DE1280633B - Messerkopf fuer Fraesmaschinen - Google Patents
Messerkopf fuer FraesmaschinenInfo
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- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
B 23 c
Deutsche Kl.: 49 b -5/22
Nummer: 1280 633
Aktenzeichen: P 12 80 633.6-14 (D 40981)
Anmeldetag: 26. Februar 1963
Auslegetag: 17. Oktober 1968
Die Erfindung bezieht sich auf einen Messerkopf für Fräsmaschinen, dessen Messer mit ungleichen
Teilungswinkeln auf dem Umfang des Messerkopfes angeordnet sind, wobei die Änderung der Teilungswinkel von einem Ausgangswert ansteigend bis zu
einem Maximalwert und zum Ausgangswert zurückkehrend erfolgt.
Es ist bereits bekannt, an Stirnfräsern die Neigungswinkel der aufeinanderfolgenden Messer gegenüber
der Drehachse und auch deren Abstand über den Fräserumfang zu variieren (USA.-Patentschriften
2 782 490 und 2 781196). Für diese Variation werden tabellarisch gewisse Gesetzmäßigkeiten angegeben,
wobei sich die Werte von einem Ausgangswert ansteigend bis zu einem Maximalwert und zum Ausgangswert
zurückkehrend ändern. Damit soll erreicht werden, daß das System aus Fräser, Werkstück und
Fräsmaschine weniger leicht in Schwingungen gerät, als dies bei herkömmlichen Fräsern mit gleichmäßiger
Messeranordnung der Fall ist, und daß somit höhere ao Schnittgeschwindigkeiten bzw. bessere Oberflächenqualitäten
und geringere Fräserabnutzungen möglich werden.
Während sich in einem Falle die genannten Werte über den Fräserumfang im wesentlichen linear
ändern, finden im anderen Falle, wenngleich mit auf- und absteigender Tendenz, ziemlich irreguläre
Variationen statt. Hierdurch werden Harmonische der Erregungsgrundfrequenz eingeführt, die den
durch die Variation der Messerparameter an sich erzielbaren Vorteil zum Teil wieder in Frage stellen.
Weiterhin ist für die bekannten Fräser stets eine gerade Messerzahl vorgesehen, und die angegebene
Gesetzmäßigkeit soll sich zumindest einmal auf dem Fräserumfang wiederholen, wobei sich stets zwei
Messer gegenüberstehen. Auf diese Weise tritt zu der Urnlauffrequenz des Fräsers als Grundfrequenz der
Schwingungserregung noch deren doppelte Frequenz hinzu*
Aufgabe der Erfindung ist es, bei Messerköpfen der eingangs angegebenen Art weitere Verbesserungen
hinsichtlich der Lauf ruhe zu erzielen, welche andererseits eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit, eine
Verbesserung der Oberflächenqualität und eine Vergrößerung der Standzeit des Messerkopfes ztfäßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teilungswinkeländerung der Messer,
für eine volle Messerbestückung geltend, einer vollen Sinusschwingung entspricht.
Gemäß einer grundlegenden Ausführungsform folgen die Teilungswinkelabstände der Messer einem
einfachen Sinusgesetz aus den beiden ersten AusMesserkopf für Fräsmaschinen
Anmelder:
Derefa Etablissement pour le Developpement,
Recherches & Fabrications Industrielles,
Vaduz (Liechtenstein)
Recherches & Fabrications Industrielles,
Vaduz (Liechtenstein)
Vertreter:
Dr.-Ing. E. Hoffmann und Dipl.-Ing. W. Eitle,
Patentanwälte,
8000 München 8, Maria-Theresia-Str. 6
Als Erfinder benannt:
Michel Careje, Lille (Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 11. Mai 1962 (897 210)
drücken einer Fourierreihe, deren Konstanten entsprechend der Art der Bearbeitung und des Werkstücks
gewählt werden können.
Dies bedeutet, daß durch die Teilungswinkeländerung keine Harmonischen höherer Ordnung als 1
eingeführt werden, welche Gefahr laufen würden, selbst in Resonanz zu treten mit den Harmonischen
einer zusammengesetzten Schwingung an Werkstück und Messerkopf.
Um auch bei gerader Messeranzahl jede Wiederholung eines Messerabstandes auf dem Umfang zu
vermeiden, ist zweckmäßigerweise die die Teilungswinkeländerung bestimmende Sinusschwingung gegenüber
dem Abszissenursprung etwas verschoben.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform, die insbesondere für die Verwendung bei verhältnismäßig
elastischen, geschweißten Werkstücken in Frage kommt, ist man weniger auf die Beschränkung der
Erregungsfrequenz des erfindungsgemäßen Messerkopfes auf den Wert der Drehfrequenz bemüht als
vielmehr darum, einmal hervorgerufene Schwingungen sogleich wieder zu beseitigen. Zu diesem
Zweck läßt man bei gerader Messerzahl die Teilungswinkel aller Messer mit ungerader, fortlaufender
Nummer sich nach einem anderen Sinusgesetz ändern als diejenigen der Messer mit gerader, fortlaufender
Nummer, wobei sich die beiden Gesetze lediglich
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durch ein konstantes Glied unterscheiden. Damit gelingt es, die durch zwei aufeinanderfolgende
Messereingriffe gegebenenfalls erzeugte Resonanzschwingung
durch den nachfolgenden Messereingriff im wesentlichen wieder auszulöschen, wenn nämlich
die Konstanten der beiden Sinusgesetze eine Phasenverschiebung von etwa 180° bewirken.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der beiden vorausgehend erörterten
Ausführungsbeispiele an Hand der Figuren. Es zeigt
F i g. 1 die erste, grundlegende Ausführungsform der Erfindung im Aufriß,
F i g. 2 dieselbe Ausführungsform im Grundriß, F i g. 3 ein Diagramm zur graphischen Ermittlung der unterschiedlichen Teilungswinkel der einzelnen Messer,
F i g. 2 dieselbe Ausführungsform im Grundriß, F i g. 3 ein Diagramm zur graphischen Ermittlung der unterschiedlichen Teilungswinkel der einzelnen Messer,
F i g. 4 einen Grundriß der zweiten Ausführungsform,
F i g. 5 ein Diagramm zur graphischen Ermittlung der Teilungswinkel dieser zweiten Ausführungsform.
Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Messerkopf besteht aus einem Körper 1, der auf der Frässpindel
der Maschine mittels einer Zentrierbohrung 2 und vier Bohrungen 3 für Zylinderkopfschrauben zu befestigen
ist, wobei die Mitnahme durch zwei zu der as Frässpindel gehörige Flachteile erfolgt, die in entsprechende
Nuten 4 eingreifen. Acht Messer 5 sind an dem Körperl des Messerkopfes mittels kleiner
abgeschrägter Klötze 6 und Zylinderkopf schrauben 7 starr befestigt. Die acht Teilungswinkel 8 bis 15 sind
untereinander verschieden und ändern sich nach einem Sinusgesetz, dessen graphische Darstellung
sich in F i g. 3 findet.
Die Abstände zwischen den Punkten 16-17, 17-18
usw. sind gleich; der Gesamtabstand zwischen den Punkten 16 und 24 entspricht einem Winkel von 360°.
Die Abstände 16-17,17-18 usw. sind proportional einem jedem Messer zugeordneten Winkel 0, der
zwischen einem fiktiven ursprünglichen Radius, entsprechend Messern mit gleichem Winkelabstand und
dem tatsächlichen Radius der einzelnen Messer auftritt.
Der Abstand 16-25, der im übrigen gleich dem Abstand 24-26 ist, entspricht einem kleinen Winkel 0O,
Bei der zweiten Ausführungsform, die in Fig. 4 dargestellt ist, hat man eine andere Art der sinusartigen Winkeländerung, gewählt. Die einzelnen
Winkel sind in F i g. 4 mit 40 bis 47 bezeichnet. Bei Betrachtung dieser Figur erkennt man sofort, daß
die aufeinanderfolgenden Teilungswinkel, beispielsweise 40 und 41, sehr verschieden voneinander sind
und praktisch im Verhältnis von 1:1,5 zueinander stehen.
Die vorher verwendeten Bezeichnungen und Definitionen sind soweit wie möglich beibehalten; jedoch
müssen hier die Messerfolgen mit gerader und ungerader fortlaufender Nummer gesondert betrachtet
werden.
Die in Fig.5 mit 48 bezeichnete Sinuslinie gilt
für die Messer mit ungerader Nummer, d. h. für das erste, dritte, fünfte und siebte Messer, und wird dargestellt
durch die Funktion
Ψί — <Poi
6>0)
Die Sinuslinie 49 gilt für die Messer mit gerader Nummer und wird dargestellt durch die Funktion
Die beiden Funktionen unterscheiden sich lediglich in dem konstanten Glied ^0, wobei <p02 = 1,5 <poi
ist. Es gilt nunmehr weiterhin
= 360°/n,
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40 um die acht Messer auf dem Umfang des Messerkopfes unterzubringen.
Selbstverständlich können die beiden oben beschriebenen Messerköpfe auch eine von acht abweichende Messerzahl erhalten, ohne daß die Erfindung
hierdurch in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird.
Die erfindungsgemäßen Messerköpfe zeichnen sich gegenüber allen bekannten Messerköpfen durch besondere
Schwingungsfreiheit aus, was sich in einer
Erhöhung der Standzeit, einer Verbesserung der den man bei Messerköpfen mit gerader Messerzahl 45 Oberflächenqualität der bearbeiteten Stellen und
einführt, um zu vermeiden, daß sich einige Messerteilungswinkel
wiederholen, wie dies bei den Abständen 9 und 11, 8 und 12 sowie 13 und 15 der
Fall wäre. Der Winkel Θο wird nicht benötigt bei
Messerköpfen mit ungerader Messerzahl, da bei diesen der vorerwähnte Übelstand ohnehin nicht auftritt.
In diesem Fall kann man also den Punkt 28 mit dem Punkt 29 zusammenfallen lassen.
Die Strecke 25-28 stellt einen Winkel φ0 dar, der
dem Teilungswinkel eines Messerkopfes entspricht, dessen Messer gleiche Abstände haben. Im vorliegenden
Fall ist φ0 = 360°In, wobei η die Messerzahl ist.
Die einander gleichen Strecken 30-31 und 32-33 stellen annähernd die Amplitude « der Sinusschwingung
dar. Sie hängen ab von der für die jeweilige Fräsmaschine zulässigen Änderung der Spanstärke.
Unter Berücksichtigung der vorangehend erläuterten Werte stellt sich die Sinuslinie 27 durch die
Funktion dar:
φ = ?J0 + κ sin (0 + 0O).
Die einzelnen Werte von φ sind der Reihe nach in
F i g. 2 und 3 mit 8 bis 15 bezeichnet.
gegebenenfalls auch in einer Erhöhung der erzielbaren Schnittgeschwindigkeit äußert, insbesondere
wenn es sich um wenig starre Werkstücke handelt.
Claims (3)
1. Messerkopf für Fräsmaschinen, dessen Messer mit ungleichen Teilungswinkeln auf dem
Umfang des Messerkopfes angeordnet sind, wobei die Änderung der Teilungswinkel von einem
Ausgangswert ansteigend bis zu einem Maximalwert und zum Ausgangswert zurückkehrend erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungswinkeländerung der Messer (5), für eine volle Messerbestückung geltend, einer vollen
Sinusschwingung entspricht.
2. Messerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gerader Messeranzahl der
Anfang der Sinusschwingung gegenüber dem Abszissenursprung verschoben ist.
3. Messerkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei gerader Messeranzahl
die Teilungswinkel aller Messer (5) mit
ungerader fortlaufender Nummer sich nach einem anderen Sinusgesetz ändern als diejenige der
Messer mit gerader fortlaufender Nummer, wobei sich die beiden Gesetze lediglich durch ein
konstantes Glied unterscheiden. In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2782490, 2761196;
Klingelnberg, »Technisches Hilfsbuch«, Springer-Verlag, Berlin, 1944, S. 382 und 390.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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---|---|---|---|
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GB (1) | GB1030993A (de) |
NL (1) | NL123385C (de) |
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