DE3001206C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Fräsen von Innengewinde in kurzfaserigen, spröden Werkstoffen, wie Holz, Holzfaserwerkstoff, sprödem Plastwerkstoff, unter Verwendung einer mit einer der Gewindeflanke ent­ sprechenden Schneidenform sowie mit auf der Stirnseite Schneiden aufweisenden Fräsers, wobei der Fräser gleich­ zeitig eine um seine Achse rotierende und eine der Form des Gewindegangs entsprechende wendelförmige Vorschub­ bewegung ausführt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Herstellung von Innengewinde sind mehrere spanlose spanabhebende Fertigungsverfahren bekanntgeworden, bei denen vorwiegend mittels Schneidwerkzeugen, insbesondere Schaftwerkzeugen durch Werkstoffverdrängung oder Werkstoff­ zerspanung das Gewinde in einer vorgefertigten Bohrung erzeugt wird. Die bekannten technischen Lösungen zur Her­ stellung von Innengewinde haben bei einigen Werkstoffen, insbesondere bei verschiedenen Holzarten, Holzwerkstoffen und Kunststoffen den Nachteil, daß der Schneidvorgang aufgrund der besonderen Zerspanungseigenschaften nicht oder nur mit ungenügender Oberflächenausbildung möglich ist.

Aus der US-PS 24 51 497 ist ein Gewindefräser bekannt, der insbesondere Verankerungsgewinde für Armierungsbolzen fräst. Das Schneiden des Innengewindes wird im Metall durchgeführt. Es erfolgt in zwei Arbeitsgängen, und zwar das Bohren des Kernloches und das Schneiden von Innengewinden in den Seiten­ wänden des Bohrloches. Hierbei wird von unten nach oben ge­ arbeitet, d. h., vom Boden des Kernloches zur Oberfläche des Werkstoffs.

Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Innen­ gewinde mittels Schneidwerkzeugen ist eine Anpassungs­ möglichkeit an die besonderen Zerspanungsbedingungen von kurzfaserigen, spröden Werkstoffen, wie Holz, Holzfaser­ werkstoff, sprödem Plastwerkstoff nicht gegeben, da die erreichbare Schnittgeschwindigkeit und die Vorschub­ geschwindigkeit nicht unabhängig voneinander einstellbar sind, d. h., eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit hat unmittelbar eine Vergrößerung des abzuhebenden Span­ volumens pro Zeiteinheit und Zahnschneide zur Folge. Bei obengenannten Werkstoffen sind aber hohe Schnittgeschwin­ digkeit und ein verhältnismäßig geringes abzuhebendes Spanvolumen günstige Zerspanungsbedingungen, um für diese Werkstoffe eine gute Oberflächenqualität der Gewindeflanken zu erreichen.

Ebenfalls ist für bisher bekanntgewordene spanabhebende Verfahren ein Vorbohren des Kernloches erforderlich, was einen zusätzlichen Arbeitsgang bedeutet.

Alle bisher bekanntgewordenen spanlosen Herstellungsver­ fahren sind für die bereits obengenannten Werkstoffe auf­ grund der ungenügenden Verformungseigenschaften bzw. der bei anderen Verfahren auftretenden hohen Werkstoffverdrän­ gung nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fräsen von Innengewinde sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem während des Zerspanungs­ vorgangs sich die gerade erzeugten Gewindeflanken in Schnitt­ richtung noch gegen volles Material abstützen und den durch die Schneidwirkung entstehenden Druck aufnehmen, wobei das Fräswerkzeug keinen rückwirkenden Druck auf die bereits bearbeiteten Gewindeflanken ausübt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gewinde in einem einzigen Bearbeitungsgang aus dem vollen Werkstoff herausgearbeitet wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine durch einen gesonderten Antrieb angetriebene Frässpindel in der inneren, drehfest gehaltenen Exzenterbuchse von zwei radial ineinander gehaltenen Exzen­ terbuchsen gelagert ist, die drehbar in einem entlang einer Geradführung geführten Vorschubschlitten gehalten sind, wobei für die Exzenterbuchsen ein Drehantrieb in einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis vorgesehen ist.

Vorteilhafterweise ist die Bestimmung der Steigung des Gewindes durch das Übersetzungsverhältnis des Antriebes des Vorschubschlittens zum Drehantrieb der Exzenterbuchse für die Exzenterbuchse und die in dieser exzentrisch gelagerten Frässpindel mit dem Fräswerkzeug vorgesehen und die Exzen­ trizität ist an der Exzenterbuchse automatisch über eine Stellmechanik aufhebbar.

Der Durchmesser des Fräswerkzeuges ist vorzugsweise kleiner als der des zu erzeugenden Nenndurchmesserbereiches des Gewindes, aber größer als dessen Radius.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung wird gewährleistet, daß kurzfaserige, spröde Werkstoffe in einer Vorschubbewegung mit einem Innengewinde von hoher Qualität versehen werden können, wobei die erfor­ derlichen hohen Schnittgeschwindigkeiten, wie sie die zu bearbeitenden Werkstoffe erfordern, infolge der Anordnung des Antriebes der vollkommenen, rotationssymmetrischen, unwuchtfreien Frässpindel, erreicht werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß der Rückhub des Fräswerkzeuges über einen Stellmechanismus automatisch jeweils am vorgesehenen Ende des Fräsvorganges, d. h., auf 0-Stellung zurückgeführt wird.

Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit des Fräswerkzeuges sind auf die entsprechenden Bedingungen einstellbar, so daß ein für jeden Werkstoff günstiges abzuhebendes Span­ volumen pro Zeiteinheit bzw. Zahnschneide einstellbar ist und dadurch eine hohe Qualität der Oberfläche der Gewinde­ flanken erreicht wird.

Weiterhin ist von Vorteil, daß bei Verwendung eines sowohl stirn- als auch flankenseitig schneidenden Fräswerkzeuges bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein Kernloch vorge­ bohrt werden muß, wodurch ein Arbeitsgang eingespart wird.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Fräswerkzeug im Werkstück während des Bearbeitungsvorganges in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine Seitenansicht nach Fig. 1 in schema­ tischer Darstellung;

Fig. 3 die Vorrichtung zum Fräsen von Innengewinde in perspektivischer Ansicht.

In Fig. 1 und 2 ist dargestellt, wie ein Innengewinde in kurzfaserigen, spröden Werkstoffen, wie Holz, Holzfaser­ werkstoff, sprödem Plastwerkstoff, unter Verwendung eines einer der Gewindeflanke entsprechenden Schneidenform sowie mit auf der Stirnseite Schneiden aufweisenden Fräswerk­ zeuges 1 eingefräst wird.

Hierzu führt das Fräswerkzeug 1 gleichzeitig eine wendel­ förmige Vorschubbewegung 2 aus und dringt unter Spanab­ nahme in das Werkstück 3 ein, so daß das Innengewinde in einem einzigen Bearbeitungsgang aus dem vollen Werkstoff herausgefräst wird.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist eine durch einen gesonderten Antrieb 11 angetriebene Frässpindel in der inneren dreh­ fest gehaltenen Exzenterbuchse 4 von zwei radial inein­ andergehaltenen Exzenterbuchsen 4, 5 gelagert. Die Exzen­ terbuchsen 4, 5 sind drehbar in einem entlang einer Geradführung 8 geführten Vorschubschlitten 10 gehalten. Für die Exzenterbuchsen 4, 5 ist ein Drehantrieb 9 in einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis zum Antrieb 6, 7 des Vorschubschlittens 10 vorgesehen.

Die Bestimmung der Steigung des Gewindes erfolgt durch das Übersetzungsverhältnis des Antriebes 6, 7 des Vor­ schubschlittens 10 zum Drehantrieb 9 der Exzenterbuchse 5 für die Exzenterbuchse 4 und die in dieser exzentrisch gelagerten Frässpindel mit dem Fräswerkzeug 1. Im Aus­ führungsbeispiel ist das Übersetzungsverhältnis 1 : 1. Die Exzentrizität an der Exzenterbuchse 4 ist automatisch über eine Stellmechanik aufhebbar, so daß das Fräswerk­ zeug 1 in Mittellage, d. h. ohne Spanabnahme aus dem Ge­ windeloch zurückgeführt wird.

Der Durchmesser des Fräswerkzeuges 1 ist, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, kleiner als der des zu erzeugenden Nenndurchmesserbereiches des Gewindes. Er ist jedoch größer, als dessen Radius.

Die Aufnahme des Werkstückes 3 erfolgt in entsprechenden Vorrichtungen, die so gestaltet sein können, daß eine automatische Zuführung, Einspannung und Abführung des Werkstückes 3 gewährleistet ist, wobei dadurch eine automatische Bearbeitung ermöglicht wird.

Claims (4)

1. Verfahren zum Fräsen von Innengewinde in kurzfaserigen, spröden Werkstoffen, wie Holz, Holzfaserwerkstoff, sprödem Plastwerkstoff, unter Verwendung eines mit einer der Gewindeflanke entsprechenden Schneidenform sowie mit auf der Stirnseite Schneiden aufweisenden Fräsers, wobei der Fräser gleichzeitig eine um seine Achse rotierende und eine der Form des Gewindeganges entsprechende wendelförmige Vorschubbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde in einem einzigen Bearbeitungsgang in den vollen Werkstoff eingearbeitet wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch einen gesonderten Antrieb (11) angetriebene Frässpin­ del, in der inneren, drehfest gehaltenen Exzenterbuchse (4) von zwei radial ineinandergehaltenen Exzenterbuch­ sen (4, 5) gelagert ist, die drehbar in einem entlang einer Geradführung (8) geführten Vorschubschlitten gehalten sind, wobei für die Exzenterbuchsen (4, 5) ein Drehantrieb (9) in einem vorbestimmten Übersetzungs­ verhältnis zum Antrieb (6, 7) des Vorschubschlittens (10) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Steigung des Gewindes durch das Übersetzungsverhältnis des Antriebes (6, 7) des Vor­ schubschlittens (10) zum Drehantrieb (9) der Ex­ zenterbuchse (5) für die Exzenterbuchse (4) und die in dieser exzentrisch gelagerten Frässpindel mit dem Fräswerkzeug (1) vorgesehen ist und daß die Exzen­ trizität an der Exzenterbuchse (4) automatisch über eine Stellmechanik aufhebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Fräswerkzeuges (1) kleiner als der des zu erzeugenden Nenndurchmesserbereiches des Gewindes, aber größer als dessen Radius ist.