalb der Blechdicken-Mittellinie angeordnet sind. Die Lager (7) sind mit Befestigungselementen (8) mit dem Fräsköiper (1) verbunden. Die Positionen d« Wellen (6) sowie der damit verbundenen Rundschneiden (4) jeweils oberhalb bzw. unterhalb der Dickenmittellinie des Bleches (2) sind durch die Lag« (7) sowohl in axial« als auch in radial« Richtung in der Weise bestimmt, daß eine jede der Rundschneiden (4) einen für den Fräsvorgang effektiven Schneidkantenbereich zwischen zwei Schneidkantenpunkten (Pj) und (P2) aufweist, wie dies im folgenden anhand der Hg. 2 näh« «läutert wbd, in der der Mantel eines erfindungsgemäßen Umfangsfräsers in einem Teilbild schematisch abgewickelt dargestellt ist.

Die Position des Bleches (2) ist strichliert angedeutet. Die Drehrichtungen (Rjj und (R2) d« nacheinander in Schnitt kommend«! Rundschneiden (4), der«! Drehachse (9) jeweils wechselweise unterhalb und oberhalb der BlechdickenmitteUinie in gleichmäßigen Abständen liegt, sind gegensinnig. Demzufolge wirten die auf die Blechebene auftretenden Reaktionskraftkomponenten .bei den nacheinand« in Schnitt kommenden Rundschneiden (4) aufeinander kompensierend.

Der eine Schneidkantenpunkt (Pj) des effektiven Schneidkantenbereichs ist durch eine Projektion d« Schneidendrehachse (9) in die Schneidkantenebene senkrecht zur Drehrichtung (D) des Fräsköipers (1) definiert, -3-

Claims (2)

1. AT396662B während der andere Schneidkantenpunkt (P2) durch eine Projektion der Schneidendrehachse (9) in die Schneidkantenebene parallel zur Drehrichtung (D) des Fräskörpers (1) definiert ist Weiterhin liegen hierbei diese Schneidkantenpunkte (Pj) und (P2) stets außerhalb des effektiven Schneidkantenbereiches einer Rundschneide (4), wodurch die Zerspankräfte während des Eingriffes jeweils auf den Mantel einer Rundschneide (4) wirkend ein Drehmoment zur periodischen Verdrehung der Rundschneide (4) erzeugen. Da einerseits in dem Schneidkantenpunkt (Pj) sich der Spanwinkel dem Wert Null nähert und andererseits in dem Schneidkantenpunkt (P2) die Zerspankräfte kein Moment erzeugen können, muß der Schnittbereich stets außerhalb dieser beiden Schneidkantenpunkte (Pj) und (P2) liegen. Diese Bedingungen können sehr gut erfüllt werden, wenn der Schnittbereich etwa mittig zwischen den beiden Schneidkantenpunkten (Pj) und (P2) ausgelegt ist, wobei es ferner auch vorteilhaft ist, wenn die verwendetete Blechdicke kleiner als die Hälfte des Schneidkantenradius gewählt wird. Durch diese Merkmale können die während des Schnittes auftretenden Zerspankräfte auf die Rundschneiden (4) jeweils ein Drehmoment ausüben und sie auf solche Weise in Drehung versetzen. Dadurch werden zwei wesentliche Wirkungen erreicht, nämlich ein ziehender Schnitt mit niedrigem Zerspan widerstand und niedrig» Schneidkantenbelastung durch Ausnutzung der dem Umfang entsprechenden Schneidkantenlänge. Im Endeffekt steigern beide Wirkungen die Standzeit und die Belastbarkeit des Fräskörpers. Ein weiterer Vorteil der dargestellten Schneidenanordnung besteht darin, daß gegenüber einer Fräskopfkonstruktion ohne diagonalen (axialen) Schneidenversatz eine wesentlich höhere Zähnezahl erreicht werdenkann. In der Fig. 3 ist die auf die Fräskörperdrehebene bezogene projizierte Position ein» versetzten Schneidendrehachse (9) in schematisch» Darstellung gezeigt. In Draufsicht sind schematisch ein Blech (2), ein Fräskörper (1) sowie eine darauf angeordnete Rundschneide (4) dargestellt, deren Drehachse (9) in Drehrichtung (D) des Fräskörpers (1) parallel zu dessen Radialrichtung um einen gezeichneten Versatz (E) verschoben ist. Dadurch wird erreicht, daß d» Flugkreis d» in Diehrichtung gelegenen Seite der kreisförmigen Schneidkante größer ausgelegt ist dis jen» d» in Höhe d» Blechebene befindlichen anderen Seite. Bei der auf dem Fräskörper (1) radial angeordneten Schneiden-Achsenposition würde die gegen&b» der Drehrichtung (D) gelegene Seite d» Schneidkante auf der geschnittenen Fläche gleiten, womit unnötiger Verschleiß entstehen würde. Fig. 4 zeigt die Schnittkantenkontur ein» Rundschneide (4) des in Drehrichtung (D) angetriebenen, um seine eigene Drehachse (O) sich drehenden Fräskörpers (1) in schematischer Darstellung, wobei die Achsenlinie d» Rundschneide (4) zur Drehebene des Fräskörpers (1) parallel angeordnet ist Die Lage zur Erreichung der gewünschten Schnittfläche ist mit der Bearbeitungs-Sollebene (A) angedeutet. Die tatsächliche Bearbeitungskontur liegt auf einem elliptischen Bogen schräg zur Sollfläche. Fig. 5 zeigt den in Fig. 4 schematisch dargestellten Umfangsfräser mit geneigt» Schneidendrehachse (9), deren Neigungswinkel (φ) gegenüb» d» Bearbeitungs-Sollebene (A) so gewählt ist daß im Bereich d» beiden (oberen und unteren) Blecheckkanten die durch den Ellipsenbogen bestimmte, gekrümmte Fläche mit d» gewünschten Bearbeitungs-Sollebene (A) übereinstimmt Bei einer derartigen Anordnung kann eine sehr gute Genauigkeit der Lage der zu bearbeitenden Fläche erzielt werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Umfangsfräs» zum Bearbeiten der Kanten von vorgeschobenen od» entlang d» Kanten zu einem Fräskörper in Relativbewegung gesetzten Blechen, wobei der mit Rundschneiden versehene Umfangsfräs» motorisch in Umdrehung gesetzt wird und die Schneidenlängsachsen der Rundschneiden zum Fiäskörp» radial etwa so angeordnet sind, daß sie in gleichmäßigen radialen und axialen Abständen wechselweise oberhalb und unterhalb d» Dickenmittellinie des Bleches liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundschneiden (4) mittels Lagern (7) am Fräskörp» (1) drehbar angeordnet sind und daß die axialen und- radialen Positionen der Schneidendrehachsen (9) jeweils oberhalb bzw. unterhalb der Dickenmittellinie des Bleches (2) durch die Lag» (7) in d» Weise bestimmt sind, daß jede Rundschneide (4) einen für den Fräsvorgang effektiven Schneidkantenbereich zwischen zwei Schneidkantenpunkten (Pj) und (P2) aufweist, von denen (Pj) durch eine Projektion d» Schneidendrehachse (9) in die Schneidkantenebene senkrecht zur Drehrichtung (D) des Fräskörpers (1) und (P2) durch eine Projektion der Schneidendrehachse (9) in die Schneidkantenebene parallel zur Drehrichtung (D) des Fräskörpers (1) definiert ist, wobei diese Schneidkantenpunkte (Pj) und (P2) stets -4- AT396662B außerhalb des effektiven Schneidkantenbereichs liegen, wodurch die Zerspankräfte während des Eingriffes jeweils auf den Mantel einer Rundschneide (4) wirkend ein Drehmoment zur periodischen Verdrehung der Rundschneide (4) erzeugen.
2. 2. Umfangsfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Schneidendrehachse (9) gegenüber einer Bearbeitungs-Sollebene (A) unter einem Neigungswinkel (Φ) in der Weise gewählt ist, daß die Bearbeitungs-Sollebene (A) im Bereich der oberen und unteren Blecheckkanten mit einem elliptischen Schnittbogen einer Rundschneide (4) übereinstimmt. 10 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-