DE4012117A1 - Kombinierte dreh- und fraesmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine kombinierte Dreh- und Fräsmaschine, mit einem Drehfutter und einem einen Fräser aufweisenden Fräskopf, wobei mittels des Fräskop­ fes in einem in dem Drehfutter eingespannten Werkstück eine Nut ausbildbar ist.

Derartige Maschinen sind bekannt. Der Fräskopf kann entlang der Längsachse des Werkstückes zum Ausbilden der Nut verfahren werden. Zunächst taucht der Fräser hierzu in das Werkstück in der vorgesehenen Tiefe ein und fährt sodann entlang der Längsachse des Werkstückes zur Ausbil­ dung der Nut. Aufgrund der Drehung des Fräsers und der auch einem Fräser innewohnenden gewissen Elastizität ergibt sich jedoch bei einem ersten Ausfräsen der Nut keine Nut mit vollkommen gerade verlaufenden (in Längs­ richtung) Seitenwänden. Vielmehr wird der Fräser beim Verfahren um ein weniges aus seiner axialen Richtung ausgelenkt, so daß sich ein Nutgrundriß bei einem ersten Ausfräsen der Nut ergibt, der an der Stelle des ersten Eintauchens einen verbreiterten Durchmesser aufweist, welcher Durchmesser sich sodann in Axialrichtung verrin­ gert. Um diese Ungleichförmigkeiten auszugleichen, ist es erforderlich, eine so vorbereitete Nut fein zu bear­ beiten mit einem weiteren Fräser. Dieser ist jeweils gesondert in Abhängigkeit von dem Werkstoff des Werkstüc­ kes auszusuchen. Es sind in der Regel verschiedene Versu­ che erforderlich, um für ein gegebenes Werkstück den geeigneten Fräser zu finden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich der Erfindung die Aufgabe, eine kombinierte Dreh- und Fräsma­ schine anzugeben, die es in einfacher Weise ermöglicht, in einem in das Drehfutter eingespannten Werkstück eine parallele Längsnut auszubilden, die ohne einen Werkzeug­ wechsel fertig bearbeitbar ist.

Diese Aufgabe ist bei der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst, wobei darauf abgestellt ist, daß der Fräskopf einen zu seinem freien Ende hin sich konisch erweiternden Fräser aufweist. Der konisch sich erweitern­ de Fräser ist in Kombination mit dem in das Drehfutter eingespannten Werkstück vorteilhaft zu benutzen. Nach einem ersten Ausfräsen der Nut kann das Werkstück um einen Winkel, der bevorzugt zunächst dem Neigungswinkel des Fräsers entspricht, verdreht werden. Sodann liegt der Fräser vollständig an einer Seitenwand der Nut an. Bei einem nochmaligen Ausfräsen der Nut ergeben sich Nutwände, die fein bearbeitet sind. Ein Werkzeugwechsel ist hierzu nicht erforderlich. Es versteht sich, daß das Werkstück grundsätzlich jede Gestalt haben kann, soweit eine Nut mit einer gewissen Längserstreckung, d. h. in Richtung der Längsachse des Werkstückes in dieses einzu­ fräsen ist. Im einfachsten Fall handelt es sich um einen zylindrischen Rundstab. Der Konuswinkel des Fräsers liegt im Bereich weniger Grad, beispielsweise bei 3°. Die Verdrehung des Werkstückes nach einem ersten Ausfrä­ sen (Feinbearbeiten) der Nut wird um einen Drehwinkel vorgenommen, der bevorzugt genau dem Konuswinkel des Fräsers entspricht.

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung auch ein Verfah­ ren zum Ausbilden einer Nut in einem Werkstück auf einer kombinierten Dreh- und Fräsmaschine, die ein Drehfutter und einen Fräskopf mit einem Fräser aufweisen, wobei der Fräskopf zur Ausbildung der Nut seitlich entlang einem in dem Drehfutter eingespannten Werkstück verfahrbar ist. Beim Gegenstand dieser Erfindung ist verfahrensmä­ ßig darauf abgestellt, daß ein zu seinem freien Ende hin sich konisch erweiternder Fräser verwendet wird, und daß das Werkstück nach einem ersten Fräsen der Nut mittels des Drehfutters um seine Längsachse verdreht wird, zum Feinbearbeiten der Nut. Im übrigen wird auf die Ausfüh­ rungen, die vorstehend im Zusammenhang mit der Vorrich­ tung gemacht worden sind, Bezug genommen.

Des weiteren ist Gegenstand der Erfindung auch ein Werk­ stück, beispielsweise ein Rundstab, mit einer Nut, wel­ ches Werkstück vorzugsweise hergestellt ist auf einer kombinierten Dreh- und Fräsmaschine, wie sie weiter oben beschrieben worden ist und nach einem Verfahren, wie es vorstehend gleichfalls schon ausgeführt worden ist. Bezüglich dieses Gegenstandes der Erfindung ist darauf abgestellt, daß der Nutboden randseitig abgesenkt ist zu einer Nutseitenwand hin. Im Querschnitt ergibt sich dadurch beispielsweise in einfachster Form eine gerunde­ te Ausbildung des Nutbodens, mit gerade abfallenden Flanken zu den Nutseitenwänden hin (wobei dies jedoch im einzelnen von der gewählten Fräserform abhängig ist). Ein abfallender Seitenbereich des Nutbodens schließt mit einer Nutseitenwand daher im allgemeinen einen spitzen Winkel ein. Durch ein besonderes Fräsverfahren kann auch erreicht werden, daß der Nutboden im Querschnitt trapez­ förmig ausgebildet ist. Hierzu muß der Fräser lediglich vor dem Feinfräsen der Seitenwände zurück (nach oben) um ein weniges bewegt werden. Das Maß, um welches der Frä­ ser nach oben bewegt wird, ist verantwortlich für die Breite des gerade Anteils bei der Trapezform. Wenn auch in der Regel eine symmetrische Ausbildung des Nutbodens vorliegt, ist es auch denkbar, daß etwa ein abfallender Seitenbereich nur einseitig ausgebildet ist. Die spitz­ winklige Einkerbung, die einerseits begrenzt ist durch eine Seitenwand der Nut und zum anderen durch einen abfallenden Seitenbereich des Nutbodens (bezogen auf eine Querschnittsdarstellung) wird bevorzugt dadurch hergestellt, daß mit einem Fräser und einem Verfahren, wie vorstehend im einzelnen beschrieben, die Nut heraus­ gearbeitet worden ist. Eine solche Nut ist mit großen Vorteilen verbunden. Wenn beispielsweise in die Nut eine Paßfeder eingelegt wird, ist jeweils eine sehr genaue Lageanordnung der Paßfeder in der Nut gegeben. Die (höhenmäßige) Lage der Paßfeder wird durch den mittigen Teil des Nutbodens bestimmt. Durch die abgesenkten, im Querschnitt spitzwinklig in bezug auf die Nutseitenwände ausgebildeten Randbereiche des Nutbodens ist dort bei eingelegter Paßfeder eine Freilage gegeben. Es kann nicht zu Verfälschungen der Lage der Paßfeder in der Nut durch etwa ungenaue Ausarbeitung im Randbereich (anstatt rechtwinkliger Übergang beispielsweise gerundet) kommen. Es ergibt sich stets eine ausreichende Freilage entlang der Längsflanke bzw. der Nutseitenwand für eine etwa eingelegte Paßfeder.

Nachstehend ist die Erfindung des weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellt, erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer kombinier­ ten Dreh- und Fräsmaschine mit eingespanntem Werkstück;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Werkstück nach einem ersten Ausfräsen der Nut, in teilweise über­ triebener Darstellung;

Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Werkstückes mit eingefahrenem Fräser;

Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 3, nach Verdrehen des Werkstückes; und

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnit­ tes durch das Werkstück nach fertig gefräster Nut.

Dargestellt und beschrieben ist eine kombinierte Dreh- und Fräsmaschine 1. Die Dreh- und Fräsmaschine 1 besitzt ein Drehfutter 2, in welches ein Werkstück 3 eingespannt ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen zylin­ drischen Rundstab. Das Werkstück 3 ist bei 4 mittels eines - beim Ausführungsbeispiel - Reitstockes 5 gegege­ lagert. An dem Reitstock 5 ist weiter ein Fräskopf 6 in einem Revolverkopf, auf einem Reitstock oder auf einem Kreuzschlitten verfahrbar befestigt, in welchen ein Fräser 7 eingespannt ist.

Der Fräser 7 zeichnet sich durch eine zu seinem freien Ende hin sich erweiternde konische Ausgestaltung aus. Im einzelnen ist dies aus den Darstellung gemäß Fig. 3 und 4 ersichtlich. Der Konuswinkel 2 Alpha kann beispielswei­ se 3° betragen.

Die dargestellte Dreh- und Fräsmaschine 1 kann noch weitere Aggregate und weitere Achsen aufweisen. Insbeson­ dere ein Drehwerkzeug. Zur übersichtlicheren Darstellung sind diese jedoch, da es im Zusammenhang mit vorliegen­ der Anmeldung darauf nicht ankommt, in der Zeichnung nicht dargestellt.

Verfahrensmäßig wird nun so vorgegangen, daß das Werk­ stück 3 beispielsweise zunächst gedreht wird. Sodann wird der Fräskopf 6 mit dem eingespannten Fräser 7 so verfahren, daß er sich an dem gewünschten Anfangspunkt der zu fräsenden Nut 8 (vgl. Fig. 2) befindet. Danach wird der Fräskopf senkrecht zu der Längsachse (Dreh­ achse) x des Werkstückes 3 zugestellt, so daß der Fräser 7 in das Werkstück 3 in der gewünschten Tiefe eintaucht. Alsdann wird der Fräskopf 6 parallel zu der Längsachse x des Werkstückes 3, bei dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel nach rechts, verfahren. Bei dem ersten Ausfräsen ergibt sich hierbei - in übertriebener Darstellung - eine Nutform (Ansicht von oben), wie sie in Fig. 2 darge­ stellt ist. Aufgrund der herrschenden Kräfte ergibt sich eine Auslenkung des Fräsers beim Verfahren, so daß sich an der Eintauchstelle des Fräsers die - übertriebene - Ausbuchtung 9 ergibt. Auch andere bekannte Nutfräsverfah­ ren sind durchführbar.

Mit einer Dreh- und Fräsmaschine 1, die einen sich zu ihrem Ende konisch erweiternden Fräser 2 besitzt, läßt sich eine Feinbearbeitung der Nut 8 nun dadurch vorneh­ men, daß das Werkstück um seine Längsachse (Richtung R bzw. R′ in Fig. 3) verdreht wird, und zwar um einen solchen Betrag, der dem Neigungswinkel Alpha des Fräsers 7 entspricht. Soll der Fräser 7 - bei der Darstellung gemäß Fig. 3 - an der linken Seitenwand 10 der Nut 8 zur Anlage kommen, so wird das Werkstück 3 in Pfeilrichtung R verdreht. Umgekehrt wird das Werkstück 3 in Pfeilrich­ tung R′ um den Konuswinkel 2 Alpha (Drehwinkel Alpha′ von der Mitte ausgehend) verdreht, wenn der Fräser 7 an der Seitenwand 11 der Nut 8 zur Anlage kommen soll. Bei zur Längsachse des Fräsers 7 rechtwinkliger Ausbildung eines Fräserbodens 12 ergibt sich beim Verdrehen ein spitzwinkliger Ausschnitt zwischen der Seitenwand 10 bzw. 11 der Nut 8 und dem Boden 13 der Nut 8, wie dies in Fig. 5 vergrößert dargestellt ist.

In Fig. 4 ist das Werkstück gemäß Fig. 3 nach Verdrehung um einen Winkel Alpha dargestellt, mit an der Seitenwand 10 anliegendem Fräser 7.

Wie bereits erwähnt, stellt Fig. 5 einen Ausschnitt aus einem fertig bearbeiteten Werkstück 3 dar. Charakteris­ tisch und von besonderer Vorteilhaftigkeit ist der Boden 13 der Nut 8. Insgesamt ist der Boden 13 im Querschnitt trapezförmig gestaltet, mit gerade auslaufenden Seiten­ flächen 14, 15, die mit den Nutseitenflächen 10 bzw. 11 einen spitzen Winkel Beta einschließen (Beta ist ein rechter Winkel minus Alpha) . Die trapezförmige Ausgestal­ tung wird dadurch erreicht, daß der Fräser 7 nach einem ersten Ausfräsen der Nut (Fig. 3) etwas angehoben wird (in Fig. 3 nach recht bewegt wird) und sodann eine erste Feinbearbeitung einer Nutseitenfläche vorgenommen wird (Fig. 4).

Eine derartige Ausgestaltung des Nutbodens 13 ist bei­ spielsweise vorteilhaft im Hinblick auf ein Einlegen einer Paßfeder in die Nut. Die Paßfeder liegt immer definiert auf dem Nutboden 13 auf.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein. Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori­ tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt­ lich mit einbezogen.

Claims (6)

1. Kombinierte Dreh- und Fräsmaschine (1), mit einem Drehfutter (2) und einem einen Fräser (7) aufweisenden Fräskopf (6), wobei mittels des Fräskopfes (6) in einem in dem Drehfutter (2) eingespannten Werkstück (3) eine Nut ausbildbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser (7) des Fräskopfes (6) sich zu seinem freien Ende hin konisch erweitert.

2. Verfahren zum Ausbilden einer Nut in einem Werkstück auf einer kombinierten Dreh- und Fräsmaschine, die ein Drehfutter und einen Fräskopf mit einem Fräser aufweist, wobei der Fräskopf zur Ausbildung der Nut seitlich ent­ lang einem in dem Drehfutter eingespannten Werkstück verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich zu seinem freien Ende hin konisch erweiternder Fräser ver­ wendet wird und daß das Werkstück nach einem ersten Fräsen der Nut mittels ds Drehfutters um seine Längsach­ se verdreht wird, zum Feinbearbeiten der Nut.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück um einen dem Konuswinkel (Alpha) des Fräsers entsprechenden Winkel verdreht wird.

4. Werkstück, beispielsweise Rundstab (3) mit einer Nut (8), vorzugsweise hergestellt auf einer kombinierten Dreh- und Fräsmaschine (1) und nach einem Verfahren entsprechend einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Nutboden (13) randseitig abgesenkt ist zu einer Nutseitenwand (10, 11) hin.

5. Werkstück, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutboden im Querschnitt trapez­ förmig ausgebildet ist.

6. Werkstück, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein abfallender Seitenbereich (14, 15) des Nutbodens mit einer Nutseitenwand (10, 11) einen spitzen Winkel (Beta) einschließt.