-
Die Erfindung betrifft eine auf einer Fräsmaschine montierbare Vorrichtung
zum Fräsen eng nebeneinanderliegender Nuten rechteckigen Querschnittes in ein schrittweise
in Richtung seiner Achse bewegbares Werkstück mit mindestens zwei, nebeneinander
im Abstand der zu fräsenden Nuten angeordneten, als Vor- und Nachfräser wirkenden,
um eine gemeinsame, ortsfeste Achse drehbaren Scheibenfräsern verschiedenen Durchmessers.
-
Zur Ausbildung gerader Rippen in der Oberfläche von Metallteilen ist
es bekannt, mittels einer Vielzahl paralleler, achsgleich- angeordneter Scheibenfräser
gleichzeitig eine Vielzahl nebeneinanderliegender Nuten auszufräsen. Dieses bekannte
Verfahren eignet sich nur für Werkstücke, an deren Oberfläche keine hohen Präzisionsforderungen
gestellt werden.
-
Es ist ferner eine Maschine zur Herstellung von Sägeblättern bekannt,
welche einen Walzenfräser mit einer Vielzahl von stufenweise größer werdenden Fräszähnen
aufweist. Tiefere Nuten rechteckigen Querschnittes können mit dieser Maschine nicht
hergestellt werden.
-
Schließlich ist es auch bekannt, in einer Fräsmaschine auf einem gemeinsamen
Dorn mehrere Scheibenfräser verschiedenen Durchmessers und unterschiedlichen Profils
zur Vor- und Nachbearbeitung eines auf einem schrittweise verschiebbaren Support
aufgespannten Werkstückes anzuordnen, die. den Vorteil haben, daß sie eine sehr
präzise Bearbeitung ermöglichen. Da jedoch diese Scheibenfräser nur am Umfang schneiden,
besteht das Problem, daß während des Fräsens auf die Flanken und Ränder der Nuten
einwirkende Querdrücke ebenso unvermeidbar sind wie eine in bestimmten Fällen beträchtliche
Erwärmung des Werkstückes. Es sind -daher Beschädigungen des Werkstückes insbesondere
dann zu befürchten, wenn eng benachbarte Nuten geschnitten werden sollen. Bei den
bekannten Fräsmaschinen mit mehreren parallelen Fräsern, welche keine Vorrichtungen
zur Stützung der Nutenränder besitzen und mit solchen Vorrichtungen in den meisten
Fällen auch nicht ohne weiteres versehen werden können; muß daher zwischen den Nuten
stets ein relativ breiter Steg bestehen bleiben.
-
In der Industrie werden jedoch häufig Metallteile benötigt, -in- welche
möglichst zahlreiche und dünne Rippen rechteckigen Querschnittes und bestimmter
Neigung gegen die Werkstückachse eingeformt werden sollen, beispielsweise Ummantelungen
von Brennstoffelementen für Kernreaktoren. Durch die Erfindung soll eine Fräsvorrichtung
geschaffen werden, welche mit hoher Fräsgeschwindigkeit gerade und sehr dünne, eng
benachbarte Rippen bis zu einer Stärke von beispielsweise 1 mm herzustellen gestattet,
ohne daß die Gefahr` von Beschädigungen oder einer Verbiegung der Rippen besteht.
-
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß neben dem Fräser größeren Durchmessers (Nachfräser) auf seiner
dem Fräser kleineren Durchmessers (Vorfräser) abgewandten Seite im Abstand zweier
benachbarter Nuten achsgleich eine glatte Stützscheibe angeordnet ist, welche während
des Fräsens in der bereits fertiggefrästen Nut gleitet.
-
Während man mit bekannten Fräsmaschinen, welche mit Vor- und Nachfräsern
arbeiten, bisher wegen der erwähnten Schwierigkeiten nur solche Werkstücke bearbeitete,
bei denen relativ breite Stege zwischen den Nuten bestehen bleiben, z. B. Sägeblätter,
Zahnstangen usw., ergibt sich durch die Erfindung der Vorteil, daß eine solche Fräsmaschine
auch zum präzisen Schneiden sehr eng benachbarter Nuten eingesetzt werden kann.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Draufsicht
auf ein Teil einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Teilansicht der
in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung in vergrößertem Maßstab, die die dreh-- bare
Welle niii den Schneidwerkzeugen sowie das zugehörige, bearbeitete Werkstück nach
dem dritten Arbeitsschritt zeigt, F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines bearbeiteten
Werkstückes und F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer Kopiervorrichtung, die
die automatische Steuerung der Fräsmaschine betätigt.
-
Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung enthält im wesentlichen einen
ersten waagerechten Tisch 1 einer Fräsmaschine bekannter Bauart, die im übrigen
zur Vereinfachung - der Zeichnung -nicht dargestellt ist, der Tisch der Fräsmaschine
ist in Richtung des Doppelpfeiles F1 in üblicher Weise verschiebbar; ferner einen
zweiten waagerechtenTlsch 2, der vom Tisch 1
getragen wird und in bezüg
äüf diesen einstellbar ist, 'der Tisch 2 ist dabei nach -Art von Fräsmaschinentischen
mit einer Einrichtung. zum Verschieben in Richtung des Doppelpfeiles F, versehen,
beispielsweise mit einer Zahnstange,1 a, die mit Hilfe eines pneumatischen Arbeitszylinders
2b-gesteuert wird; und einen dritten horizontalen Tisch 3 nach Art eines Kopiertisches,
der vom Tisch 2 getragen wird, durch irgendeine bekannte Anordnung in senkrechter
Richtung verstellbar ist und einen Support trägt, an dem das zu bearbeitende Werkstück
4 befestigt ist.
-
Oberhalb des Werkstückes 4 ist eine drehbare Welle 5 in zwei
Lagern 6, 7- des nicht dargestellten Rahmens der Fräsmaschine gelagert, eines der
Lager enthält einen Antrieb, der die Welle 5 zu -drehen gestattet.
-
Die Welle 5 trägt im mittleren Teil eine Scheibe
8
und zwei Fräser 9, 10, die am besten in F i g. 2 erkennbar sind.
-
Die Fräser 9, 10 sind grob gezahnte Scheibenfräser hoher Schnittleistung
für Leichtrnetall-Legierungen. Die Dicke der Fräser entspricht jeweils der Breite
der zu schneidenden Nuten 11 a, 11 b, 11 c. Der Durchmesser des Fräsers
9 ist um so viel kleiner als der Durchmesser des Fräsers 10@ daß der Fräser
9 im Betrieb eine Nut bis etwa zur Hälfte der Höhe einer Rippe verschneidet, während
der Fräser 10 die Nut in der vollen Höhe einer Rippe bildet.
-
Die Scheibe 8 ist dünn und poliert, ihr Durchmesser ist vorzugsweise
-höchstens gleich dem des Fräsers 9, und ihre Dicke ist etwas kleiner als die Breite
einer Nut.
-
Die Scheibe 8 und die Fräser 9, 10 sind unter Zwischenlage
zweier Abstandshalter- oder Beilagscheiben 12, 13, deren Dicke jeweils der
einen Rippe entspricht, senkrecht zur Achse der Welle 5 auf diese aufgespannt.
-
Die beschriebene Fräsvorrichtung arbeitet folgendermaßen: Der Tisch
2 wird so eingerichtet, daß die beim Verschieben des Tisches 1 in
Richtung des
Doppelpfeiles F1 in das Werkstück 4 geschnittenen Nuten
mit der Achse des Werkstückes den gewünschten Winkel, z. B. 25°, einschließen; das
Werkstück 4 wird auf dem am Tisch 3 befestigten Support aufgespannt, und seine Lage
wird durch Drehen um seine Achse so eingerichtet, daß sich beim Schneiden der Nuten
ein gewünschter Winkel, beispielsweise 15°, zwischen der Symmetrieachse des Mantels
und der Vertikalrichtung der Maschine ergibt.
-
Die Welle 5 wird dann in Umdrehung versetzt, und der Tisch 3 wird
vertikal gehoben, der Fräser 9 schneidet dabei am einen Ende des Werkstückes eine
erste Nut halber Tiefe über die ganze Länge der Verschiebung des Tisches 1; der
Tisch 3 wird dann abgesenkt, und der Tisch 2 wird in Richtung des Pfeiles F, in
Richtung auf das genannte Ende um eine Strecke verschoben, die gleich dem längs
der Achse des Werkstückes gemessenen axialen Abstand zweier benachbarter Nuten ist;
der Tisch 3 wird dann wieder gehoben, und der Fräser 10 schneidet die erste Nut
fertig, während der Fräser 9 eine zweite Nut halb vorschneidet usw. Man erhält auf
diese Weise Rippen, wie sie in F i g. 3 am Beispiel eines Brennelementmantels 15
dargestellt sind, der Sektoren 1.6 a, 16 b usw. enthält,
die durch Nuten oder Schlitze 17 a, 17 b, 17 c usw. getrennt sind. Die geradlinigen
Rippen 18 benachbarter Sektoren laufen pfeif- oder sparrenartig zusammen.
-
Beim Schneiden der Nuten greift die Scheibe 8 in eine Nut ein, die
neben derjenigen liegt, die gerade vom Fräser 10 fertig geschnitten wird, sie stützt
dadurch die Wand der Nut, die sie teilweise ausfüllt, derart ab, daß die Rippe,
die die gerade bearbeitete Nut und die benachbarte Nut trennt, durch die Scheibe
abgestützt wird und sich nicht deformieren kann; um die Reibung der Scheibe an den
Wänden der Nut, in der sie läuft, herabzusetzen und ein Fressen von Spänen zu verhindern,
ist die Scheibe zweckmäßigerweise sulfurisiert.
-
Während der Bearbeitung des Werkstückes kann eine Entfernung der anfallenden
Späne und eine Kühlung auf irgendeine bekannte Weise erfolgen, beispielsweise durch
Druckluft.
-
Die verschiedenen Vorschubbewegungen der drei Tische werden auf irgendeine
bekannte Weise automatisch gesteuert.
-
Um eine konstante Dicke des Materials zwischen einer Innenbohrung
des Werkstückes, wie sie bei einem Brennelementmantel vorhanden ist, und dem Boden
einer Nut zu gewährleisten, erfolgt die automatische Steuerung mittels einer Kopiereinrichtung"
die in F i g. 4 schematisch dargestellt ist.
-
Die Kopiereinrichtung enthält eine Schablone 20,
die in einer
zu den Fräsern parallelen Vertikalebene angeordnet ist und ein Profil 20a aufweist,
das dem Boden der Nut des Werkstückes entspricht. Die Schablone 20 ist mit dem Kopiertisch
3 vertikal und dem Tisch 1 in Richtung des Pfeiles F1 verschiebbar verbunden und
wirkt mit einem kreisförmigen Taster 23 gleichen Durchmessers wie der Fräser 10
zusammen. Der Taster 23 ist in der Ebene der Schablone angeordnet und am Ende einer
Stange 22 befestigt, die in Vertikalrichtung nur wenig ausweichen kann, beispielsweise
16 mm, und mit einer Gebervorrichtung 21, z. B. einem hydropneumatischen Verteiler,
verbunden ist, der vom Rahmen 21 a der Fräsmaschine getragen wird.
-
Die beispielsweise dargestellte Kopiereinrichtung arbeitet folgendermaßen:
Wenn der Tisch 1 in Richtung des Pfeiles F1 verschoben wird, folgt der Taster 23
dem Profil der Schablone und steuert dementsprechend über die Gebervorrichtung
21 und irgendeine bekannte Anordnung den Tisch 3, der sich dann in Vertikalrichtung
so verschiebt, daß der Kontakt zwischen dem Fühler 23 und der Schablone
20 erhalten bleibt.
-
Eine Verteiler- oder Schiebersteuerung erlaubt, den Tisch 3 während
des Rücklaufzyklus in seiner unteren Stellung zu verriegeln, gleichzeitig erlauben
die obenerwähnten verschiebbaren Gleitverbindungen die Schablone in der Ebene des
Tasters zu halten, während sich die Tische 2 und 3 entsprechend F2 verschieben.