DE1280633B

DE1280633B - Messerkopf fuer Fraesmaschinen

Info

Publication number: DE1280633B
Application number: DED40981A
Authority: DE
Inventors: Michel Careje
Original assignee: DEREFA POUR LE D Ets
Current assignee: DEREFA POUR LE D Ets
Priority date: 1962-05-11
Filing date: 1963-02-26
Publication date: 1968-10-17
Also published as: US3203072A; CH416269A; BE627689A; GB1030993A; NL123385C; FR1330304A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

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)

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. 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 0_O, 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 <p_oi 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 Θ_ο 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 + 0_O).

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

Patentansprüche:

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