DE19856088A1 - Verfahren zum Herstellen von Fensterrahmen - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen von Fensterrahmen, insbesondere von Bogenteilen, beschrieben, wobei in eine Rahmenleiste eine Profilnut, insbesondere eine Schattennut, eingefräst wird. Um das Verfahren zu verkürzen und die erzielbare Oberflächenqualität zu erhöhen, wird vorgeschlagen, die Nut unter Verwendung eines Scheibenfräsers einzufräsen, dessen Umfang mit Werkzeugschneiden versehen ist, die dem Fräsprofil für die Nut entsprechen, wobei sich die Drehachse des Scheibenfräsers quer zur Krümmungsachse der Fensterrahmenteile erstreckt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Fensterrahmen der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.

Fensterrahmen werden überwiegend in großen Fertigungsstraßen hergestellt, in de­ nen die Profilierung der Rahmenleisten zur Aufnahme des Glases sowie die Profilie­ rung und Abtrennung der Glasleiste in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten im we­ sentlichen automatisiert abläuft. Es gibt jedoch immer wieder Fenster-Sonderanferti­ gungen, besonders für Bogenfenster, die nicht auf diesen Fertigungsstraßen herge­ stellt werden können, sondern bei denen die üblichen Mehrfunktions-Holzbearbei­ tungsmaschinen eingesetzt werden, beispielsweise eine Oberfräse, insbesondere ei­ ne CNC-gesteuerte Oberfräse. Kleinere Nuten, beispielsweise die sogenannte Schattennut, wurden bei diesen Maschinen bisher durch Schaftfräser, d. h. durch Frä­ ser hergestellt, die mit dem Nutenprofil im wesentlichen an ihrer Stirnseite versehen sind und um eine parallel zur Tiefeneinstellung verlaufende Drehachse angetrieben werden, wobei diese Drehachse meist vertikal verläuft. Mit diesen Schaftfräsern kön­ nen zwar feinere Arbeiten durchgeführt werden, nachteilig daran ist jedoch ihr ver­ gleichsweise geringer Durchmesser und die daraus resultierende geringe Umfangs-, d. h. Schnittgeschwindigkeit. Diese geringe Schnittgeschwindigkeit erhöht einerseits die Bearbeitungszeit und ergibt andererseits eine unbefriedigende Oberflächenquali­ tät.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Fensterrahmen, insbesondere für Sonderanfertigungen, bereitzustellen, mit dem die Bearbeitungszeit verkürzt und die Oberflächenqualität verbessert wird.

Die Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst.

Durch die Verwendung eines entsprechend profilierten Scheibenfräsers kann die Schnittgeschwindigkeit (bedingt durch den größeren Durchmesser dieser Fräser) ent­ scheidend erhöht werden, so daß die Oberflächenqualität verbessert und die Bearbei­ tungszeit verkürzt wird. Scheibenfräser wurden zwar schon bisher in der Holzbearbei­ tung eingesetzt, jedoch nur für schwere Arbeiten. Der Einsatz von Scheibenfräsern für feinere Arbeiten, wie es z. B. die Herstellung einer Schattennut in der Fensterfertigung, insbesondere auf einer CNC-Oberfräse ist, wurde bisher noch nicht in Erwägung ge­ zogen.

Zweckmäßigerweise wird der Scheibenfräser gemäß Anspruch 2 um eine im wesentli­ chen horizontale Achse angetrieben.

Durch die in den Ansprüchen 3 und 4 angegebene Maßnahme wird insbesondere auch die Herstellung von geschweift verlaufenden Nuten mit einem Scheibenfräser möglich.

Die Ansprüche 5 bis 7 beschreiben einen besonders bevorzugten Fräser zur Verwen­ dung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Bogenteil für einen Fensterrahmen nach einem ersten Arbeits­ schritt,

Fig. 2 das Bogenteil nach einem weiteren Arbeitsschritt,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Bogenteil für einen Fensterrahmen während eines dritten Arbeitsschrittes,

Fig. 4 das Bogenteil nach Beendigung des Arbeitsschrittes nach Fig. 3,

Fig. 5 das Bogenteil nach einem weiteren Arbeitsschritt,

Fig. 6 das Bogenteil nach einem weiteren Arbeitsschritt,

Fig. 7 das Bogenteil nach einem weiteren Arbeitsschritt, und

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Verfahrens bei Herstellen eines geschweiften Bogenteils mit einem Scheibenfräser.

Zum Herstellen eines Fensterrahmens für ein Bogenfenster mit einer nur auf einer Seite des Rahmens liegenden Krümmungsachse X, wird zunächst eine Rahmenleiste 1 vorbereitet. Die Rahmenleiste 1 weist einen rechteckigen Querschnitt mit zwei ein­ ander gegenüberliegenden, ebenen Seiten 1a, 1b und einer gekrümmten, inneren Seite 1c sowie einer gekrümmten, äußeren Seite 1d auf, wobei die Seiten 1c und 1d um die gleiche, in den Figuren senkrecht verlaufende Krümmungsachse X mit Krüm­ mungsradien R_1a und R_1b gekrümmt sind, so daß die Leiste 1 über ihre gesamte Län­ ge den gleichen Querschnitt aufweist. Quer über eine Ecke 1E zwischen der inneren gekrümmten Fläche 1c und der nach oben weisenden, geraden Fläche 1b werden anschließend Gehrungsfräsungen 2 eingearbeitet, die den Beginn und das Ende des späteren Glaseinsatzes begrenzen.

Anschließend wird, wie Fig. 2 zeigt, in die inneren gekrümmte Fläche 1c ein Glasfalz 3 eingearbeitet oder zumindest vorzerspant, und die Leiste 1 im Bereich der Ecke 1E abgerundet. Dies kann beispielsweise mit bekannten Scheibenfräsern durchgeführt werden, die sich um eine vertikale Drehachse drehen und an ihrem Umfang mit gera­ den Werkzeugschneiden versehen und so dick sind, wie der Glasfalz 3 breit sein soll.

Anschließend wird, wie Fig. 3 zeigt, in die nach oben weisende Fläche 1b und parallel zu den gekrümmten Flächen 1c und 1d eine Schattennut 4 eingefräst. Die Schatten­ nut 4 profiliert und markiert diejenige Stelle, an der später der oberhalb des Glasfalzes 3 liegende Leistenbereich in Form einer Glasleiste 5 abgetrennt wird. Die Schattennut 4 weist einen im wesentlichen parallel zur oberen Fläche 1b verlaufenden Nutgrund 4a und zwei nach außen abgerundete, symmetrisch zueinander angeordnete Nuten­ flanken 4b, 4c auf. Die Tiefe der Schattennut 4 ist so gewählt, daß die spätere An­ satzstelle der Glasleiste 5 im Schatten liegt und deshalb nicht auffällt.

Wie Fig. 3 zeigt wird die Schattennut 4 mit einem Scheibenfräser 6 eingefräst, der über einen einseitigen Wellenstumpf um eine im wesentlichen horizontale Achse 6a angetrieben wird. Die Achse 6a erstreckt sich quer zur Krümmungsachse X der inne­ ren gekrümmten Fläche 1c der Rahmenleiste 1. Der Scheibenfräser 6 weist einen Scheibenkörper 7 auf, und ist an seinem Umfang mit einem Schneidprofil 8 versehen, das im Querschnitt dem bisher an der Stirnseite angeordneten Schneidprofil der bis­ lang verwendeten Schaftfräser entspricht, d. h. eine Komplementärform für die ge­ wünschte Form der Schattennut 4 darstellt. Insbesondere enthält das Schneidprofil 8 eine sich im wesentlichen axial und gerade erstreckende Werkzeugschneide 8a für den Profilgrund 4a und symmetrisch an beiden Seiten anschließende, gekrümmte, d. h. eine Radial- und eine Axialkomponente ihrer Erstreckung aufweisende Werk­ zeugschneiden 8b, 8c für die Profilflanken 4b, 4c, die jedoch ebenfalls umfangsseitig angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt in gestrichelter Darstellung die spätere Rückseite 5a der Glasleiste 5 so­ wie das angestrebte Endprofil 5b der fertigen Rahmenleiste 1. Wie daraus ersichtlich, wäre somit die gekrümmte Werkzeugschneide 8b zur Herstellung der Profilflanke 4b an der der Krümmungsachse X abgewandten Seite des Profilgrundes 4a nicht not­ wendig. Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient diese Werkzeugschneide 8b da­ zu, ein Ausreißen des Holzes in der sogenannten Nachschnittzone (bedingt durch den großen Scheibendurchmesser) zu verhindern.

Das Schneidprofil am Umfang des Scheibenfräsers kann jedoch jede andere ge­ wünschte Form annehmen, die der gewünschten Querschnittsform der Schattennut und gegebenenfalls dem gewünschten Grad des Freischneidens entspricht. So kann beispielsweise das Schneidprofil auch unsymmetrisch aufgebaut sein.

Der Scheibenkörper 7 kann somit einen Durchmesser aufweisen, der den Durchmes­ ser der bislang verwendeten Schaftfräser weit übersteigt, so daß seine Schnittge­ schwindigkeit, bei gleicher Spindeldrehzahl, sehr viel größer ist als die eines Schaft­ fräsers. So wird beispielsweise mit einer Spindeldrehzahl von 14500 U/min bis zu 15 000 U/min ein Vorschub in der Längenbearbeitung von 9 m/min möglich. Durch diese hohen Schnittgeschwindigkeiten wird zum einen die Bearbeitungszeit entschei­ dend verringert und zum anderen die Oberflächenqualität erhöht. Bevorzugt wird für diese Arbeit eine CNC-Oberfräse eingesetzt, es ist jedoch auch möglich, andere, ge­ eignete Maschinen zu verwenden. Auf jeden Fall sollte jedoch der Werkzeugdurch­ messer auf die mögliche Drehzahl abgestimmt werden, um sich möglichst weitgehend an die idealen Bearbeitungsparameter anzunähern.

Die Schattennut 4 wird über die gesamte Länge der Leiste 1 eingefräst, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Anschließend wird im Bereich der Schattennut 4 die Glasleiste 5 und die restlichen Abfallstücke 5a jenseits der Gehrungsfräsungen 2 abgetrennt.

Wie Fig. 6 zeigt, wird die Rahmenleiste 1 anschließend noch weiter profiliert, wie dies im Hinblick auf das gewünschte Aussehen des Rahmens und im Hinblick auf die spe­ ziell verwendete Glassorte und Abdichtung notwendig ist. Anschließend wird die Bo­ genleiste 1 mit den anderen Teilen, dargestellt ist beispielsweise ein Eckteil 10 (Fig. 7) ergänzt. Anschließend wird das Glas eingesetzt und die Glasleiste 5 zum Abschluß des Glases wieder am Rahmen befestigt.

Fig. 8 zeigt die Herstellung von geschweiften Bogenteilen, d. h. von Bogenteilen, die neben ihrer Krümmungsachse X eine zweite Krümmungsachse Y aufweisen, die auf der der Krümmungsachse X gegenüberliegenden Seite der Rahmenleiste 1', d. h. an der dem Wellenstumpf mit der Achse 6a gegenüberliegenden Seite des Scheibenfrä­ sers 6, angeordnet ist. Um auch dabei die Schattennut 4' sauber einfräsen zu können, wird die Drehachse 6a bezüglich der außenliegenden Krümmungsachse Y ver­ schränkt, so daß die Drehachse 6a die Krümmungsachse Y nicht mehr schneidet, d. h. keinen Radius zur Krümmungsachse Y mehr bildet, sondern mit den Radien R₂ einen Winkel α bildet. Die Größe des Winkels α muß auf die gewünschte Tiefe der Schat­ tennut 4', den Durchmesser des Scheibenfräsers 6, seine axiale Breite und die Größe der Radien R₂ so abgestimmt werden, daß trotz des größeren Durchmessers des Scheibenfräsers 6 das sogenannte Nachschneiden verhindert wird, d. h. verhindert wird, daß das Profil verfälscht wird. Der Winkel α beträgt bevorzugt 2 bis 10° und ins­ besondere 3 bis 5°. Durch die beschriebene Verschränkung um den sorgfältig zu be­ stimmenden Winkel ist es möglich, zumindest eine Seite der Schattennut exakt maß­ haltig und exakt mit der gewünschten Profilform auch mit dem erfindungsgemäß ver­ wendeten Scheibenfräser zu fräsen, wobei durch ein Verkippen der Achse 6a entwe­ der in Vorschubrichtung V oder entgegen Vorschubrichtung V die weniger exakt aus­ gefallene Profilfläche an diejenige Seite verlagert werden kann, die später sowieso nachgearbeitet oder abgetrennt wird. Die Verschränkung der Drehachse 6a bezüglich des Radius R₂ um die außenliegende Krümmungsachse Y stellt somit eine weitere Möglichkeit dar, die zusätzlich oder alternativ zur entsprechenden Werkzeugschneide oder Schneidprofilgestaltung vorgesehen ist, einen Scheibenfräser mit seinem, vergli­ chen mit Schaftfräsern, vergleichsweise großen Durchmesser so an seine erfin­ dungsgemäße Aufgabe zum Schneiden schmaler Schattennuten anzupassen, daß eine saubere Nut, d. h. eine Nut mit wenigstens einer, relevanten, sauberen Profilflan­ ke hergestellt werden kann.

Bei besonders ungünstigen, beispielsweise besonders tiefen Schattennuten kann die Drehachse 6a auch gegenüber der inneren Krümmungsachse X verschränkt werden.

Die Verschränkung um den Winkel α wird, je nach eingesetzter Maschine, durch eine entsprechende Vorschubführung des Werkzeugkopfes und/oder eine entsprechende Führung des Werkstückes beim Vorschub erreicht.

In Abwandlung des beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiels können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere Nutenquerschnitte hergestellt werden. Obwohl sich das Verfahren besonders für Bogenteile eignet, können damit auch andere Fensterrahmenformen hergestellt werden. Der Scheibenfräser muß nicht unbedingt um eine horizontale Drehachse gedreht werden, sondern kann je nach La­ ge der Leiste bzw. je nach gewünschter Nutenform auch um eine geneigte Drehachse umlaufen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen von bogenförmigen Fensterrahmenteilen, wobei in eine Rahmenleiste eine Profilnut, insbesondere eine Schattennut, eingefräst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut unter Verwendung eines Scheibenfräsers eingefräst wird, dessen Umfang mit Werkzeugschneiden versehen ist, die dem Nutenprofil ent­ sprechen, wobei sich die Drehachse des Scheibenfräsers quer zur Krümmungsachse der Fensterrahmenteile erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenfräser um eine im wesentlichen horizontale Drehachse angetrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß :die Dreh­ achse des Scheibenfräsers die Krümmungsachse des Fensterrahmenteils nicht schneidet und mit dem Krümmungsradius einen Winkel (α) einschließt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwi­ schen etwa 2° bis etwa 10° liegt.

5. Fräser zur Verwendung im Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn­ zeichnet durch einen um eine Mittellinie (6a) antreibbaren Scheibenkörper (7) mit ei­ nem an seiner Umfangsfläche ausgebildeten Schneidprofil (8) für eine Schattennut (4) mit einem Profilgrund (4a) und wenigstens einer Profilflanke (4b, 4c), wobei das Schneidprofil (8) umfangsseitige Werkzeugschneiden (8a, 8b) sowohl für den Profil­ grund (4a) als auch die Profilflanken (4b, 4c) enthält.

6. Fräser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidprofil (8) we­ nigstens eine im wesentlichen axial verlaufende Werkzeugschneide (8a) und wenig­ stens eine sich an die axial verlaufende Werkzeugschneide (8a) anschließende weite­ re Werkzeugschneide (8c) mit einer Radialkomponente aufweist.

7. Fräser nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Werkzeugschneide (8b) zum Freischneiden.