DE6805860U - Fraesmaschine. - Google Patents

Description

Patentanwalt DIPL.-INQ. BERTHOLD SCHMID ζ"

STUTTQART S · FA L B E N H E N N E N STR AS 5 E 17 · TELEFON (0711) 708893

9519

Firma Trumpf & Co.

7 Stuttgart-Weilimdorf

Fräsmaschine

Beim Umrißfräsen von Formteilen z. B. Schablonen für den Automobilbau werden meist hohe Oberflächengenauigkeiten gefordert. Das bedeutet, daß beim Arbeiten aus dem Vollen die Maschine sehr stabil und starr gebaut sein muß und zudem die Vorschubgeschwindigkeiten nicht hoch sein dürfen. Vielfach wird mit einem grob verzahnten Fräser vor- und mit einem l^ineren nachgefräst. Bei diesem Verfahren treten jedoch dieselben Probleme, wie geringe Vorschubgeschwindigkeit und kräftiges Maschinengestellt, auf,

da die erforderliche Zerspannungsleistung einen entsprechenden Fräsdurchmesser und damit relativ hohe Vorschubkräfte bedingt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Präsmaschine zu entwickeln, die bei hoher Zerspanungsleistung eine gefräste Kante hoher Oberfläohengenauigkeit fertigt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Fräsmaschine eine Nibbel-Vorrichtung angeordnet ist, und das Nibbel- und das Fräswerkzeug wechselweise in gleiche Arbeitsstellungen bringbar sind. Obwohl also diese Maschine grundsätzlich zwei Arbeitsgänge hintereinander durchführt, ergibt sich insgesamt doch eine wesentlich größere Zerspanungsleistung und damit kürzere Arbeitszeit als bei einer Fräsmaschine die das Profil oder den Umriß ir. einem einzigen Arbeitsgang fräst. Ursache ist der sehr hohe Anteil des Nibblers an der Gesamtzerspanung. Er arbeitet das Profil bis auf einen schmalen, im wesentlichen aus den sogenannten Überständen des Nibbelvorganges bestehenden Randstreifen vor. Dieser schmale Rand kann mit einem fein verzahnten, schnell drehenden Fräser entfernt werden, der nicht nur eine glatte Knntur erzeugt, sondern auoh nur eine Maschine relativ leichter Bauart benötfet.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Fräser und der Nibbelstempel koaxial angeordnet oder ist der Präser koaxial zum Nibbelstempel tinschwenkbar und in Weiterbildung der Erfindung ist der Nibbelstempel bei in Arbeitsstellung befindlichem Fräser außer Eingriff mit dem Werkstück. Je nach Bauart der Maschine wird nach Beendigung des Nibbelvorganges, wenn sich der Nibbelstempel beispielsweise in seiner oberen Totpunkt st ellung befindet, der Fräser entweder an die Achse des Nibbelwerkzeuges geschwenkt oder entlang dieser .Achse zugestellt. Selbstverständlich wird auch der eingeschwenkte Fräser nach seiner axialen Ausrichtung ggf. noch in Achsrichtung verschoben, um in die günstigst-s Schneidposition zu kommen. Bei automatischer Zustellung ist es besonders zweckmäßig, wenn der Fräser mit einer pneumatischen oder hydraulischen Zustellvorrichtung verbunden ist und durch entsprechende Hand- oder automatische Steuerung in Arbeitestellung bzw. wieder in Ruhestellung gebracht werden kann.

Der Fräser und das Nibbelwerkzeug weisen vorzugsweise gesonderte Antriebsmotoren auf. Die Matrize des Nibblers ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung herausnehm- oder schwenkbar ausgebildet und der Fräser weist einen größeren Durchmesser auf als das Nibbelwerkzeug,

JL. I

Bei einer Umiißfräsmaschine mit automatischer Steuerung - hydraulisch, elektrisch, mechanisch, foto-elektrisch oder numerisch - und der erwähnten koaxialen Anordnung von Fräser und Nibbelstempel kann somit beim Auswechseln des letzteren gegen einen im Durchmesser nur wenig größeren Fräser die gewünschte Kontur ohne irgendwelche Neueinstellung nochmals nachgefahren und damit nach- bzw. fertigbearbeitet werden. Es reicht dabei schon aus, wenn der Fräser 2 bis 3 Zehntelmillimeter im Durchmesser größer ist. Diese Ausführung ist besonders bei numerisch gesteuerten Maschinen von großem Vorteil, da für beide Arbeitsgänge dasselbe Programm ohne Abändereng verwendet werden kann. Bei Schablonen oder Zeichnungen reicht ebenfalls für beide Arbeitsgänge ein Exemplar aus. Ein Vorsatz der beiden Arbeitsspindeln ist also nicht notwendig, und es bleibt daher der volle Arbeitsbereich der Maschine erhalten.

Der Fräser und das Nibbelwerkzeug besitzen gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine vertikale Achse und unterhalb des Fräsers ist über dessen Zustellvorrichtung eine einschwenkbare Spänerutsche angeordnet. Letztere fängt die beim Nibbeln und Fräsen anfallenden SpKr e auf und leitet sie seiwärts aus der Maschine heraus. Diese Vorrichtung ist besonders bei empfindlicher Hubhydraulik für den Fräser von Vorteil, da sie ein Herabfallen der Späne auf deren Teile weitgehendst verhindert. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang auch eine an der Maschine angebrachte Späneabsaugevorrichtung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Maschine,

Figur 2 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Teil des Fräserantriebe- und Zustellmechanismusses,

Figur 2 schematisch die Bearbeitung eines Werkstückes.

Die Fräsmaschine 1 besitzt eine Fräseinrichtung 2 und eine Nibbelvorrichtung 3. Das Werkstück 4 liegt auf einer Führungsleiste 5 sowie einer Maschinenfläche 6 auf. Der Nibbelstempel 7 arbeitet von oben nach unten, während der Fräser 8 von unten her zugestellt wird. Die gewünschte Kontur wird bis auf einen kleinen etwa 0,2 = 0,3 mm breiten Rand vorgenibbelt und mit einem fein verzahnten schnell drehenden Fräser fertigbearbeitet. Während des Fräsvorganges ist der Nibbelstempel in seiner oberen Totpunktlage, also mit Sicherheit außer Eingriff mit dem W.rkstück 4. Beim Nibbeln dagegen nimmt der Fräser eine abgesenkte Lage ein. Mittels einer nicht näher dargestellten Hydraulikvorrichtung wird der mit dem Fräser axial verschiebbare zur Lagerung der Fräswelle 11 dienende Zylinder 9 auf- oder abbewegt. Die Verbindung des Zylinders 9 mit der Hydraulik vorrichtung erfolgt über einen nicht sichtbaren Gabelhebel.

Der Zylinder 9 besitzt eine nicht näher gezeigte Lagerung für die in Richtung des Doppelpfeiles 10 bewegbare Vielkeil- oder Polygonwelle 11. Weitere Lager der Welle sind mit 12 bzw. 13 bezeichnet. Sie sind auf eine Vielkeil- oder Polygonbüchee 14 aufgeschoben, die gleichzeitig noch als Riemenscheibe 15 ausgebildet ist. Die Außenringe der Lager, 12, 1} stecken in einer mit der Präseinrichtung 2 verbundenen Bundbüchse 16. In Figur 2 sind die unteren Extremstellungen der Wella 11 bzw. des Zylinders 9 und des Fräsers 8 eingezeichnet. Der Zylinder 9 ist in einer Buchse 17 längsverschiebbar gelagert. Nach oben ist der Zylinder 9 durch eine Lippendichtung 19 abgedichtet.

Der Antrieb des Fräsers 8 erfolgt über einen Motor 20. Die Verbindung zur Riemenscheibe 15 wird durch einen Riemen 21 (Figur l) hergestellt. Der Nibbelstempel besitzt einen eigenen Antriebsmotor 22. Im gezeigten Ausfütrungsbeispiel wird ein Getriebemotor verwendet, der in üblicher Weise einen Exzenter 23 antreibt.

Nach Beendigung des Nibbelvorganges wird die Matrize (Figur 3) herausgenommen und durch den Einsatz 25 erset.'.t. Dieser bietet eine in gleicher Höhe wie beim Nibbeln liegende Au/.¹ lagefläche 26 für das Werkstück Außerdem ist die zentrale Bohrung 27 größer als die Bohrung 28 der Matrize, so daß der dickere Fräser nach

oben durchtreten kann. Oberhalb des Einsatzes 25 ist in einem Abstand 29 ein Niederhalter 30 angeordnet. Der Abstand 29 entspricht der Dicke des Werkstückes und ist einstellbar. Ebenfalls einstellbar um einen Betrag 31 ist die obere Endlage des Fräsers. Die Hubhöhe des Fräsers ist mit 32 bezeichnet. Montage und Einstellung des Fräsers erfolgen in der bei Fräsmaschinen üblichen Weise.

Der Niederhalter 30 ist hohl ausgebildet und besitzt eine Zuführungsbohrung 33 für Pressluft sowie Ausströmbohrungen 34. Aufgrund der schrägen Anordnung der Bohrungen 34 wird rings um den Fräser 8 ein Pressluftvorhang erzeugt.

Die Pressluft strömt über die Bohrung 27 des Einsatzes 25 und fließt über die Absaugbohrung 35 ab. Letztere ist mit einer nicht näher dargestellten Absaugvorrichtung verbunden.

Um ein Herabfallen der Nibbelspäne auf den Zylinder und dessen Hubhydraulik zu verhindern, ist noch eine einschwenkbare Spänerutsche 36 vorgesehen, die die Späne nach außen abführt.

In Figur 3 ist in zwei aneinander gefügten Halbschnitten der Nibbelstempel im Eingriff mit dem W rkstück 4 gezeichnet. Außerdem ist dort die Matrize 24 dargestellt. Die rechte Bildhälfte zeigt

f ■·,■

das Werkstück mit den beim Nibbeln entstehenden Überständen yjt die vom Präser 8 entfernt werden. Anstelle c! er Matrize 2.K ist schematisoh der Einsatz 25 eingezeichnet.

Zum Vergleich der herkömmlichen Zerspanungsleistung mit der der erfindungsgemäßen Maschine werden noch folgende Zahlenwerte angegeben:

Beim Umrißfräsen eines Bleches welches mit einem Fräser von ca. 12 mm Durchmesser und einer Antriebsleistung von etwa 2 kW ist eine Vorschubgesehwindigkeit von ungefähr 60 - 80 mm/min, zu erzielen.

Beim Nibbeln kann bei gleicher Antriebsleistung und einem 12 mm Nibbelstempel eine Vorsohubgeschwindigkkeit von 1000 - 1200 mm/min, erzielt werden . Die genibbelte Kante kann mit einer Vorschubgeschwindigkeit von ca. 3 m/min, nachgefräst werden. Aus diesen Zahlenwerten kann man ersehen, daß trotz der beiden hintereinander erfolgendsn Arbeitsgänge ein rasches Arbeiten möglich ist.

Die Gesamt-Bearbeitungszeit beim Nibbeln und Fräsen ist im besagten Fall nämlich etwa nur 1/10 von der Zeit, die für das Fräsen aus dem Vollen benötigt wird. Die vergleich-

bare Bearbeitungsgeschwindigkeit ν ergibt sich aus der Nibbelgeschwindigkeit v_n und der Nachfräsgeschwindigkeit v_f nach der Formel

^vn * ^vf

Hierfür erhält man aus

_{Vm =} 3000 . 1000 mm ₌ ^₀ ^_1n

⁴⁰⁰⁰ "^Zn"

gegenüber 60 - 80 mm/min.

Claims (9)

- ίο - A nsprüo he

1. Präsmaschine insbesondere zum Umrißfräsen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Präsmaschine (l) eine Nibbel-Vorrichtung (j5) angeordnet ist und das Nibbel- (7) und das Präswerkzeug (8) wechselweise in gleichartige Arbeitsstellungen bringbar sind.

2. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser (8) und der Nibbelstempel (7) koaxial angeordnet sind oder der Fräser koaxial zum Nibbelstempel einschwenkbar ist.

3. Präsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nibbelstempel (7) bei in Arbeitsstellung befindlichem Fräser (8) außer Eingriff mit dem Werkstück (4) ist.

4·. Fräsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser (8) mit einer pneumatischen oder hydraulischen Zustellvorrichtung verbunden ist.

5. Fräsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser (8) und das Nibbel-Werkzeug (7) gesonderte Antriebsmotoren (20, 22) aufweisen.

6. Fräsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (24) des Nibblers (3) herausnehm- oder schwenkbar "ausgebildet ist und der Fräser (8) einen größeren Durchmesser aufweist als das Nibbel-Werkzeug (7).

7« Fräsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsmaschine (l) als automatisch arbeitende Umrißfräsmaschine ausgebildet ist.

8. Fräsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser (8) und das Nibbel-Werkzeug (7) eine vertikale Achse besitzen und unterhalb des Fräsers über dessen Zustellvorrichtung eine einschwenkbare Spänerutsche

(36) angeordnet ist.

9. Fräsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine (l) eine Späneabsaugevorriohtung aufweist.