DE2017440A1

DE2017440A1 - Profilfräsmaschine

Info

Publication number: DE2017440A1
Application number: DE19702017440
Authority: DE
Inventors: Tibor; Johnson Henry H. Oakland Calif. Eckstein (V.St.A.)
Original assignee: Hexel Corp
Current assignee: Hexel Corp
Priority date: 1970-04-11
Filing date: 1970-04-11
Publication date: 1971-11-04
Also published as: DE2017440B2; DE2017440C3

Description

Profilfräsmaschine Die Erfindung betrifft Fräsmaschinen und insbesondere eine Fräsmaschine, die besonders dazu geeignet ist, Tragfliigelkerne zu fräsen, die profilierte Flächen haben.
Im Flugzeugbau werden im großen Umfang Tragflächenkerne in Zellenstruktur in den Flegeln und Leitwerken verwendet, um eine Kombination einer hohen strukturellen Festigkeit und eines geringen Gewichtes zu erbringen. Solche Kerne können viele Meter lang sein, und sie werden direkt mit der Außenhaut des Flugzeuge verbunden, die den eigentlichen TragflQgel bildet. Tragflügel für Flugzeuge erfordern ein Höchstmaß an Genauigkeit, und da die Kerne die Außenhaut der Tragflügel direkt tragen, müssen deren Außenseiten so nahe wie möglich an die tatsächliche Form des Tragflügels herankommen. Bekannt ist, Kerne aus langgestreckten Zellenblöcken auf Spezialmaschinen spanabhebend herauszuarbeiten, die mit einem Fräser versehen sind, der eine Rubbewegung über den Kern hinweg ausführt, während er schrittweise in einer Richtung zugestellt wird, die im rechten Winkel zur Hubbewegung liegt, nachdem jeweils ein solcher Bewegungsweg abgeschlossen ist. Um sich dem Profil des Wragflügels anzunähern, bei dem es sich um eine stetige Kurve handelt, muß die Schnittebene des Drehwerkzeugs, d.h. die Ebene, in der das Werkzeug während jedes Bewegungswegs am Kern schneidet, tangential zum Profil des Tragflügels liegen. Obgleich das nicht zu einem getreuen Profil des Tragflügels führt, da das Werkzeug eine ebene Fläche während des jeweiligen Bewegungswegs schneidet, erreicht man eine ausreichende Annäherung an das Tragflächenprofil wenn die Zustellschritte im Quervorschub ausreichend klein sind.
Bei vielen Tragflächen ändert sich die Winkelneigung der Tangente zur Profilfläche in Längsrichtung der geraden Linie bzw. der Längslinie, die der Fräser während seiner Rubbewegung zwischen den in Längsrichtung liegenden Enden des Tragflächenkerns durchläuft. Währendeines 3ewegungswegs des Fräsers beispielsweise kann die Tangente am innenliegenden Ende des Kerns eine Neigung von mehreren Grad mehr oder weniger als die Tangente am außenliegenden Ende des Kerns haben.
Bekannte Tragflächenkern-Fräsmaschinen vind während des jeweiligen Bewegungßwegs auf eine festliegende Winkelneigung der Achse des Fräsers eingerictt. Die Neigung der Achse wird nach der erforderlichen Winkellage der Schnittebene zwischen aufeinanderfolgenden 3ewegtingsabläufen justiert. Das führt zu einem Kompromiß, da die Schnittebene während eines betreffenden BewegungsablauSes nur an einer Stelle tangential zum Profil des Tragflügels liegen kann. An allen anderen Stellen liegt die Schnittebene außerhalb der Tangente, was zu einem Tragflügelkern führt, der eine geringere Genauigkeit und Qualität hat. Obgleich dieser Nachteil bekannt war, wurde das bisher wegen der Kosten und der Schwierigkeiten hingenommen, die es bereitet hätte, die Winkellage der Achse des Fräsers ständig zu überwachen und einsustellene Die Erfindung sieht eine Fräsmaschine zum Fräsen von Profilflächen an einem Werkstück vor, beispielsweise an einem Tragflügelkern. Die Maschine umfaßt einen Schneidkopf zur Lagerung eines Fräsers und eine Vorrichtung zum Lagern des Schneidkopfs, die eine Schwenkbewegung des Schneidkopfs um einen Schneidpunkt des Werkzeugs herum gestattet, um die Winkellage des werkzeugs relativ zum Werkstück einstellen zu können. Die mittel zur Lagerung des Schneidkopfes sind zur Ausführung einer Hubbewegung über das Werkstück hinweg gelagert, und es sind Stellmittel vorhanden, um die Winkellagen des Werkzeugs am jeweiligen Schneidpunkt während der jeweiligen Hubbewegung der Lagermittel festzulegen. Eine in Erwiderung auf die Stellmittel ansprechende Einstelleinrichtung sorgt für eine kontinuierliche Einstellung der Winkellage des eine Hubbewegung ausführenden Werkzeugs.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Stell einrichtung zwei im Abstand angeordnete Kurvenscheiben mit Kurvenflächen zum Bestimmen der Winkellage des Fräsers an zwei vorgewählten Punkten während der Hubbewegung der Lagermittel.
In Kontakt mit der jeweiligen Kurvenfläche stehende Mittel sind vorgesehen, um die Winkellage des Werkzeuge an allen übrigen Punkten zu bestimmen, und die Einstelleinrichtung spricht direkt auf die in Kontakt mit der Kurvenfläche stehenden Nittel an. Die Kontaktmittel bestehen vorzugsweise aus einem langgestreckten Kipphebel, der sich in Richtung der Rubbewegung der Lagermittel erstreckt und der mit ihnen gekoppelt ist, derart, daß der Abstand zwischen den Lagermitteln und dem Kipphebel die Winkelneigung des Fräsers bestimmt und für die kontinuierliche Einstellung dieser Lage sorgt. Alternativ umfassen die Kontakt mittel eine elektrische Schaltung, die die gleiche Funktion wie der Kipphebel ausführt, um für die kontinuierliche Einstellung der Achse des Fräsers zu sorgen.
Die Maschine ist robust und gestattet das Fräsen von Tragflügelkernen, bei denen die Winkellage des Profils des Tragflügels über die Länge des Kerns hinweg während des jeweiligen 3ewegungswegs des Fräsers variiert. Die Fehler im Kernprofil, wie sie durch die bekannte Bearbeitung entstanden sind, und zwar dadurch, daß die Winkellage der Werkzeugachse nicht kontinuierlich während des jeweiligen BewegungsablauSes eingestellt werden konnte, sind also beseitigt worden. Man erhält eine im wesentlichen naturgetreue Gestalt des Tragflügels, um eine maximale Effektivitt des Tragflügels sicherzustellen.
Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand von Ausführungebei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen sind: Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Tragflügelkerns, der mit Hilfe eines Fräsers bearbeitet wird, Fig. 2 eine schematische Vorderansicht einer Trag£lügelfräsmaschine gemäß der Erfindung, Fig. 3 ein Schnitt an der Linie 3 - 3 der Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht mit Blickrichtung aus der ebene der Linie 4 - 4 der Fig. 2, Fig. 5 ein Schaltbild einer Steuerschaltung, wie sie in der in Fig. 2 gezeigten Fräsmaschine Verwendung findet, Fig. 6 ein Schaltbild zur Verwendung in einer Tragflächenfräsmaschine in einem weiteren Ausfiih.rungsbeispiel der Erfindung, Fig. 7 eine Einzelheit im vergrößerten Maßstab in Ansicht von vorn, wobei Teile weggelassen worden sind, die einen Fräskopfeupport zeigt, mit dem die in Fig. 2 - 4 gezeigte Tragflächenkern-Fräsmaschine ausgerüstet ist, und Fig. 8 ein Schnitt an der Linie 8 - 8 der Fig. 7.
In Fig. 1 ist schematisch eine Endansicht eines Tragflügelkerns 10 gezeigt, der eine vorbearbeitete fläche 12 hat, die aus einem nicht dargestellten Zellenblock gesohnitten worden ist. Ein Fräser 14 bekannter Konstruktion wird von einem Motor 16 angetrieben und führt eine Hubbewegung iiber die Läge des Kerns hinweg aus. Nach jedem Hub des Fräsers über den Kern wird er in Richtung auf die vorbearbeitete Fläche schrittweise zugestellt, und zwar in einer Zustellrichtung, die im wesentlichen im rechten Winkel zur Richtung der Hubbewegung liegt. Der Fräser bildet einen Schneidpunkt 18, der gemäß der Darstellung am Rand des Fräsers oder radial innerhalb des Randes liegen kann, um die konvexen Flächen zu fräsen. Er hebt Werkstoff an einer Schnittebene 20 entlang ab, die vom Fräser beschrieben wird. Die Schnittebene bildet einen Teil des Tragflügelprofils 22 in einer Ebene und liegt tangential zum getreuen gekrümmten Tragflächenprofil am Schneidpunkt 18. Der fertig gefräste Eragflächenkern hat also ein Profil, das durch eine Vielzahl raltiv schmaler aneinander angrenzender ebener Flächen bestimmt ist, die in ihrer Anzahl der Anzahl von Rüben entsprechen, welche der Fräser über den ragflügelkern hinweg ausführt.
Es ist bekannt, daß Tragflügel allgemein in Längsrichtung in Richtung auf einen konvergierenden Punkt.zulaufen, der außerhalb des außenliegenden Endes des Tragflügels liegt, so daß in Längsrichtung im Abstand liegende Querschnitte des Kerns sukzessive tom innenliegenden Ende in Richtung auf das außenliegende Ende kleiner werden. Möglich erfolgt die Zustellung des Fräsers nicht parallel, vielmehr erstreckt sie sich in einer radialen Richtung von diesem konvergierenden Punkt aus.
Wenn ein Tragflügelkern parallele Seiten hat, so daß seine Querschnitte über die Länge des Kerns hinweg eine gleiche Größe haben, läge die Zustellung des Fräsers parallel zu den QUersChnitten in geraden Linien.
Wenn während eines einzigen Hubs des Fräsers die Tangente zum Tragflügelprofil am Schneidpunkt konstant bleibt, wird die Winkellage des Fräsers am Beginn des Hubs eingestellt, und sie bleibt während dieses Eubs konstant. Häufig jedoch ändert sich die Tangente zum Tragflügelprofil linear über dieLänge eines Hubwegs hinweg, so daß die Winkellage des Fräsers ständig während dieser Kubbewegung geändert wrde muß, um die Schnittebene tangential zum Tragflügelprofil zu halten. Die Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, mit deren Hilfe die Winkellage der Achse dex Fräsers eingestellt werden werden k Gemäß der Darstellung in Fig 2 und 3 weist eine Fräsmaschine 24 gemäß der Erfindung ein Gestell 26 auf, das zwei Seitenteile 28 hat, die durch zwei Verbindungsstangen 30 miteinander verbunden sind. Die Seitenteile weisen Lagerräder 31 und 32 auf, die an aufrecht stehenden Schienen 34 angreifen. Diese Schienen haben eine Form, die noch zu erläutern sein wird. Die Schienen sitzen auf Sockeln 36, die sich von einem Boden 38 aus erheben. Das Gestell 26 ist also in Vorschubrichtung bewegbar, und die Führung erfolgt von den Schienen aus.
Ein mit seitlichen Bunden versehenes Lagerrad 32 (am außenliegenden Ende des Gestells 26) greift an der außenliegenden Schiene 34 an, um damit das Gestell 26 über die Länge der Schiene hinweg zu führen. Ein mit seitlichen Bunden versehenes Rad 31 am innenliegenden Ende des Gestells lagert das Gestell auf der Führungsfläche der innenliegenden Schiene 34.
Aus Gründen, die noch zu erläutern sein werden, haben die innenliegende und die außenliegende Schiene normalerweise unterschiedliche Höhen. Die Differenz in dem Abstand zwischen den Schienen als Folge von Unterschieden in den Höhen der Schienen wird dadurch ausgeglichen, daß das Führungsrad 31 sich in axialer Richtung auf der zugehörigen Lagerwelle 31a bewegen kann. Unterschiede in der Winkellage zwischen den Führungsflächen der Schienen 34 und den Achsen der Räder 31 und 32 werden durch PendelXger ausgeglichen, die die Räder auf den zugehörigen Wellen lagern. Alternativ kann das Rad 31 eine zylindrische Rolle sein, die eine größere Länge als die Breite der Führungsflähe der Schiene 34 hat. Die Rolle liegt dann axial fest und gleicht Höhenunterschiede dadurch aus, daß sie in axialer Richtung auf der Schiene entlanggleitet.
Unterhalb des Gestells befindet sich ein Arbeitstisch 40, auf dem ein Kernblock 42 aufgespannt wird. Der Kern hat eine Längsabmessung Lns und seine Enden 42a und 42b befinden sich in einem Abstand "L a" und L b" von den Schienen 34. Der Tragflügelkern, der in Fig. 2 dargestellt ist, ist in Längsrichtung schräg verlaufend ausgebildet, und seine Oberseite konvergiert am außenliegenden Konvergenzpunkt 44. Die Längslinien (nicht dargestellt) des Tragfliigelkerns konvergieren ebenfalls im Punkt 44, so daß die Breite des Kerns in Querrichtungvom Ende 42a zum Ende 42b radial zunimmt, wobei der Mittelpunkt des Radius am Konvergenzpunkt 44 liegt. Um die Fräsmaschine durch den genauen Verlauf zu führen, sind die Schienen 34 um den Punkt 44 herum kreisbogenförmig ausgebildet. Wenn sich das Gestell also in der Vorschubrichtung bewegt, wandert es im Kreis um den Punkt 44 herum, wobei das Naß der Krümmung eine Funktion des Abstandes des Punktes 44 von der Schiene ist, was wiederum von der betreffenden Form des Tragflügels bestimmt wird. Das Naß der Krtimmung ist jedoch gering, da der Konvergenzpunkt vom außenliegenden Ende 42a des Kerns relativ weit entfernt liegt.
In Fig. 2 ist ferner gezeigt, daß die Mittellinie der Führungeräder 31 und 32 in der oberen Längslinie des Tragflügels in jeder Vorschubstellung bzw. Querstellung des Gestells liegt. Folglich haben die Schienen 34 eine Form, die gleich der des Tragflügels ist, von der der Radius der Räder 31 und 32 subtrahiert ist, wie das in Fig. 4 gezeigt ist. Sie haben eine unterschiedliche Höhe, und die außenliegende Schiene hat eine kleinere euerschnitteflächs als die innenliegende Schiene. Während der Bewegung des Gestells 26 von einem Ende der Schienen 24 zum anderen Ende durchläuft jeder Punkt des Gestells 26 einenWeg, der die Form des Tragflügelprofils hat.
Zwei langgestreckte Führungsschienen 46 (Fig. 3) sitzen zwischen den Seitenteilen 28 des Gestells 26 und sind an den Innenseiten 48 der Seitenteile über Lagerstücke 50 befestigt. Ein Support 52, der einen Fräskopf lagert, ist verschiebbar auf den Führungsschienen 46 gelagert. Ein Kettentrieb 54 ist vorgesehen, um den Support in Längsrichtung der Führungsschienen über den Tragflügelkern 42 hinweg hin und her zu bewegen. Ein Fräser 56 sitzt unten am Fräskopf im Support 52 in einer solchen Lage, daß während jeder Bewegungsfolge des werkzeugs über den Kern hinweg seine Schnittebene auf der Tragflügellängslinie 59 liegt, die durch den Punkt 44 und die Achse der Führungsräder 31 und 32 geht.
Um das Tragflügelprofil zu fräsen, wird der Fräser mit relativ hohen Drehzahlen angetrieben, und zwar bis zu 20000 UpM und mehr. Der Kettentrieb 54 sorgt dafür, daß der Support 52 eine Hubbewegung in Längsrichtung der Führungsschienen 46 über den Kern hinweg ausführt. Am Ende der jeweiligen Bewegungsfolge wird das Gestell 26 schrittweise in Vorschubrichtung weitergerückt, und der Fräser läuft wiederum über das Werkstück hinweg, um einen weiteren Teil des Tragflächenprcfils zu fräsen. Wie bereits erwähnt, erfordert die Winkelneigung der Achse des Fräsers eine ständige Einstellung am Beginn der jeweiligen Bewegungsfolge sowie während der jeweiligen Bewegungsfolge über den Kern hinweg, um die Schnittebene des Werkzeugs am Schneidpunkt tangential zum Tragflügelprofil zu halten.
Um diese konstante Einstellung der Achse des Fräsers zu ermöglichen, sieht die Erfindung im wesentlichen eine Einrichtung vor, um die Winkellage der Werkzeugachse in jeder beliebigen Lage des Fräsers während seiner Hubbewegung in Längsrichtung der Führungsschiene 46 festzulegen. Diesem Zweck dienen die Stellmittel 60. Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, um die Werkzeugachse zu verstellen, wie das durch die Stellmittel bestimmt wird. Eine nähere Beschreibung erfolgt im Zusammenhang mit der Erläuterung der Fig. 5 - 8.
Gemäß der Darstellung in Fig. 2 und 3 umfassen die Stellmittel einen Kipphebel 62, der sich in Richtung der Mihrungsschicnen 46 erstreckt und der über den Verbindungsstangen 30 liegt.
Er ist gelenkig mit zwei aufrecht stehenden Kurvenabnehmern 64 verbunden. Die Kurvenabnehmer sind in vertikaler Richtung bewegbar und sitzen verschiebbar in geeigneten Lagern, die an den Innenseiten 48 der Seitenteile 28 des Gestells befestigt sind. Am unteren Ende des jeweiligen Kurvenabnehmers sitzt ein Rad 66, daß von einer Tangentialkurvenführung 68 getragen wird, die auf dem Boden 38 sitzt. Mit der Bewegung des Gestells in Vorschubrichtung während des Fräsens des TragflUgelkerns 42 bewegen sich die Kurvenabnehmer und der Kipphebel mit, und die Kuzvenabnehmer führen eine vertikale Bewegung aus, die durch die Oberseite der Tangentialkurvenführungen hervorgerufen wird. Unterschiede in der relativen Höhe der Tangentialkurvenführrngen bewirken also eine RJinkelneigung des Kipphebels, wie das in Ftg. 2 dargestellt ist.
Ein aufrecht stehender Arm 70 ersfreckt sich vom Support 52 am Kipphebel 62 vorbei, und an ihm sitzt ein Potentiometer (das in Fig. 2 nicht dargestellt ist). Dieses Potentiometer wird von einem Zahnrad 72 aus gedreht, das mit der Stellwelle des Potentiometers verbunden ist. Eine Zahnstange 74 ist verschiebbar am oberen Ende des Arms 70 gelagert und weist eine Rolle 76 auf, die an der Oberseite 78 des Kipphebels 62 angreift. Wenn der Kipphebel in Längsrichtung geneigt ist, wie das in Sig. 2 gezeigt ist, bewirkt die Hubbewegung des Supports 52 an den l;hrungsschienen 46 von links nach rechts eine Aufwärtsbewegung der Zahnstange 74, die auf das Zahnrad 72 und damit auf das Potentiometer übertragen wird. Wie noch zu erläutern sein wrrd, werden elektrische Signale vom Potentiometer dazu herangezogens die Winkellage der Achse des Fräsers zu steuern und einzustellen. Die betreffende Winkellage wird durch die Einstellung des Potentiometers bestimmt, wel ohe wiederum eine Funktion der Neigung der Oberseite 78 des Kipphebels ist, die von der Zahnstange 74 und dem Zahnrad 72 aufgenommen wird.
Diese Größe wird durch die Tangentialkurvenführungen 68 gesteuert. Deren Form ist deshalb kritisch für das ordnungsgemäße Funktionieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Tangentialkurvenführungen haben eine solche Form, daß der Abstand zwischen den Führungsschienen 46 und der Oberseite 48 des Kipphebels 62 so groß ist, daß die resultierende Winkelneigung der Achse des Fräsers genau tangential zum Tragflügelprofil bei Jedem beliebigen Abstand des Fräsers 56 vom Konvergenzpunkt 44 aus liegt. Gewöhnlich ändert sich die Tangente an die EragflugelkrUmmung, worauf bereits hingewiesen worden ist, so daß die Tangentialkurvenführungen unterschiedliche Höhen über den Qtierschnitt des Kerns hinweg haben. Das ist am deutlichßten aus Fig. 3 zu ersehen, wo die außenliegende Tangentialkurvenführung strichpunktiert dargestellt ist, während die innenliegende Tangentialkurvenführung in Vollinien dargestellt ist. Wenn die Tangente an den Tragflügel über die volle Abmessung einer Jeweiligen Längslinie des Tragflügels konstant bleibt, haben an dieser Stelle die Tangentialkurvenführungen die gleiche Höhe. In Fig. 3 ist ein solcher Punkt bei 80 gezeigt. Da die Tangente des Trqflugelprofils sich linear über die Länge des TragflAgeis hinweg ändert und die im Abstand liegenden Tangentialkurvenführungen die Tangente an zwei im Abstand liegenden Punkten an Jeder Längslinie des Tragfliigels bestimmen, werden alle Tangenten durch den Abstand zwischen den Führungsschienen 46 und der-Oberseite 78 des Kipphebels 62 bestimmt. Wenn beispielsweise die Winkellage der Tangente an einer bestimmten Längslinie des Tragflügels entlang zwischen 5 ° am außenliegenden Ende 42 a und 10 ° am innenliegenden Ende 42 b des Tragflügels variiert und die Tangentialkurvenfühuungen eine solche Form haben, daß die Achse des Fräsers senkrecht zur Tangente an diesen Punkten liegt, wenn der Support 52 sich in der Mitte zwischen den Tangentialkurvenführungen befindet, ist der Abstand zwischen der Puhrungsschiene 46 und der Oberseite 78 so, daß die Winkelneigung der Achse des Fräsers rechtwinklig zu einer Tangente steht, die eine Neigung von 7,5 ° hat. Das gleiche gilt für alle anderen Zwischenpunkte des Tragflügels an dieser betreffenden Linie entlang.
Durch das Vorsehen der Tangentialkurvenführungen und des Kipphebels kann-also eine ständige Verstellung der Achse des Fräsers über die gesamte Hubbewegung des Supports und des Fräsers hinweg vorgenommen werden. Es läßt sich damit ein Tragflügelprofil mit einem Höchstmaß an Genauigkeit erreichen, ohne daß das Getell in der Vorschubrichtung gekippt werden muß.
In Fig. 5 ist die Einrichtung gezeigt, die zur ständigen Verstellung der Achse des Fräsers vorgesehen ist. Dazu gehört ein Potentiometer 82, das mit dem Zahnrad 72 (Fig. 2) gekopelt und vom Zahnrad 74 verstellt wird, welches an der Oberseite 78 des Kipphebels angreift. Elektrische Ausgangssignale vom Potentiometer gehen durch einen Differentialverstärker 84 und dann zu einem elektrohydraulischen Servoventil 86. Das Servoventil verstellt einen Hydraulikzylinder 88, der mechanisch mit einem Fräskopf 90 gekoppelt ist, in dem der Fräser sitzt. Durch ihn erfolgt eine Verstellung der Winkellage der Achse des Fräsers. Das hydraulische Stellglied (oder alternativ der Fräskopf 90) ist mechanisoh mit einem zweiten Potentiometer 92 gekoppelt, dessen Ausgangssignale ebenfalls dem Differentialverstärker 84 zugeleitet werden. Die beiden Potentiometer sind' so eingestellt, daß deren Ausgänge- gleich sind, wenn der Abstand zwischen der Führungsschiene 46 und der Oberseite 78 des Kipphebels mit der entsprechenden Winkellage der Achse des Fräsers zusammenfällt.
Wenn die beiden Stellungen nicht übereinstimmen, erzeugt der Differentialverstärker ein Ausganggsignal, das das Servoventil 86 öffnet, um den Hydraulikzylinder zu verstellen, derart, daß dessen öKolben in die eine oder in die andere Richtung bewegt wird, bis die Potentiometerausgänge erneut gleich sind. An diesem Punkt herrscht eine Ubereinstimmung zwischen der Winkellage der Achse des Fräsers und dem Abstand zwischen den Führungsschienen und der Oberseite des Kipphebels.
In Fig. 6 ist ein anderes Ausführungebeispiel der in Fig. 2 - 4 gezeigten Profilfräsmaschine gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel darin, daß der Kipphebel 62, deraufrecht stehende Arm 70, das Zahnrad 72, die Zahnstange 74 und die Rolle 76 der Stellmittel 60 durch elektrische Stellmittel 94 ersetzt sind. Zwei Potentiometer 96 und 98 sitzen am Gestell 26 (das in Fig. 6 nicht gezeigt ist), vorzugsweise an den Seitenteilen 28. Sie werden mit einer konstanten elektrischen Spannung von einer elektrisichen Energiequelle 100 aus gespeist. Kontaktarme 102 und 104 der Potentiometer sind mit Kurvenabnehmern 106 verbinden und werden von ihnen verstellt, die ebenfalls Laufräder 66 aufweisen, die auf Tangentialkurvenfiihrungen 68 laufen. Die Kontaktarme der Potentiometer werden durch die Kurvenabnehmer verstellt, während die Fräsmaschine (die in Fig. 6 nicht dargestellt ist) in Vorschubrichtung wandert, und sie sind so eingestellt, daß mit dem Hochheben der Kurvenabnehmer durch die Tangentialkurvenführungen um gleiche Werte deren Ausgangsspannungen gleich sind.
Die Kontaktarme sind mit einem langgestreckten Leiter bzw.
Widerstand 108 elektrisch verbunden, der sich parallel zu den Fuhrungsschienen 46 erstreckt. An die Enden des Leiters ist die Spannung von den Kontaktarmen 102 und 104 angelegt.
Die Spannung bleibt über die Länge des Leiters 108 hinweg konstant, wenn die Ausgangsspannungen der Potentiometer 96 und 98 gleich sind. Wenn die Ausgangsepannungen variieren, ändert sich die von einem tbRehmer 110 vom Leiter 108 abgenommene Spannung linear zwischen den Enden des Leiters. Der Leiter 108 und der Abnehmer 110 können natürlich durch ein normales Einfach- oder Nehrfach-Potentiometer ersetzt werden, und der Kontaktarm wird durch eine Zahnrad/Zahnstangen-Anordnung verstellt. Zwischen den Leiter 108 und die Kontaktarme 102 und 104 werden Differentialverstärker 99 gelegt, um ein Laden der Potettiometer 96 und 98 durch den Leiter 108 zu verhindern.
Der Abnehmer 110 ist am Support 52 angebracht und wird am Leiter entlanggeführt, während der Support und der Fräser die Hubbewegung ausführen. Der Abnehmer 110 ist mit einem Differentialverstärker 84 elektrisch verbunden, der ein zweites Eingangsignal von einem Potentiometer 114 erhält, der auf die Winkellage der Achse des Fräsen anspricht. Der Verstärkerausgang wird dem elektrohydraulischen Servoventil 86 zugeleitet, das den Hydraulikzylinder 88 verstellt, von dem aus die Winkel lage der Achse und des Fräsers und die Lage des Kontaktarms des Potentiometers 114 gesteuert wird, wie das im Zusammenhang mit der in Fig. 5 gezeigten Steuerung beschrieben worden ist.
Funktionell entsprechen die elektrischen Stellmittel 94 den Stellmitteln 60, die in Fig. 2 - 4 gezeigt sind. Das Ausführungsbeispiel der in Fig. 6 gezeigten Fräsmaschine gestattet jedoch das Ersetzen des Kipphebels 62. Das ist bei Großmaschinen wtschenswert, bei denen die Spannweite zwischen den Seitentei len 28 viele Meter beträgt und das Gewicht des Kipphebels erheblich wird, und zwar als Folge davon, daß er starr sein muß, um Fehler in der Ablesung des Abstandes zwischen den Führungsschieaen 46 und der Oberseite 48 des Kipphebels zu vermeiden.
In Fig. 7 und 8 ist die Konstruktion des Supports 52 dargestellt, die im nachfolgenden näher zu beschreiben sein wird. Der Support wird durch zwei im Abstand liegende parallele Supportteile 116 gebildet, die an ihren Enden durch zwei Endplatten 118 miteinander verbunden sind, um einen röhrenförmigen Teil 120 zu bilden, der eine untere Öffnung 122 hat, die in Richtung auf einen Kern 124 gerichtet ist. Die Kanten 126 der Stützteile, die auf den Kern zu gerichtet sind, sind vom Kern aus nach oben in Richtung von der Mitte der Platte aus zu den Seiten der Platte hin schräg, an die sich die Endplatten anschließen. Während der Bewegung des Supports über den Tragflügelkern ist dadurch ein größerer Spielraum geschaffen, der das Bearbeiten von ragfldgeln gestattet, die relativ steile Winkel haben (wie das beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist), ohne daß eine Störung zwischen den Supportteilen und dem Kern erfolgt.
Der Support ist verschiebbar mit den Führungeschienen 46 verbunden (die in Fig. 7 und 8 nicht dargestellt sind), ußd zwar durch sich nach oben erstreckende fluchtende Gleitsteine 130, die paarweise vorgesehen sind und an den Supportteilen 116 befestigt sind.
Zwei kreisbogenförmige Schienen 132, deren Mittelpunkt im Schneidpunkt 134 des Fräsers 128 liegt, sind von der Innenseite der Supportteile 116 durch Blöcke 136 im Abstand gehalten und in geeigneter Weise mit den Supportteilen verbunden, beispielsweise durch Schrauben. Zu beiden Seiten eines Fräskopfs 138 sitzen zwei im Abstand angeordnete Rollen 140, die an der oberen Schienenfläche der Schienen 132 angreifen. Die Fräsköpfe weisen ferner einen sich nach oben erstreckenden Finger 142 auf, der in einem Schlitz 144 eines schwenkbaren Kurbelarmes 146 sitzt, der über eine Keilwelle 148 von einem hydraulischen Stellglied 150 angetrieben wird. Das Stellglied ist in einer Konstruktion vorgesehen, die die Hubbewegung eines Kolbens in eine Drehbewegung der Welle umsetzt.
Wenn das hydraulische Stellglied eine Stellbewegung ausführt, wird der Kurbelarm 146 gedreht, und dadurch erfolgt eine Drehung des Fräskopfes 138 um den Schneidpllnkt 134 herum an den Schienen 132 entlang. Die relativ große Ausführung und das relativ große Gewicht des Fräskopfes 138 begrenzen das Maß, um das er geschwenkt werden kann, ehe er an den Endplatten 118 anschlägt. Nichtsdestoweniger sind, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die Größe des Supports 52 übermäßig zu vergrößern, was wiederum eine Vergrößerung der Fräsmaschine 24 erforderlich machen würde und zu einer erheblichen Erhöhung der Gesamtkosten für die. Fräsmaschine führen würde, Schwenkbewegungen von 45° nach beiden Seiten aùß der-aufrechten Lage heraus möglich, indem die Führungeschienen 132 an den Supportteilen 116 angebracht sind und die bisher übliche Bodenplatte weggelassen wird, die sich quer zum-röhrenförmigen Teil 120 an der unteren Öffnung 122 erstreckte.
Der Support 52, der in Fig. 7- und e gezeigt ist, sitzt auf der Führungsschiene 46, wie das in Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, und ist elektrisch und hydraulisch mit den Stellmitteln 94 und der in Fig. 5 und 6 gezeigten Steuerung verbunden. Das hydraulische Stellglied bzw. der Fräskopf sind mit den Potentiometern 92 bzw. 114 verbunden, die auf die Winkelneigung der Achse des Fräsers ansprechen, und der Hydraulikzylinder des Stellelieds steht in einer Fließverbindung mit dem elektrohydraulischen Servoventil, das auf die Ausgangssignale des Differentialverstärkers anspricht. Nachdem die Fräsmaschine eingerichtet ist, um eine bestimmte Form eines Tragflügels zu bearbeiten, wie das bereits beschrieben worden ist, kann das beliebig oft getan werden. Ohne weitere Änderung irgendeiner Einstellung der Fräsmaschine läßt sich damit ein Tragflügelkern in anderer From bearbeiten, indem lediglich die Schienen 34 und die Tangentialkurvenführungen 68 ausgetauscht werden, die die Stellt mittel steuern.
Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche Fräsmaschine zum Bearbeiten von Profilflächen eines Werkstücks, bestehend aus einem Bearbeitungskopf mit einem Bearbeitungs werkzeug, einem Support für den Bearbeitungskopf und einer Einrichtung zur hin- und hergehenden Bewegung des Supports über das Werkstück hinweg, dadurch gekennzeichnet, daß der Support (52) den Bearbeitungskopf (90, 138) um einen Schneidpunkt (18, 134) des Werkzeugs (14, 128) herum schwenkbar lagert, derart, daß das Werkzeug (14, 128) in eine Winkellage relativ zum Werkstück (12, 124) bringbar ist, daß Stellmittel (60, 94) für eine Einstellung der Winkellage des Werkzeugs (14, 128) während der jeweiligen hin- und hergehenedn Bewegung des Supports (52) sorgen und daß auf die Stellmittel (60, 94) ansprechende Mittel zum kontinuierlichen Verstellen der Winkellage des xerkseugs (14, 128) während der Jesoiligen hin- und hergehenden Bewegung des Supports (52) vorhanden sind.
2. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Support (52) auf einer Schienenführung (46) gelagert ist, die um eine Schneidkante des Werkzeugs (14, 1283 herum kreisbogenförmig ist und sich im rechten Winkel zur Richtung der hin- und hergehenden Bewegung des Supports (52) erstreckt.
3. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Steilmitteln (60) eine Kurvenführung (68) gehört, die die Winkellage des Werkzeugs (14, 128) an einem bestimmten Punkt während der hin- und hergehenden Bewegung desSupports (52) bestimmt, und daß sie mit der Kurvenführung (68) zusammenwirkende Mittel umfassen, die während der hin- und hergehenden Bewegung des Supports (52) eine zweite Lage des Werkzeugs (14, 128) bestimmen.
4. Fräsmaßchine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Stellmitteln zwei im Abstand angeordnete Kurvenplatten (68) gehören, die die Winkellage des Werkzeuge (14, 128) an zwei bestimmen Punkten während der hin- und hergehenden Bewegung des Supports (52) bestimmende Kurvenflächen haben, und daß dazu mit der Jeweiligen Kurvenfläche in Verbindung stehende Kurvenabnehiaer (64) zur Bestimmung der Winkellage des Werkzeuge (14, 128) an allen übrigen Punkten während der hin- und hergehenden Bewegung de Supports (52) gehören, wobei die Mittel zur Eins tellung der Winkellage des Werkzeugs (14, 128) in direkter Abhängigkeit von den an den Kurvenfläohen angreifenden Kurvenabnehmern (64) stehen.
5. Fräsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Kurvenfläohen angreifenden Kurvenabnehmer (64) mit einem Kipphebel (62) in einer Arbeiteverbindung stehen, der sich in Richtung der Bewegung des Supports (52) zwischen den Kurvenführungen (68) erstreckt, wobei die Kurvenführungen (68) quer zur Bewegungsrichtung des Supports (52) angeordnet sind, die Stellmittel (60) Kurvenabnehmer aufweisen, die mit den Kurvenführungen (68) und dem Kipphebel (62) zum Lagern und Stellen des Kipphebels ap) in Verbindung stehen, und die Mittel zur Einstellung der Winkellage des Werkzeuge (14, 128) eine auf die Relativlage des Kipphebels ansprechende Anordnung aufweisen, die in Erwiderung auf die Lage des Kipphebels (62) Ausgangssignale aussendet und in einer Arbeitsverbindung mit der Einrtiitung zur Einstellung der Winkellage des Werkzeuge (14, 128) in ibhängigkeit von den Ausgangssignalen steht.
6. Fräsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Kurvenführungen (68) in Verbindung stehenden Kurvenabnehmer (64) einen elektrischen Leiter (108) mit einer wirksamen Länge aufweisen, die proportional zur Weglänge des hubbewegbaren Supports (52) ist, die Stellmittel (94) mit dem Leiter (108) verbundene und von den Kurvenführungen (68) gesteuerte elektrische Mittel zum Anlegen elektrischer Spannungen an die Enden der wirksamen Länge des Leiters (108) aufweisen, wobei die Spannungen in Beziehung zu der Relativlage der KurvenEhrungen (68) stehen, derart, daß die elektrische Spannung an jedem beliebigen Punkt über die wirksame Länge des Leiters (108) hinweg eine Funktion der an den Leiter (108) angelegten elektrischen Spannungen ist, die Stellmittel (94) ferner mit dem Leiter (108) zusammenwirkende Mittel aufweisen, die für ein Ausgangssignal sorgen, daß in Beziehung zur elektrischen Spannung an einem Punkt des Leiters (108) steht, der der Relativlage des Supports (52) während seiner hin- und hergehenden Bewegung entspricht, und die Mittel zur Einstellung der Winkellage des Werkzeugs (14, 128) von diesem Ausgangssignal gesteuert sind.
7. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 6, insbesondere zum Bearbeiten von Tragflügeln in Wabenzellenkonstruktion, mit einem Gestell mit einer langgestreckten Schiene, gekennzeichnet durch einen Support (52), der auf der Schiene (46) hin- und herbewegbar ist, eine Einrichtung zur Hin- und Herbewegung des Supports (52), eine Einrichtung zur Verstellung des Gestells (26) relativ zum Tragflügel (10) in einer Richtung im wesentlichen im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Supports (52) auf der Schiene (46), wobei der Support (52) zwei im wesentlichen parallel liegende Supportteile (116) aufweist, die durch Endplatten (118) miteinander verbunden sind, wobei die Supportteile (116) und die Endplatten (118) einen röhrenförmigen Teil (120) bilden, der eine untere Öffnung (12) hat, die auf den Tragflügel (124) zu gerichtet ist, cbei eine kreisbogenförmige Führungsbahn (132) an einem Supportteil (116) innerhalb des röhrenförmigen Teils (120) befestigt ist, einen auf der Führungsbahn (132) beweglich gelagerten Fräskopf (138) in einer Iordnung zur Aufnahme eines Schneidwerkzeugs (128) und zum Herausführen des Schneidwerkzeugs (128) aus der unteren Öffnung ei22) heraus und Stellmittel (150) am röhrenförmigen Teil (120), die am Fräskopf (138) angreifen und für eine Bewegung des Fräskopfs (138) an der kreisbogenförmigen Führungsbahn (132) entlang zur Winkelverstellung der Achse der Lagerung des Schneidwerkzeugs (128) sorgen.
8. Fräsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskopf (138) in der kreisbogenförmigen Bahn (132) einen Bogen von mindestens 90 ° durchlaufen kann und daß eine Seite der Supportteile (116), die auf den Tragflügel (124) zu gerichtet ist, von einem mittleren Bereich des Supportteils (116) etwa in der Mitte zwischen den Endplatten (118) von dem Tragflügel (124) weg in Richtung auf die Endplatten (118) schräg verläuft, derart, daß ein Fräsen des Tragflügels (124) ohne Anschlagen der finden der Supportteile (116) am Tragflügel (124) ermöglicht ist.
9. Fräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß erste Potentiometer (96, 98) vom jeweiligen Kurvenabnehmer (106) gesteuert sind und erste elektrische Impulse in einer Größe aussenden, die von den Kurvenführungen (68) bestimmt ist, daß ein Leiter (108) elektrisch mit den ersten Potentiometern (96, 98) verbunden und so konstruiert ist, daß die elektrischen Impulse über die Länge des Leiters (108) hinweg linear zur Bildung zweiter elektrischer Impulse über die Länge des Leiters (108)hinweg in einer Größe geändert werden, die eine Funktion der Größe der ersten elektrischen Impulse und der Relativlage des Bearbeitungekopfes am Kern ist, und daß eine Steuerung mit einem Abnehmer (110), der am Leiter (108) angreift, für Ausgangssignale sorgt, die auf die zweiten elektrischen Impulse ansprechen, wobei die Steuerung mit dem Bearbeitungskopf zum Verschwenken desselben in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen gekoppelt ist, derart, daß die Winkellage der Achse des Bearbeitungswerkzeuges d'irch die Kurvenführungen (68) gesteuert und über dtn Bewegungsweg des Bearbeitungakopfes hinweg zum Halten der Schnittebene des Bearbeitungswerkzeuges im wesentlichen tangential zum Profil des Tragflügelkerns kontinuierlich verstellt wird,