Technisches Gebiet

Allgemein Werkzeugmaschinen und Apparate für spanab¬ hebende Bearbeitung von Metallen, Kunststoffen und kera¬ mischen Werkstoffen.

Die Erfindung bezieht sich auf die Weiterentwicklung und Vervollkommnung von Maschinen zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit und der Geometrie der Kanten von Werkstücken mittels spanabhebender Bearbeitung.

Im engeren Sinne bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Entgraten, Kantenbrechen und zur Her¬ stellung, einer Fase oder Facette an einem kantigen Werk¬ stück in Form eines profilierten Halbzeugs, einer ebenen Platte oder eines prismatischen Fertigteils aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff oder aus einem

Kunststoff, bestehend aus zwei parallelen, in einem festen Querschnittswinkel von in der Regel 90 zuein¬ ander stehenden glatten, je eine ebene Gleitbahn bil-

denden Führungswangen zur Aufnahme des Werkstücks, wel¬ che mindestens in ihrem zentralen Teil einen Längsspalt für das Vorkragen des Werkstücks aufweisen, und einem unterhalb dieses Längsspaltes angeordneten Bearbeitungs- werkzeug in Form eines Fräsers.

Stand der Technik

Werkzeugmaschinen und Apparate zum Entgraten, zur Bear¬ beitung von Kanten und zur Herstellung einer Fase sind in zahlreichen Ausführungen bekannt. Ihnen allen ist gemeinsam, dass sie zwei mit ihren Gleitflächen in einem bestimmten Winkel (meist 90 ) zueinander stehende Füh¬ rungswangen (Prismaaufnahme, Prismenführung) zur Auf¬ lage des Werkstücks besitzen, die einen Spalt für das Vorkragen des letzteren zwecks Berührung mit dem Bear- beitungsWerkzeug aufweisen. Die Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug wird meist dadurch bewerkstelligt, dass ersteres in den Führungswangen axial verschoben wird, während letzteres in einer Maschine feststehend untergebracht ist. Es gibt jedoch auch Handgeräte, die einem feststehenden Werkstück grösserer Längendimension entlanggeführt werden. Zur Auswechslung und Verstellung des Werkzeugs muss die Maschine in der Regel teilweise oder vollständig umgerüstet werden, indem entweder die Führungswangen abgehoben oder das Werkzeug axial oder lateral aus seiner Lagerung herausgenommen werden muss.

In der DE-A-3 929 733 ist ein Gerät zum Entgraten und Anfasen von Werkstücken beschrieben, das ein axiales Auswechseln des Bearbeitungswerkzeuges in Form eines Schaft-, Walzen- oder Fingerfräsers ohne Demontage der Führungsbacken für das Werkstück gestattet. Eine Ver¬ wendung von Hochleistungs- Messerköpfen mit grosser Präzision und langer Standzeit ist bei dieser Maschine nicht möglich. Die CH-A-666 845 zeigt eine Präzisions-

Fasen-Fräsmaschine herkömmlicher Bauart für die Verwen¬ dung von Messerköpfen, wobei besonderer Wert auf einen über einen Längskeil mit Schlitzen betätigten Präzisions* Verstellmechanismus für den Abstand der Wangenteile der Prismenführung gelegt wird. Die Auswechslung des Werkzeugs erfordert auch hier wenigstens eine teilweise Demontage der Maschine. Aehnliches gilt für alle übrigen Vorrichtungen lt. Prospekten.

Die herkömmlichen Maschinen lassen in ihrer Handlichkeit und Wirtschaftlichkeit sehr zu wünschen übrig. Insbeson¬ dere fallen die toten Zeiten bei Werkzeugwechsel oder Betriebsunterbrechung zwecks Nachschleifens schwer ins Gewicht. Es besteht daher ein grosses Bedürfnis nach Weiterentwicklung, Verbesserung und Vervollkommnung derartiger Kantenfräsmaschinen.

Zum Stand der Technik werden die nachfolgenden Druck¬ schriften zitiert:

- DE-A-3 929 733 (W. Suerland)

- CH-A-666 845 (B. Dundjerski)

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich¬ tung zum Entgraten , Kantenbrechen und zur Herstellung einer Fase an einem kantigen Werkstück aus Metall, Kera¬ mik oder Kunststoff anzugeben, die einen unterbruchs- freien kontinuierlichen Betrieb auch dann gewährleistet, wenn Werkstücke aus unterschiedlichen Werkstoffen mit unterschiedlichen Bearbeitungsbedingungen bearbeitet oder wenn unterschiedliche Oberflächengüten und Quali¬ täten erzielt werden sollen. Insbesondere soll eine Stillsetzung der Maschine zwecks Werkzeugswechsel oder

eine Demontage von konstituierenden Teilen der Maschine vollständig vermieden werden. Die Vorrichtung soll in ihrem Aufbau einfach und übersichtlich, in ihrem Betrieb handlich und wirtschaftlich sein und eine kostengünstige Herstellung gestatten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der eingangs erwähnten Vorrichtung ein vertikalachsig angeordneter Revolverkopf vorgesehen ist, welcher mehrere Antriebs¬ wellen trägt, die zur Aufnahme der dem jeweils zu be¬ arbeitenden Material und der gewünschten Bearbeitungs- art und Oberflächengüte angepassten, zur Zerspannung dienenden Bearbeitungswerkzeuge in Form von Messerköpfen ausgebildet sind, dergestalt, dass jede Antriebswelle an ihrem unteren fliegenden Ende eine glatte, annähernd zylindrische Riemenscheibe trägt, welche sich im Be¬ triebszustand des jeweiligen Bearbeitungswerkzeugs samt diesem letzteren senkrecht unterhalb der Mitte des Längs- spaltes der Führungswangen und koaxial zu einer im Rahmen der Vorrichtung fest und fliegend gelagerten leer laufen¬ den Riemenscheibe gleichen Durchmessers befindet, dass ferner ein vertikalachsiger Antriebsmotor mit einer vergleichsweise in axialer Richtung langen Riemenscheibe vorhanden ist, der über einen glatten ebenen, in Längs¬ achse mittels einer Gabel verschiebbaren Riemen im Leer¬ lauf die besagte leer laufende Riemenscheibe, im Be¬ triebszustand dagegen die koaxial zu ihr stehende Riemen¬ scheibe der Welle des benötigten Bearbeitungswerkzeugs im Revolverkopf antreibt, und dass der letztere mit einer von Hand oder automatisch betätigten Verriegelungs- . stange einer Arretiervorrichtung versehen ist, die in der BetriebsStellung des jeweiligen Bearbeitungswerkzeugs einrastet.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden, durch Figu¬ ren näher erläuterten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Aufriss der Vorrichtung in Betriebsstellung,

Fig. 2 einen schematischen Grundriss (Draufsicht) mit teilweisem Schnitt der Vorrichtung,

Fig. 3 einen schematischen Seitenriss (Antriebsseite) der Vorrichtung,

Fig. 4 einen schematischen Seitenriss (dem Antriebs- motor abgewandte Seite) der Vorrichtung.

In Fig. 1 ist ein schematischer Aufriss der Vorrichtung in Betriebsstellung dargestellt. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem sie allseitig begrenzenden rechteckförmigen Rahmen 1 aus flachen Stäben, Platten oder ebenen Profilen, in welchem alle übrigen Bauele¬ mente montiert sind. Auf dem obersten Teil des Rahmens 1 befinden sich die bezüglich ihrer Schmalseiten unter 45 gegenüber dem horizontalen Teil des Rahmens 1 an¬ geordneten und unter einem Weinkel von 90 zueinander stehenden Führungswangen 2 zur Aufnahme des Werkstücks 5. Die Führungswangen 2 weisen auf ihren Innenseiten ebene Gleitbahnen 3 als Anschlag für das Werkstück 5 und mindestens in ihrem zentralen Teil einen Längsspalt 4 von der Breite "s" auf (in dieser Figur nicht sicht¬ bar) . Unterhalb der durch diesen Längsspalt 4 aufge¬ spannten Horizontalebene befinden sich die zur Herstel-

lung einer Fase an der Kante des Werkstücks 5 benötigten in einem Revolverkopf 7 untergebrachten Bearbeitungs- werkzeuge 6 in Form von vertikalachsigen Fräsern, Messer köpfen etc. Jedes Bearbeitungswerkzeug 6 besitzt eine im Revolverkopf 7 gelagerte Antriebswelle 8, die an dem dem Bearbeitungswerkzeug 6 abgewandten Ende eine fliegend angeordnete Riemenscheibe 13 trägt. Der Revol¬ verkopf 7, der im Grundriss sternförmig ausgebildet ist (in dieser Figur nicht sichtbar), besitzt im unteren Teil einen vertikalachsigen Schaft (Achse) 9, der in einen Lagerzapfen 10 übergeht. Letzterer sitzt drehbar in einem Lagerbock 11, welcher von der Verriegelungs- stange 12 einer Arretiervorrichtung durchdrungen wird. Die Verriegelungsstange 12 greift über ein (nicht ge¬ zeichnetes) ^' konisches Bauteil in den Lagerzapfen 10 des Revolverkopfs 7 ein und hält diesen in der jeweils gewünschten BetriebsStellung für das einzusetzende Be¬ arbeitungswerkzeug 6 fest. Koaxial zum im Betrieb befind¬ lichen Bearbeitungswerkzeug 6, unterhalb der Mitte des Längsspaltes 4 und der Riemenscheibe 13 der Antriebs¬ welle 8 befindet sich eine fest im Rahmen 1, fliegend angeordnete, leer laufende Riemenscheibe 14. Diese be¬ sitzt einen Zapfen 15, der im Lagerbock 16 sitzt. 17 ist ein vertikalachsiger Antriebsmotor, der mit einer in axialer Richtung verlängerten Riemenscheibe 18 aus¬ gerüstet ist, die über einen glatten Riemen 19 die Rie¬ menscheiben 14 (Leerlauf) bzw. 13 (Betrieb) antreibt. Der Riemen 19 lässt sich mit Hilfe der Gabel 20 in Längsrichtung des Antriebsmotors 17 verschieben und in die jeweils gewünschte Lage bei Betriebsumstellung bringen.

Fig. 2 bezieht sich auf einen schematischen Grundriss (Draufsicht) ^" mit teilweisem Schnitt der Vorrichtung. . ist der Rahmen, der rechteckigen Grundriss aufweist.

2 sind die Führungswangen mit ihren ebenen Gleitbahnen 3, welche den im vorliegenden Fall über die ganze Längs¬ seite konstanten Längsspalt 4 mit der Breite "s" begren¬ zen. Das Werkstück 5 in Form eines prismatischen (vergl. Fig. 1) ist hier der Uebersichtlichkeit halber weggelassen. Die Führungswangen 2 sind in ihrem zentra¬ len Teil gebrochen gezeichnet, um den Blick auf die darunterliegenden Bauteile des Antriebsmechanismus frei¬ zugeben. 6 ist je ein Bearbeitungswerkzeug (Messerkopf) unterschiedlichen Durchmessers. 7 ist der sternförmige, an einer Stelle durch eine Bruchlinie markierte und im Schnitt gezeichnete Revolverkopf. 8 stellt eine An¬ triebswelle (teilweise geschnitten) für ein Bearbeitungs¬ werkzeug 6 im Revolverkopf 7 dar. 9 ist der Schaft des Revolverkopfs 7, 11 dessen Lagerbock. 12 stellt die der Uebersichtlichkeit halber gebrochen gezeichnete Verriegelungsstange dar, 13 ist die Riemenscheibe der Antriebswelle für das Bearbeitungswerkzeug 6. Die leer laufende Riemenscheibe 14 gleichen Durchmessers ist hier nicht sichtbar, da ihr Umriss mit demjenigen der Riemenscheibe 13 zusammenfällt. 15 deutet jedoch deren Zapfen an und 16 ist der entsprechende Lagerbock. 17 ist der Antriebsmotor mit seiner Riemenscheibe 18, 19 der Riemen mit seiner Gabel 20 zur Längsverschiebung (hier in Blickrichtung des Betrachters, senkrecht zur Zeichenebene) .

In Fig. 3 ist ein schematischer Seitenriss (Antriebs- seite) der Vorrichtung dargestellt. Die Bezugszeichen entsprechen grundsätzlich denjenigen in den Figuren 1 und 2. Der Rahmen 1 ist hier nur im Umriss angedeutet, da seine Detailausführung im vorliegenden Zusammenhang nicht erfindungswesentlich ist. Die im Winkel von 90 zueinander stehenden Führungswangen 2 mit ihren Gleit¬ bahnen 3 sind hier von der Kante her (im Profil) sieht-

bar. Das gleiche gilt vom durch sie innen begrenzten Längsspalt 4 mit der horizontalen Breite "s" . Das Werk¬ stück 5 hat hier eine prismatische Form mit quadratischem Querschnitt. Selbstverständlich sind auch andere Werk¬ stücke mit z.B. rechteckigem Querschnitt mit dieser Vorrichtung bearbeitbar. Das Bearbeitungswerkzeug 6 mit seiner Antriebswelle 8 rechts im Bild befindet sich in Betriebsstellung und wird vom Antriebsmotor 17 über die Riemenscheibe 18 und den Riemen sowie seine eigene Riemenscheibe 13 (verdeckt, nicht gezeichnet) angetrie¬ ben. Die übrigen Bearbeitungswerkzeuge 6 in der Mitte und links im Bild befinden sich in Nichtbetriebsstellung, festgehalten im Revolverkopf 7 mit seinem Schaft 9, seinem Lagerzapfen 10 und seinem Lagerbock 11. Die Ver¬ riegelungsstange 12 der Arretiervorrichtung des Revol¬ verkopfs 7 ist vom Profil her sichtbar und mit einem Hebel (nicht näher bezeichnet) ausgerüstet. Die Gabel 20 zur Längsverschiebung des Riemens 19 ist in ihrer oberen Stellung (Betriebsstellung) gezeichnet. Ein Doppel¬ pfeil deutet die vertikale Längsverschiebungsmöglichkeit an. Alles übrige erklärt sich aus der Figur selbst und bedarf keines weiteren Kommentars.

Fig. 4 bezieht sich auf einen schematischen Seitenriss (dem Antriebsmotor abgewandte Seite) der Vorrichtung. Die Bezugszeichen entsprechen grundsätzlich denjenigen in den Figuren 1, 2 und 3. Für die Bezugszeichen 1, 2, 3, 4, 5 gilt genau das unter Fig. 3 Gesagte. 6 ist ein Bearbeitungswerkzeug (Messerkopf) in Nichtbetriebs¬ stellung, d.h. seine vertikale Achse befindet sich ausse ^' r- halb der Führungswangen 2 und des Werkstücks 5. 8 ist die entsprechende Antriebswelle und 13 deren Riemen¬ scheibe. Der Revolverkopf 7 ist nur teilweise darge¬ stellt (gebrochene Linie), um die an der Aussenseite des Rahmens 1 angeflanschte Platte, welche den Verstell-

mechanismus für die Führungswangen 2 beherbergt (nicht gezeichnet), besser zur Wirkung kommen zu lassen. 9 ist der Schaft, 10 der Lagerzapfen des Revolverkopfs 7, der im Lagerbock 11 eingelassen ist. 12 ist die in den Lagerzapfen 10 eingreifende Verriegelungsstange (vom Profil her gesehen) der Arretiervorrichtung des Revolverkopfs 7. 13 stellt die Riemenscheibe der An¬ triebswelle für das Bearbeitungswerkzeug 6 in Betriebs¬ stellung (nicht gezeichnet) dar. 19 ist der sich im Eingriff mit der Riemenscheibe 13 befindliche Riemen.

14 ist die leer laufende Riemenscheibe mit ihrem Zapfen

15 und ihrem Lagerbock 16.

Ausführungsbeispiel: Siehe Figuren 1 bis 4 !

Die Maschine zum Kantenbrechen an einem prismatischen Werkstück 5 besitzt als Grundaufbau einen rechteckförmi- gen Rahmen 1, dessen wesentliche Elemente aus niedrig¬ gekohltem Flachstahl von 50 mm x 20 mm Querschnitt an¬ gefertigt sind. Die Aussenabmessungen des Rahmens 1 betragen:

Länge = 620 mm Breite = 350 mm Höhe = 450 mm

Die zur Aufnahme des Werkstücks 5 bestimmten Führungs¬ wangen 2 bestehen aus härtbarem Kohlenstoffstahl und sind 600 mm lang, 80 mm breit und 16 mm dick. Die ebenen Gleitbahnen 3 sind gehärtet und geschliffen. Der Längs¬ spalt 4 hat im vorliegenden Fall eine Breite "s" von 2 mm. Der aus grauem Gusseisen bestehende sternförmige 4-strahlige Revolverkopf 7 hat einen äusseren Durch¬ messer von 300 mm. und in seinem oberen plattenförmigen Teil eine Dicke von 80 mm. Der kräftige Schaft 9 hat

einen Durchmesser von 100 mm und geht im unteren Teil in einen Lagerzapfen 10 aus Stahl von 80 mm Durchmesser über, der seinerseits im gusseisernen Lagerbock 11 dreh¬ bar sitzt. Der Revolverkopf 7 ist mit 4 Bearbeitungs¬ werkzeugen 6 in Form von Fräsern (Messerköpfen) unter¬ schiedlichen Durchmessers bestückt. Auf der stählernen Antriebswelle 8 des Bearbeitungswerkzeugs 6 sitzt - an dem dem Messerkopf gegenüberliegenden Ende - die fliegend angeordnete stählerne Riemenscheibe 13 mit einem Durchmesser von 48 mm. Die VerriegelungsStange 12 der Arretiervorrichtung des Revolverkopfs 7 besteht aus niedriggekohltem Stahl und weist bei einer Länge von 600 mm einen Durchmesser von 22 mm auf. Sie ist an ihren über den Rahmen 1 vorkragenden Ende mit einem (nicht näher bezeichneten) Hebel mit Kugelgriff ver¬ sehen. Die leer laufende stählerne Riemenscheibe 14 ist 30 mm breit und hat den gleichen Durchmesser (48 mm) wie die Riemenscheibe 13. Diese sitzt auf dem Zapfen 15 aus Stahl von 18 mm Durchmesser, der seiner¬ seits im gusseisernen Lagerbock 16 befestigt ist. Die Lagerböcke 11 und 16 stützen sich auf dem an dieser Stelle zu einer Grundplatte erweiterten Rahmen 1 ab. Der vertikalachsige Antriebsmotor 17 ist ein Drehstrom¬ motor mit Käfigläufer und ist für die synchronen Dreh¬ zahlen3000/min und 1500/min polumschaltbar. Er weist bei einer verketteten Spannung von 400 V eine Leistung von 0,55 kW auf. Die zylindrische verlängerte Riemen¬ scheibe 18 besteht aus Kohlenstoffstahl und weist eine Breite (.axiale Höhe) von 65 mm und einen Durchmesser von 52 mm auf. Der glatte ebene Riemen 19 besteht aus mit einem Textilgewebe beschichteten Leder und hat eine axiale Breite von 25 mm bei einer Dicke von 2 mm und einer totalen Länge (gespannt) von 460 mm. Der Riemen 19 weist im Betrieb eine maximale Umfangsgeschwindigkeit on 10 m/s auf. Die Gabel 20 zur Längsverschiebung des

Riemens 19 ist aus Stahlstäben zusammengesetzt. Sie berührt normalerweise den Riemen 19 in Betriebsstellung nicht.

DieSchnittgeschwindigkeifeenan den Messerköpfen betragen 300 600 1000... bis 1500 m/min.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt.

Die Vorrichtung zum Entgraten, Kantenbrechen und zur Herstellung einer Fase oder Facette an einem kantigen Werkstück 5 in Form eines profilierten Halbzeugs, einer ebenen Platte oder eines prismatischen Fertigteils aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff, besteht aus zwei parallelen, in einem festen Querschnittswinkel von in der Regel 90 zuein¬ ander stehenden glatten, je eine ebene Gleitbahn 3 bil¬ denden Führungswangen 2 zur Aufnahme des Werkstücks 5, welche mindestens in ihrem zentralen Teil einen Längs¬ spalt 4 für das Vorkragen des Werkstücks 5 aufweisen, und einem unterhalb dieses Längsspaltes 4 angeordneten Bearbeitungswerkzeug 6 in Form eines Fräsers, wobei ein vertikalachsig angeordneter Revolverkopf 7 vorge¬ sehen ist, welcher mehrere Antriebswellen 8 trägt, die zur Aufnahme der dem jeweils zu bearbeitenden Material und der gewünschten Bearbeitungsart und Oberflächengüte angepassten, zur Zerspannung dienenden Bearbeitungswer - ze ge 6..in Form von Messerköpfen ausgebildet sind, der¬ gestalt, dass jede Antriebswelle 8 an ihrem unteren fliegenden Ende eine glatte, annähernd zylindrische Riemenscheibe 3 trägt, welche sich im Betriebszustand des jeweiligen Bearbeitungswerkzeugs 6 samt diesem letz¬ teren senkrecht unterhalb der Mitte des Längsspaltes 4 der Führungswangen 3 und koaxial zu einer im Rahmen 1

der Vorrichtung fest und fliegend gelagerten leer laufe den Riemenscheibe 4 gleichen Durchmessers befindet und dass ferner ein vertikalachsiger Antriebsmotor 7 mit einer vergleichsweise in axialer Richtung langen Riemen scheibe 8 vorhanden ist, der über einen glatten ebenen, in Längsachse mittels einer Gabel 20 verschiebbaren Riemen 9 im Leerlauf die besagte leer laufende Riemen¬ scheibe 4, im Betriebszustand dagegen die koaxial zu ihr stehende Riemenscheibe 3 der Welle 8 des benötigten Bearbeitungswerkzeugs 6 im Revolverkopf 7 antreibt und der letztere mit einer von Hand oder automatisch be¬ tätigten Verriegelungsstange 2 einer Arretiervorrich¬ tung versehen ist, die in der Betriebsstellung des je¬ weiligen Bearbeitungswerkzeugs 6 einrastet.

Der Antriebsmotor 7 ist vorzugsweise für verschiedene Geschwindigkeitsstufen oder für stufenlose Drehzahl¬ regulierung ausgelegt. In einer anderen Ausführung ist der An riebsmotor 7 mit einem zusätzlichen Stufenge¬ triebe, einem stufenlosen Getriebe oder einem stufen¬ losen Riementrieb für die Abgabe variabler Drehzahlen ausgerüstet.

Die für die verschiedenen zu bearbeitenden Materialien des jeweiligen Werkstücks 5 erforderlichen unterschied¬ lichen Schnittgeschwindigkeiten werden ausserde im wesentlichen durch Bearbeitungswerkzeuge 6 in Form von Messerköpfen variablen Durchmessers erzielt.

Die Führungswangen 2 sind entweder fest oder auswechsel¬ bar im Rahmen 1 montiert oder auf einem Laufschlitten oder Laufwagen untergebracht, dergestalt, dass die Be¬ arbeitung des Werkstücks 5 durch Entlangführung des letzteren an dem auf dem Revolverkopf 7, montierten Be¬ arbeitungswerkzeug 6 erfolgt.

Vorteile der Erfindung:

- Praktisch kontinuierlicher Betrieb ohne Stillsetzung der Maschine zwecks Nachschleifen des Bearbeitungs- werkzeugs.

- Keine Demontage der Führungswangen oder anderer Teile der Maschine zum Auswechseln oder Nachschleifen eines Bearbeitungswerkzeugs notwendig.

- Kein Betriebsunterbruch bei Uebergang auf anderen Werkstoff des zu bearbeitenden Werkstücks.

- Gute Anpassung der Schnittgeschwindigkeit an den zu bearbeitenden Werkstoff.

- Hohe Standzeiten dank der Möglichkeit der Verwendung von Messerköpfen vergleichsweise grossen Durchmessers als Bearbeitungswerkzeuge.