DE2556221B2 - Nadelfräser-Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nadelfräser-Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei einer bekannten Anordnung (US-PS 29 07 151) ergeben sich in der Ein- und Auslaufphase eines jeden Werkstücks durch die Schrägstellung der Nadelfräser besondere Probleme, da bei unveränderter Anordnung «o zunächst die gesamte Anpreßkraft der Naidelfräser auf einer sehr geringen Fläche in das Werkstück eingeleitet werden müßte, bzw. der Fräser aufgrund seiner außermittigen Belastung wegkippen würde. Häufig gleichen sich in der Ein-und Auslaufphase die durch die schräggestellten Fräser hervorgerufenen Querkräfte nicht aus, weil noch nicht alle Fräser im Eingriff sind oder weil aufgrund der einseitigen Einspannung des Werkstücks in den vorgenannten Bearbeitungsphasen die Verdrallungen und Krümmungen des Werkstücks ungleiche Querkräfte hervorrufen.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Anordnung so auszugestalten, daß die vorgenannten nachteiligen Wirkungen nicht mehr auftreten können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß das im Kennzeichen des Anspruchs 1 Erfaßte vorgeschlagen.

Mit der Abtasteinrichtung werden Werkstückanfang und Werkstückende ermittelt. Das so erhaltene Signal wird verzögert. Wenn z. B. der Werkstückanfang den zugehörigen Nadelfräser erreicht hat, wird dieser aus seiner Stellung quer zum Werkstück um eine Achse rechtwinklig zur zu bearbeiteten Werkstückoberfläche geschwenkt, so daß er nach Abschluß der Schwenkbewegung die erfindungsgemäße Schrägstellung inne hat. Die Werkzeuge werden von den Zustellmitteln, z. B. von einem Hydraulikzylinder, erst dann mit der vollen Kraft

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65 gegen das Werkstück gedrückt, wenn sie ihre endgültige Lage relativ zum Werkstück eingenommen haben. Der Aufbau der Anpreßkraft geschieht in dem Maße, in dem das Werkzeug mit seiner Länge am Werkstück angreift. Als Gerät zur Ermittlung und Weiterleitung des Winkelwertes der schräg angestellten Fräser dient ein Potentiometer, vorzugsweise ein Cosinuspotentiometer. Dabei können neben der Anpreßkraft des Werkzeugs auf das Werkstück auch die Schwenkgeschwindigkeit des Werkzeugs und die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel des Werkstücks gesteuert werden. Die Abtasteinrichtung ist, in Durchlaufrichtung des Werkstücks gesehen, vor den Werkzeugen angeordnet. Bei Bearbeitungsbeginn sind die Nadelfräser quer zur Durchlaufrichtung des Werkstücks angeordnet. Das Werkstück wird zwischen die Längsmitten der Nadelfräser eingeführt. Die Nadelfräser werden in ihre diagonale Anordnung zum Werkstück geschwenkt, sobald der vordere Werkstückabschnitt den Fräserbereich verläßt. Bevor der hintere Werkstückabschnitt in den Fräserbereich kommt, werden die Nadelfräser aus ihrer diagonalen Anordnung in die Stellung quer zur Durchlaufrichtung des Werkstücks zurückgeschwenkt. Damit wird erreicht, daß die Fräser in der Anfangs- und Endphase mittig belastet werden und daß die Werkzeuge selbst in der Einlaufphase eine Art Einführtrichter bilden. Der Druck des Werkzeuges auf das Werkstück ist während der gesamten Bearbeitung konstant. Die Aufhängung der Nadelfräser ist so nachgiebig gewählt, daß sie Unebenheiten und Verdrallungen des Werkstücks folgen können.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Nadelfräser-Anordnung ist in Anspruch 2 erfaßt.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, das Werkstück zusätzlich gem. Anspruch 3 abzustützen.

Die Erfindung wird im einzelnen an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf einen Nadelfräser,

F i g. 2 die paarweise Anordnung von Nadelfräsern in perspektivischer Darstellung

Fig.3 die seitliche Abstützung des Werkstücks zwischen den Nadelfräsern perspektivisch,

Fig.4 eine Vorrichtung zum Schwenken eines Nadelfräsers in Perspektive.

In F i g. 1 ist ein Werkstück 1 dargestellt, das von einem Nadelfräser bearbeitet wird. Das Werkstück 1 ist eine Bramme mit in etwa ebenen Oberflächenäbschnitten. Der Nadelfräser 2 ist schräg zur Durchlaufrichtung 3 des Werkstücks 1 angestellt. Die Fräserlänge »1« beträgt etwa das Fünffache der Werkstückbreite »Zx<. Der Anstellwinkel »α« ist so gewählt, daß der Fräser mit seiner ganzen Länge »1« die gesamte Breite »b« des Werkstücks 1 bearbeitet. Der Anstellwinkel »α« des Werkzeugs beträgt etwa 78°. Die paarweise erfindungsgemäße Anordnung nach Fig.2 besteht aus den Nadelfräsern 4 und 5, die das Werkstück 1 an gegenüberliegenden Seiten bearbeiten. Die Längsachsen 22, 23 der Nadelfräser 4, S sind gegensinnig mit gleichen Winkeln »«« zur Querachse 24 des Werkstücks 1 angestellt. Die Schnittkräfte 19, 20, die sich nach Größe und Richtung u. a. aus der Umfangskraft der Fräser und der Vorschubkraft des Werkstücks ergeben, heben sich in etwa auf, so daß keine nennenswerten Querkräfte auf das Werkstück einwirken. Aus Richtung des Pfeiles 6 gesehen, haben die Fräser gleichen Drehsinn.

In F i g. 3 wird das Werkstück 1 ebenso wie in F i κ. 2

auf zwei gegenüberliegenden Seiten von den Nadelfräsern 4, 5 bearbeitet. Die Anordnung der Fräser 4, 5 entspricht der Anordnung in Fig.2. Zusätzlich sind auf Höhe der Nadelfräser 4, 5 den nicht bearbeiteten Seitenflächen 7, 8 des Werkstücks Stützrollen 9, 10 zugeordnet. Die Stützrollen 9, 10 stehen mit ihren Achsen 16, 17 senkrecht zur Durchlaufrichtung 3 des Werkstücks. Sie sind mit ihrem Profil der Form der abzustützenden Seitenflächen angepaßt. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um zylindrische Stützrollen. Die Stützrollen sind in einer Ebene mit den Nadelfräsern angeordnet Die wesentliche Funktion der Stützrollen besteht darin, daß sie Schwingungen des Werkstücks, die durch die Nadelfräserbearbeitung angeregt werden können, vermeiden und das Werkstück auf Nadelfräsermitte zentrieren und daß sie auftretende Querkräfte aufnehmen. Da die Richtung der Querkräfte nicht vorhersehbar ist, sind die Stützrollen 9, 10 bevorzugt paarweise gegenüberliegend angeordnet.

In der Anfangs- und Endphase der Bearbeitung eines Werkstücks wäre in der gezeigten Fräseranordnung nicht die gesamte Fräserlänge belastet. Ein oder zwei (bei Doppel-Anordnung der Fräser) außermittige Fräserabschnitte müßten die gesamte Anpreßkraft aufnehmen. Deshalb ist bei der Erfindung vorgesehen, im Anfangs- und Endstadium der Bearbeitung eines Werkstücks die Fräser quer zur Durchlaufrichtung des Werkstücks anzustellen. Hierzu dient die Schwenkvorrichtung 11. Alle Nadelfräser weisen eine derartige Schwenkeinrichtung auf. Einlaufseitig ist dem Nadelfräser 4 eine Abtasteinrichtung 21 zugeordnet. Die Schwenkeinrichtung 11 weist ein Cosinuspotentiometer 26 auf, das der Ermittlung und Weiterleitung des Winkelwertes der schräg angestellten Fräser dient. Das Potentiometer ist an den schematisch angedeuteten Hydraulikzylinder 27, an die Zu- bzw. Abführeinrichtung 28 und an den Motor 15 angeschlossen. Die Schwenkeinrichtung 11 besteht aus einem Schneckengetriebe 12, 13 und aus dein die Schnecke 12 antreibenden Motor 15. Das Schneckenrad 13 ist am Werkzeughalter 14 für den Nadelfräser 4 befestigt. Der Werkzeughalter 14 ist im Maschinenrahmen um die Drehachse 18 des Schneckenrades 13 schwenkbar gelagert. Die von der Abtasteinrichtung 21 ausgehenden Impulse setzt der Motor 15 mit einer zeitlichen Verzögerung in eine Drehbewegung der Schnecke 12 um. In Abhängigkeit von der Drehbewegung werden durch das Cosinuspotentiometer 26 der Druck im Hydraulikzylinder 27, sowie die Vorschubgeschwindigkeit der Zu- und Abführeinrichtung 28 und auch die Schwenkgeschwindigkeit des Motors 15

ίο gesteuert. Die Arbeitsweise der Fräsmaschine sei im folgenden an Hand des Anfahrvorgangs erläutert.

Gegen Ende des Bearbeitungsvorgangs an einem Werkstück laufen die einzelnen Schritte in umgekehrter Reihenfolge ab. Das Werkstück wird durch die Zu- und Abführeinrichtung zwischen die quer zum Werkstück angestellten Nadelfräser vorbewegt. Dabei dienen sowohl die seitlichen Stützrollen, als auch die Nadelfräser selbst als Einführtrichter für das zu bearbeitende Werkstück. Die Abtasteinrichtung 21, die den Werkstückanfang zuvor ermittelt hat, hat das Ankunftssignal des Werkstücks verzögert, bis das Werkstück zwischen die Nadelfräser vorgeschoben ist. Jetzt beginnt die Schwenkbewegung des bzw. der bereits rotierenden Nadelfräser. Die Nadelfräser schwenken in eine diagonale Anordnung im Verhältnis zum Werkstück, so daß der Fräser mit seiner ganzen Länge die gesamte Breite des Werkstücks bearbeitet. Während dieser Schwenkbewegung wird die Anpreßkraft, mit der der Hydraulikzylinder 27 den Nadelfräser 4 an das

jo Werkstück anpreßt, erhöht.

Ebenso wird die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks während der Schwenkbewegung des Fräsers erhöht. Im gleichen Zeitraum wird die Schwenkgeschwindigkeit des Fräser herabgesetzt. Die Veränderungen von Anpreßkraft, Vorschubgeschwindigkeit und Schwenkgeschwindigkeit sind so abgestimmt, daß, wenn der Fräser seine diagonale Arbeitsstellung eingenommen hat, das Werkstück etwa um eine halbe Fräserlänge vorbewegt worden ist und die vom Zylinder 27 ausgehende Anpreßkraft ihren Maximalwert erreicht hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Nadelfräser-Anordnung zur Bearbeitung von etwa ebenen Oberflächen länglicher Werkstücke mit mindestens einem zylindrischen Nadelfräser, dessen Länge größer ist als die Breite des zu bearbeitenden Werkstücks und der schräg zur Durchlaufrichtung des Werkstücks angeordnet ist und mit einer Schwenkvorrichtung für jeden Nadelfräser, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Abtasteinrichtung zur Ermittlung von Werkstückanfang und Werkstückende, die unmittelbar vor den Nadelfräsern angeordnet ist, und durch ein mit der Schwenkvorrichtung verbundenes Gerät zur Ermittlung und Weiterleitung des Winkel wertes der schräg angestellten Fräser, das an die Verstellmittel der Werkzeuge angeschlossen ist.

2. Nadelfräser-Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Anstellwinkel («) des Nadelfräsers (2, 4, 5) gegenüber dem Werkstück (1) so gewählt ist, daß der Fräser mit seiner ganzen Länge (»1«) die gesamte Breite (»b«) des Werkstücks bearbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräserlänge (»i«) das Zweibis Zwanzigfache der Werkstückbreite (»b«) beträgt.

3. Nadelfräser-Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Seitenflächen (7, 8) des Werkstücks (1) im Bereich der Nadelfräser (4, 5) Stützelemente (9, 10) zugeordnet sind, die mit ihren Umfangsflächen an den Seitenflächen des Werkstücks anliegen.