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Beschreibung der Erfindung
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Titel der Erfindung: "Verfahren zum Frasen von Innengewinde" B 23
G 1/32 Die Erfindung betrift ein Verfahren zum Fräsen von Innengewinde bei Werkstoffen,
bei denen ein spanloses oder spanabhebendes bekanntes Verfahren aufgrund besonderer
Werkstoffeigenschaften nicht oder nur mit Einschrankung möglich ist, insbesondere
bei der Holz-, Holzwerkstoff-und Kunststoffbearbeitung.
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Zur Herstellung von Innengewinde sind mehrere spanlose und spanabhebende
Fertigungsverfahren bekanntgeworden, bei denen vorwiegend mittels Schneidwerkzeugen,
insbesondere Schaftwerkzeugen durch Werkstoffverdrängung oder Werkstoffzerspanung
das Gewinde in einer vorgefertigten Bohrung erzeugt vdrd. Die bekannten technischen
Lösungen zu Herstellung von Innengewinde haben bei einigen Werkstoffen, insbesondere
bei verschiedenen Holzarten, Holzwerkstoffen und Kunststoffen den Nachteil, daß
der Schneidvorgang aufgrund der besonderen Zerspanungseigenschaften nicht oder nur
mit ungenügender Oberflächenausbildung möglich ist.
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Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Innengewinde mittels
Schneidwerkzeugen ist eine Anpassungsmöglichkeit an diese besonderen Zerspanungsbedingungen
nicht gegeben, aa die erreichbare Schnittgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit
nicht unabhangig voneinander einstellbar sind, d. h. eine erhöhung der Dchnittgeschwindigkeit
hat
unmittelbar eine Vergrößerung des abzuhebenden Spanvolumens pro Zeiteinheit und
Zahnschneide zur -clÓe. Bei obengenannten Werkstoffen. sind aber hohe Schnittgeschwindigkeit
und ein verhaltnismäßig geringes abzuhebendes Spanvolumen günstige Zerspannungsbedingungen,
um für diese iierkstoffe eine nute Oberfiuchenqualität der Gewindeflanken zu erreichen.
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Ebenfalls ist für bisher bakanntgewordene spanabhebende Verfahren
ein Vorbohren des Kernloches erforderlich, was einen zusatzlichen Arbeitsgang bedeutet.
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Alle bisher bekanntgewordenen spanlosen Herstellungsvorfahren sind
für oie bereits obengenannten werkstoffe aufgrund der ungenugenden Verformungseigenschaften
bzw. der bei anderen Verfahren auftretenden Hoher Werkstoffverdrängung nicht geeignet.
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Die Erfindung hat das Ziel, ein spanabnebendes Verfahren zur Herstellung
von Innengewinde zu entwickeln, welches auch bei Werkstoffen anwendbar ist, wo eine
Erzeugung von Innengewinde mittels der bekanntgewordenen Verfahren aufgrund deren
besonderen Zerspannungsverhaltens nicht möglich ist oder nur zu ungenügender Oberflachenausbildung
der Gewindeflanken führt. Durch das erfindungsgemäße Fräsverfahren soll der aufgezeigte
Mangel der bekanntgewordenen Verfahren für bestimmte Werkstoffe wie z. B. Holz,
Holzwerkstoffe und spröde Kunststoffe beseitigt werden.
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Ebenfalls soll die Bertieung des Gewindes ohne Vorbohren des Kernloches
ermöglicht werden, um eine ökonomisch günstige Serienfertigung bei hoher Qualität
der Oberfläche der Gewindeflanken zu erreichen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum maschinellen Fräsen
von Innengewinde in zerspanungsfähigen Werkstoffen wie Holz, Holzwerkstoffen und
Kunststoffen.
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Kennzeichnend für das Verfahren ist, daß dabei Vorschubgeschwindigkeit
und Schnittgeschwindigkeit und damit das abzuhebende Spanvolumen pro Zeiteinheit
und Zahnschneide
besser den eingangs bereits Naher geschilderten
Zerspanungsbedingungen angep@@t werden kann. Das erfindungsgemäße Arbeitsprinzip
besteht darin, daß ein rotierendes, außenvorzahntes Fräswerkzeug, dessen durchmesser
Kleiner als der des zu erzeugenden Gewindes ist und dessen Zahnflankenprofil dem
zu erzeugenden Gewindeprofil entspricht, eine den Gewindegang in Steigung und Nenndurchmesser
erzeugende wendelförmige Vorschubbewegung erhält.
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Drehza@gl und Vorschubgeschwindigkeit des fraswerkzeuges sind auf
die entsprechenden Bedingungen einstellbar, so daß ein für heden Werkstoff günstiges
abzuhebendes Spanvolumen pro Zeiteinheit bzw. Zannschneide einstellbar ist und dadurch
eine hohe Qualitat der Oberflache der Gewindeflanken erreicht wird.
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Weiterhin ist von Vorteil, daß bei verwendung eines sowohl stirn-
als auch flankenseitig schneidenden Fräswerkzeuges bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
kein Kernloch vorgebohrt werdebn muß, wodurch ein Arbeitsgang eingespart werden
kann.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In den dazugehörigen zeichnungen zeigen: Figur 1 Arbeitsprinzip
Figur 2 Schnitt A-A nach Figur 1 Figur 3 technische Ausfürrungsmöglichkeit Beschrieben
wird eine Ausführungsmöglichkeit, wie sie z. Bo jur die Herstellung von Innengewinde
in Holzteilen geeignet ist. Figur 1 und 2 zeigt das grundsätzliche Arbeitsprinzip.
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Ein angetriebenens, rotierendes Fräswerkzeug 1 mit entsprechend dem
Gewindeprofil gestalteter Schneidenform bzw. entsprechend ausgebildetem Flankenwirkel
der Schneiden erhält eine schraubenförmige Vorschubbe.-egung 2 und dringt unter
Spanabahme in daß Werkstück 3 ein.
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In rel@@n@@@ soll die technische Ausführungsmöglichkeit nach Figur
3 dargelegt werden.
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Zur Erzeugung der schraubenförmigen Vorschubbewegung der durch gesonderten
Antricb 11 angetriebenen Frösspindel wird eine rotierende mit einer translatorischen
Bewegung überlagert. Die Frässpindel mit dem rotierenden Fräswerkzeug 1, deren lagerung
jedoch nicht umläuft, wird in durch Geradführung 8 geführten Vorschubslitten 10
gelagerten Exzenterbuchsen 4 und 5 Formschlüssig aufgenommen, welche einen rotatorischen
antrieb 9 mit bestimmten Übersetzungsverhältnis zum gradlinigen Vorschubschlitten
10 erhalten.
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Durch Verstellung der Exzentrizitat an der Einstellbuchse 4 läßt sich
der Nenndurchmesser des zu erzeugenden Gewindes einstellen. Im Rückhub kann diese
Exzentrizität durch eine entsprechende Stellmechanik aufgehoben werden, so daß das
fräswerkzeug in Mittelage, d. h. ohne Spanabnahme aus dem Gewindeloch zurückfährt.
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Eine Vorwahl für entsprechenden Nenndurchmesserbereich erfolgt durch
Wahl des Durchmessers des Fräswerkzeuges 1.
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Die Steigung des zu erzeugenden Gewindes ist durch die wahl des Übersetzungsverhältnisses
vom Antrieb des Vorschubschlittens 10 zum rotationsförmigen Antrieb der Aufnahmebuchse
5 für die Einstellbuchse 4 und die darin exzentrisch gelagerte Frässpindel mit Fräswerkzeug
1 einstellbar.
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Wird der Vorschubantrieb für den Vorschubschlitten 10 mittels Gewindespindel
7 una Mutter o erzeugt, die e die gleiche Steigung hat, wie die des herausstellenden
Innengewindes, so ist das Übersetzungsverhältnis von der Gewinde spindel 7 zum Antrieb
der Aufnahmebuchse 5 gleich 1 : 1.
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Die Aufnahme des Werkstückes 3 erfolgt in entsprechenden Vorrichtungen,
die so gestaltet sein können, dad eine automatische Zuführung, Einspannung' und
Abführung des Werkstückes gewährleistet werden kann. Es wird dadurch eine automatische
arbeitsweise ermögtlicht.
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Bericht über das Ergebnis der vorlaufigen Prüfung der Neuheit und
der technisch-ökonomischen Effektivität Recherchiert wurde in folgenden Ländern
und Klassifikationseinheiten: DD B 23 g 1/00 67649 - 80603 04 33073 - 67549 16 13931
- 67302 18 20461 - 41545 34 20886 - 51522 44 9153 - 106285 3/00 11206 - 124156 5/00
36328 - 99742 18 104738 20 67856 - 80609 DB B 23 g 1/00 1777392 - 2441974 02 2109157
- 2315810 04 1934963 - 2650075 08 2014177 - 2351686 16 1295972 - 2624734 18 142783
- 2545623 20 2453543 - 2600190 32 2127486 - 2528389 34 2033028 - 2546262 44 2207045
- 2631927 3/00 1477402 - 252672 14 2210668 5/00 2110233 - 2624599 18 2426575 20
1752671 - 2517795 OH B 23 g 1/00 472927 - 568810 02 494613 - 571922 04 490148 -
565000 08 490149
CH B 23 g 1/16 488@1@ - 554721 32 516367 - 551834
44 554213 - 564399 50 518145 - 567902 3/00 489311 - 566837 14 570843 5/00 539485
GB B 23 g 1/00 1080522 - 1288093 02 1231828 - 1375960 04 1097602 - 1360101 12 1096505
16 1163946 - 1457833 18 1110409 - 1431172 20 1207760 - 1493901 3/00 1094551 - 1465978
Schutzrechte zum Gegenstand der Recherche In dem im AfEP ausliegenden Fonds der
Patentschriftensammlung konnten folgende Schutzrechte ermittelt werden die zum Gegenstand
der Recherche in Verbindung stehen: DDR-Patente A 63 h 33/00 PS 131075 131074 08
81055 58248 57536 57534 32826 F 16 b 12/14 10856 68349 7559 9408 60130 63138
DDR-Patente
F 16 b 12/30 60864 B 23 g 5/20 PS 80609 5/18 104738 GB F 16 b 12/00 PS 1430790 PS
1133931 PS 1083644 PS 10624278 12/10 PS 1240003 48 PS 1263342 A 47 b 96/00 PS 1186956
BRD OS -AS -Ps B 23 g 1/16 OS 2200294 18 AS 2323316 32 OS 2306140 34 OS 2142004
F 16 b 12/10 AS 1928056 14 OS 2549727 OS 2233314 24 OS 2507536 OS 1966962 46 OS
2209508 OS 2018388 48 OS 2526701 13/02 OS 2118153 27/01 PS 1210299 AS 1246961 AS
1241070 AS 1230983 PS 921886 PS 867157
Gebrauchsmuster BRD 49 e
3/00 1773975 3/02 7023204 4 1751478 5/06 1995829 õ 1957998 1768857 34 i 27/01 1983190
1938803 1931993 1915638 1916459 1883983 1885625 1886648 27/02 1914268 1911671 1905186
1889156 1876672 1948869 38 b 7 1811573 38 b 8 1987948 77f 33/19 1907358 1855052
1834440 1980140 6950039 700537 6925750 6924984
OH-PS B 23 g 1/00
PS 472927 A 47 b 96/00 PS 493235 91/00 PS 490831 F 16 b 12/00 PS 473321 12/10 PS
M55008 OE-PS 47 a 1/01 PS 220392 207635 34 c 25 PS 285871 285101 38 b 9/00 PS 272624
E' 16 b 12/00 PS 311593 PS 328655 PS 330405 GB F 16 b 12/00 PS 1083644 PS 1240003
PS 1186956 F 16 b 12/48 PS 1263342 F 16 b 12/00 PS 1062478 PS 1133931 PS 1430790
Hinsichtlich der Einordnung des gefundenen Verfahrens brachte die Recherche in der
Patentliteratur kein Ergebnis. Es scheint eine Schutzfähigkeit gegeben.
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Das Verfahren kann zur Herstellung von Gewindebohrungen angewendet
werden, wo bekannte Verfahren zu keiner gentibenden Oberflächenqualität aer Gewindeflanken
fihren, eil die Zerspanungsbedingungen, Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit
nicht genügend den Werkstoffeigenschaften bestimmter Werkstoffe angepaßt werden
können.
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Bei dem gefundenen Verfahren ist die Anpassungsmöglichkeit gegeben.
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Der technisch-ökonomische Effekt der Erfindung besteht darin, daiS
durch das gefundene Gewindefrasverfahren Gewindelöcher auch bei Werkstoffen wie
alle Holzarten, spröden Kunststoffen usw. mit ausreichender Qualität hergestellt
werden können.
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Außerdem ist es möglich, durch ein auch stirnseitig schneidendes Fräswerkzeug
Gewindelöcher ohne Vorbohren des Kernloches zu. fertigen.
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Ergebnisse einer Erprobung liegen vor.
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Versuche an einer wie in Figur 3 gezeigten mechanischen Einrichtung
führten zu positivem Ergebnis.
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Zusammenfassung "Verfahren zum Fräsen von Innengewinde" B 23 G 1/32
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fräsen von Innengewinde in zerspannungsfähige
Werkstoffe, insbesondere in Holz, Holzwerkstoffe, Kunststoffe, wo bisher bekanntgewordene
Verfahren zu keiner befriedigenden Gewindequalität führten.
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Das wesen der Erfindung besteht darin, daß ein rotierendes Fräswerkzeug
(1), dessen Schneidenform ein den Gewindeflanken des nerzustellenden Gewindes entsprechendes
Profil aufweist, eine den Gewindegang erzeugende wendelförmige Vorschubbewegung
(2) erhalt ohne Vorbohren des Kernloches ins volle Werkstück (3) eindriilt und das
Gewinde automatisch erzeugt.
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Verzeichnis der Bezugszeichen 1 Fräswerkzeug 2 schraubenförmige Vorschubbewegung
3 Werkstück 4 Einstellexzenterbuchse 5 angetriebene exzentrische Aufnahmebuchse
6 Mutter 7 Gewindespindel 8 Geradfuhrung 9 antrieb zur Vorschubbewegung 10 Vorschubschlitten
11 Antrieb Frasspindel e Exzentrizität