DE2626943C3

DE2626943C3 - Planfräswerkzeug

Info

Publication number: DE2626943C3
Application number: DE2626943A
Authority: DE
Inventors: Jiri Oberglatt Cesal
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-06
Filing date: 1976-06-16
Publication date: 1981-08-27
Also published as: CH595171A5; US4072083A; DE2626943B2; DE2626943A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Planfräswerkzeug mit an einer Fräsmaschinenspindel befestigbarem Grundkörper, in dem wenigstens ein ein Schneidelement tragender Schneidenhalter beweglich gelagert ist, der unter der Wirkung einer nachgiebigen Kraft gegen einen seine Arbeitsstellung definierenden Anschlag drückbar ist und der mittels eines an ihm angebrachten Nockens, der mit einer mit dem Grundkörper verbundenen und bezüglich des Werkstückes drehfeststellbaren Steuerkurve zusammenwirkt, gegen die nachgiebige Kraft im Verlauf einer Umdrehung des Grundkörpers aus seiner Arbeitsstellung in eine zurückgezogene Stellung bringbar ist, in der das Schneidelement außer Eingriff mit einer zu fräsenden Werkstückoberfläche ist.

Bei der Metallbearbeitung durch stirnseitiges Fräsen erfolgt üblicherweise die Spanabtragung mit Hilfe von Schneiden auf der in Vorschubrichtung vorderen Umdrehungshälfte. Auf der hinteren Umdrehungshälfte hinterlassen diese Schneiden — beispielsweise als Folge des etwas zurückfedernden Materials — ebenfalls Frässpuren, wodurch die fertig bearbeitete Oberfläche unregelmäßig wird, was bei hochpräzisen Oberflächen unerwünscht ist.

Man hat versucht, diesem Nachteil dadurch zu begegnen, daß man die Fräsachse von Stirnfräsern etwas neigt Hierbei allerdings weist die bearbeitete Bahn unerwünschterweise eine leicht konkave Krümmung auf.
Ein Planfräswerkzeug der eingangs erwähnten Art wird in der DE-AS 22 53 447 beschrieben; dort sitzt der Fräskopf an einem Drehschaft und weist wenigstens einen mit einem abwärtsragenden Schneidelement versehenen Schneidenhalter auf, welcher während der Drehbewegung um die Drehachse an der sich relativ

ίο zum Schneidenhalter bewegenden Steuerkurve aus zueinander höhenversetzt parallelen Teilringflächen mit diese verbindenden Schrägflächen geführt wird, wobei die eine Teilringfläche den Schneidenhalter in seiner Ruhelage hält, aus der er über die eine Schrägfläche in seine Arbeitsstellung absenkbar sowie aus letzterer über eine weitere Schrägfläche zur anderen Teilringfläche in seine Ruhelage anhebbar ist

Die vorbekannten Schneidenhalter hängen mit seitlichen Rollen aui der Steuerkurve und werden im Verlaufe der Drehung axial angehoben bzw. abgesenkt, wobei ein Kolben auf die Schneidenhalter drückt Daraus ergeben sich erhebliche Nachteile, da die Genauigkeit der bearbeiteten Fläche von der Schneidenführung durch die Rollen abhängt, welche abnützen und dabei Unebenheiten erzeugen können. Darüber hinaus müssen die Schneidelemente oder Stähle mit einer Kraft auf ihre Rollenbahn niedergedrückt werden, welche weit über den erforderlichen Aufwand zum Schneiden hinausgeht. Dieser Kraftüberschuß, der sich als Druck zwischen Rolle einerseits und Bahn andererseits äußert, bewirkt ebenfalls ein Abnützen der Rolle und der Bahn, was zu unerwünschter Wärmeentwicklung führt und zu einer Deformation des gesamten Systems. Da die Ebenheit der bearbeiteten Fläche von der Parallelität und der Qualität der Rollenbahn, von deren Präzision, vom Spiel in der Stahlführung und in den Rollen sowie von der Kraft, mit der die Stähle niedergedrückt werden, abhängt, sind mit den vorbekannten Planfräswerkzeugen erhebliche Mängel verbunden.

Als besonders ungünstig hat sich erwiesen, daß das Schneidelement sowohl während des Schneidens als auch in abgehobenem Zustand geführt werden muß.
Auch die Ungenauigkeiten durch die Lagerung der Spindel und des Vorschubes bergen Fehlerquellen in sich.

Die oben näher beschriebenen Nachteile und Mängel zu beseitigen, ist Ziel dieser Erfindung, mittels deren genau ebene Flächen hoher Präzision und feiner Oberfläche hergestellt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Schneidenhalter um eine quer zur Drehachse und unterhalb der Steuerkurve verlaufende Querachse am Grundkörper schwenkbar gelagert ist, wobei der Nocken und das Schneidelement bezüglich der Querachse etwa diametral am Schneidenhalter angeordnet sind. Zudem soll als Anschlag ein Anschlagstift dienen, der mit Spiel in eine Bohrung des Schneidenhalters einragt und in Arbeitsstellung in Vorschubrichtung der Bohrungswand anliegt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Schneidenhalter gegen die Kraft einer Feder in seine Ruhelage führbar.

Außerdem hat es sich als günstig erwiesen, die Steuerkurve so auszubilden, daß die Schwenkbewegung

fe5 des Schneidenhalters bezüglich der Drehrichtung nach vorn erfolgt.

Diese erfindungsgemäße Ausführung bietet die folgenden Vorzüge:

— der Stahl bzw. das Schneidelement dringt in das Material ein und verläßt es immer tangential, also in Bearbeitungsrichtung, was die Abnützung der Schneide auf ein Minimum reduziert;

— das Schneidelement muß nur um Bruchteile eines Millimeters von der bearbeiteten Fläche abgehoben werden, um deren Beschädigung zu vermeiden; diese geringe Bewegungsbahn ist durch die schwenkbare Anordnung möglich;

— die Kraft, mit welcher das Schneidelement in dem zu bearbeibsiden Werkstück gehalten werden muß, wächst mit der Schnittiefe — sie wird hier durch die Lagerung des Schneidenhalters und den Stangenanschlag erzeugt; ₍₅

— die Steuerkurve dient zum Ausschwenken des Schneidelements aus dem Werkstoff und hat keinen Einfluß auf die Ebenheit der verarbeiteten Fläche; letztere ist ausschließlich abhängig von der Lagerung der Spindel und der Genauigkeit des Vorschubes.

Das erfindungsgemäße Planfräswerkzeug dient zur Bearbeitung völlig ebener Flächen ohne Kreuzschnittbildung und erbringt trotz der Einfachheit des Aufbaues perfekte Ergebnisse. Da das Schneidelement während des Durchfahrens seiner hinteren Bewegungsbahn oberhalb der Arbeitsfläche liegt, wird die entlang der vorderen Bewegungsbahn durch das Schneidelement erzeugte Oberfläche nicht mehr aufgekratzt oder das jo Fräsbild zerstört Da die Drehachse des Fräskopfes zur Arbeitsfläche genau rechtwinklig bleiben kann, entstehen die geforderten planen Fräsflächen hoher Präzision.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbei- _s5 spiels näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in:

F i g. 1 den Fräskopf eines Planfräswerkzeuges in teilweise geschnittenem Aufriß,

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Fräskopfes in Richtung des Pfeiles A in F i g. 1, F i g. 3 die Untersicht des Fräskopfes, ungeschnitten,

F i g. 4 eine gegenüber F i g. 1 vergrößerte Darstellung eines Teiles des Fräskopfes in verschwenkter Lage.

Der Fräskopf eines Planfräswerkzeuges weist ein konisches Oberteil 1 auf, mit dem er in einer üblichen Werkzeugmaschine, beispielsweise in einer Fräsmaschine oder in einem Lehrenbohrwerk, befestigt wird. Mit diesem Oberteil 1 ist durch mindestens zwei Schrauben 3 ein Grundkörper 2 starr verbunden.

Zwischen diesen beiden Teilen 1, 2 befindet sich ein Kugellager 4, auf dessen Außenring 4a eine Nockenscheibe 5 mit zwei nach abwärts gerichteten Nocken in Form von Schrägflächen 8 sitzt. Durch die beiden Schrägflächen 8 werden zwei Radialringflächen 6, 7 miteinander verbunden. Jede der Radialringflächen 6, 7 liegt in einer Horizontalebene, die beide zueinander in dem von den Schrägflächen 8 bestimmten Abstand höhenversetzt sind. Die beiden Schrägflächen 8 schließen miteinander einen Winkel von weniger als 180°, vorzugsweise etwa 155° ein, wobei der mehr als 180° betragende Bogen — von der Drehachse χ aus gesehen — in Vorschubrichtung fliegt

Auf der eine Steuerkurve anbietenden Nockenscheibe 5 sitzt ein seitlich abragender Arm 9, der über eine Spannschraube 10 durch eine Klemmverbindung von h5 der Nockenscheibe 5 gelöst werden kann, so daß er bei Bedarf relativ zur Nockenscheibe 5 verdrehbar ist. Der Arm 9 selbst wird im Betrieb durch nicht dargestellte stationäre Organe gegen Verdrehung gesichert

Im Grundkörper 2 sitzt ein um eine Querachse y schwenkbarer Halter 12 mit einem Schneidelement 13, das in diesem Schneidenhalter 12 durch zwei Schrauben 25 auswechselbar festgeklemmt ist Der Schneidenhalter 12 weist einen zylindrischen Ansatz 14 auf, der im Grundkörper 2 drehbar — aber praktisch spielfrei — gelagert ist Gegen Axialbewegungen wird der zylindrische Ansatz 14 durch eine Schraube 22 und eine Scheibe 23 so gesichert, daß er leichtgängig verschwenkbar ist Mit Hilfe einer Feder 19 wird der Schneidenhalter 12 in seine Arbeitsstellung gedrückt in der Anschlagorgane 16,17 einander anliegen. Diese Anschlagorgane sind ein Stift 16, welcher parallel zur Querachse y in den Grundkörper 2 eingesetzt ist und eine Bohrung 17 des Schneidenhalters 12, in welche jener Stift 16 hineinragt Letzterer weist einen wesentlich kleineren Durchmesser auf als die Bohrung 17, die zusammen mit dem Stift

16 in Arbeitsstellung des Planfräswerkzeuges die in F i g. 4 gestrichelt dargestellte Arbeitslage einnimmt, in der die rechtwinklig zur Querachse y verlaufende Drehachse χ des Fräskopfes senkrecht auf der erzeugten Werkstückfläche 26 steht

In der in Fig.4 in vollen Linien dargestellten ausgeschwenkten Lage des Schneidenhalters 12, also nach einer Verdrehung des Schneidenhalters 12 in Richtung des Pfeiles C berührt Stift 16 die Wandung der Bohrung 17 nicht mehr.

Vom Schneidenhalter 12 ragt ein mit der Steuerkurve 5 zusammenwirkender Nocken 18 nach oben, der durch zwei seitliche Schrauben 26 im Schneidenhalter 12 auswechselbar festgelegt ist Die Länge des Nockens 18 ist so gewählt, daß er in der Arbeitsstellung gemäß F i g. 1 die Steuerkurve oder Nockenscheibe 5 nicht berührt; die Lage des Schneidenhalters 12 wird von den beiden gegeneinanderliegenden Anschlagorganen 16,

17 bestimmt. Sobald der Nocken 18 während der Drehbewegung des Fräskopfes jedoch in den Bereich der Schrägfläche 8 kommt, bewirkt deren Berührung mit seiner oberen Kante 24 eine Schwenkbewegung des Schneidenhalters 12 in Richtung des Pfeiles C Hernach liegt die Kante 24 des Nockens 18 der unteren Radialringfläche 7 der Nockenscheibe 5 an.

An Stelle eines einzigen Schneidenhalters 12 könnte der Fräskopf auch mit mehreren kranzartig angeordneten Schneidenhaltern versehen sein, die nacheinander mit der Nockenscheibe 5 in Eingriff gelangen.

Für die Bearbeitung einer ebenen Arbeitsfläche wird zuerst die Lage der Nockenscheibe 5 zusammen mit dem Arm 9 so eingestellt, daß die Radialringfläche 6 in Richtung des Vorschubes E ragt, so daß also die beiden Schrägflächen 8 in einer quer zur Vorschubrichtung E verlaufenden gemeinsamen Verbindungslinie liegen. Der Arm 9 wird durch einen von der nicht dargestellten Fräsmaschine abragenden stationären Teil so gehalten, daß er sich nicht drehen kann. Wenn durch den Vorschub in Richtung E das Schneidelement 13 in Eingriff mit dem Werkstück gelangt, liegt der Schneidenhalter 12 den Anschlagorganen 16, 17 an. Dabei sei angenommen, daß sich der Fräskopf in Richtung des Pfeiles B dreht. Das Schneidelement 13 trägt nun im Bereich eines ersten vorderen Drehwinkels von 180° in an sich bekannter Weise Material vom Werkstück ab. Im Bereich des anschließenden hinteren Drehwinkels, welcher als nichtschneidender Rücklauf bezeichnet werden kann, kommt der Nocken 18 in Berührung mit der einen Schrägfläche 8 der Nockenscheibe 5, wodurch der Schneidenhalter 12 in Richtung

des Pfeiles C — also bezüglich der Drehrichtung ßnach vorne — verschwenkt wird, so daß er während der nachfolgenden hinteren Bogenbewegung von etwas weniger als 180° von der Arbeitsfläche abgehoben ist. Das Schneidelement 13 kommt erst wieder zu Beginn der vorderen Kreisbogenhälfte in die in F i g. 1 dargestellte Arbeitsstellung, worauf sich der beschriebene Vorgang wiederholt.

Erfolgt der Vorschub in entgegengesetzter Richtung, dann wird der Arm 9 relativ zur Nockenscheibe 5 um 180° gedreht.

Dank der beschriebenen Ausbildung des Stirn-Fräskopfes ist es möglich, bei sorgfältiger Ausgestaltung des Schneidelements 13 Werkstückflächen 28 so hoher Oberflächengüte zu erhalten, daß sie mit geschliffenen Flächen vergleichbar sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Planfräswerkzeug mit an einer Fräsmaschinenspindel befestigbarem Grundkörper, in dem wenigstens ein ein Schneidelement tragender Schneidenhalter beweglich gelagert ist, der unter der Wirkung einer nachgiebigen Kraft gegen einen seine Arbeitsstellung definierenden Anschlag drückbar ist und der mittels eines an ihm angebrachten Nockens, der mit einer mit dem Grundkörper verbundenen und bezüglich des Werkstückes drehfeststellbaren Steuerkurve zusammenwirkt, gegen die nachgiebige Kraft im Verlauf einer Umdrehung des Grundkörpers aus seiner Arbeitsstellung in eine zurückgezogene Stellung bringbar ist, in der das Schneidelement außer Eingriff mit einer zu fräsenden Werkstückoberfläche ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenhalter (12) um eine quer zur Drehachse (x) und unterhalb der Steuerkurve (5) verlaufende Querachse (y) am Grundkörper (2) schwenkbar gelagert ist, wobei der Nocken (18) und das Schneidelement (13) bezüglich der Querachse etwa diametral am Schneidenhalter angeordnet sind.

2. Planfräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß als Anschlag ein Anschlagstift (10) dient, der mit Spiel in eine Bohrung (17) des Schneidenhalters (12) einragt und in Arbeitsstellung in Vorschubrichtung (E) der Bohrungswand anliegt.

3. Planfräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenhalter (12) gegen die Kraft einer Feder (19) in seine Ruhelage führbar ist.

4. Planfräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (5) so ausgebildet ist, daß die Schwenkbewegung des Schneidenhalters (12) bezüglich der Drehrichtung (B) nach vorn erfolgt.