DE3522971A1 - Fraeseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fräseinheit zum Fräsen von Schlitzen in Werkstücke aus Vollmaterial, insbesondere zum Fräsen von Langlochschlitzen für Zapfentaschen u.dgl. in Holz, mit einem an einer Grundplatte gelagerten Fräs­ motor, dessen Frässpindel einen Fingerfräser trägt und der mit der Kolbenstange eines druckmittelbetätigten Vor­ schubzylinders über einen Lenker verbunden ist.

Bei einer bekannten Fräseinheit dieser Gattung (DE-OS 31 17 994.0) ist der Fräsmotor über einen Kreuz­ schlitten in zwei Richtungen beweglich an der Grund­ platte geführt. Der am Fräsmotor angreifende Lenker dient nur dazu, die Vorschubkraft des senkrecht und starr an der Grundplatte angebrachten Vorschubzylinders in schräger Richtung auf den Fräsmotor zu übertragen, um nacheinander eine senkrechte und eine waagerechte Be­ wegung zu erreichen. Da der Fräser bei seiner senkrechten Bewegung zunächst eine Bohrung ausführt und anschließend bei seiner waagerechten Bewegung den Schlitz fräst, wird die bekannte Vorrichtung als Bohr-Fräsvorrichtung be­ zeichnet.

In gleicher Weise erfolgt der Bewegungsablauf auch bei anderen bekannten Bohr-Fräsvorrichtungen, wobei ein schwenk­ bar an der Grundplatte gelagerter Vorschubzylinder ent­ weder unmittelbar oder über einen zweiarmigen Winkel­ hebel an einem den Fräsmotor tragenden Schlitten an­ greift (DE-PS 28 09 152).

Diesen bekannten Vorrichtungen ist gemeinsam, daß der Fräser zunächst bei einer senkrechten Bewegung eine Bohrung ausführt und dann anschließend bei einer waage­ rechten Bewegung den Schlitz fräst. Dieser Arbeitsablauf ist bei Hohlprofilen aus Kunststoff oder Metall zweck­ mäßig und auch mit verhältnismäßig dünnen Fräsern ohne Schwierigkeiten auszuführen. Bei der Bearbeitung von Vollmaterial, beispielsweise Holz, besteht bei diesem Arbeitsablauf der bekannten Vorrichtungen jedoch vor allem bei dünnen Fräsern und/oder großer Frästiefe die Schwierigkeit, daß bei dem waagerechten Vorschub sehr große Zerspanungskräfte auftreten, die von dünnen Fräsern nicht aufgenommen werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fräseinheit der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die bei sehr einfachem Aufbau auch mit dünnen Fräsern das Fräsen von Schlitzen mit größerer Frästiefe in Vollmaterial ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fräsmotor an der Grundplatte längsverschiebbar und schwenkbar geführt ist, daß der Lenker über seine Lage­ rung am Fräsmotor hinaus zu einem an der Grundplatte schwenkbar und querverschiebbar gelagerten zweiarmigen Lenkerhebel verlängert ist und daß ein im oder nahe am Anlenkpunkt des Lenkerhebels an der Kolbenstange des Vorschubzylinders angebrachter Führungszapfen in einer in der Grundplatte angeordneten Führungsnut geführt ist, die einen gewellten, im wesentlichen in Längsrichtung der Fräseinheit gerichteten Verlauf aufweist.

Mit "längs" wird in diesem Zusammenhang die axiale Richtung des Fräsmotors und des Fräsers bezeichnet, während mit "quer" die Bewegung in Richtung des zu frä­ senden Schlitzes bezeichnet wird.

Der ganz allgemein ausgedrückt gewellte Verlauf der Füh­ rungsnut bewirkt, daß der gelenkig mit dem Lenkerhebel verbundene Fräsmotor gleichzeitig eine Vorschubbewegung in Längsrichtung und Schwenkbewegungen in Querrichtung ausführt. Dabei fräst der Fingerfräser den sich ständig vertiefenden Schlitz. Der in jedem Augenblick gefräste Materialquerschnitt ist verhältnismäßig klein und auf jeden Fall nur ein Bruchteil der gesamten Querschnitts­ fläche des Schlitzes, so daß die auf den dünnen Finger­ fräser wirkenden Zerspanungskräfte auch bei großer Ge­ samtfrästiefe nur gering sind.

Die Führung des Fräsmotors für eine pendelnde, ständig vorrückende Bewegung erfolgt mit sehr einfachen kon­ struktiven Mitteln, nämlich nur mit Führungsnuten in der Grundplatte, in die Lager- bzw. Führungszapfen greifen. Dadurch kann die gesamte Fräseinheit leicht und platzsparend ausgeführt werden.

Vorzugsweise besteht die Führungsnut aus jeweils ab­ wechselnd nach beiden Seiten schräg zur Längsrichtung verlaufenden Nutabschnitten, so daß sich insgesamt ein zickzackförmiger Nutverlauf ergibt. Da hierbei das Ver­ hältnis von Längsvorschub zu Quervorschub annähernd kon­ stant ist, bleibt der Zerspanungsquerschnitt annähernd während des gesamten Bearbeitungsvorgangs gleich, wodurch sich eine gleichbleibende Zerspanungsleistung ergibt, die nur an den Umkehrpunkten der Pendelbewegung kurzzeitige und geringfügige Änderungen aufweisen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß ein sich entgegengesetzt zum Fingerfräser erstreckender, mit dem Fräsmotor starr verbundener Stütz­ arm an seinem Ende einen Lagerzapfen trägt, der in einem Längsschlitz an der Grundplatte geführt ist. In dieser konstruktiv sehr einfachen Art wird die Schwenkbarkeit und Längsverschiebbarkeit des Fräsermotors mit dem Fin­ gerfräser erreicht.

Ebenso einfach kann die schwenkbare und querverschiebbare Lagerung des Lenkerhebels an der Grundplatte erreicht werden. Hierzu trägt er an seinem dem Vorschubzylinder abgekehrten Ende einen Lagerzapfen, der in einem Quer­ schlitz an der Grundplatte geführt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsge­ dankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 eine Fräseinheit in einer Seitenansicht,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,

Fig. 3 die Fräseinheit nach Fig. 1 in einer Seitenan­ sicht am Ende des Bearbeitungsvorgangs und

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 3.

Die in der Zeichnung dargestellte Fräseinheit 1, die an einem (nicht dargestellten) Maschinengestell angebracht werden kann, weist eine senkrechte Grundplatte 2 auf, an der ein Fräsmotor 3 beweglich gelagert ist. Der Fräs­ motor 3, dessen Frässpindel 4 einen Fingerfräser 5 trägt, ist an seinem anderen Ende starr mit einem Stützarm 6 verbunden, der an seinem oberen Ende einen Lagerzapfen 7 trägt. Der Lagerzapfen 7 ist in einem Längsschlitz 8 der Grundplatte 2 geführt.

Am oberen Ende der Grundplatte 2 ist ein Vorschubzylin­ der 9 in einem Gelenk 10 gelagert. Die Kolbenstange 11 des Vorschubzylinders 9 ist an einem zweiarmigen Lenker­ hebel 12 angelenkt, dessen anderes Ende einen Führungs­ zapfen 13 trägt, der in einem Querschlitz 14 der Grund­ platte 2 geführt ist.

Der Fräsmotor 3 ist über ein Gelenk 15 mit dem Lenker­ hebel 12 verbunden. Wie beim dargestellten Ausführungs­ beispiel gezeigt, liegt das Gelenk 15 näher am Lager­ zapfen 13 als an der Kolbenstange 11.

Der Anlenkpunkt der Kolbenstange 11 an dem Lenkerhebel 12 wird durch einen Führungszapfen 16 gebildet, der in einer in der Grundplatte 2 angeordneten Führungsnut 17 geführt ist. Die Führungsnut 17, die allgemein einen gewellten Verlauf hat und sich in Längsrichtung, d.h. senkrecht erstreckt, besteht aus jeweils abwechselnd nach beiden Seiten schräg zur Längsrichtung verlaufen­ den Nutabschnitten 17 a, 17 b. Bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel liegen jeweils die Scheitelabschnitte der Führungsnut 17 angenähert auf Kreisbögen um den La­ gerzapfen 13, der die Schwenklagerung des Lenkerhebels 12 an der Grundplatte 2 bildet. Die Amplitude der Füh­ rungsnut 17 ist angenähert gleichbleibend.

Wenn der Vorschubzylinder 9, der beispielsweise ein doppelwirkender Druckluftzylinder ist, mit Druckluft beaufschlagt wird, bewegt sich der Führungszapfen 16 entlang der Führungsnut 17. Der Lenkerhebel 12 führt dabei eine hin- und hergehende Bewegung und gleichzeitig eine Schwenkbewegung um den Lagerzapfen 13 aus. Dadurch wird der Fräsmotor um seine Lagerzapfen 7 geschwenkt und gleichzeitig in Längsrichtung vorgeschoben. Der Finger­ fräser 5 führt in dem Werkstück 18 eine Schwenkbewegung und gleichzeitig eine senkrechte Bewegung aus. Wenn er die in Fig. 3 gezeigte Endstellung erreicht hat, hat der Fingerfräser 5 im Werkstück 18 einen Schlitz 19 mit parallelen, aber leicht gestuften Schlitzrändern 20 gefräst.

Wenn ein glatter Verlauf der Schlitzränder 20 gewünscht wird, wie in Fig. 3 unten am Beispiel eines Werkstücks 18′ dargestellt ist, dann wird der Verlauf der Führungs­ nut 17 so gewählt, daß die Amplitude der Führungsnut 17 und damit auch die Amplitude der Schwenkbewegung des Fingerfräsers 5 mit zunehmendem Vorschubweg zunimmt.

Um bei der Ausführung des Vorschubzylinders 9 als dop­ pelwirkender Druckluftzylinder eine Steuerung der Vor­ schubgeschwindigkeit zu erreichen, kann vorgesehen werden, daß der Vorschubzylinder 9 gegen einen hydrau­ lisch abgestützten beweglichen Anschlag (nicht darge­ gestellt) arbeitet, beispielsweise gegen einen Hydraulik­ zylinder mit gedrosseltem Strömungsquerschnitt. Der gleiche Zweck kann auch dadurch erreicht werden, daß der Vorschubzylinder 9 ein doppelwirkender Druckmittelzylin­ der ist, dessen Kolben in Vorschubrichtung pneumatisch und in entgegengesetzter Richtung hydraulisch beaufschlagt ist.

Es versteht sich, daß anstelle des erwähnten Vorschubzy­ linders 9 auch jede andere übliche Vorschubeinrichtung eingesetzt werden kann, beispielsweise ein Schrittmotor, der eine Gewindespindel antreibt, die am Lenkerhebel 12 angreift. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß der Schrittmotor eine einfache Steuerung des Vorschubweges und der Vorschubgeschwindigkeit ermöglicht.

Da der Fräsmotor 3 näher am Lagerzapfen 13 als am Füh­ rungszapfen 16 angelenkt ist, ergibt sich eine günstige Übersetzung des Bewegungsablaufs an der Führungsnut 17. Während die Amplitude des Verlaufs der Führungsnut 17 direkt der Breite der Schwenkbewegung entspricht, wird der Vorschubweg in Längsrichtung entsprechend dem Hebel­ verhältnis am Lenkerhebel 12 untersetzt. Obwohl die ein­ zelnen Bewegungsabschnitte des Fingerfräsers 5 verhält­ nismäßig flach verlaufen, kann für die einzelnen Nutab­ schnitte 17 a, 17 b der Führungsnut 17 wegen der beschrie­ benen Untersetzung ein steilerer Verlauf gewählt werden, so daß der Führungszapfen 16 der Führungsnut 17 ohne größere Reibungskräfte folgen kann.

Es versteht sich, daß der Führungszapfen 16 nicht unbe­ dingt mit dem Anlenkpunkt der Kolbenstange 11 am Lenker­ hebel 12 zusammenfallen muß, Die Kolbenstange 11 könnte auch an einer anderen Stelle am Lenkerhebel 12 angreifen.

In Fig. 3 ist eine konstruktive Möglichkeit zur Verände­ rung der Breite des zu fräsenden Schlitzes 19 ohne Ver­ änderung der Führungsnut 17 angedeutet. Diese Verstell­ möglichkeit besteht darin, den durch den Lagerzapfen 7 gebildeten Schwenkpunkt des Fräsermotors 3 zu verändern. Zu diesem Zweck ist der Längsschlitz 8 in der Grund­ platte 2 nach unten bis beispielsweise etwa in die Mitte des Fräsmotors 3 verlängert. Der Lagerzapfen 7 ist in Längsrichtung des Stützarms 6 verstellbar. Zu diesem Zweck weist der Stützarm 6, der in geringem Abstand hinter dem Fräsmotor 3 bis zu dessen vorderem Ende ver­ läuft, einen Längsschlitz 7 a auf. Der Lagerzapfen 7 ist entlang diesem Längsschlitz 7 a verschiebbar und kann in jeder beliebigen Stellung mittels einer Mutter 7 b fest­ geklemmt werden.

Durch eine Verschiebung des Schwenkpunktes des Fräs­ motors 3 wird bei gleichbleibender Führungsnut 17 eine Veränderung der seitlichen Bewegung des Fingerfräsers 5 bewirkt, der somit unterschiedlich breite Schlitze 19 fräst. Eine andere Möglichkeit der Veränderung der Breite des Schlitzes 19 besteht darin, den Fingerfräser 5 mehr oder weniger tief in der Frässpindel 4 einzuspan­ nen. Auch dadurch wird der Abstand der Spitze des Finger­ fräsers 5 zum Schwenkpunkt des Fräsmotors 3 verändert.

Claims (9)

1. Fräseinheit zum Fräsen von Schlitzen in Werkstücke aus Vollmaterial, insbesondere zum Fräsen von Lang­ lochschlitzen für Zapfentaschen u.dgl. in Holz, mit einem an einer Grundplatte gelagerten Fräsmotor, dessen Frässpindel einen Fingerfräser trägt und der mit der Kolbenstange eines druckmittelbetätigten Vorschubzylinders über einen Lenker verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräsmotor (3) an der Grundplatte (2) längsverschiebbar und schwenkbar geführt ist, daß der Lenker über seine Lagerung (15) am Fräsmotor (3) hinaus zu einem an der Grundplatte (2) schwenkbar und querverschiebbar gelagerten zweiarmigen Lenkerhebel (12) verlängert ist und daß ein im oder nahe am Anlenkpunkt (16) des Lenker­ hebels (12) an der Kolbenstange (12) des Vorschub­ zylinders (9) angebrachter Führungszapfen (16) in einer in der Grundplatte (2) angeordneten Führungs­ nut (17) geführt ist, die einen gewellten, im we­ sentlichen in Längsrichtung der Fräseinheit (1) gerichteten Verlauf aufweist.

2. Fräseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (17) aus jeweils abwechselnd nach beiden Seiten schräg zur Längsrichtung verlaufenden Nutabschnitten (17 a, 17 b) besteht.

3. Fräseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeweils die Scheitelabschnitte der Füh­ rungsnut (17) angenähert auf Kreisbögen um die Schwenk­ lagerung (13) des Lenkerhebels (12) an der Grundplatte (2) liegen und daß die Amplitude der Führungsnut (17) angenähert gleichbleibend ist.

4. Fräseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Amplitude der Führungsnut (17) mit zunehmendem Vorschubweg größer wird.

5. Fräseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich entgegengesetzt zum Fingerfräser (5) er­ streckender, mit dem Fräsmotor (3) starr verbundener Stützarm (6) an seinem Ende einen Lagerzapfen (7) trägt, der in einem Längsschlitz (8) an der Grund­ platte (2) geführt ist.

6. Fräseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkerhebel (12) an seinem dem Vorschubzylin­ der (9) abgekehrten Ende einen Lagerzapfen (13 trägt, der in einem Querschlitz (14) an der Grundplatte (2) geführt ist.

7. Fräseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubzylinder (9) ein doppelwirkender Druckluftzylinder ist, der gegen einen hydraulisch abgestützten beweglichen Anschlag arbeitet.

8. Fräseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubzylinder (9) ein doppelwirkender Druckmittelzylinder ist, dessen Kolben in Vorschub­ richtung pneumatisch und in entgegengesetzter Rich­ tung hydraulisch beaufschlagt ist.

9. Fräseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (7) in Längsrichtung des Fräs­ motors (3) verstellbar ist.