Titel: Neuere Fräsemaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1892, Band 285 (S. 254–258)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj285/ar285064

Neuere Fräsemaschinen.

Mit Abbildungen.

Die Arbeitsgeschwindigkeiten fein gezähnter Fräser.

R. R. Lister in Keighley hat in einer Verhandlung der Manchester Association of Engineers über die Arbeitsbedingungen fein gezähnter Fräser gesprochen, welches nach Industries, 1891 Bd. 11 * S. 554, bezieh. Engineering, Bd. 53 * S. 27, in Kürze mitgetheilt werden soll.

Textabbildung Bd. 285, S. 254
Textabbildung Bd. 285, S. 254
Textabbildung Bd. 285, S. 254
Textabbildung Bd. 285, S. 254
Die Cylinder-, Mantel- oder Kolbenfräse (Fig. 1 und 2) wirkt ausschliesslich mit den am Cylinderumfang vorhandenen geraden oder gewundenen Fräsezähnen, wobei die Schaltbewegung der Schnittrichtung genau gegensätzlich verläuft und der Span mit gleicher Geschwindigkeit, aber in einer von Null ansteigenden Stärke abgehoben wird.

Nur bei vollem Eingriff der Cylinderfräse in einer dem Fräserdurchmesser entsprechenden Schlitzweite nimmt die Spandicke von Null zu und wieder bis Null ab.

Textabbildung Bd. 285, S. 254
Textabbildung Bd. 285, S. 254
Dagegen wirkt die Stirnfräse (Fig. 3 bis 7) entweder ausschliesslich mit den radial stehenden Fräsezähnen der einen oder der beiden Stirnflächen zugleich, oder mit den Zähnen der Mantelfläche in der vorher beschriebenen Art. In der in Fig. 3 dargestellten Angriffsweise steht die Schaltbewegung zur Schnittrichtung annähernd winkelrecht, wobei die abgehobenen Späne nur bei tangentialem Schnittangriff von Null aus zunehmende Stärke erhalten.

Es wird daher bei theilweisem Eingriffbogen und einer zur Achsenebene der Fräse symmetrischen Anlage |255| des Werkstückes ein stärkerer Andruck beim Schnittbeginn unvermeidlich sein, welcher nur durch Feinheit der Zahntheilung oder durch geringere Schaltbewegung abgemindert werden kann. Uebrigens steht bei gewöhnlichen einseitigen Stirnfräsen nur ein kurzer Theil der Mantelzähne im Eingriff, so dass bei denselben die Ecken dieser Fräsezähne sehr stark in Anspruch genommen und bald stumpf werden. Die Wirkung der reinen Stirnfräse ist nur dann eine vollkommene, wenn die Schaltbewegung mit der Achsrichtung der Fräse zusammenfällt, also wenn der Hauptdruck in der Achsrichtung liegt. Sonst fällt den Stirnzähnen nur eine nebensächliche, glättende Arbeitswirkung zu, während die Hauptarbeit von den Mantelzähnen verrichtet wird.

Textabbildung Bd. 285, S. 255
Textabbildung Bd. 285, S. 255
Textabbildung Bd. 285, S. 255
Die Zähne dieser Fräsen werden nur an den schmalen Rückenflächen angeschliffen, wobei das Schmirgelschleifrad die in Fig. 5 bis 8 gezeichnete Anlage erhält, während die Einspannung der verschiedenen Feinzahnfräsen in die Schleifmaschine in Fig. 9 bis 12 zur Darstellung gebracht ist.

Textabbildung Bd. 285, S. 255
Textabbildung Bd. 285, S. 255
Textabbildung Bd. 285, S. 255
Wichtiger sind die Arbeitsergebnisse, welche von J. C. Park der North London Eisenbahnwerkstätte mitgetheilt sich finden und die in der nebenstehenden Taf. 1 zusammengestellt sind.

Auf Grund dieser und anderer Erfahrungen ist Taf. 2 zusammengestellt, in welcher für verschiedene Cylinderfräsen in Maschinenstahl arbeitend die Umlaufszahlen, die Schnitt- und Schaltgeschwindigkeiten in angenäherten und abgerundeten Werthen angegeben sind. Hieraus erkennt man leicht, dass die Schnittgeschwindigkeit mit abnehmender Eingriffstiefe etwas zunimmt und mit zunehmender

Tafel 1.

Cylinderfräse in Schmiedestücken.

Fräse-
durch-
messer in
mm

Eingriffs-
tiefe
in mm

Schnitt-
breite
in mm

Umlaufszahl
in Minuten
Schnitt-
geschwin-
digkeit
mm/Sec.

Vorschub
für 1 Umlauf
in mm
50 6,35 19 150 400 0,43
90 0,35 90 70 320 0,73
190 6,35 127 35 340 1,1

Cylinderfräse von 76 mm Durchmesser

in
Roth-
guss
in
Schmie-
deeisen
in
Weich-
stahl
in
Guss-
stahl
in
Guss-
eisen
mm mm mm mm mm
Schnittgeschwin-
digkeit

548

300

165–300

165

90
Vorschub für eine
Umdrehung
der Fräse


0,4


0,33–0,4


0,3–0,4


0,21


0,21–0,26

Cylinderfräsen in verschiedenem Werkstückmaterial.


Werkstück
Fräse-
durchm.
in mm
Eingriffs-
tiefe in mm
Schnitt-
breite in
mm
Umlaufs-
zahl in
Minuten
Schnitt-
geschwin-
digkeit
in mm/Sec.
Vorschub
in 1 Minute
in mm
Weicher Stahl 12,7 127 250 19
Schroppen
Schlichten
0,8 127 300 25
Stahlschienen 190 25 50 15 160 3,6
Schmiedeeisen
Federkasten
305 38 50 15 240 3,6
Gusstahl
Achsgabeln
152 6,35 66,6 14 108 6,35
Schmiedeeisen
Muttern
152 1,58–3,18 30 240 12,7
Rothguss
Flanschen
89 80 310 45
Weicher Rothguss 38 3,18 90 180 60
Gusseisen
Schieberkastendeckel
89 25 100 12

Schnittbreite stark abnimmt. Die Schaltung ist nur für das Schlichten etwas verstärkt, sonst ist die auf je eine Fräseumdrehung entfallende Schaltung bei starken Fräsen selbstverständlich auch stärker, während der geradlinige minutliche Vorschub bei den schwachen Fräsen grösser wird. So wird für 25 mm Schnittbreite für die Fräsen 19 bis 64 mm Durchmesser bei einer entsprechenden Eingriffstiefe von 2,4 bis 8 mm für die minutlichen Umlaufszahlen von 230, 170, 130, 116, 87 und 71 der Vorschub für eine Fräserumdrehung 0,25 bis 0,5 mm betragen, so dass eine minutliche Vorrückung von 57,5 mm bis 35,5 mm entsteht, wobei aber zu beachten ist, dass die Eingriffstiefe 2,4 und 8 mm beträgt, so dass eigentlich das Product beider Grössen ins Verhältniss gebracht werden müsste.

|256|

Tafel 2.

Cylinderfräse in Stahl.

Durch-
messer der
Fräse
Umfang
des
Cylinders

Eingriffstiefe
Umlaufszahlen in 1 Minute Schnittgeschwindigkeit in mm/Sec. Schaltung
für eine
Umdrehung
mm
für Schnittbreiten in mm für Schnittbreiten in mm
6,25 12,5 25 50 100 6,25 12,5 25 50 100
mm mm mm

12,7

40
12,7
1,60
0,8
360
400
440
330
365
400

335
365


240
265
290
220
245
265

225
245



0,23
Schlichten 480 440 400 320 290 265 0,3

19,1

60
19
2,4
1,2
240
280
300
220
255
275

230
250
240
280
300
220
255
275

230
250

0,25
Schlichten 320 290 265 320 290 265 0,33

25,4

80
25
3
1,5
180
200
220
165
185
200

170
185

150
165
240
265
290
220
248
265

225
250

200
220

0,28
Schlichten 240 220 200 180 320 290 265 240 0,37

31,8

100
32
6
2
145
160
175
130
150
160
120
130
145

120
130
240
265
275
215
250
265
200
215
240

200
220

0,3
Schlichten 190 175 160 145 316 290 265 240 0,4

38,1

120
38
10
5
120
130
140
110
120
130
100
108
116
92
96
106
240
260
280
220
240
260
200
215
230
185
195
215

0,36
Schlichten 160 150 130 120 320 300 260 240 0,48

50,9

160
25
12
6
95
100
105
88
92
96
80
84
87
72
75
80
58
60
64
256
265
280
235
245
255
215
225
235
195
200
215
145
160
171

0,4
Schlichten 120 108 100 90 72 320 290 265 240 195 0,56

63,6

200
32
16
8
75
80
85
70
74
77
64
68
71
58
60
64
47
49
51
250
265
280
234
245
256
215
225
235
195
200
215
155
165
170

0,5
Schlichten 95 88 80 72 58 320 290 265 240 195 0,68

So wird

57,5 . 2,4 = 137 bezieh.
35,5 . 8 = 284

das Verhältniss der Spanvolumen vorstellen, welche erst eine Vergleichung ermöglichen. Durch eine stärkere Schaltung wird naturgemäss auch der Druck auf den einzelnen

Tafel 3.

Stirnfräse mit Mantelzähnen.

Aeusserer
Durch-
messer

Aeusserer
Umfang
Schnitt- Gusseisen Maschinenstahl Gusstahl
Angriff n* v** λ*** n* v** λ*** n* v** λ***

95

300
Anfräsen
¼ Durchmesser
Schlichten
36
40
45
180
200
225
1,5
2,0
3,0
29
32
36
145
160
180
1,0
1,2
2,5
24
26
30
120
130
150
0,8
1,0
2,0

127

400
Anfräsen
1/16 Durchmesser
Schlichten
29
32
36
195
215
240
2,0
2,5
4,0
23
26
29
155
175
195
1,2
1,5
3,0
19
21
24
125
140
160
1,0
1,25
2,25

160

500
Anfräsen
1/16 Durchmesser
Schlichten
24
27
30
200
220
250
2,25
3,0
5,0
19
21
24
160
175
200
1,4
1,7
4,0
16
18
20
130
150
170
1,2
1,5
3,0

190

600
Anfräsen
1/16 Durchmesser
Schlichten
19,5
21
25
195
210
250
2,8
3,5
6,0
15,5
17,5
19,5
155
175
195
1,6
2,0
4,5
13
15
16,5
130
150
165
1,4
1,8
3,5

223

700
Anfräsen
1/16 Durchmesser
Schlichten
16,3
18,0
21,4
190
210
250
3,0
4,0
7,0
12,8
14,6
16,7
150
170
195
1,8
2,5
5,0
11,1
12,8
13,7
130
150
160
1,6
2,2
4,0

254

800
Anfräsen
1/16 Durchmesser
Schlichten
14
16
18
190
210
240
3,5
5,0
8,0
11
12
14
145
165
190
2,0
2,7
6,0
9
10
12
125
145
160
1,8
2,5
5,0

286

900
Anfräsen
1/16 Durchmesser
Schlichten
12,7
14,0
16,0
190
210
240
4,0
6,0
9,0
9,7
10,7
12,7
145
160
190
2,2
3,0
7,0
8,3
9,7
10,7
125
145
160
2,0
2,8
6,0

318

1000
Anfräsen
1/16 Durchmesser
Schlichten
11,4
12,5
14,1
190
210
235
4,5
7,0
10,0
8,7
9,6
11,4
145
160
190
2,4
3,5
8,0
7,5
8,4
9,6
125
140
160
2,2
3,3
7,0

350

1100
Anfräsen
1/16 Durchmesser
Schlichten
10,4
11,5
12,5
190
210
230
5,0
8,0
11,0
8,0
8,7
10,4
145
160
190
2,6
4,2
9,0
6,8
7,6
8,7
125
140
160
2,5
4,0
8,0

* Umlaufszahl für 1 Minute. ** Schnittgeschwindigkeit in mm/Sec. *** Schaltung für einen Umlauf in mm.

|257|

Fräsezahn wachsen, welcher durch verschiedene Verhältnisse, wie Schneidwinkel, freie Zahnlänge, Schärfe der Schneidkante, Härte und Materialfestigkeit, Schnittgeschwindigkeit, Erwärmung u.s.w. seine Begrenzung findet.

Ueber die Geschwindigkeiten der Stirnfräsen mit Mantelzähnen oder richtiger über Mantelfräsen mit geringer Schnittweite und Schlicht Wirkung der Stirnfläche gibt Taf. 3 einigen Aufschluss.

So schwankt die Geschwindigkeit für die Bearbeitung von gewöhnlichem Maschinenstahl und bei einer Eingriffstiefe von 175 bis 160 mm/Sec., während für die gleichen Verhältnisse die Umfangsgeschwindigkeit beim Schlichten von 200 bis 190 mm beträgt. Für die Gesammtleistung ist wieder das minutlich gelieferte Spanvolumen maassgebend bezieh. das Product aus Schnittbreite, Schnittiefe und minutliche Schaltung.

Für die Schnittbreite 0,5 d, die Schnittiefe und die Schaltung stellt sich für die beiden Stirnfräsen d = 160 und d1 = 320 mm gelieferte Spanvolumen in folgenden Verhältnissen

x . d2 . nλ = d12 n1 λ1

oder

und da nach Taf. 3

und

angenommen ist, so folgt

x = 4 . 0,46 . 2 = 2,76

als das Verhältniss der Spanleistungen zwischen beiden Fräsen. Die grosse Fräse liefert daher annähernd das dreifache Spanvolumen von jenem der kleineren Fräse.

Werden aber bloss die gelieferten Arbeitsflächen in Betracht gezogen, wie es beim Schlichten der Fall ist, so liefert die Taf. 3 das Verhältniss

Die Schlichtleistung der grossen Fräse ist daher annähernd nur das Doppelte von jener der kleineren Stirnfräse.

Nach Engineering, 1891 Bd. 52 * S. 395, sind die höchsten erreichbaren Geschwindigkeiten angegeben, welche beim Schlichten von

Stahl 228 mm/Sec.
Schmiedeeisen 305
Gusseisen 457
Rothguss 538
Messing 610

in Verwendung gelangen können, welche aber für das Schroppen auf die Hälfte herabzusetzen wären.

So sind für Cylinderfräsen von Durchmessern über 152 mm als brauchbare Arbeitsgeschwindigkeiten angeführt:

Schnittgeschwindigkeit
in mm/Sec.
Schaltung
in mm/Min.
Für Stahl 182 12,7
Schmiedeeisen 244 25,4
Gusseisen 305 42,0
Rothguss 610 67,0

während im gewöhnlichen Werkstattbetrieb die folgenden Geschwindigkeiten als höchst zulässig bezeichnet werden.

Eingriffs-
tiefe
in mm
Schnitt-
geschwin-
digkeit
in mm/Sec.
Ab-
gerundete
Werthe
Schaltung
in mm
in der
Minute
Schmiedeeisen 25,4 180–203 16
Weicher Stahl 6,35 152 150 19
Zäher Rothguss 12,7 406 400 19
Gusseisen (Zahnräder) 12,7 135 130 19
Hartes feinkörniges Gusseisen 63,5 152 150 8
Rothguss 35,0 269 270 16
Stahlstäbe 0,8 107 100 19

Eine Cylinderfräse von 101 mm Durchmesser und 305 mm Länge wurde mit grosser und kleiner Schnittgeschwindigkeit, kleiner und grosser Eingriffstiefe, starker und schwacher Schaltung in derselben Fräsemaschine und bei gleichbleibender Schnittbreite von 267 mm auf die minutliche Leistung in Spanvolumen geprüft. Das Ergebniss war folgendes, wenn b . h() = V das minutliche Spanvolumen darstellt:

267 . 8 . (33) = 70488 bezieh.

267 . 9,5 . (16) = 40584 cbmm,

wobei die Schnittgeschwindigkeit 213 bezieh. 96,5 mm betragen hat, wobei das Rädervorgelege bei kleiner Schnittgeschwindigkeit eingerückt wurde.

Sollen nun in einer Fräsemaschine ohne Rädervorgelege für Fräsewerkzeuge von bestimmtem Durchmesser die passenden Arbeitsgeschwindigkeiten hervorgebracht werden, so können für die Berechnung der Abmessungen der vier Stufenscheiben entweder die verschiedenen Werkstücksmaterialien, oder für ein bestimmtes Material ebenso vier einzeln entsprechend abgestufte Fräsewerkzeuge zu Grunde gelegt werden.

Eine geschickte Wahl der Uebersetzung im Rädervorgelege am Spindelstock erweitert selbstverständlich den Wirkungsbereich der Maschine. Die unmittelbare Ableitung der Schaltbewegung von der Fräsespindel bezieh. der unzureichende Wechsel in der Schaltgeschwindigkeit beschränken dagegen wesentlich die Wirkungsfähigkeit der Fräsemaschine, so dass in der Zukunft eine ausgedehntere Verwendung von Reibungs- oder Versatzrädertriebwerken zur Ableitung der Hauptschaltbewegungen nicht ausgeschlossen ist, wobei ein ausgiebiger Wechsel der Schaltungen leicht erreichbar wird. Bei Ableitung der Schaltbewegung mittels dreifacher Stufenscheibe können leicht Missverhältnisse eigener Art eintreten.

Beispielsweise würde sich zum Abschlichten einer 25 mm breiten Arbeitsfläche die minutliche Schaltleistung für einen schwachen Fräser 12,7 mm und für einen starken Fräser 50,9 mm zu 0,3 bezieh. 0,6 mm für je eine Fräserumdrehung und zu 400 bezieh. 100 minutlichen Fräserumdrehungen auf 400 . 0,3 = 120 mm bezieh. 100 . 0,6 = 60 mm, also bei doppelter Schaltungsgrösse doch nur auf die Hälfte stellen.

Um eine gleich grosse Schlichtleistung anzustreben, müsste daher in den Stufenscheiben für die Schaltbewegung eine Uebersetzung (4 : 1) vorgesehen sein.

Gute Dienste in jeder Beziehung dürften Geschwindigkeitsdiagramme, gleichseitige Hyperbeln ergeben, an deren wagerechten Grundlinien die Fräserdurchmesser in natürlicher Grösse, als senkrechte Standlinien aber die Umlaufszahlen in irgend einem Maasstabe abzunehmen sind, während die Schnitte gegebener Geschwindigkeitscurven |258| mit den in der Maschine selbst erhältlichen Umlaufszahlen die jeweiligen Durchmesser der Fräsewerkzeuge bestimmen.

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