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Die
Erfindung richtet sich auf einen Fräsbalken für eine Spanneinrichtung, insbesondere
einen Elektrodenfräskopf,
mit einem mindestens eine Hauptschneide, eine Spanfläche und
eine Freifläche aufweisenden
Schneidteil, wobei eine Hauptschneide jeweils als Kante einer Spanfläche mit
einer angrenzenden Freifläche
ausgebildet ist und mit einem aus Fräsbalkenseitenflächen gebildeten
Klemmteil, wobei die mindestens eine Spanfläche durch eine Fräsbalkenseitenfläche direkt
oder als Ausnehmung in einer Fräsbalkenseitenfläche ausgebildet
ist und jede an die mindestens eine Spanfläche angrenzende Freifläche um einen
vom zu bearbeitenden Material abhängigen Winkel von der zugeordneten
Hauptschneide abfallend auf die der Spanfläche gegenüberliegende Fräsbalkenseitenfläche zu verläuft. Weiterhin
richtet sich die Erfindung auf die Ausgestaltung des Fräsbalkens
in der Art, dass der Materialabtrag bei der Bearbeitung benutzter
Elektroden oder Elektrodenkappen im Bereich der Elektroden- oder
Elektrodenkappenspitzen ausreicht, die verwendungsgemäße Ausgestaltung
der Elektroden- oder Elektrodenkappenspitzen sicherzustellen andererseits
der Materialabtrag minimiert wird. Gleichzeitig bleibt die Bearbeitung
der Elektrode oder Elektrodenkappe durch mindestens ein radial in
die Aufnahme ragendes Flankenfräsmesser
nach heutigem Stand der Technik unverändert. Weiterhin richtet sich
die Erfindung auf einen Elektrodenfräskopf mit mindestens einer
darin ausgebildeten, Stützflächen aufweisenden Elektrodenkappenaufnahme,
umfassend ein Oberteil, ein Unterteil und mindestens einen zwischen
Ober- und Unterteil klemmend gehaltenen Fräsbalken, der mindestens eine
Spanfläche,
mindestens eine Freifläche
und mindestens eine als Kante einer Spanfläche mit einer angrenzenden
Freifläche
gebildete Hauptschneide aufweist, wobei die mindestens eine Hauptschneide
in die Elektrodenkappenaufnahme hineinragt.
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Bei
dem zu den Widerstandsschweißverfahren
zählenden
Punkt- oder Kontaktschweißen
werden Elektroden oder Elektrodenkappen verwendet, deren Spitze
zur Gewährleistung
eines einwandfreien Schweißvorganges
zu einer planen bzw. glattflächigen
Spitzenfläche
ausgeformt sein muss. Zur Bearbeitung der Elektrodenspitzen bzw.
Elektrodenkappen werden Elektrodenfräsköpfe verwendet. Diese weisen
Messer bzw. Schneidkanten auf, mit denen die Elektrodenspitzen bzw.
Elektrodenkappen in die gewünschte
Oberflächenform
gebracht werden. Nach mehreren Schweißvorgängen abgenutzte Elektrodenspitzen
oder Elektrodenkappen werden in derartigen Elektrodenfräsköpfen für einen
erneuten Einsatz wieder aufgearbeitet und angefast. Zur Bearbeitung
der Elektrodenspitze bzw. der Elektrodenkappenspitze weisen die
Elektrodenfräsköpfe eine
Elektrodenkappenaufnahme auf, in der die Schneidwerkzeuge angeordnet
sind. Dies können
zum einen sog. Flankenfräsmesser
sein, die radial in die Aufnahme hineinragen. Es können aber
auch so genannte Fräsbalken
oder Balkenmesser vorgesehen sein, die im Grunde der Aufnahme angeordnet
sind und mit einer Schneidkante in die Aufnahme hineinragen. Ebenso ist
es bekannt, in einem Fräskopf
sowohl einen Fräsbalken
als auch ein Flankenfräsmesser
zur Bearbeitung der Elektrodenspitze oder Elektrodenkappe vorzusehen.
Nachteilig bei dem bisherigen Stand der Technik ist es, dass in
einem Arbeitszyklus jeweils ein großer Materialabtrag an der Elektrode
oder Elektrodenkappe realisiert wird, wodurch die Elektrode oder Elektrodenkappe
in Ihrer Standmenge sehr begrenzt wird. Eine bearbeitete Elektroden-
oder Elektrodenkappenspitze besteht aus einem einen Durchmesser D1 aufweisenden Spitzenabschnitt und einem
daran nach außen
auf die Zylinderaußenfläche der
Elektrode oder Elektrodenkappe abfallenden Flankenabschnitt. Je
nach Anwendungszweck und Elektroden- bzw Elektrodenkappengröße ist der
Durchmesser D1 der Spitzenfläche unterschiedlich
ausgebildet. Bei Kombination eines Fräsbalkens mit einem Flankenfräsmesser
muss für
jeden gewünschten
Durchmesser D1 eine spezielle Kombination
von Fräsbalken und
Flankenfräsmesser
eingesetzt werden. Dies bedeutet, dass bei jedem Durchmesserwechsel
ein Wechsel des Elektrodenfräskopfes
oder zumindest der Einsatz unterschiedlicher Messer notwendig ist, obwohl
die Elektrodenkappenaufnahme die Einführung und Bearbeitung von Elektroden
bzw. Elektrodenkappen unterschiedlichen Durchmessers erlauben würde.
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Ein
gattungsgemäßer Fräsbalken
und ein gattungsgemäßer Elektrodenfräskopf sind
aus der EP-A-0804986 bekannt. Aus dieser Druckschrift ist ein Fräsbalken
mit Hauptschneiden, Spanflächen und
daran jeweils angrenzenden Freiflächen bekannt, der in einem
Elektrodenfräskopf
zwischen Ober- und Unterteil klemmend fixiert wird sowie zusätzlich mit
einem zur Bearbeitung der Flanken- bzw. Seitenbereiche einer Elektrode
oder Elektrodenkappe mit einem Flankenfräsmesser kombiniert werden kann,
das ebenfalls in dem Elektrodenfräskopf angeordnet ist. Auch
bei diesem Stand der Technik ist es notwendig, das Flankenfräsmesser
und/oder den Fräsbalken
auszuwechseln, wenn beispielsweise der Boden oder Spitzenbereich
einer Elektrode mit einem kleineren Durchmesser D1 bearbeitet
werden soll und das Flankenmesser mit seiner Schneidkante radial
näher an
die Rotationsachse des Elektrodenfräskopfes heranreichen soll.
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Darauf
aufbauend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Ausgestaltung
und Positionierung des Fräsbalkens
und des Flankenfräsmessers so
auszuführen,
dass die erforderliche Aufarbeitung der Elektrode oder Elektrodenkappe
mit einem Minimum an Materialabtrag realisiert werden kann.
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Bei
einem Fräsbalken
der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Querschnitt des Fräsbalkens so
gewählt
wird, dass sich eine Schneidengeometrie mit negativem Spanwinkel
einstellt. Dabei kann die Schneidkante als scharfe Kante, Fase,
Radius oder einer beliebigen Kombination daraus ausgebildet sein.
Die beschriebene Schneidengeometrie wird in einfachster Form durch
ein auf einer Ecke stehendes Quadrat als Querschnitt für den Fräsbalken
erreicht (siehe Zeichnung). In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Fräsbalkens
ist aber auch jede andere Querschnittsform denkbar, die dazu geeignet
ist, die beschriebene Schneidengeometrie auszubilden.
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Hierdurch
wird ein Fräsbalken
geschaffen, der aufgrund seiner Schneidengeometrie die Abtragsleistung
im Vergleich zu herkömmlichen
Lösungen
reduziert, und so die Standmengen der Elektroden oder Elektrodenkappen
erhöht.
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Ist
der Querschnitt des Fräsbalkens
in Form und Abmessungen über
die gesamte Länge
des Fräsbalkens
konstant, so bildet sich als Aufarbeitungsergebnis an der Elektroden- oder Elektrodenkappenspitze
eine plane Fläche
aus. Die Erfindung sieht vor, den Querschnitt des Fräsbalkens,
in Abhängigkeit
der geforderten Geometrie der Elektroden- oder Elektrodenkappenspitze, über die
Länge zu
variieren.
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In
zweckmäßiger Ausgestaltung
des Fräsbalkens
sieht die Erfindung vor, dass zur sicheren Klemmung des Fräsbalkens
zwischen Oberteil und Unterteil im Fräskopf der Querschnitt an den
Enden des Fräsbalkens
konstant ausgeführt
wird.
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Die
zentrale Positionierung eines Flankenfräsmessers wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass eine Aussparung in das radial in den Fräskopf ragende
Ende des Flankenfräsmessers
eingebracht wird, die dem Negativ der den Flankenfräsmesser
zugewandten Profils des Fräsbalkens
entspricht.
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In
die in das Flankenfräsmesser
eingebrachte Aussparung kann der Fräsbalken eintauchen. Durch diese
erfindungsgemäße Ausführung des Flankenfräsmessers
kann dieses zentral im Fräskopf positioniert
werden ohne den Querschnitt des Fräsbalkens zu schwächen.
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Eine
hinsichtlich der Geometrie der zu verwendenden Flankenfräsmesser
sowie der Einsatzpositionen eines jeweiligen Fräsmessers besonders günstige Ausgestaltung
ergibt sich dann, wenn das Flankenfräsmesser radial unterschiedlich,
jeweils einen anderen radialen Abstand seines oder seiner schneidaktiven
Ausgangspunktes zu einer Rotationsachse des Elektrodenfräskopfes
oder einer Elektrode oder Elektrodenkappe einstellend an dem Elektrodenfräskopf positionierbar
ist.
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Hierdurch
ist es möglich,
die Erstreckung des angefasten Flankenbereiches einer Elektrode
bzw. einer Elektrodenkappe und damit den Durchmesser der Elektrodenarbeitsfläche variierbar
zu gestalten und insbesondere eine gute Bearbeitung der Elektrode
bzw. der Elektrodenkappe mit einem besonders guten und exakten Übergang
von der Arbeitsfläche zum
geneigten Flankenbereich der Elektrode herzustellen.
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Für die Ausbildung
eines exakten und sauberen Übergangs
von dem angefasten Flankenbereich zur eigentlichen Arbeitsfläche einer
zu bearbeitenden Elektrode oder Elektrodenkappe ist es von Vorteil, wenn
ein jeweiliger schneidaktiver Anfangspunkt des Flankenfräsmessers
und der ggf. höchste
Punkt der jeweils zugeordneten Hauptschneide des Fräsbalkens
in einer senkrecht zur Rotationsachse des Elektrodenfräskopfes
oder einer Elektrode oder Elektrodenkappe aufgespannten Ebene liegen,
was die Erfindung weiterhin vorsieht.
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Zur
Erzielung einer besonders guten Deformationsfestigkeit und zur Verringerung
der Verschleißneigung
einer Elektrodenarbeitsfläche
bzw. Elektrodenkappe ist es von Vorteil, wenn das mindestens eine
Flankenfräsmesser
mindestens eine Anfasschneidkante aufweist, die an einem schneidaktiven Anfangspunkt
beginnend linear gerade mit zum äußeren Rand
der Elektrodenkappenaufnahme ansteigender Neigung verläuft.
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Um
in einem eine obere Elektrodenkappenaufnahme und eine untere Elektrodenkappenaufnahme
aufweisenden Elektrodenfräskopf
mit einem Flankenfräsmesser
eine Flankenbearbeitung zweier Elektroden bzw. zweier Elektrodenkappen
vornehmen zu können,
sieht die Erfindung in Ausgestaltung schließlich vor, dass an dem Flankenfräsmesser
zwei Anfasschneidkanten bezüglich
einer Flankenfräsmesserlängsachse
spiegelsymetrisch zueinander ausgebildet sind.
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Die
Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese
zeigt in
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1 einen
Elektrodenfräskopf
mit Flankenfräsmesser
und Fräsbalken
in Querschnittsdarstellung;
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2 eine
schematische Aufsicht auf den Elektrodenfräskopf nach 1;
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3 eine
schematische Seitenansicht einer Elektrodenkappe;
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4 eine
Seitenansicht eines Flankenfräsmessers
und in
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5 einen
Fräsbalken
in perspektivischer Darstellung.
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Der
in 1 insgesamt mit 1 bezeichnete Elektrodenfräskopf besteht
aus einem Oberteil 2 und einem Unterteil 3. In
dem Oberteil 2 ist eine (in der Darstellung der 1 „obere") Elektrodenkappenaufnahme 4 ausgebildet.
Der Elektrodenfräskopf 1 ist im
wesentlichen zylinderförmig
und in der Aufsicht kreisförmig
ausgebildet, so dass die Achse A die Längsachse des Elektrodenfräskopfes 1 und
auch die Mittellängsachse
der Elektrodenkappenaufnahme 4 darstellt. Da in der Elektrodenkappenaufnahme 4 mittels
des Elektrodenfräskopfes 1 die
Spitze einer Elektrodenkappe 5 bzw. die Spitze einer Schweißelektrode
durch Rotation des Elektrodenfräskopfes
für den
Betrieb beim Punkt- bzw. Widerstandsschweißen ausgeformt, d. h. angefast
und angespitzt werden soll, bildet die Achse A auch die Rotationsachse des
Elektrodenfräskopfes 1.
In einem dem halben Durchmesser D1 der Spitzenfläche 9 der
Elektrodenkappe 5 entsprechenden Abstand von der Rotations- oder
Mittelachse A beginnend ist in der Aufnahme 4 eine zum äußeren Rand
der Aufnahme 4 hin ansteigende Stützfläche 6 ausgebildet.
Diese Stützfläche 6 ist
umlaufend in Teilbereichen der Aufnahme 4 ausgebildet.
Die Stützfläche 6 weist
eine Steigung in einem Winkel α auf.
In die Aufnahme 4 wird die Elektrodenkappe 5 zur
Bearbeitung durch den rotierenden Elektrodenfräskopf 1 eingeführt.
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Hierbei
stützt
sich die Flankenfläche 11 der Elektrodenkappe 5 auf
der Stützfläche 6.
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In
die Aufnahme 4 ragt radial ein Flankenfräsmesser 7 hinein.
Das Flankenfräsmesser 7 weist auf
seiner der Aufnahme 4 zugewandten Seite eine Anfasschneidkante 8 auf.
Das Flankenfräsmesser 7 ist
zwischen dem Oberteil 2 und dem Unterteil 3 gefasst
und fixiert gehalten. Es ragt soweit in die Aufnahme 4 hinein,
dass der schneidaktive Anfangspunkt 8a denselben Abstand
(die Hälfte
des Durchmessers D1 der Spitzenfläche 9 der
Elektrodenkappe 5) von der Achse A aufweist wie der Fräskopfinnenseitige
Beginn der Stützfläche 6.
Ebenso liegt der schneidaktive Anfangspunkt 8a der Anfasschneidkante 8 auf
derselben Höhe
und damit in derselben Ebene wie der innenseitige Anfangspunkt bzw.
die Anfangskante der Stützfläche 6.
Die Anfasschneidkante 8 verläuft vom schneidaktiven Anfangspunkt 8a an
linear in einem Winkel β von
der Innenseite der Aufnahme 4 bis an die äußere Zylinderfläche 10 der Elektrodenkappe 5 ansteigend.
Bezüglich
der Flankenfräsmesserlängsachse
B liegt ebenfalls eine Neigung im Winkel β vor. Dies führt dazu, dass der sich zwischen
der den Durchmesser D1 aufweisenden Spitzenfläche 9 der
Elektrodenkappe 5 und der den Außendurchmesser D2 aufweisenden
Zylinderfläche 10 der
Elektrodenkappe 5 kreisringförmig erstreckende Flankenbereich 11 der
Elektrodenkappe 5 eine Anfasung bzw, eine Neigung aufweist.
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Eine
zu der Elektrodenkappenaufnahme 4 analog ausgebildete,
in der Schnittdarstellung spiegelbildliche und in Bezug auf die
für die
Elektrodenkappenbearbeitung wesentlichen Flächen gleichförmig ausgebildete
(in der Darstellung der 1 „untere") Elektrodenkappenaufnahme 4' ist bei dem
Ausbildungsbeispiel auch in dem Unterteil 3 ausgebildet. Die
zu der Aufnahme 4 identischen Elemente sind bis auf die
Kennzeichnung durch einen Hochstrich mit denselben Bezugsziffern
versehen. Ebenso ist das Flankenfräsmesser 7 in Bezug
auf seine Anfasschneidkante 8 und den schneidaktiven Anfangspunkt 8a der
Schneidkante spiegelsymmetrisch aufgebaut. Die spiegelsymmetrische
Schneidkante ist mit 8' und
der dazu gehörige
schneidaktive Anfangspunkt mit 8a' bezeichnet.
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Die
an dem Flankenfräsmesser 7 ausgebildeten
Anfasschneidkanten 8 und 8' sind spiegelsymmetrisch zueinander
bezüglich
der Flankenfräsmesserlängsachse
B ausgebildet und weisen in dem aufgeführten Beispiel die Steigungen β = β' bezüglich der
Achse B auf. Im in den Elektrodenfräskopf 1 eingebauten
Zustand liegt diese Flankenfräsmesserlängsachse
B in einer senkrecht zur Rotationsachse A aufgespannten Ebene.
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Mit
den Elementen 8' und 8a' ragt das Flankenfräsmesser
in die Aufnahme 4' hinein,
so dass eine dort eingeführte
Elektrodenkappe 5 dieselbe Bearbeitung wie in einer Aufnahme 4 erfährt und
anschließend
dieselben Dimensionen wie die in der 3 dargestellte
Elektrodenkappe 5 aufweist.
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Weiterhin
ist in dem Elektrodenfräskopf
ein zwischen Oberteil 2 und Unterteil 3 fixiert
und klemmend gehaltener Fräsbalken 12 angeordnet.
Der Fräsbalken 12 weist
vier rechtwinklig zueinander angeordnete Fräsbalkenseitenflächen 19, 20, 21, 22 auf
und ist dabei so positioniert, dass er mit seinen Hauptschneiden 13 und 13' den Grundbereich
der Aufnahmen 4 und 4' überstreicht und bei in die
Aufnahmen eingesetzter Elektrodenkappe 5 deren jeweilige
Spitzenfläche 9 bearbeitet
und ausformt. Die Rotationsachse A geht somit durch den Fräsbalken 12.
Bei dem Fräsbalken 12 handelt
es sich um einen länglichen
Körper
mit einem Querschnitt, der in der Beispielausführung durch ein auf einer Ecke
stehendes Quadrat gebildet wird. Die Hauptschneiden 13 und 13' entstehen als
Schnittlinie von jeweils zwei senkrecht aufeinander stehenden Fräsbalkenseitenflächen 19, 20, 21, 22.
Die jeweiligen Frei- und Spanflächen
definieren sich als Teil der die Hauptschneiden 13 und 13' bildenden Fräsbalkenseitenflächen durch
die Drehrichtung des mit dem Fräsbalken 12 bestückten Fräskopfes 1.
Soll die Spitze der Elektrode oder Elektrodenkappe nicht plan, wie
im Beispiel, sondern gewölbt
ausgeführt
sein, so werden die Fräsbalkenseitenflächen in
der Art ausgebildet, dass sich der angestrebte Wölbungsradius in den Hauptschneiden 13 und 13' ausbildetet.
Insgesamt führt dies
aufgrund der Rotationsbewegung des Fräskopfes 1 zu einer
gewölbten
Spitze 9 der Elektrodenkappe 5 im Bereich des
Durchmessers D1.
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Durch
die winkelgleiche Ausführung
der Freifläche
und der Spanfläche
ist es im dem erfindungsgemäß ausgeführten Beispiel
mit einem quadratischen Fräsbalkenquerschnitt
möglich,
den Fräsbalken
nach dem Verschleiß der
Hauptschneiden 13 und 13' um 90° gedreht mit dann neuwertigen
Hauptschneiden zu verwenden.
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In
dem radial in den Fräskopf
ragenden Teil des Flankenfräsmessers 7 ist
eine kerbenförmige Ausnehmung
oder Kerbe 17 eingebracht. Wie insbesondere aus der 1 ersichtlich
ist, ist diese Kerbe 17 in ihrer geometrischen Ausformung
so ausgelegt, dass die dem Flankenfräsmesser zugewandte Kontur des
Fräsbalkens
in diese Kerbe eingeführt
und gewünschtenfalls
formschlüssig
darin zur Anlage gebracht werden kann. Hiermit ist es möglich, die schneidaktiven
Anfangspunkte 8a, 8a' der Anfasschneidkanten 8 und 8' in Bezug auf
die Rotationsachse A radial variierbar anzuordnen (zu verschieben)
und damit die Ausprägung,
d. h. die Breite der Flankenfläche 11 und
den Durchmesser D1 der Spitzenfläche 9 der
Elektrodenkappe 5 zu variieren. Je näher der aktive Anfangspunkt 8a, 8a' an der Rotationsachse
A angeordnet ist, umso kleiner ist der Durchmesser D1 und
umso größer ist
die Breite/Erstreckung der Flankenfläche 11 an der Spitze
der jeweils bearbeiteten Elektrodenkappe 5 ausgebildet.
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Der
jeweilige schneidaktive Anfangspunkt 8a, 8a' und die derjeweils
zugeordneten Hauptschneide 13, 13' liegen in einer senkrecht zur
Rotationsachse A aufgespannten Ebene.
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Die
am Fräsbalken 12 vorhandenen
Fräsbalkenseitenflächen 19, 20, 21, 22 bilden
somit je nach Orientierung des Fräsbalkens 12 im Fräskopf 1 und je
nach Drehrichtung des Fräskopfes
die Freiflächen und
Spanflächen
der Schneidengeometrien aus.
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Mit
den die Schneidelementflächen 16, 18 aufweisenden
Endbereichen wird der Fräsbalken 12 zwischen
dem Oberteil 2 und dem Unterteil 3 klemmend und
fixierend gehalten. Vorzugsweise sind dafür entsprechende Ausnehmungen
in den Randbereichen von Oberteil 2 und Oberteil 3 ausgebildet.
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Alle
an dem Elektrodenfräskopf 1 angeordneten
Flankenfräsmesser 7 und
Fräsbalken 12 sind auswechselbar
an dem Elektrodenfräskopf 1 befestigt.
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In
Ausgestaltung ist es möglich,
zwei Flankenfräsmesser 7 vorzusehen,
die diametral gegenüberliegend
in dem Elektrodenfräskopf 1 angeordnet sind,
wovon eines die in Bezug auf die Darstellung in der 1 nach
oben gerichtete Anfasschneidkante 8 und das andere die
in Bezug auf die Darstellung in der 1 nach unten
gerichtete Anfasschneidkante 8' aufweist. Hierbei kann zusätzlich ein
Fräsbalken 12 weiterhin
vorgesehen sein.
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- 1
- Elektrodenfräskopf
- 2
- Oberteil
- 3
- Unterteil
- 4
- (obere)
Elektrodenkappen-aufnahme
- 4'
- (untere)
Elektrodenkappen-aufnahme
- 5
- Elektrodenkappe
- 6
- Stützfläche
- 6'
- Stützfläche
- 7
- Flankenfräsmesser
- 8
- Anfasschneidkante
- 8'
- Anfasschneidkante
- 8a
- schneidaktiver
Anfangspunkt
- 8a'
- schneidaktiver
Anfangspunkt
- 9
- Spitzenfläche
- 10
- Zylinderfläche
- 11
- Flankenfläche
- 12
- Fräsbalken
- 13
- Hauptschneide
- 13'
- Hauptschneide
- 14
- Spanfläche
- 15
- Freifläche
- 16
- Endbereich
Fräsbalken
- 17
- Kerbe/Aussparung
- 18
- Endbereich
Fräsbalken
- 19,
20, 21, 22
- Fräsbalkenseitenflächen
- A
- Rotationsachse
- B
- Flankenfräsmesserlängsachse
- D1
- Durchmesser
der Spitzenfläche der
Elektrodenkappe
- D2
- Außendurchmesser
der Elektrodenkappe
- α
- Steigung
der Stützfläche
- β, β'
- Steigung
der Anfasschneidkante sowie der Stützfläche