AT516505B1 - Vorrichtung zur Dämpfung von Vibrationen eines spanabhebenden rotierenden Werkzeuges großen Durchmessers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine beweglich gehaltene Vorrichtung zur Dämpfung von Vibrationen eines spanabhebenden Werkzeuges großen Durchmessers, insbesondere eines Kreissägeblattes oder Scheibenfräsers. Die Dämpfungseinheiten (5), welche in beliebiger Form ausgeführt sein können, werden durch die konstruktive Auslegung nahe am Entstehungsort der Vibrationen, dem Kontaktpunkt von Werkzeug und Werkstück, geführt. Dabei sind die Dämpfungseinheiten (5) mittels Führungen (3) mit dem vorschubgebenden Bauteil (1), welches die Antriebswelle (2) für das Werkzeug beinhaltet, und mittels Pendelstützen (6) und Schwenkbolzen (7) mit dem feststehenden Maschinengestell verbunden. Während der Vorschubbewegung werden die Dämpfungseinheiten (5) entlang des Werkzeugdurchmessers nahe dem Werkstück positioniert.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine beweglich gehaltene Vorrichtung zur Dämpfung von Vibrationen eines spanabhebenden rotierenden Werkzeuges großen Durchmessers, insbesondere eines Kreissägeblattes oder Scheibenfräsers.

[0002] Bei spanabhebenden Werkzeugmaschinen mit rotierenden Trennwerkzeugen großen Durchmessers, wie es beispielsweise bei Kreissägen, welche in der Stahlverarbeitung zum Einsatz kommen, der Fall ist, treten durch den Eingriff des Werkzeuges in das Werkstück unter bestimmten Umständen Vibrationen im Werkzeug auf. Diese Vibrationen beeinträchtigen den Zerspanungsprozess und haben unter anderem einen unruhigen Schneidprozess, eine Vergrößerung des Schnittspaltes, eine Verminderung der Schnittqualität, ein erhöhte Leistungsaufnahme, eine Verkürzung der Werkzeugstandzeit und möglicherweise sogar Beschädigungen an der Werkzeugmaschine zur Folge. Um diesen Effekten entgegenzuwirken, wurden Dämpfungsvorrichtungen für die jeweiligen Werkzeuge entwickelt, welche das Werkzeug stabilisieren. Diese versuchen durch verschiedene Maßnahmen, meist durch Begrenzung der Bewegungsfreiheit in axialer Richtung mittels Dämpfungsplatten oder -scheiben, Werkzeugführungen oder ähnlichen Vorrichtungen, die einseitig oder beidseitig am oder nahe dem Werkzeug angebracht sind, die auftretenden Schwingungen und Vibrationen zu verhindern, zu begrenzen oder zu dämpfen. Andere Maßnahmen beinhalten den Einsatz von unter Druck stehenden Fluiden oder Gasen, welche in den Freiraum zwischen einer Art Dämpfungsplatte und Werkzeug geleitet werden.

[0003] Aus der Offenlegungsschrift DE 15 02 993 ist beispielsweise eine Kreissäge bekannt, dessen Werkzeug in Schnittnähe zwischen zwei Backen eingespannt ist, um spannungsbedingte Verformungen zu verhindern.

[0004] Die dem Stand der Technik entsprechenden Lösungen erfüllen vor allem bei großen Werkzeugdurchmessern nur unzureichend die gewünschten vibrationsdämpfenden Eigenschaften. Große Werkzeugdurchmesser haben einen größeren Abstand zwischen den für die Dämpfung vorgesehenen Bauteile und dem Hauptentstehungsort der Vibrationen, nämlich dem Kontaktpunkt des Werkzeuges mit dem zu bearbeitenden Werkstück, zur Folge. Durch die meist konstruktionsbedingt fixe Position der Dämpfungseinheiten können die Vibrationen nicht bestmöglich gedämpft werden und der Zerspanungsprozess verliert an Effektivität. Weiters kann durch eine fixe Anordnung der Dämpfungseinheiten nicht optimal auf die Bearbeitung von Werkstücken mit unterschiedlichen Abmessungen Rücksicht genommen werden.

[0005] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, durch eine konstruktiv einfache Lösung die Lage der vibrationsdämpfenden Einheiten der Werkzeug- und Werkstückposition anzupassen. Die Dämpfungseinheiten werden nahe dem Entstehungspunkt der für den Zerspanungsprozess nachteiligen Vibrationen, dem Kontaktpunkt von Werkzeug und zu bearbeitenden Werkstück, positioniert und in einer geführten Bewegung so nah wie möglich am Werkstück entlang des Werkzeugumfanges bewegt.

[0006] Die für den Zerspanungsprozess notwendige Bewegung des Werkzeuges wird durch den Verfahrweg des vorschubgebenden Bauteils herbeigeführt. Diese Bewegung kann je nach Maschinentyp in vertikaler, horizontaler oder beliebig anderer Richtung erfolgen. In den meisten Fällen besteht der vorschubgebende Bauteil aus einem Getriebegehäuse und einer Antriebswelle, auf dem das Werkzeug befestigt wird. Der vorschubgebende Bauteil ist mit Führungen am stabilen Maschinengestell angebracht. Die schwingungsdämpfenden Einheiten sind zum einen mittels einer schwenkbaren Führung an der vorschubgebenden Maschinenkomponente befestigt, um der Bewegung des Werkzeuges zu folgen. Zum anderen sind die Dämpfungseinheiten entweder mit einer weiteren Führung am feststehenden Maschinengestell angebracht, oder werden elektrisch angetrieben, um eine Bewegung in radialer Richtung zu veranlassen. Diese konstruktive Auslegung bewirkt bei einer der Vorschubrichtung des Werkzeuges entsprechenden Bewegung eine dem Werkzeug umfang folgende geführte Bewegung der Dämpfungseinheiten nahe dem Werkstück, um die auftretenden Vibrationen bestmöglich zu dämpfen.

[0007] Exemplarisch wird der Vorgang anhand einer Vertikalkreissägemaschine mit zwei Dämpfungseinheiten vorgestellt. Bei dieser Art der Maschine erfährt das Werkzeug, in diesem Falle ein Sägeblatt, eine vertikal nach unten gerichtete Vorschubbewegung über die Sägeeinheit, die sich über dem Werkstück befindet. Die Anzahl und Art der Dämpfungseinheiten können beliebig gewählt werden. Beispielsweise können Dämpfungsplatten oder -scheiben, die einseitig oder beidseitig am Werkzeug angebracht sind, verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel besteht eine Dämpfungseinheit aus zwei Dämpfungsplatten, die sehr nahe am Sägeblatt positioniert werden, um beidseitig die Bewegungsfreiheit des Sägeblattes einschränken. In der Ausgangslage des Zerspanungsprozesses befindet sich das Werkzeug in der obersten Position, vertikal über dem Werkstück. Die Dämpfungseinheiten werden durch die schwenkbaren Führungen und die Pendelstützen in die Ausgangsposition gebracht. Beim Absenken des Sägeblattes werden die Dämpfungseinheiten durch die Pendelstützen entlang des Werkzeugumfanges aus der Ausgangslage gedreht. Dadurch wird eine werkstücknahe Positionierung der Dämpfungseinheiten ermöglicht. Die Dämpfungseinheiten bewegen sich symmetrisch aus ihrer Ausgangsposition heraus, bis der Zerspanungsprozess abgeschlossen ist, das Werkstück also beispielsweise durchtrennt ist. Das Sägeblatt hat die Endposition erreicht, die Dämpfungseinheiten befinden sich nun seitlich am Werkzeug. Durch die Bewegung des Sägeblattes in Richtung Ausgangsposition werden auch die Dämpfungseinheiten wieder in ihre Ausgangslage gebracht.

[0008] Die Erfindung wird im Folgenden an einer beispielhaften Anwendung bei einer Vertikalsäge mit zwei symmetrisch am unteren Werkzeugrand angeordneten Dämpfungseinheiten anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen [0009] Figur 1 eine schematische Darstellung der Komponenten einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung zur Dämpfung der prozessbedingten Vibrationen am Beispiel einer Vertikalkreissäge mit zwei Dämpfungseinheiten; [0010] Figur 2 eine schematische Darstellung entsprechend Figur 1, bei der sich Werkzeug und Dämpfungseinheiten in Ausgangslage befinden; [0011] Figur 3 eine schematische Darstellung entsprechend Figur 2, bei der die Lage des

Werkzeuges, der Führungen und der Dämpfungseinheiten während dem Zerspanungsprozess gezeigt werden [0012] Die in Figur 1 dargestellte schematische Ausführung zeigt die wesentlichen Komponenten einer Vertikalkreissägemaschine mit zwei Dämpfungseinheiten, welche als stellvertretendes Beispiel zur Erläuterung der Erfindung dient. Der vorschubgebende Bauteil 1 beherbergt eine Antriebswelle 2 und ist über schwenkbare Führungen 3 mit den Dämpfungseinheiten 5 verbunden. Die gesamte Sägeeinheit 1 führt die für den Sägeprozess benötigte Vertikalbewegung durch. Die Führungen 3 sind mit Hilfe von Lagern 4 schwenkbar gehalten. Auf den Führungen 3 sind Pendelstützen 6 befestigt. Diese werden mit Hilfe von Schwenkbolzen 7 mit dem feststehenden Maschinengestell verbunden.

[0013] Figur 2 zeigt die Vertikalsägemaschine laut dem Ausführungsbeispiel mit montiertem Sägeblatt 8 in Ausgangsposition. Das Sägeblatt 8 ist transparent dargestellt, um die Positionen der anderen Komponenten zu zeigen. Die Sägeeinheit 1 befindet sich in Ausgangslage über dem Werkstück 9. Die Dämpfungseinheiten 5 werden durch die schwenkbaren Führungen 3 und die Pendelstützen 6 in der Ausgangslage gehalten.

[0014] Die Position der Dämpfungseinheiten 5 während dem Schneidprozess wird in Figur 3 dargestellt. Beim Absenken des vorschubgebenden Bauteils 1 werden die Dämpfungseinheiten 5 durch die Pendelstützen 6 aus der Ausgangslage gezogen. Diese Konstruktion bedingt eine Bewegung der Dämpfungseinheiten 5 entlang dem Umfang des Sägeblattes 8.

[0015] Eine aktive Steuerung der Position der Dämpfungseinheiten 5 kann durch den Einsatz von Elektromotoren erreicht werden. Bei dieser etwas aufwändigeren Bauart können die Führungen 3 der Dämpfungseinheiten 5 mit Hilfe eines Elektromotors in die gewünschte Lage gebracht werden. Dadurch lässt sich eine noch genauere Positionierung realisieren, die gege benenfalls auch über die Maschinensteuerung während des Zerspanungsprozesses angepasst werden kann.

[0016] Um den Einsatz von Zerspanungswerkzeugen mit unterschiedlichen Durchmessern zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, entweder die Führungen 3 in der Länge veränderlich zu halten, oder die Dämpfungseinheiten 5 an verschiedenen Positionen der Führungen 3 fixieren zu können. Vorzugsweise werden die verfügbaren Positionen durch konstruktive Maßnahmen, beispielsweise durch Bohrungen in der Führung, in denen die Dämpfungseinheiten einrasten und fixiert werden, vorgegeben.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Dämpfung von Vibrationen eines spanabhebenden rotierenden Werkzeuges großen Durchmessers, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine durch die mechanische Konstruktion, bestehend aus zumindest einem vibrationsdämpfenden Element (5), welches mittels Führungen (3) zum einen an dem vorschubgebenden Maschinenbauteil (1) und zum anderen am feststehendem Maschinengestell befestigt ist, bedingte, der Werkzeugposition angepasste Bewegung entlang dem Werkzeugumfang während des Zerspanungsprozesses durchführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Führungen (3) der vibrationsdämpfenden Elemente (5) mit Hilfe eines Elektromotors gesteuert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (3) der vibrationsdämpfenden Elemente (5) in ihrer Länge veränderbar sind, um den Einsatz von Werkzeugen unterschiedlicher Durchmesser zu ermöglichen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vibrationsdämpfenden Elemente (5) an unterschiedlichen Positionen der Führungen (3) befestigbar sind, um den Einsatz von Werkzeugen unterschiedlicher Durchmesser zu ermöglichen. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen