Referat Übersicht der Fräsmaschinen - Konsolfräsmaschine, Bettfräsmaschine

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.

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.

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.