DE2949656A1

DE2949656A1 - Vorrichtung zum anfasen bzw. entgraten von werkstuecken

Info

Publication number: DE2949656A1
Application number: DE19792949656
Authority: DE
Inventors: Heinz 2930 Varel Seidenfaden
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke 2800 Bremen GmbH; Vereinigte Flugtechnische Werke GmbH; Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1979-12-11
Filing date: 1979-12-11
Publication date: 1981-06-19
Also published as: US4504178A

Description

Dje Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anfasen bzw. Entgraten von Werkstücken, bestehend aus einem über eine Antriebsmaschine angetriebenen Bearbeitungswerkzeug mit einem in einem Abtastkopf mit prismenartigem Führungsteil angeordneten Fräser, wobei der Abtastkopf um eine Antriebsachse des Fräsers und das Führungsteil im Abtastkopf um mindestens eine um 9O gegenüber der Antriebsachse versetzte Achse schwenkbar sind, gemäß Patentanmeldung P 28 53 323.

Fin? solche Vorrichtung erlaubt es, Werkstücke anzufasen bzw. zu entgraten, ohne daß an den zu bearbeitenden Kanten Riefen oder Kurben entstehen. Die aus der Hauptanmeldung bekannte Vorrichtung gestattet dabei bis zu einem gewissen Grade

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auch die Bearbeitung von Werkstücken mit gekrümmtem oder verwundenem Fa s; enver lau f . Bei der Bearbeitung von Innenkonturen mit extrem engen Kurvenradien sind der Freigängigkeit der aus der Hauptanmeldung bekannten Vorrichtung jedoch bauartbedingte Grenzen gesetzt.

Aufgabe der vorliegenden Frfindung ist es daher, die Vorrichtung nach der Hauptanmeldung so weiterzubilden, daß diese nunmehr auch zur Bearbeitung von Werkstücken mit extrem engen Innenkonturen geeignet ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie vorsieht, daß das Führungsteil am Abtastkopf über einen einseitig am Führungsteil angeordneten, die Schwenkachse des Führungsteils bildenden Lagerzapfen gehaltert ist.

Infolge der einseitigen HdIterung des Führungsteils ist es möglich, mit diesem Führungsteil auch Bearbeitungskanten mit engen Innenradien zn durchfahren, ohne daß dabei zur Halterung des Führungs11i 1 ρ erforderliche Bauteile im Weg sind. Die erfidnungsgem.'iße Vorrichtung kann aufgrund der nur einseitigen Halterung des Führungsteils vielmehr bei der Bearbeitung enger Innenkonturen so gehalten werden, daß die Halterung selbst an der der Bearbeitungskante abgewandten Seite des Führungsteils liegt und nicht an das Werkstück stößt.

Dabei bleibt die gemäß der Hauptanmeldung vorgesehene Schwenkbarkeit des Führungsteils um eine Achse senkrecht zur Antriebsachse voll gewahrt. Letztere ermöglicht es, zur leichteren Handhabung die Antriebsmaschine in einer Ebene senkrecht zur Bearbeitungskante des Werkstücks zu verschwenken, ohne daß dadurch die Qualität der Fase beeinträchtigt wird.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Führungsteil ein« zylinderförmige Gestalt auf und ist so gehaltert, daß es koaxial zur Antriebswelle des Fräsers liegt, wobei seine Mantelfläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden prismatischen Ausnehmung versehen ist, die sich über einen Winkelbereich von mindestens 180 erstreckt.

Kin derart gestaltetes Führungsteil paßt sich besonders gut den zu bearbeitenden Innenkonturen an und kann zudem zügig durch derartige Innenkanten geführt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schneidet die durch die Halterung gebildete Schwenkachse des Führungsteils die Antriebsachse des FrAskopfes, der in diesem Fall ein Kugelfräser ist, im Mittelpunkt dieses Kugelfräsers.

Diese Anordnung zeichnet sich einerseits durch einen einfachen Aufbau und einen guten Wirkungsgrad aus und ermöglicht andererseits die Bearbeitung relativ enger Innenkonturen.

Die Krümmung, die dabei ein Werkstück mit Innenkontur höchstens aufweisen darf, damit es mit dieser Vorrichtung noch bearbeitet werden kann, hängt ausschließlich von der Größe des Führungsteils ab. Diese aber wird wesentlich bestimmt durch den Durchmesser des Kugelfr&sers, der nicht zu klein gewählt werden darf, da sich sonst bei großen Fasentiefen bereits die Krümmung der Kugel störend in Form einer Hohlkehle der Fase auswirkt.

Deshalb sieht eine andere Ausführungsform der Erfindung, die für extrem enge Innenkonturen verwendet werden kann, statt des Kugelfräsers einen Tonnenfräser vor. In diesem Fall verläuft

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die durch die Halterung des Führungsteils gebildete Schwenkachse in einem Abstand von der Antriebsachse des Fräsers, der in etwa dem Krümmungsradius des Fonnenfräsers entspricht.

Um die erfindungsgemäße Vorrichtung möglichst vielseitig verwenden zu können, zum Beispiel, um Fasen unterschiedlicher Stärke zu erzielen, ist weiterhin vorgesehen, daß das Führungsteil am Abtastkopf auswechselbar gehaltert ist. Die Halterung erfolgt dabei in vorteilhafter Weise durch einen den Lagerzapfen tragenden Steg, der seinerseits lösbar und längsverschieblich am Abtastkopf befestigt ist. Durch diese Art der Anbringung ist sichergestellt, daß das Führungsteil nach erfolgtem Auswechseln wieder so justiert werden kann, daß die geometrische Zuordnung der Schwenkachse zum Mittelpunkt des Fräskopfiis erhalten bleibt.

Ferner ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorge seilen, daß der den Lagerzapfen tragende Steg mit einem Anschlag zur Begrenzung dos Schwenkbereichs des Führungsteils ausgestattet ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß bei Schwenkbewegungen dur Antrjebsmaschine um den Lagerzapfen das Führungsteil gegen die Antriebswelle des Fräskopfes schlägt.

Schließlich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Führungsteil im Abtastkopf nach Art einer kardanischen Aufhängung gehaltert sein. Es ist dann neben der Antriebsachse und der ersten Schwenkachse um eine weitere Achse schwenkbar, die orthogonal zu den beiden übrigen Achsen steht, und weist somit eine optimale Handhabbarkeit auf. Ein Verkanten des Führungsteils, durch das Fräser und Bearbeitungskante des Werkstücks außer Eingriff kommen könnten, ist damit praktisch ausgeschlossen. Die Antriebsmaschine kann in beliebiger Richtung gegenüber dem Werkstück verschwenkt werden.

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I in iOlyiiiden sol] die Erfindung anhand eines in der Zeichnung ilai ijostei Iten Auah'iliruiigsbeispiels näher erläutert werden. Und /.war ζ ι.· igen :

Fig. ί eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

l'iq. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. .1 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 4, Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI in Fig. 4,

Fiy. 7 eine Seitenansicht einer Weiterbildung der Vorrichtung nach F' i g . 1 ,

Fig. 8 eine Frontansicht der Vorrichtung nach Fig. 7,

Fig. 9 eine Seitenansicht einer Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 4,

Fig.Io eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 9, Fiy.11 einen Schnitt gemäß der Linie XI-XI in Fig. 10, F i g. 12 einen Detai!schnitt aus Fig. 10.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen verseilen.

Auf einer zugleich als Handhabe dienenden Antriebsmaschine 1 ist mittels einer Überwurfmutter 2 ein Abtastkopf 3 befestigt, in den ein von der Antriebsmaschine 1 angetriebener Schaft 4 des Kugelfräsers S angeordnet ist. Der Kugelfräser 5 befindet sich im Innern eines eine entsprechende Ausnehmung aufweisenden Führungsteils 6.

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Der Abtastkopf 3 ist über eine Führungshülse 7 zuntrisch zur Antriebsachse der Antriebsmaschine 1 geführt/ so daß er eine Drehbewegung um diese Achse auszuführen vermag. Bei dem liier dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Abtastkopf 3, falls eine solche Drehbewegung nicht erwünscht ist, mittels einer Madenschraube 8 auf der Führungshülse 7 fixiert werden kann.

Das Führungsteil 6 ist durch einen Steg·9 mit dem Abtastkopf J verbunden, wobei es über einen Lagerzapfen 10 schwenkbar am Steg 9 gehaltert ist. Um ein Langloch 11 mit Schraube 12 ist der Steg 9 mit seinem anderen Ende lösbar und parallel zur Antriebsachse längsverschieblich am Abtastkopf 3 befestigt, wobei zwei Schultern 13 des Abtastkopfes 3 ein seitliches Verdrehen des Steges 9 verhindern. Mit dieser Langlochbefestigung ist der Steg 9 so justiert, daß die vom Lagerzapfen gebildete Schwenkachse 14 des Führungsteils 6 durch den Mittelpunkt des Kugelfräsers 5 verläuft.

Das in Fig. 3 im Schnitt dargestellte Führungsteil 6 besitzt. eine im wesentlichen zylindrische Form, wobei die Schwenkachse 14 durch die Mantelfläche verläuft. Neben einer in Längsrichtung durchgehenden zentrischen Bohrung 16 weist das Führung steil 6 eine in Umfangsrichtung verlaufende prismatische Ausnehmung 17 auf, die sich über etwa 75% des Umfangs, d.h. ( einen Winkelbereich von etwa 270 , erstreckt. Diese Ausnehmung 17, die einen Öffnungswinkel von ca. 9O besitzt, ist der Bearbeitungskante des Werkstücks 15 zugeordnet.

In dem verbleibenden Winkelbereich, d.h. dem der Bearbeitungskante abgewandten Teil der Mantelfläche des Führungsteils 6 ist eine weitere, in radialer Richtung verlaufende Bohrung angeordnet, die den Lagerzapfen 10 aufnimmt. Die Schwenkbewe-

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gung dos Führungsteils 6 um die Schwenkachse 14 wird durch den Anschlag 19 begrenzt, der verhindert, daß Führungsteil 6 und Antriebsmaschine 1 so weit gegeneinander verschwenkt werden können, daß das Führungsteil 6 mit dem Rand der zentrischen Bohrung IC gegen den Antriebsschaft 4 des Kugelfräsers 5 schlägt.

Zum Entgraten bzw. Anfasen wird die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung so geführt, daß die Schwenkachse angenähert parallel zur Bearbeitungskante des Werkstücks 15 liegt. Diese Haltung ermöglicht ein Verschwenken der Antriebsmaschine 1 gegenüber dem Werkstück 15 in einer Ebene, die in etwa senkrecht zur Bearbeitungskante liegt, ohne daß das Führungsteil 6 bzw. seine prismatische Ausnehmung 17 außer Eingriff mit der Bearbeitungskante kommt. Die Vorrichtung wird dabei vorzugsweise so gehalten, daß der Lagerzapfen 10 in Bearbeltungsrichtung vor dem Führungsteil 6 liegt. Zur Bearbeitung enger Innenkonturen kann die Vorrichtung dabei so um die Antriebsachse gedreht werden, daß der Lagerzapfen 10 der zu bearbeitenden Ecke abgewandt ist und nicht an die Bearbeitungskante stößt (Fig. 3). Der gerade noch zu durchfahrende Mindestradius wird somit ausschließlich von der Größe, d.h. vom Durchmesser, des Führungsteils 6 bestimmt.

Die in den Figuren 4 bis 6 dargestellte Vorrichtung dient der Bearbeitung von Werkstücken mit noch engeren Innenkonturen.

Antriebsmaschine 1, Überwurfmutter 2 sowie Abtastkopf 3 sind dabei die gleichen wie in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung. Anstelle eines Kugelfräsers ist bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch ein Tonnenfräser 2O vorgesehen. Dieser besitzt bei gleicher für das Anfasen wirksamer Krümmung

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wie ein Kugelfräser einen erheblich kleineren Durchmesser
und ermöglicht dadurch eine entsprechend kleinere Aufnahmebohrung 21 des Führungsteils 22, wodurch auch das Führungsteil 22 selbst erheblich kleiner gewählt werden kann.

Das Führungsteil 22 ist dabei ähnlich aufgebaut wie das
Führungsteil 6 in den Figuren 1 bis 3. Es besitzt ebenfalls zylindrische Form mit einer sich über einen Winkelbereich
von etwa 270 umfangsseitig erstreckenden prismatischen
Ausnehmung 23 mit einem Öffnungswinkel von etwa 90 . Im verbleibenden Umfangsteil ist in einer sich über die gesamte
Breite des Führungsteils 22 erstreckenden weiteren Ausnehmung 2 4 ein flächiger Ansatz 24 angeordnet und fest mit dem Führungsteil 22 verbunden. Dieser Ansatz 24 ist mit einer Bohrung 25 senkrecht zu seiner Fläche versehen, wobei der Mittelpunkt der Bohrung 25 mit dem Krümmungsmittelpunkt des
Tonnenfräsers 20 zusammenfällt. Die Bohrung 25 fluchtet init einer (Mitsprechenden Bohrung 26 in einem Schenkel 27 eines an seinem dem Führ uihj steil 22 zugewandten Ende gabelförmig ausgebildeten Steges 28, der mit seinem anderen Ende über ein
Langloch 29 and eine Schraube 12 am Abtastkopf 3 längsverschieblich befestigt ist.

Durch die Bohrungen 25, 26 ist ein Lagerzapfen 30 gesteckt, der in einer Gewindebohrung 31 des zweiten Schenkels 3 2 des

Steges 28 fixiert ist. Auf diese Weise ist das Führungsteil 22 schwenkbar gehaltert, wobei seine durch den Lagerzapfen
3O gebildete Schwenkachse 33 senkrecht zum Schaft 34 des Tonnen fräsers 2C) liegt, der zugleich die Antriebsachse darstellt. Der Abstand der Schwenkachse 33 von der Antriebsachse ist gleich dem Krümmungsradius R des Tonnenfräsers 20, vermindert um den maximalen Radius des Tonnenfräsers 20 in bezug auf seine
Längsachse. Durch diese Dimensionierung ist gewährleistet, daß

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ImI fichwi.MikL'<.-W(Mjungc!n des Führungstei1s 22 um die Achse 33 der Abstand zwischen der oberfläche des Tonnenfräsers 20 und der [>r i κ mat: i sehen Ausnehmung 23 konstant bleibt und uoinit eine steta gleichbleibende Fasertiefe bei dem zu bearbeitenden Werkstück 35 erzielt wird.

Dur Schwenkbereich des Führungsteils 22 um die Schwenkachse 33 wird dabei durch die dem Führungsteil 22 gegenüberliegen den linden der Schenkel 27 und 32 des Steges 28 begrenzt, die j οwo ils v-förmig ausgebildet sind.

Zum Anfasen bzw. Entgraten wird die in den Figuren 4 bis 6 dargestellte Vorrichtung so an der Bearbeitungskante des Werkstücks 35 angesetzt, daß die aus Steg 28 und Lagerzapfen 3o beziehende Halterung des Führungsteils 22 dem Werkstück abgewandt liegt, so daß die Schwenkachse 33 angenähert paral lel zur Bearboitungskante liegt und die Vorrichtung in einer E b one, die in etwa senkrecht zur Bearbeitungskante liegt, vor schwenkt werden kann, ohne daß der Tonnenfräser 20 außer Eingriff mit dem Werkstück 35 gerät.

Um die Antriebsmaschine 1 nicht nur in dieser einen Ebene, sondern in beliebigen Richtungen verschwenken zu können, ist das in den Figuren 7 und 8 dargestellte Ausführungsbeijpie.l in weiterer Ausgestaltung der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Anordnung so ausgebildet, daß das Führungsteil 6 neben der ersten Schwenkachse 14 und der Antriebsachse um eine weitere Achse 36, die gegenüber den ersten beiden Achsen jeweils um 9O versetzt angeordnet ist, schwenkbar ist.

Hierzu ist an einem Steg 37, der im Gegensatz zum Steg 9 nicht gekröpft ist, ansonsten aber baugleich mit diesem ist, über

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den Lagerzapfen IO zunächst eine weitere Halterung 38 um die Schwenkachse 14 drehbar angeordnet. Diese Halterung 38 stellt einen Schenkel einer Gabel, dar und trägt an ihrem unteren Ende einen weiteren Lagerzapfen 39, der die zweite Schwenkachse 36 für das Führungsteil 6 bildet. Die zweite Schwenkachse 36 steht dabei orthogonal sowohl zur ersten Schwenkachse 14 als auch zur Antriebsachse und verlauft ebenso wie diese durch den Mittelpunkt des Kugelfräsers 5. Das Führungsteil 6 ist gegenüber der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Anordnung in einer um 90 gedrehten Stellung eingebaut/ so daß seine Bohrung 18 zur Aufnahme dos Lagerzapfens nunmehr waagerecht verläuft.

Schließlich ist in den Figuren 9 bis 12 ein weiteres Ausfüh rung sbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, das eine Weiterbildung der Anordnung gemäß den Figuren 4 bis β darstellt und das auch hei Verwendung eines Tonnenfräsers eine allseitige Sc Ii we η k barkeit des Führungsteils erlaubt. Überdies , ermöglicht diese Anordnung eine Einstellung der Faserstärke.

Abweichend vom Steq 28 der in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Anordnung ist im Falle der hier dar ge s t.e 111 en Weiterbildung ein gekröpfter Steg 40 vorgesehen, der außer dem Langloch 41, das zur Befestigung des Steges 4 ο am Abtastkopf 3 dient, eine weiter vorn in Richtung auf das Führungsteil 22 liegende zusätzliche Gewindebot) rung aufweist, in der eine Einstellschraube 42 zur Versteilung der Fasenstärke angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Einstellschraube 42 kann der Steg 4O um seinen Auflagepunkt 4 3 gehoben bzw. gesenkt und so die Fasenstärke variiert werden.

Am vorderen Ende des Steges 4O ist mittels einer in einer weiteren Bohrung des Steges 4O angeordneten Schraube 44 und

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und einer Scheibe 45 ein Lagergelenkstück 46 um eine Schwenkachse 47 drehbar gehaltert, wobei der Schwenkbereich des Lagergelenk stücks 46 durch einen Ansatz 48 am Steg 40 begrenzt wird. Das Lagergelenkstück 46 ist an seinem unteren Ende u-förmig ausgebildet, wobei beide Schenkel jeweils mit einer horizontalen Bohrung versehen sind, in die der Lagerzapfen 30 greift. Dieser bildet, wie in der in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Anordnung, wieder die Schwenkachse 33, um die das Führungsteil 22 mit einem Schwenkradius, der in etwa dem Krümmungsradius R des Tonnenfräsers 20 entspricht« schwenkbar im Lagergelenkstück 46 gehaltert ist.

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Claims

Patentansprüche

1.) Vorrichtung zum Anfasen bzw. Entgraten von Werkstücken, bestehend aus einem über eine Antriebsmaschine angetriebenen Bearbeitungswerkzeug mit einem in einem Abtastkopl mit prismenartigem Führungsteil angeordneten Fräser, wobei der Abtastkopf um mindestens eine Antriebsachse des Fräsers und das Führungstell im Abtastkopf um eine um 9O gegenüber der Antriebsachse versetzte Achse schwenkbar sind, gemäß Patentanmeldung P 28 53 323, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Führungsteil (6, 22) am Abtastkopf (3) über einen einseitig am Führungsteil (6, 22) angeordneten, die Schwenkachse (14, 33) des Führungsteils (6, 22) bildenden Lagerzapfen (1O, 3O) gehaltert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß das Führungsteil (6, 22) vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet und koaxial zur Antriebsachse des Fräsers angeordnet ist und daß die Mantelfläche des Führungsteils (6, 22) mit einer auf dem Zylindermantel Umlaufenden pris-

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matischen Ausnehmung (17, 23) versehen ist, die sich über einen Winkelbereich von mindestens 180 erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet , daß der Fräser aus einem Kugelfräser (5) besteht und daß die Schwenkachse (14) des Führungsteils (6) die Antriebsachse im Mittelpunkt des Kugelfräsers (S) schneidet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Fräser aus einem Tonrienfraser (20) besteht und daß die Schwenkachse (33) des Führungsteils (22) in einem Abstand, der in etwa dem Krümmungsradius des Tonnenfräsers (20) entspricht, von der Antriebsachse des Fräsers verläuft.

b. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Führungsteil (G, 22) lösbar am Abtastkopf (3) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Lagerzapfen (10, 30) in einem am Abtastkopf (3) parallel zur Antriebsachse Längsverschiebiich angeordneten Steg (9, 28) gehaltert ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch ge kennzeichnet , daß der Steg (9) wenigstens einen Anschlag (19) zur Begrenzung des Schwenkbereichs des Führungsteils (6) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Führungsteil (6, 22) zusätzlich zur ersten Schwenkachse (14, 33) um eine

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weitere, gegenüber der ersten Schwenkachse (14, 33) sowie der Antriebsachse jeweils um 90 versetzte Achse (3G, 47) schwenkbar ist.

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