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Dokumentenidentifikation DE19951234A1 17.05.2001
Titel Vorrichtung zur Stabilisierung und Schwingungsdämpfung von Schieberfräseinheiten für Werkzeugmaschinen
Anmelder Unterberg, Helmut, 44625 Herne, DE
DE-Anmeldedatum 25.10.1999
DE-Aktenzeichen 19951234
Offenlegungstag 17.05.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.05.2001
IPC-Hauptklasse B23C 9/00
IPC-Nebenklasse B23Q 11/00   B27C 5/00   
Zusammenfassung Bei den bisherigen Frässchiebereinheiten nimmt die Nachgiebigkeit bei zunehmender Ausfahrlänge stark zu. Dies hat zur Folge, daß bei voller Ausfahrlänge des Schiebers nur ein kleiner Teil der Bearbeitungskräfte übertragen werden kann als bei eingefahrenem Schieber. Die Zerspanleistung bei Werkstücken, die eine volle Schieberausfahrt nötig machen, ist deutlich niedriger.
Die neue Vorrichtung macht es möglich, diese unzulässig großen Nachgiebigkeiten zu vermeiden und somit die Zerspanungsleistung wesentlich zu steigern. Die Bearbeitungskräfte werden direkt in die Teleskopstäbe eingeleitet, welche durch Vorsteuerung jeder Verlagerung des Werkzeuges entgegen steuern können.
Diese Vorrichtung ermöglicht, die Zerspanungsleistung von Werkzeugmaschinen voll auszunutzen und schafft neue Möglichkeiten, die Ausfahrlänge von Frässchiebereinheiten wesentlich zu erhöhen.
Zum Beispiel die kostenintensiven Portalfräsmaschinen mit verstellbarem Querträger können durch diese Erfindung weitgehend durch einfache Portalfräsmaschinen mit feststehendem Querträger ersetzt werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stabilisierung und Schwingungsdämpfung von Schieberfräseinheiten bei Werkzeugmaschinen der spanabhebenden Fertigung.

Die Vorrichtung soll eine unzulässig große Verformung des ausgefahrenen Schiebers durch Fräskräfte oder dynamische Kräfte verhindern.

Diese Vorrichtung kann bei Bedarf zugeschaltet werden und entfaltet ihre volle Wirkung bei ausgefahrenem Schieber. Die Vorrichtung wird hydraulisch oder über Kugelumlaufspindeln betätigt und wird über die Meßsysteme der entsprechenden Werkzeugmaschine gesteuert.

Ebenso kann diese Vorrichtung aus baulichen Gründen, im Sinne der Erfindung, auch am Kreuzschlitten angebracht werden. Dies wäre für kleine Schieberverfahrwege oder bei Pinolenverstellung möglich.

Die bisherigen Frässchiebereinheiten bei Werkzeugmaschinen sind dadurch gekennzeichnet, daß bei zunehmender Ausfahrlänge des Schiebers die Steifigkeit in der 3.ten Potenz abnimmt. Dieser Umstand ist durch den gleichbleibenden Schieberquerschnitt und der Verformung bei einseitig eingespanntem Träger bedingt. Auch eine teleskopartige Konstruktion des Frässchiebers würde eine Verformung in ausgefahrenem Zustand nicht verhindern. Aufgrund dieser großen Nachgiebigkeiten, bei ausgefahrenem Schieber, kann nur ein kleiner Teil der möglichen Zerspanungsleistung ausgenutzt werden, da sich die Maschine zu stark aufschwingen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht eine Verformung des Frässchiebers aktiv zu verhindern bzw. wesentlich zu reduzieren und Schwingungen, die durch Bearbeitungskräfte und dynamische Kräfte entstehen, zu dämpfen. Weiterhin soll es möglich sein, geometrische Verlagerungen des Frässchiebers mit dieser Vorrichtung auszugleichen. Darüber hinaus soll die Hauptforderung an jede Werkzeugmaschine der HSC-Bearbeitung: hohe Steifigkeit bei leichteren Bauteilen besser als bisher erfüllt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß 2 Teleskopstäbe, die hydraulisch oder mit Kugelumlaufspindel betätigt sind, mit dem Frässchieber form- oder kraftschlüssig verbunden werden. Die Verbindungsstelle befindet sich entweder an dem Bearbeitungskopf oder am Schiebergehäuse und bildet den beweglichen Befestigungspunkt. In bestimmten Fällen kann es auch sinnvoll sein den beweglichen Befestigungspunkt der Teleskopstäbe an den Kreuzschieber zu legen. Der stationäre Befestigungspunkt befindet sich an dem Grundkörper an dem sich die Führung des Schieberschlittens befindet. Bei Werkzeugmaschinen mit waagrechter Hauptfrässpindel befinden sich die Festpunkte am Ständer, und bei Werkzeugmaschinen in Portalbauweiese mit senkrechter Hauptfrässpindel befinden sich die Festpunkte am Querträger. Die Teleskopstäbe sind so angebracht, daß im gesamten Arbeitsbereich die Verbindung zum Frässchieber bestehen bleiben kann. Da jeder Schieberstellung eine bestimmte Teleskopstablänge entspricht, können die Teleskopstablängen über die Meßsysteme der Werkzeugmaschine gesteuert werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Nachgiebigkeit des Frässchiebers (Biegung) und des Querträgers bzw. Ständers (Verdrehung) aber auch die Nachgiebigkeit der Schieberführung und die Nachgiebigkeit der Führung des Schieberaufnahmeschlittens, durch die direkte Aufnahme der eingeleiteten Bearbeitungskräfte mittels der Teleskopstäbe verhindert wird.

Aber auch geometrische Ungenauigkeiten durch Führungsungenauigkeiten oder Temperatureinflüsse bedingt, können zum Teil ausgeglichen werden. Durch die bessere Realisierung des Konstruktionsprinzips: hohe Steifigkeit bei leichten Bauteilen und der Möglichkeit der Nachrüstung, können auch mit HSC-Maschinen Schrupp-Zerspanungsarbeiten durchgeführt werden.

Für enge Platzverhältnisse können die Teleskopstäbe an verschiedenen Stellen, vom Werkzeug entfernt, angekoppelt werden, um das Eintauchen in entsprechende Werkstücke zu ermöglichen. Auch bei einer Ankopplung der Stützen weiter vom Werkzeug entfernt, wirken die Stützen stabilisierent und schwingungsdämpfend.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine senkrechte Schieberfräseinheit (6) die in einem Schlitten (5), welcher an einem Querträger (4) verfährt, geführt wird. Die mitfahrenden Befestigungspunkte (1) der Teleskopstäbe sind über ein Klemmstück (3) mit dem Frässchieber verbunden. Die stationären Befestigungspunkte (2) der Teleskopstäbe befinden sich an dem Querträger. Die Befestigungen der Teleskopstäbe sind als Kardan- oder als Kugelgelenk ausgebildet.

Fig. 1.1 zeigt die Befestigung der Teleskopstäbe am Kreuzschlitten

Fig. 2 eine waagrechte Schieberfräseinheit (6) die in einem Schlitten (5), welcher an einem Ständer (4) verfährt, geführt wird. Die mitfahrenden Befestigungspunkte (1) der Teleskopstäbe sind über ein Klemmstück (3) mit dem Frässchieber verbunden. Die stationären Befestigungspunkte (2) der Teleskopstäbe befinden sich an dem Ständer.

Fig. 2.1 zeigt die Befestigung der Teleskopstäbe am Kreuzschlitten


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Stabilisierung und Schwingungsdämpfung von Schieberfräseinheiten für Werkzeugmaschinen der spanabhebenden Fertigung, welche

    dadurch gekennzeichnet ist, daß 2 Teleskopstäbe an dem Frässchieber oder an einem adaptierten Bearbeitungskopf angreifen und die mitfahrenden Teleskopstab-Befestigungspunkte, welche an der Fräseinheit bei Bedarf angekoppelt werden können, mit den feststehenden Teleskopstab-Befestigungspunkten, welche an dem Schieberschlitten oder an dessen Führungsgrundkörper angebracht sind, eine stabile Fachwerkkonstruktion bilden.

    dadurch gekennzeichnet ist, daß die mitfahrenden Teleskopstab-Befestigungspunkte auch fest mit dem Kreuzschlitten verbunden sein können.






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