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Kopierbank zur Herstellung von Leisten und ähnlichen, unregelmäßig
gestalteten Werkstücken. Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Drehen
von unregelmäßigen Werkstücken, insbesondere auf eine Maschine zum Kopieren von
Leisten, mit durch ein Fühlrad geführtem Fräser. Es ist vorgeschlagen worden, bei
solchen Maschinen die Fräserspindel nicht parallel zur Werkstückdrehachse anzuordnen,
sondern unter einem Winkel hierzu. Bei Maschinen mit der Werkstückdrehachse paralleler
Fräserspindel ist es unmöglich, schärfer ausgehöhlte Teile von Leisten wiederzugeben"
weil das große, bisher bei solchen Maschinen benutzte Fühlrad verhältnismäßig flach
ist und in tiefere Leistenhöhlungen nicht eintreten kann. Infolgedessen mußte man
diese Höhlungen nachträglich noch mit großen Kosten und geringer Genauigkeit ausstechen.
Gemäß der Erfindung wird die Fräserspindel derart angeordnet, daß dieselbe einen
spitzen Winkel von höchstens .a.5° mit der Vorschubrichtung einschließt. Dabei kann
man ein kleines Fühirad und einen kleinen Fräskopf anwenden, dessen Vorteile in
der Genauigkeit der Wiedergabe bestehen, welche bei Parallelität zwischen Werkstückdrehachse
und Fräserspindel nicht erreicht «erden kann. Wenn man die Schnipp- und Schlichtfräser
auf der gleichen Achse nebeneinander anordnet, kann man diese dicht zusammen setzen
und die Schneidkanten günstiger gegenüber dem Werkstück anordnen, als es früher
möglich war, und erlangt dadurch eine größere Gedrängtheit des Baues. Bei einem
größeren Winkel als .I5° wird der Fräser mehr in das Werkstück eingedrückt, wirkt
eher bohrend als schälend und verfängt sich leichter im Holz. Der spitzere Winkel
gilt genügend Zwischenraum zwischen dein Werkstück und der Fräserwelle bzw. deren
Lagern und läßt doch die Anwendung eines Fühlrales und Fräskopfes von etwa ;5 nirn
Durchinesser z11. Man braucht auch bei einem spitzeren Winkel nicht einen ungefähr
kugelförmigen Fräskopfes wie bei einem mehr dem rechten angenäherten Winkel. Fräsköpfe
mit nach Kugelflächen geformten Schneidkanten sind teuer, schwierig zu schleifen,
zu reparieren und einzustellen und ergeben nicht einen so sauberen Schnitt wie die
gewöhnlichen scheibenartigen Fräser.
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Einen besonderen Vorteil bietet die Wahl des spitzeren Winkels beim
Drehen der modernen Leisten mit hochgezogenem Kamm. Es ist unmöglich, die scharfe
seitliche Hervorragung derartiger Leisten mit einem scheibenartigenFräser hervorzubringen,
wenn die Fräserspindel annähernd senkrecht zur Werkstückdrehachse steht. Dagegen
hat sich gezeigt, daß bei Verwendung des spitzeren Winkels gemäß der Erfindung die
Erzeugung liochkainmiger Leisten extremster Art möglich ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Gestaltung des Fräskopfes
selbst. Der Fräskopf gemäß der Erfindung ist konisch oder birnenförmig, wobei das
dickere Ende desselben der Drehachse des Werkstückes zugekehrt ist. Diese Konstruktion
besitzt mehrere Vorteile. Die Schneidwirkung wird verteilt, und das Holz kann in
dünneren Spänen mit weniger Biegungsbeanspruchung der Fräserspindel entfernt werden,
so daß die Fräserspindel weniger zittert. Wenn die Fräserspind@el die angegebene
Neigung hat, so befinden sich die Schlichtschneiden am dickeren Ende des Fräskopfes
und haben daher eine große Schnelligkeit, wie es notwendig ist, um glatte Arbeit
zu erzielen, während die Schruppschneiden, die die schwerste Arbeit auszuführen
haben, aber nicht eine so glatte Fläche zu erzeugen brauchen, nahe der Fräserspindei
und deren Lager liegen, und daher fest und sicher gehalten werden. Diese Konstruktion
ist besonders bei der Herstellung von hochkammigen
Leisten wichtig.
Der gemäß der Erfindung eingerichtete und angeordnete konische oder birnenförmige
Fräskopf läßt unbeschadet der Wirkung der Fräser einen spitzeren Winkel der Fräserspindel
mit der Drehachse des Werkstückes zu, als es bei einem zylindrischen Fräser oder
einem konischen Fräser mit umgekehrter Anordnung möglich wäre.
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Die angegebenen Verbesserungen können bei jeder Fräsbank zum Drehen
unregelmäßiger Formen angewandt werden. Auf der beiliegenden Zeichnung sind sie
in Verbindung mit der üblichen "Leistenkopierbank veranschaulicht, ohne daß aber
die Anwendung der Erfindung hierauf beschränkt sein soll.
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Abb. i zeigt eine Vorderansicht einer üblichen, gemäß der Erfindung
ausgestalteten Leistenkopierbank; Abb.2 ist eine Seitenansicht, bezüglich Abb. i
von rechts gesehen; Ab#b.3 ist ein Grundriß des Bettes der Bank; Abb.4 ist ein Grundriß
der :einstellbaren Leitrolle, die einen Teil des Antriebes für den Fräskopf bildet;
Abb. 5 ist eine Seitenansicht zu Abb. 4 in der Richtung des Pfeiles P in Abb.4;
Abb.6 ist eine Seitenansicht des Fräskopfes in der ersten Ausführung; Abb.7 ist
eine Stirnansicht des Fräskopfes nach Abnahme des Schlichtfräsers; Abb. 8 ist eine
Seitenansicht des Schlichtfräsers, teilweise im Schnitt; Abb.9 und io zeigen eine
abgeänderte Ausführungsform des Fräskopfes.
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In Abb. i, 2 und 3 ist i i das Bett einer Leistendrehbank üblicher
Form, welches auf Beinen 12- steht und einen überhängenden Arm 13 besitzt,
an welchem eine Schwinge 14 mittels der Achse 15 aufgehängt ist: Die Schwinge.
ist mit den üblichen Spitzen 16 und 17 für das Modell 18 und den Spitzen i9 und
2o für das Werkstück 21, die in einem Rahmen -R angeordnet sind, und mit der Vorrichtung
zum Antrieb und zur Einstellung dieser Spitzen versehen, welche keiner Beschreibung
bedürfen. Modell und Werkstück können auch in .getrennten Rahmen gelagert sein.
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Das Bett i i besitzt Führungen 22, 23 und 24., auf welchen der Schlitten
25 für das Fühlrad .13 und der Schlitten 26 für den Fräskopf 30 laufen. Die Schlitten
sind @ein:eins.chaftlich längs den Führungen ungefähr parallel zu den Drehachsen
des Modells und Werkstückes verschiebbar und werden mit gleicher oder verschiedener
Schnelligkeit durch die üblichen Hilfsmittel vorgeschoben.
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Ständer 27 und 28 an dem Fräserschlitten 26 tragen Lager, in welchen
:die Fräserspindel 29 drehbar gelagert ist. Diese Lager sind so angeordnet, daß
die Achse der Spindel 29 einen spitzen Winkel mit der Drehachse des Werkstückes
bildet und zweckmäßiger-, aber nicht notwendigerweise mit letzterer in einer wagerechten
Ebene liegt.
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Bei der dargestellten Einrichtung wird die Fräserspindel 29 mit hoher
Schnelligkeit von einer Trommel 31 auf der Hauptwelle 32 durch einen Riemen gedreht,
welcher unter der Trommel herum über Leitrollen 34 und 35 und über eine Riemenscheibe
33 auf der Spindel 29 läuft. Die Drehachse der Trommel 3r liegt parallel zur Bewegungsrichtung
des Fräserschlittens 26; und die Trommel ist breit genug, um die notwendige Verschiebung
des Schlittens zu gestatten, ohne daß der Riemen von der Trommel abgleitet.
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Wichtig ist- die Anordnung der Leitrollen 34 und 35 und der Vorrichtung
zur Einstellung der Rolle 35 derart, daß der Riemen genau über die Scheibe 33 geführt
wird, ohne an den Enden abzulaufen. Die Rolle 34 ist auf einem Zapfen 36 angebracht,
der an der unteren Seite des Fräserschlittens 26 befestigt ist, und dessen Achse
genau oder annähernd parallel zur Achse 32 der Trommel 31 verläuft. Die Rolle 35
ist auf einem Zapfen 37 drehbar, der in einem Kopf 38 befestigt ist. Letzterer ist
einstellbar an einer Konsole 39 angeordnet mittels eines durch :einen Flansch .I1
der Konsole hindurchgeführten Bolzens 40. Die Konsole 39 ist durch einen Bolzen
4a im Winkel einstellbar an. ,der unteren Seite des Fräserschlittens 26 angebracht.
Der Bolzen 42 ist senkrecht und der Bolzen 4o wagerecht, unter rechtem Winkel zum
Bolzen 40, angeordnet. Die Konsole 39 und die Rolle 35 können um den Bolzen 42 im
Winkel eingestellt werden, und ferner kann die Rolle 315 im Winkel zur Konsole 39
um den Bolzen 4o eingestellt werden. Dies ergibt die Einstellbarkeit der Rolle 35
in zwei Richtungen, so daß sie so angebracht werden kann, daß der Riemen richtig
zwischen der Trommel' 31 und der Riemenscheibe 33 auf der Fräserspindel 29 geführt
wird. Das Fühlrad 43 besteht aus einer Scheibe, deren Größe ungefähr der Umdrehungsfläche
der Schneiden des Schlichtfräsers an dein nachstehend beschriebenen Fräskopf 3o
entspricht, und welche auf einer Achse drehbar ist, die parallel zur Fräserspindel
29 verläuft und von einer Schiene 45 getragen wird. Die Schiene 45 ist vorwärts
und rückwärts horizontal an dem Weitend adierschlittten 44 einstellbar, der verschiebbar
am Ständer 44 des Fühlradschlittens 25 angebracht ist, wie bekannt.
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Der Fräskopf 30 ist im einzelnen in den
Abb.6
bis 8 in einer ersten und in den Abb. 9 und ro in einer zweiten Ausführungsform
dargestellt.
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Der Fräskopf gemäß Abb. 6 bis 8 umfaßt drei Schruppfräser 46, 47 und
48 und einen Schlichtfräser 49, die alle auf der Spindel 29 sitzen. Die Schruppfräser
sind im wesentlichen einander gleich, mit Ausnahme unterschiedlicher Durchmesser
und einer Änderung in der äußeren Form des Fräsers 48. jeder besteht aus einer Nabe
5o, welche auf die Spindel 29 paßt und dicht an die benachbarten Naben anschließt.
Die Nabe ist mit einer Nut zur Aufnahme eines Keils oder einer Feder 51 an der Spindel
versehen und besitzt eine Anzahl Arme 52, deren jeder mit einer Lippe 53 versehen
ist, die an einer Kante 54 messerähnlich geschärft ist. Die Arme 52 befinden sich
am einen Ende der Nabe 5o und die geschärften Lippen 53 erstrecken sich nach dem
anderen Ende der Nabe zu, so daß die Schneidkante der Lippen über die ganze Länge
des Fräsers ausgedehnt ist. Aus Abb. 7 erkennt man, daß jeder Arm 52 an der der
Schneidkante 54 zugewandten Seite mit einer Aussparung versehen ist, so daß jede
Schneidkante sowohl quer zum Arm als nach der Seite über diesen vorsteht. Zweckmäßig
bilden die äußeren Flächen der Lippen 53 und die Schneidkanten 54 Elemente einerKegelfläche,
deren größerer Durchmesser dem Ende der Spindel 29 zugekehrt ist. Die drei Fräser
46, 47, 48 haben im allgemeinen gleichartige Oberfläche mit allmählich zunehmendem
Durchmesser, so daß die von den Schneidkanten beschriebene Umdrehungsfläche ungefähr
einen ununterbrochenen Kegel darstellt. Die Zahl der nebeneinander angeordneten
Schruppfräser kann größer oder kleiner als drei sein. Der Schlichtfräser 49 befindet
sich am äußersten Ende der Spindel 29, d. h. an der Grundfläche des Fräskopfes,
und steht von allen Fräsern der Z@'erstückaclise am nächsten, und seine Schneidkanten
56 liegen von der Achse der Spindel am weitesten entfernt. Der Schlichtfräser besitzt
Arme, von denen jeder mit einer querlaufenden Durchbrechung 55 versehen ist, die
am einen Ende zur Bildung einer Schneidkante 56 erweitert ist. Bei dieser Form ist
die Schneidkante verstärkt und wird unterstützt durch das an beiden Seiten des Fräsers
stehengebliebene .laterial, im Gegensatz zu den nur einseitig unterstützten Schneiden
der anderen Fräser.
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Bei dem Fräskopf nach Abb. 9 und io sind drei Fräser 57, 58, 59 angewandt,
die zweckmäßig als Schruppfräser in Verbindung mit einem dem Fräser .1.9 ähnlichen
Schlichtfräser arbeiten. Es köcinen jedoch auch @iie Fräser 57 und 58 zum Schruppen
und der Fräser 59 zum Schlichten dienen. Bei dieser Konstruktion sind die Fräser
im wesentlichen den Fräsern 46, 47, 48 gleich, mit der Ausnahme, daß die
Schneidkanten und die ,diese bildenden Lippen in der Längsrichtung gekrümmt und
nicht gerade sind. Wenn erwünscht, können die drei in Abb.9 dargestellten Fräser
in Verbindung mit einem Schlichtfräser angewandt werden, welcher genau dem Schlichtfräser
49 gleich ist. Die birnen- oder glockenförmige Gestalt des Fräskopfes nach Abb.
9 ist etwas mehr ausgeprägt, als es bei dem Fräskopf nach Abb. 6 bis 8 der Fall
ist, indem der Fräser 59 mehr über die von den anderen Fräsern erzeugte Fläche hervorsteht
als der Fräser 49. Bei dieser Form kan der Schlichtfräser auf die Ballenpartie einwirken,
während die Schruppfräser auf den oberen Teil des Ristes wirken, und zwar bei einem
spitzeren Winkel der Fräserspindel gegen die Werkstückdrehachse, als es der Fall
wäre, wenn die Erzeugende der konischen Fläche des Fräsers genau gerade wäre. Besonders
bei hochkammigen Leisten ist eine solche Ausführungsform sehr zweckmäßig.
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Der Schlichtfräser 49 hat den gleichen äußeren Durchmesser wie das
Fühlrad 43, und seine Schneidkanten sind in der Querrichtung nach demselben Radius
gekrümmt wie der Rand -des Fühlrades. Infolgedessen entspricht die von dem Schlichtfräser
am Werkstück erzeugte Fläche genau -der Fläche des Modells, auf welche das Fühlrad
wirkt, mit Ausnahme der Unterschiede, die durch Drehung des Werkstückes in umgekehrter
Richtung des Modells und durch die Längen-und Weitengradierung hervorgebracht werden.
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Der Winkel zwischen der Fräserspindel 29 und der Drehachse des Werkstückes
2t ist erheblich kleiner als 45°. Bei der gezeichneten Maschine beträgt er etwa
30°. Durch Versuche hat sich ergeben, daß dieser Winkel erheblich vorteilhafter
ist als etwa ein Winkel von 8o°. Der Vorteil des ziehenden Schnittes tritt sehr
viel mehr hervor. Es ist notwendig, die Spindel eines Fräskopfes mit geringem Durchmesser
schräg zur Werkstückdrehachse zu stellen, um die Lager und die. Spindel, welche
mit Rücksicht auf die starke Beanspruchung ziemlich kräftig sein müssen, aus dem
Wege des Werkstückes zti bringen. Wenn der Winkel aber zu groß ist oder in falscher
Richtung geneigt ist, so tritt ein Verfangen und Einbohren des Fräskopfes in (las
Werkstück und eine Druckbeanspruchung der Fräserwelle ein, wodurch Zittern und Klappern
der Maschine entsteht.
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Weim ein Fräskopf auf einer allzu weit \-()ii der Parallelen mit der
Werkstückdrehachse
abweichenden Spindel angewandt wird, so arbeitet
er an vielen Stellen gegen die Holzfaser, so daß eine rauhe Oberfläche entsteht.
Auch würde dann die Spitze des Fräskopfes infolge ihrer geringen Umfangsgeschwindigkeit
weniger leicht frei schneiden als andere Teile des Fräskopfes. Diese Schwierigkeiten
werden durch den gewählten Winkel zwischen Fräserspindel und Werkstückdrehachse
vermieden.
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Fräsen welche ungefähr Scheibenform haben, sind erheblich leichter
zu schleifen und zu reparieren als die mehr kugelförmigen Fräser, die bei einem
großen Winkel zwischen Fräserspindel und Werkstückdrehachse notwendig sind.
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Insbesondere bei der Herstellung von Leisten mit hohem Kamm ist .der
kleinere Winkel von Vorteil. Bei solchen Leisten läuft der am Rist angebrachte Kamm
bis zu einer beträchtlich über dem üblichen Endpunkt liegenden Stelle und senkt
sich dann scharf zu der flachen Oberfläche. Ein Fräskopf, welcher .unter großem
Winkel gegenüber der Werkstückdrehachse schräg gestellt wird, kann einen solchen
Leisten nicht schneiden, weil das Fühlrad, nachdem die Front des vorstehenden Kammes
geschnitten ist, an diesem hängenbleibt und verhindert, daß der Fräskopf die hintere
Seite des Vorsprunges erreicht. Dies ist bei dem kleineren Winkel vermieden. Der
Fräskopf selbst besitzt in der dargestellten Ausführungsform verschiedene Vorteile.
Er ist konisch oder birnenförmig, wobei das dicke Ende dem ZVerkstück zugekehrt
ist. Die allgemeine ,Linie der Schneidkanten ist somit ungefähr parallel zu dem
Rist des Leistens. ' Die am dicken Ende des Fräskopfe's befindlichen Schlichtschneiden
haben dabei eine größere Umfangsgeschwindigkeit als die Schrupp-_ schneiden, die
ihrerseits näher der Fräserspindel liegen und fester gehalten werden. Die Schruppschneiden
brauchen sich nicht so rasch zu bewegen als die Schlichtschneiden, weil es bei ihnen
mehr auf Festigkeit und lange Dauer ankommt als auf glatte Arbeit.
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Es ist ferner notwendig; daß die Fräserspindel ein genügendes Stück
über ihr Lager hinausragt, damit der Holzblock nicht bei der Drehung gegen das verhältnismäßig
schwere iuid massive Lager trifft. Da die Fräser dicht aneinander angeordnet sind,
berühren sich ihre Naben und stützen sich gegenseitig ab, so .daß die Schneidbeanspruchung
verteilt und das Biegungsmoment vermindert iN,ird. Die Verteilung der Schneidwirkung
erstreckt sich bei dem spitzeren Winkel über einen beträchtlichen Teil der Länge
des Blockes, so daß dieselbe Holzmenge für die Sekunde in dünneren Spänen entfernt
werden kann, als es bei einem steileren Winkel möglich wäre, was geringeren Kraftaufwand
und geringere Erschütterungen bedeutet. Die Neigung der Schneidkanten, die durch
die Kegelform des Fräskopfes entsteht, wird dadurch bestimmt, daß, während der Schruppfräser
den oberen Teil des Ristes bearbeiten muß, der Schlichtfräser die obere Fläche der
Ballenpartie vollendet. Die konische Fräskopfform ermöglicht aber, daß der Winkel
der Fräserspindel mit der Werkstückdr.ehachse spitzer ist als derjenige der Kammlinie
des Leistens mit der Werkstückdrehachse. Wird die Fräserspindel unter einem zu geringen
Winkel geneigt, so kann man nicht mehr den kleinen Fräser verwenden. Es hat sich
gezeigt, daß ein Winkel von 3o° ungefähr der zweckmäßigste ist, jedoch ist die Wahl
des Winkels von dem jeweiligen Bedürfnis abhängig.