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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formt eilen aus plattenförmigem
Material Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung von Formteilen aus plattenförmigem Material. In der Praxis ergibt sich
oft die Aufgabe, Formteile mit parallelen Oberflächen und beliebigen Umrissen hertustellen
Solche Formteile aus Metall, deren Umgrenzungsflächen senkrecht zu den Parallelebenen
ausgerichtet sind, können in vielen Fällen durch Stanzen hergestellt werden. Bei
vielen Werkstoffen wie z. B. manchen Metallen, Holzpreßplatten, Preßplatten aus
Verbundstoffen usw. versaget dieses Stanzverfahren Jedoch. Auch Kunststoffe erschweren
sehr häufig das Stanzen und machen besondere Maßnahmen wie z. B. Erwärmen erforderlich.
Prinzipiell aber können beim Stanzen nur Formteile mit Umrißflächen aus Plattenmaterial
herausgearbeitet werden, die senkrecht zu den beiden Plattenflächen außgerichtet
sind, wobei jedoch dem Werkstoff entsprechend dar Umfang des Formteils groß gegenüber
der Dicke .1.5 plattenförmigen Materials sein muß, um den Stanz--vorJang überhaupt
durchf@hren zu können.
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Es ist auch bekatuit, die erwahnten Formteile aus
Platten
auszusägen, wobei es jedoch kaum möglich ist, die verschiedenen Umrißflächen exakt
zu erhalten. Auch sind Sägeverfahren sehr langwierig und teuer. Ferner zählen noch
zum Stand der Technik solche VerSahrenX bei denen unter Anwendung hoher Temperaturen
mittels Autogen- bzw. Elektroschweißgeräten oder Glühetäben die Formteile aus den
Platten herausgearbeitet werden.
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Bekanntlich lassen sich mit solchen Verfahren nur unvollkommen ausgebildete
Umrißflächen erzielen, die dann nachgearbeitet werden. Viele Werkstoffe sind auch
völlig ungeeignet zur Durchführung dieser erwähnten Verfahren. Formteile aus Werkstoffen,
die spanabhebend bearbeitbar sind, werden auch bekanntlich aus plattenförmigem Material
hergestellt, indem zuerst Plattenelemente gestanzt oder herausgesägt und diese dann
zusammengepreßt und als Block gemeinsam z. B. auf einer Kopierdrehbank bearbeitet
werden.
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Dieses Verfahren ist sehr umständlich und für die Massenherstellung
deshalb schlecht geeignet.
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Zur Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik macht es sich
deshalb die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von
Formteilen aus plattenförmigem Material und eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens vorzuschlagen, bei dessen Anwendung es möglich ist, Formteile mit be-Liebigen
Umrissen und beliebigem Verlauf der Umrißflächen selbst einfach und schnell aus
spanabhebend bearbeitbarem Plattenmaterial herzustellen, wobei die Umrisse bzw.
die Umrißflächen absolut glatt entstehen.
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Ferner wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen.
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ziele Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Herstellung
von Formteilen aus plattenförmlgem
Material vorgeschlagen wird,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß mittels eines geführten, rotåtionssymmetrischen
Schaftfräsers, dessen Umfangsgeschwindigkeit sehr groß gegen die relative Führungsgeschwindigkeit
und in gleicher Richtung wie diese in Bezug auf den herzustellenden Umriß gerichtet
iat, das Formteil aus der Platte herausgetrennt wird.
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Ferner wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß sie einen, an einem Längsschlitten starr oder schwenkbar angebfachten Fräserantrieb
mit einem Schaftfräser, einen Dreharm, an dem der Längsschlitten längs verschiebbar
angeordnet ist und der an einer Vertikalwelle befestigt ist, deren Drehachse senkrecht
zur Ebene der Platte ausgerichtet ist und die mit einem Drehantrieb verbunden ist,
eine Hub- bzw. Schwenkeinrichtung zum Heben bzw. Schwenken des Fräserantriebe, eine
Verstelleinrichtung zum Längsverfahren des Längsschlittens, einen Arbeitstisch,
der mit einer Fußplatte verbunden ist und auf dem, fluchtend mit der Vertikalwelle
ein Saugelement angeordnet ist, dessen Umfang kleiner ist als der des herauszutrennenden
Formelemente, ein oder mehrere, auf dem Arbeitstisch sngebrachten Halteelemente
und Führungselemente und einen Vertikalträger aufweist, der den Arbeitstisch mit
dem Horizontalarm verbindet.
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In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Anwendung der vorliegenden
Erfindung besonders bei plattenförmigem Material aus Leichtmetall-Legierungen, Holzpreßstoffen
und nicht oder nur unter erscllwerenden Umständen stanzbarem Kunststoff vorteilhaft
ist. In diesen Fällen wird nur ein Bruchteil acr Zeit benötigt, die bei Anwendung
bekannter Verfahren erforderlich ist, wobei darüberhinaus beliebige Umrißflachen
absolut glatt
erzielt werden.
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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Ee zeigt:
Fig. 1 eine Teilansicht einer Platt.1 aus der ein kreisrundes Formteil teilweise
herausgetrennt ist, Fig. 2 einen Schnitt 1 - I gemäß Fig. 2, Fig. 3 eine Ansicht
des herausgetrennten Formteils gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt II
- II nach Fig. 3, Fig. 5 eine Teilansicht einer Platte, aus der eben ein kreisrundos
Formteil mit konischem Umriß teilweise herausgetrennt ist, Fig. 6 einen Schnitt
III - III nach Fig. 5, Fig. 7 eine Ansicht des herausgetrennten Formteils gemäß
Fig. 5 und Fig. 6, Fig. 8 einen Schnitt IV - IV nach Fig. 7, Fig. 9 eine Ansicht
eines herausgetrennten Formteils, das eine Aussparung aufweist, deren äußere Umrißfläche
eine andere Neigung wie die Umrißfläche der Aussparung aufweisen, Fig. 10 einen
Schnitt V - V nach Fig. 9, Fig. 11 eine Ansicht eines herausgetrennten Formteils,
dessen äußere Umrißflächen gleiche Neigungswinkel aufweisen, Fig. 12 einen Schnitt
VI - VI nach Fig. 11, Fig. 13 eine Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens, die eine
von Hand einstellbare Fräserhalterung aufweist,
die während des Betriebes starr eingestellt bleibt, Fig. 14 einen Schnitt VII -
VII nach Fig. 13, Fig. 15 eine Ansicht einer Vorrichtung mit einer Fräserhalterung,
die eine Veränderung der Winkelstellung des Fräsers und der Schlittenstellung im
Betrieb gemäß der beabsichtigten Umrißform des Formteils stufenlos bewirkt und Fig.
16 einen Schnitt VIII - VIII gemäß Fig. 15 Der Schaftfräser 1 ist mit einem Fräserantrieb
2 verbunden, dessen Drehzahl sehr groß ist. Diese Drehzahl ist sehr groß. Sie beträgt
z. B bei Arbeiten mit Polymethakrylsäure-Ester-Kunststoff etwa 20.000 Umdrehungen
pro Minute. Der Fräserantrieb 2 ist an einem Längsschlitten 4 starr oder schwenkbar
befestigt, der seinerseits verschiebbar an einem Dreharm 3 angebracht ist. Dieser
Dreharm ist an einer Vertikalwelle 9 angebracht, deren Drehachse senkrecht zu der
Platte 27 ausgerichtet ist, aus der die einzelnen Formelemente 28 herausgetrenrlt
werden sollen. Angetrieben wird der Dreharm 3 bzw. die Vertikalwelle 9 von einer
Antriebswelle 19 z. B über ein Kegelradpaar 18.
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Diese Antriebswelle 19 und das Kegelradpaar 18 sind in dem Horizont
alarm 8 anordnet und werden durch den Drehantrieb 20 angetrieben, der z. B. ein
Getriebebremsmotor sein kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ruht auf einem Arbeitstisch
5, auf dem fest oder beweglich ein oben offenes Saugelement 15 angeordnet ist, das
mit der Vertikalwelle 9 fluchtet und mit einem Gerät zur Erzeugung eines Unterdrucks,
z. B. einer Vakuumpumpe verbunden ist. Der Umfang dieses Saugelements
ist
kleiner als der des herauszutrennenden Formelements. Auf dem Arbeitstisch 5 können
außerdem Halteelemente 16 und Führungselemente 17 zum Halten der Platte 27 während
des Fräsvorganges und zum Führen beim Weitertransport angeordnet sein. ile solche
Elemente können Saug- und glammerorgane und Kugelrollen u. ä. verwendet werden.
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Die in Sig. 13 und Fig. 14 gezeigte Vorrichtung dient g zum Herausfräsen
von Formelementen mit kreisförmigem Umriß und zylindrischen Umrißflächen. Zu diesem
Zweck ist der Fräserantrieb 2 an dem Längsschlitten 4 befestigt, der mittels der
Schlittenlängsführung 12 im Vreharm 3 senkrecht zur Yertikalwelle 9 geführt und
durch ein Handrad 14 verstellt wird, das auf einer-Spindel 13 befestigt ist, die
ihrcrseits mit dem Längsschlitten 4 verbunden ist. Mit der Schlittenverstellung
wird der Durchmesser des Formelementes 28 festgelegt. Der gesamte Dreharm 3 ist
auf der Vertikalwelle 9 längs verschieblich angebracht, wobei zur Ubertragung der
Drehbewegung eine Gleitfeder dienen kann, deren Nut mit 9 a bezeichnet ist. Die
Höhenverstellung des Dreharms 3 erfolgt durch ein Hubelement 11,' das zwischen dem
an der Vertikalwelle 9 befestigten Arm 10 und dem Dreharm 3 angebracht ist.
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Dieses Hubelement 11 kann z. B. ein pneumatischer Arbeitszylinaer
sein, der z. B über eine, an der Vertikalwelle angebrachten dichtenden Drehverbindung
mit dem Preßluftnetz und den entsprechenden Steuerorganen verbunden ist. Der Arbeitstisch
5 ist auf einer Pußplatte 6 und dem Vertikalträger 7 verbunden, der in einen Horizontalarm
8 übergeht. Nachdem der Durchmesser des herauszufräsenden Formelementes eingestellt
ist, wobei sich der Dreharm 3 in seiner oberen Endstellung befindet, wird die Platte
27 auf
den Arbeitstisch gebracht und festgehalten. Dann wird der
Dreharm zunächst senkrecht mit dem rotierenden Schaftfräser 1 nach unten geführt.
Der erwähnte Schaftfräser weist einen exzentrischen Stirnschliff 1 a auf, so daß
er die Platte durchbohren kann. Nachdem sich der Schaftfräser in einer unteren Endstellung
befindet, beginnt sich der Dreharn 3 in Richtung des Pfeiles 30 zu drehen, so daß
der Präserschlitz 27 a in der Platte entsteht. Da die Umrißfläche des Pormelementes
glatter sein soll als die Innenfläche des Fräserschlitzes 27 a, muß sich der Schaftfräser
hierbei in Richtung des Pfeiles 29 drehen. Wenn das Formelement, das während des
Fräservorgangs vom Saugelement 15 gehalten wird, herausgetrennt ist, fährt der Dreharm
3 wieder in seine obere Endstellung und das Formelement kann entnommen werden. Beim
Arbeiten mit Platten aus Polynethakrylsäure-ster-Kunststoff hat sich in der Praxis
gezeigt, daß der rotierende Schaftfräser ii freien Fall in die Platte eingeführt
werden kann und daß eine Schnittgeschwindikeit von etwa 50 cm pro Sekunde bei 3
mm Dicke erreichbar ist. Bei solchen nicht oder nur unter erschwerenden Umständen
stanzbaren Werkstoffen ist das erfindungsgemäße Verfahren allen bekannten weitaus
überlegen. Die Vorrichtung kann selbstverstündlich auch so ausgebildet sein, daß
der Schaftfräser in horizontaler Richtung und die Platte 27 in vertikaler Richtung
ausgerichtet sind. Im Prinzip wäre dann die in Fig. 13 und Fig. 14 bzw. in Fig.
15 und Fig. 16 gezeigte Vorrichtung einfach um 90 Grad gescllwenkt angeordnet.
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Wejin Formelemente mit beliebigen, äußeren Umrißflächen (28 b) hergestellt
werden sollen, muß der
Schaftfräser 1 während der Drehung des Dreharms
3 entsprechend dem gewünschten Umriß geführt werden.
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In diesem Fall muß die Längsbewegung des Längsschlitten 4 und die
Schwenkbewegung des Schaftfräsers gesteuert werden. Ein Ausführungabeispiel einer
Vorrichtung, die hierfür geeignet ist, wird in Fig. 15 und Fig. 16 gezeigt. Der
Fräserantrieb 2 ist an einem Hub- und Schwenktisch 21 befestigt, der mittels zweier
Führungßzapfen 22 vertikal geführt wird.
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Dieser Hub- und Schwenktisch 21 ist über zwei Hubelemente 23 mit dem
Längsschlitten 4 verbunden. Bei gleichzeitiger Betätigung der beiden Hubelemente
23 in einer Richtung kann der Fräaerantrieb mit dem Schaftfräser auf- und abwärts
bewegt werden, während bei Betätigung der Hubelemente in entgegengesetzter Richtung
oder nar eines Hubelementes der Schaftfräser schräg geneigt eingestellt wird. Die
Schrägneigung erfolgt. hierbei in der Weise, daß die Drehachse des Schaftfräsers
beim Schrägstellen in der Ebene verbleibt, in der die Drehachse des Sohaftfräsers
und die der Vertikalwelle 9 ausgerichtet sind. Der Längsschlitten 4 kann z. B. über
eine Zahnstange 24 von einem Zahnrad 25 angetrieben werden, das mit einem Sohlitten-Yerstellantrieb
26 verbunden ist.
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Formelemente 28, die eine oder mehrere Aussparungen mit inneren Umrißflächen
28 e aufweisen, können in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen hergestellt werden.
Die parallelen Ober- und Unterseiten 28 a der Formelementc 28 entsprechen den Flächen
der Platte 27. Bei entsprechender Ausbildung des Sohaftfräsers können die äußeren
und inneren Umrißflächen des Formelementee auch gewölbt oder angefast ausge.
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führt werden.
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Die Steuerung der Drehbewegung des Dreharms 3, der Längsbewegung des
Längsschlittens 4 und der Hubbewegung der Hubelemente 11 bzw. 29, kann z. B. über
Kurven oder sonstige Steuereinrichtungen wie z. B.
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eine numerische Steuerung erfolgen.
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Der Schaftfräser besitzt einen exzentrischen Stirnschliff, Jedoch
keinen Drall.
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- Patentansprüche