Titel: Scharnberg's Fräsvorrichtung für sich verjüngenden Profile.
Autor: Quatram, Franz
Fundstelle: 1877, Band 226 (S. 468–471)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj226/ar226118

Scharnberg's Vorrichtung zum Fräsen von sich verjüngenden Profilen; von Franz Quatram, Ingenieur zu Berlin.

Mit Abbildungen auf Taf. X [a.c/1].

Unter den wenigen Werkzeugmaschinen, welche beim Kaiserlich Deutschen Patentamt bis jetzt zur Patentirung angemeldet sind und von denen Zeichnung und Beschreibung gegenwärtig zur Einsicht für Jedermann ausliegen, verdient die unter Nr. 125 am 30. August d. J. vom Mechaniker C. Scharnberg angemeldete Vorrichtung zum Fräsen von sich verjüngenden Profilen wohl die meiste Aufmerksamkeit, sowie eine weiter gehende Betrachtung, als die spärlich bemessene Beschreibung des Patentsuchers enthält.

Die Scharnberg'sche Vorrichtung löst die gestellte Aufgabe, eine wirklich conische Fräsung in einer Operation herzustellen, an welcher schon viele Constructeure sich mit nur mangelhaftem Erfolg versucht haben, nicht nur ausreichend vollkommen, sondern erlaubt zugleich eine solche Menge mannigfaltig wechselnder Gebilde zu erzeugen, daß ihr wohl der Name einer Universal-Fräsevorrichtung zukommen dürfte. Vorliegende Arbeit, ein Auszug der Patentbeschreibung mit daran geknüpfter weiterer Erläuterung der Wirkungsweise, wird die Wahrheit des Gesagten darthun und wohl allgemein so viel Interesse erregen, daß die Veröffentlichung derselben gerechtfertigt erscheint.

Fig. 1 und 2 stellen die Vorrichtung ihrem wesentlichen Inhalte nach dar. In der hohlen Messerkopfwelle C, welche an dem einen Ende in eine Scheibe D mit dem Hohlradkranz F ausläuft, befindet sich eine massive Welle G mit dem excentrischen Zapfen g, um welchen ein Zahnrad H drehbar befestigt ist, dessen Zähne in das Hohlrad F eingreifen und dessen Nabe den Messerkopf K trägt. Durch ein passend gewähltes Rädervorgelege auf der dem Messerkopf abgewendeten Seite, dessen Einzelräder je nach Bedürfniß gegen solche mit andern Zähnezahlen ausgewechselt werden können, wird erreicht, daß die äußere hohle Welle 900 (= n₂) Umdrehungen macht, während die innere massive Welle deren nur 899 (= n₂ – 1) ausführt. Hierdurch wird erreicht, daß bei je 900 Umdrehungen des Messerkopfes die innere Welle um eine Umdrehung zurückbleibt, oder, was dasselbe ist, sich einmal relativ rückwärts dreht, wodurch das Zahnrad H mit dem daran befestigten Messerkopf sich in dem Hohlrad F abrollt. Der Messerkopf dreht sich daher um eine zur Welle C excentrische Achse, während er zugleich die Bewegung dieser Hauptwelle mitmacht.

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Bei einmaligem Abrollen des Messerkopfzahnrades im Hohlrad wird aber die Schneide irgend eines der eingespannten Messer sich einmal aus seiner äußersten Lage allmälig der Hauptachse um die doppelte Excentricität nähern und sich einmal ebenso allmälig um dieselbe Größe wieder von derselben entfernen; d.h. die Messerkreisdurchmesser werden bei fortschreitender Rotation des Systems periodisch ab- und zunehmen, also gewissermaßen schwingen. Die Schwingungsamplitude ist für die Kreise aller eingespannten Messer dieselbe und gleich der Excentricität, oder dem Abstand der Messerkopfnebenachse von der Hauptachse.

Soweit die Construction der Vorrichtung, deren Wirkungsweise aus dem Folgenden leicht zu ersehen sein wird.

Denkt man sich bei nur einem eingespanntem Messer das Arbeitsobject langsam in einer geraden Linie vorgeschoben, welche eine feste Lage gegen die Hauptdrehungsachse hat, so wird dem Vorstehenden gemäß, und wie Fig. 3 zeigt, die Fräsung oder Kehlung keiner geraden, sondern einer wellenförmigen Linie folgen. Die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes, sowie die Umsetzungsverhältnisse in dem Rädervorgelege und dem Hohlrade bedingen die Länge einer Welle. Ist das eingesetzte Messer von rechteckiger Grundform, so wird die Kehlung überall gleich breit sein; ist dasselbe jedoch unten schmäler wie oben am Wurzelende, so wird auch die Kehlung in Oberansicht scheinbar allmälig verjüngt, und zwar um so schmäler werden, je mehr die Messerwurzel sich von der geradlinigen Oberfläche des Werkstückes entfernt.

Setzt man zwei Messer von gleicher Form ein, welche sich diametral gegenüber stehen, jedoch so gegen einander verschoben sind, daß die beiden Kehlungen neben einander vollführt werden, so befinden sich die Messerkreisdurchmesser stets in entgegengesetzter Schwingungsphase, und es entstehen je nach der Entfernung des Arbeitsobjectes, sowie je nach der Messerform Muster wie die in Fig. 4 bis 6 angedeuteten. Daß mit drei und mehr Messern, welche gleichmäßig oder ungleichmäßig auf dem Messerkopf vertheilt sind, und deren Formen congruent oder nicht congruent sind, sich die verschiedenartigsten Combinationen bilden und die mannigfaltigsten Muster herstellen lassen, braucht wohl blos erwähnt zu werden. Es ist hier der Erfindungsgabe des Constructeurs, sowie dem Geschmack des Fabrikanten das weiteste Feld eröffnet.

Wie mit dem vorbeschriebenen Messerkopf eine conische Fräsung, oder eine solche mit sich verjüngenden, doch geometrisch ähnlichen Profilen hergestellt werden kann, ergibt sich aus nachstehender Betrachtung. Setzt man zunächst zwei sich nach der Wurzel hin verbreiternde Messer, welche einander geometrisch ähnlich sind, und von denen das folgende |470| etwas kleiner wie das vorhergehende ist, in den Messerkopf ein, so werden die beiden Messerkreisdurchmesser zwar in gleicher Weise periodisch zu- und abnehmen, doch wird der eine Kreis stets um die Differenz der Messerlängen größer sein als der andere, wenn dieser sich in derselben Schwingungsphase befindet wie jener. Setzt man ferner die beiden Messer nicht gegen einander verschoben, sondern so ein, daß die mittleren Messerkreisebenen in einander fallen, und bringt man dieselben außerdem in eine solche Winkelentfernung von einander, daß die Spitze des vorangehenden größeren Messers, dessen Kreisdurchmesser in der Abnahme begriffen sind, in dem Augenblick, in welchem das folgende kleinere seinen Maximaldurchmesser erreicht hat, in einem genau ebenso großen Kreise arbeitet, so lösen in diesem Augenblicke die beiden Messer einander in ihrer Thätigkeit ab, indem das größere zu schneiden aufhört, während das kleinere eben seinen Schnitt beginnt. Setzt man noch ein drittes, viertes u.s.w. Messer ein, welche alle geometrisch ähnlich sind und sich, immer kleiner werdend, in einander abstufen, so wird, wenn ihre Winkelentfernungen wie oben zweckmäßig bemessen sind, ein Messer nach dem andern zur Wirkung kommen und das Resultat wird, wenn der Messerkopf höchstens eine halbe Relativdrehung ausführt, eine conische Fräsung oder Kehlung sein, welche um so glatter ausfällt, je mehr Messer eingesetzt worden und je allmäliger deren Formen in einander übergehen. Fig. 7 bis 11 veranschaulichen näher das vorstehend Gesagte.

Daß auch hier die Messerformen nicht geometrisch ähnlich zu sein brauchen, wenn dieselben nur allmälig abgestuft sind, daß man ferner den Kopf vor beendetem Fräsen mehrere Relativrotationen vollführen lassen kann, und daß auch hierdurch die mannigfaltigsten Muster erzielt werden können, alles dies wie ferner auch, daß bei gleichen Zähnezahlen der Räder des Messerkopfvorgeleges ganz gewöhnliche prismatische Fräsungen erzeugt werden können, sei hier blos angeführt. Es versteht sich von selbst, daß das Gewicht des einseitig sitzenden Messerkopfes gehörig abbalanirt werden muß. Ferner muß der Vorschub des Werkstückes ein gezwungener sein; er darf also an keiner Stelle Riemenübersetzungen zeigen, während er doch seine Bewegung von der Messerkopfwelle entlehnen muß. Daß dies einige Schwierigkeiten in der praktischen Ausführung der ganzen Maschine verursachen wird, darf man sich nicht verhehlen; doch ist wohl zu hoffen, daß dem Erfinder die Ueberwindung derselben bald gelingen wird. Endlich sei noch darauf aufmerksam gemacht, daß nicht jedes Profil, und insbesondere kein parallelflankiges, sich dazu eignet, eine conische Kehlung zu erzeugen.

Die Scharnberg'sche Maschine dürfte sich außer zur Herstellung |471| von Zierleisten nicht nur zur Anfertigung von conischen Rädern, sondern auch zum Kehlen von Sargwänden, sowie ganz vorzüglich zur Fabrikation von Faßdauben eignen.

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