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Übersicht der Fräsmaschinen
Fräsmaschinen dienen der spanenden Bearbeitung mit umlaufenden, ein- oder mehrschneidigen Werkzeugen. Durch die
Zahneingriffverhältnisse entstehen nach Größe und Richtung sich fortwährend ändernde Zerspankräfte. Daher sind
Fräsmaschinen hohen statischen und dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt.
Das schwächste Element im Kraftfluß zwischen Maschine, Werkzeug, Werkstück und Spannvorrichtung bestimmt die bei
der Bearbeitung eines Werkstückes anwendbaren Zerspanbedingungen.
Die Erzeugung winkeliger, ebener und formtreu gewölbter Schnittflächen, sowie eine gute Wiederholgenauigkeit beim
Positionieren erfordern hohe geometrische Genauigkeit und Spielfreiheit der Führungen und Vorschubantriebe.
Die Lagerung der Hauptspindeln muß zur Erzielung optimaler Schnittflächen radial und axial spiel- und schlagfrei
ausgeführt werden.
Der Hauptspindelantrieb muß zur Verhinderung und Dämpfung von Drehschwingungen zum Erreichen guter
Werkzeugstandzeiten möglichst gleichförmig und spielfrei erfolgen. Schneckenantrieb bzw. Stirnradantrieb mit eingeengtem
Zahnspiel und wirksamen Schwungmassen dienen diesem Zweck.
Das Fräsen im Gleichlauf setzt besondere Maßnahmen beim Vorschubantrieb der Tische und Schlitten voraus.
Zahnstangentriebe mit gegeneinander verspannten Doppelritzel, Schneckenzahnstangen mit vorspannbaren oder
hydrostatischen Schnecken und Kugelrollspindeln mit vorgespannten Muttern sind dafür geeignete Elemente.
Wegen der Vielfältigkeit der Bearbeitungsaufgaben gibt es viele unterschiedliche Bauarten von Fräsmaschinen.
Je nach Bauformen gibt es:
- Konsolfräsmaschinen
- Bettfräsmaschinen
- Langfräsmaschinen, Bohr- und Fräswerke, Planfräsmaschinen
- Universalfräsmaschinen
- Rundtisch-Fräsmaschinen
- Nachformfräsmaschinen
- NC-Fräsmaschinen
- Vielspindelige Fräsmaschinen
- Sonderfräsmaschinen
Bild 6.25 zeigt eine schematische Darstellung der Fräsmaschinen und ihre möglichen Freiheitsgrade.
6.6. Konsolfräsmaschine
Konsolfräsmaschinen bestehen vorwiegend aus einem Ständer mit gegossener Grundplatte, einer Konsole für die
Vertikalbewegung, darauf einem Kreuzschlitten, der die Querbewegung ausführt und die Führung für den Längstisch trägt.
Die Maschine eignet sich für allgemeine Fräsarbeiten.
Ihr Kennzeichen ist die waagrecht oder senkrecht gelagerte
Frässpindel und der auf einer Konsole aufgebaute Tisch.
Der Ständer enthält bei Horizontalmaschinen das Hauptgetriebe und die Hauptspindel mit ihrer Lagerung.
Bei Vertikalmaschinen kann das Hauptgetriebe in einem besonderem Gehäuse untergebracht sein, das entweder
an einer Vertikal- oder an einer Horizontal-Anschraube mit dem Ständer verschraubt ist.
Zur Verbindung des Vorschubgetriebes mit der Gewindespindel des Frästisches, die in verschiedenen Höhen liegt,
dient eine ausziehbare Welle mit Mitnehmer (Teleskopspindel) und ein Schneckengetriebe.
Mit den Vertikalfräsmaschinen werden überwiegend Stirnfräsarbeiten ausgeführt. Der Fräskopf ist um eine
horizontale Achse drehbar, so daß die Spindel auch in eine schräge Lage gebracht werden kann.
6.7. Bettfräsmaschine
Die Benennung von Fräsmaschinen geht von unterschiedlichen Gesichtspunkten aus, teils wird nach
konstruktiven Merkmalen unterschieden, teils nach bestimmten Bearbeitungsaufgaben und teils nach Steuerungsart.
Die Bettfräsmaschine führt ihren Namen nach dem Maschinenbett, auf das sich die ganze Maschine aufbaut. Mit dieser
Bauweise verknüpft, ist die unveränderliche Höhenlage des Aufspanntisches und damit des Werkstücks.
Als Gegenstück zur Bettfräsmaschine ist damit die Konsolfräsmaschine anzusehen, bei der die Höhenlage
des Tisches veränderlich ist.
Bettfräsmaschinen bestehen meistens aus einem Unterteil, mit dem ein Ständer fest verschraubt ist. Der Ständer enthält
eine Vertikalführung, in der entweder eine Horizontalfräseinheit oder eine Vertikalfräseinheit in vertikaler Richtung
verschiebbar angeordnet ist. Das Grundgestell trägt eine Querführung, auf der ein Kreuzschlitten und auf diesem
der Maschinenlängstisch gleitet.
Durch den Verzicht auf eine Konsole erhöht sich die Steifigkeit dieser Maschinenkonzeption. Das Verlegen der
Vertikalbewegung in die Ständerführung hat den Vorteil, daß die Vorschubkraft genau im Massenschwerpunkt angreifen
kann und sich dessen Lage nicht durch Querfahren des Kreuzschlittens ändert.
Je nach Anordnung der Hauptspindel unterscheidet man zwischen Vertikal- und Horizontalfräsmaschinen.
Die meisten
Bettfräsmaschinen können wahlweise mit Fräseinheiten der einen oder anderen Art ausgeschaltet werden und bieten
darüberhinaus Kombinationsmöglichkeiten.
Die Bewegung des Fräswerkzeuges in Bezug zum Werkstück erfolgt bei der Standard-Fräsmaschine auf drei
senkrecht zueinander stehenden translatorischen Achsen. Sofern das Werkzeug auf diesen Achsen bewegt wird, werden
die zugehörigen Bewegungsrichtungen nach DIN 66217 mit X, Y und Z bezeichnet, dagegen bei Bewegungen des Werkstücks
mit X', Y' und Z'. Die Z-Achse liegt dabei vereinbarungsgemäß in Richtung der Rotationsachse des Werkzeuges.
Schreitet man auf eine vereinbarte Art und Weise, z. B.
zunächst vom Werkstück und dann vom Werkzeug ausgehend,
zum Maschinenfundament voran, so durchläuft man die Bewegungseinheiten der Maschinenachsen in einer für die
jeweilige Bauweise typischen Reihenfolge.
Tab. 6.1 zeigt die Variationsmöglichkeiten bei Bettfräsmaschinen mit vertikaler Hauptspindel (Beim Vertauschen
von Y und Z gilt die Tabelle für Horizontal-Bettfräsmaschinen).
Tab. 6.
1:
* ... die praktisch ausgeführten Möglichkeiten
Bilder 6.29 - 6.31 zeigen die Variationsmöglichkeiten bei Bettfräsmaschinen mit vertikaler Hauptspindel:
a) Zwei Werkstückachsen und eine Werkzeugachse:
Kennzeichnend für diese Gattung ist, daß der Tisch auf einem Support bzw.
Querschieber aufliegt.
Man spricht deshalb von Kreuztischfräsmaschinen.
Ständer und Maschinenbett sind fest miteinander verbunden.
b) Eine Werkstückachse und zwei Werkzeugachsen:
Bei dieser Gattung liegt der Tisch direkt auf dem Bett auf. Dadurch ergeben sich besondere Vorteile für die
Bedienbarkeit und Werkstückbestickung. Ferner ist der Einfluß des Werkstückgewichts, insbesondere jedoch
von dessen Verlagerungen bei Vorschubbewegung, auf Verformungen der Maschine sehr gering.
c) Drei Werkzeugachsen:
Diese Maschinengattung ist besonders für sehr hohe Werkstückgewichte (z. B. Generatorläufer) geeignet. Stellenweise
hat sich die Benennung Starrbettfräsmaschine eingeführt, richtiger wäre jedoch die Benennung Starrtischfräsmaschine,
da die Steifigkeit (Starrheit) des Tisches das kennzeichnende Merkmal darstellt.
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