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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
von gegenüber
einer senkrecht auf die Werkstückoberfläche treffenden ersten
Achse, beispielsweise Z-Achse,
schrägen Bohrungen
in einem Werkstück
oder zum Fräsen
an oder von schrägen
Flächen
eines Werkstücks
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie auf einen Werkstücktisch zum Aufspannen von
zu bearbeitenden, insbesondere zu bohrenden und/oder zu fräsenden Werkstücken nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
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Bei
derzeitigen Verfahren zum Herstellen von schrägen Bohrungen in einem Werkstück wird der
Bohrkopf einer Werkzeugmaschine entsprechend geneigt. Nachteilig
hieran ist, dass die Bestimmung des Einstechpunktes für das Bohrwerkzeug
relativ aufwendig ist und dass nur entsprechend ausgerüstete Werkzeugmaschinen,
sogenannte Vierachsmaschinen, hierfür verwendet werden können. Ähnliches
gilt dann, wenn an schrägen
Flächen
ein Fräswerkzeug
angesetzt werden soll. Des weiteren ist es oft nur möglich, sehr
langschäftige
Fräswerkzeuge zu
verwenden, was wiederum aufgrund der großen Einspannlänge zu nicht
immer hinnehmbaren Toleranzen führt.
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Werkstücktische,
die mit einer schwenkbaren Werkstückaufspannplatte versehen sind
und als Sinustisch bezeichnet werden, sind an sich bekannt, werden
jedoch ausschließlich
zum Schleifen von Werkstückflächen verwendet.
Hierbei wird die Werkstückaufspannplatte
entsprechend der Neigung der zu schleifenden Oberfläche verschwenkt,
damit diese sich in der Horizontalen oder Vertikalen befindet, so
dass ein entsprechend gerichtetes Schleifwerkzeug angewendet werden
kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren sowie einen
Werkstückstisch der
jeweils eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem unter Verwendung
einfacher, d. h. Dreiachs-Werkzeugmaschinen schräge Bohrungen an Werkstücken bzw.
schräge
Flächen
an Werkstücken hergestellt
bzw. bearbeitet werden können.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren der genannten Art die im
Anspruch 1 angegebenen Merkmale und bei einem Werkstücktisch der
genannten Art die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale vorgesehen.
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Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist
erreicht, dass das Bearbeiten bzw. Herstellen von schrägen Flächen und/oder
schrägen
Bohrungen mit einer einfachen Dreiachswerkzeugmaschine durchgeführt werden
kann. Die üblicherweise
an der Werkzeugmaschine notwendige vierte Achse ist dabei durch
das Verschwenken des Werkstücktisches
gegeben. Aufgrund der relativ einfachen geometrischen bzw. trigonometrischen
Verhältnisse
ist eine schnelle und einfache Herstellung bzw. Bearbeitung gegeben. Das
Verfahren bzw. die Verwendung des Werkstücktisches ist damit zeitsparend,
da ein Umspannen des Werkstücks
nicht notwendig ist, und vermeidet Ungenauigkeiten durch ein ansonsten
notwendiges handgesetztes Ansetzen des Werkzeugs am Werkstück. In vorteilhafter
Weise kann die Erfindung auch bei Erodiermaschinen eingesetzt werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen hinsichtlich des Verfahren ergeben sich aus den
Merkmalen des Anspruchs 2 und/oder 3.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des Werkstücktischs
ergeben sich aus den Merkmalen des Anspruchs 5 und/oder des Anspruchs
6.
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Des
weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kombination
aus einer Werkzeugmaschine und einem Werkstücktisch gemäß den Merkmalen des Anspruchs
7.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen,
in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher beschrieben
und erläutert
ist. Es zeigen:
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1 in
perspektivischer schematischer Darstellung einen Werkstücktisch
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
vorliegender Erfindung, mit aufgespanntem Werkstück und in nicht geneigter Ausgangsposition,
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2 einen
Schnitt längs
der Linie II-II der 1,
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3 eine
der 1 entsprechende Darstellung, jedoch in geneigter
Arbeitsstellung des Werkstücktischs,
und
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4 einen
Schnitt längs
der Linie IV-IV der 3.
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In
der Zeichnung ist ein Werkstücktisch 10 dargestellt,
der eine Werkstückaufspannplatte 11 aufweist,
die an einer Grundplatte 12 längs eines Randbereichs über eine
Längsachse 13 in
Richtung des Pfeils A schwenkbar gehalten ist. Ein Werkstücktisch 10 mit
einem derartigen Grundaufbau wird auch als sogenannter Sinustisch
bezeichnet. Zur deutlicheren Darstellung sind in 1 die
Koordinaten X, Y und Z symbolisch dargestellt, die auch für 3 gelten.
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Die
Längsachse 13 ist
im über
die Länge
der Grundplatte 12 vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordneten Klötzen 16 fixiert,
die von der Unterseite der Grundplatte 12 her an dieser
angeschraubt sind und zwischen denen Leisten 14 angeordnet
sind, die gemäß den 2 und 4 an
die Unterseite der Aufspannplatte 11 angeschraubt sind
und die um die Längsachse 13 schwenkbar
sind. Die Schrauben 15, die die Leisten 14 an
der Aufspannplatte 11 halten, befinden sich zu beiden Seiten
der Längsachse 13. Entsprechendes
gilt für
die Befestigungsschrauben 17 für die Klötze 16, in denen die
Längsachse 13 drehfest
eingespannt ist.
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An
der der Längsachse 13 gegenüberliegenden
Längsseite
sind an der Unterseite 21 der Aufspannplatte 11 weitere
vorzugsweise gleichmäßig im Abstand
angeordnete Auflageleisten 18 angeordnet, die mittels Schrauben 19 befestigt
sind. Die Höhe
der Auflageleisten 18 und diejenige der Klötze 16 und Leisten 14 ist
derart, dass in der in den 1 und 2 dargestellten
nicht verschwenkten Ausgangs- bzw. Ruhestellung die Unterseite 21 der
Aufspannplatte 11 in konstantem Abstand parallel zur Oberseite 22 der
Grundplatte 12 verläuft.
Zwischen den Auflageleisten 18 ist eine Haltestange 20 über die Längsseite
der Aufspannplatte 11 hinweg gehalten.
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Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Unterseite 21 der Aufspannplatte 11 im
Bereich der Klötze 16 rückgestuft.
Die die Leisten 14 haltenden Schrauben 15 sind
von der Oberseite 25 der Aufspannplatte 11 her
versenkt eingesetzt bzw. eingeschraubt. Wie der 1 ferner
andeutungsweise zu entnehmen ist, ist die Oberseite 25 der
Werkstückaufspannplatte 11 im
Wesentlichen vollständig
mit Reihen und Spalten von vorzugsweise gleichmäßig beabstandeten Befestigungsbohrungen 23 versehen,
mittels der ein in den Figuren schematisch dargestelltes Werkstück 24 aufgespannt
werden kann.
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Wie
der Zeichnung ferner zu entnehmen ist, ist senkrecht, d. h. in Richtung
der Z-Achse über
der Achsmitte 26 der Längsachse 13 mindestens
eine Bezugsposition 30 auf der Oberseite 25 der
Werkstückaufspannplatte 11 markiert,
die als aufgezeichneter Punkt, als Punktmarkierung durch eine Körnerspitze
oder dergleichen oder, wie in der Zeichnung dargestellt, als Sacklochbohrung
ausgebildet sein kann, deren Achsmitte 29 genau über der
Achsmitte 26 der Längsachse 13 steht.
Beim Ausführungsbeispiel
sind vier in gleichmäßigem Abstand
angeordnete Bezugspositionen in Form von Sacklochbohrungen 30 dargestellt.
Es versteht sich, dass auch weniger (einschließlich nur einer) oder mehr
Fixierpositionen 30 vorgesehen sein können. Jedenfalls ist jede der
Bezugspositionen 30 im XYZ-Koordinatensystem bestimmt,
nämlich
durch die Y-Koordinate der Achsmitte 26 der Längsachse 13,
in Z-Richtung durch den Abstand der Achsmitte 26 zur Oberseite 25 der
Aufspannplatte 11 oder zum Sacklochgrund der Sacklochbohrung 30 und
außerdem
in der X-Koordinate durch ihre o. g. Lage längs der Achsmitte 26 der Längsachse 13.
Eine der Bezugspositionen 30 wird von einer Werkstückbearbeitung
ausgewählt
und dient als Bezugspunkt X0, Y0, Z0 für die Lage bspw. des Anstechpunktes 32 der
am Werkstück 24 herzustellenden
schrägen
Bohrung 35.
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Beim
Querschnitt der 2 ist der Einfachheit halber
angenommen, dass der Anstechpunkt 32 für eine herzustellende, zur
Z-Achse schräg
verlaufenden Bohrung dieselbe X-Koordinate aufweist, wie eine der
Bezugspositionen 30, also beispielsweise der hier ausgewählten Bezugsposition 30' (X0 = X1). Der
Anstechpunkt 32 in der Y-Koordinate besitzt ein bestimmtes
Maß Y1,
ausgehend von der Fixierposition 30' als Nullpunkt (Y0). Die Z-Koordinate
(Z1) des Anstechpunkts 32 bemisst sich ausgehend von der Achsmitte 26 der
Längsachse 13 als
Nullpunkt (Z0). Damit ergibt sich geometrisch bzw. trigonometrisch gesehen
in der Ebene der 2 ein rechteckiges Dreieck,
dessen Hypotenuse H' von
der Achsmitte 26 der Längsachse 13 zum
Anstechpunkt 32 führt.
Der Ort (X1, Y1, Z1) des Anstechpunktes 32 für eine Bohrung
in der unverschwenkten Ausgangslage der Werkstückaufspannplatte 11 gemäß 2 wird
vor der Bearbeitung des Werkstücks 24 ausgehend
von der als Nullpunkt gewählten
Bezugsposition 30' (X0, Y0,
Z0) im X/Y/Z Koordinatensystem bestimmt.
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Das
Werkstück 24 soll
nun nicht mit der in 2 angedeuteten von der Oberfläche des
Werkstücks 24 senkrecht
ausgehenden (angedeuteten) Bohrung 35' versehen werden sondern mit einer
zur Z-Koordinate schrägen
Bohrung 35, wie sie in 4 dargestellt
ist.
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Hierzu
wird die Werkstückaufspannplatte 11 zusammen
mit dem Werkstück 24 in
Richtung des Pfeiles A gegenüber
der Grundplatte 12 verschwenkt, und zwar um einen Winkel α von hier
beispielsweise 20°,
der dem Winkel der Achsmitte 34 der herzustellenden Bohrung 35 im
Werkstück 24 gegenüber der
Z-Koordinate entspricht.
Da die Schwenkbewegung beim dargestellten Ausführungsbeispiel nur in einer
bestimmten Richtung A um die Längsachse 13 erfolgen
kann, ist es wichtig, dass das Werkstück 24 in entsprechender
Ausrichtung auf der Werkstückaufspannplatte 11 fixiert
ist.
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Nach
dieser Schwenkbewegung in Richtung des Pfeiles A um beispielsweise α = 20° wird diese schräge Stellung
der Werkstückaufspannplatte 11 durch
eine von Hand einzubringende Unterlage 36 entsprechender
Höhe (3 und 4)
festgehalten, wobei beispielsweise die Längsstange bzw. Haltestange 20 auf
der Oberseite 37 der Unterlage 36 aufliegt. In
diesem verschwenktem Zustand besitzt der Anstechpunkt 32 des
Werkstücks 24 einerseits dieselbe
X-Koordinate, da keine Bewegung in X-Richtung (X2 = X1) erfolgt
ist, jedoch andere Y- und
Z-Koordinaten (Y2, Z2) gegenüber
der Achsmitte 26 der Längsachse 13,
um die die Aufspannplatte 11 verschwenkt worden ist. Durch
diese Schwenkbewegung hat sich die Hypotenuse H des gedachten rechtwinkligen
Dreiecks entsprechend α =
20° längs eines
bestimmten Kreisbogens verschwenkt, so dass sich die Koordinaten
(Y2, Z2) des Anstechpunktes 32 ebenso wie die der Bezugsposition 30' (Y0, Z0) in
der Y und der Z Koordinate verändert
haben.
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Diese
Koordinaten Y2, Z2 sind beispielsweise mit Hilfe eines Prozessors
aufgrund der gegebenen geometrischen bzw. trigonometrischen Verhältnisse
bestimmbar bzw. errechenbar. Bei gleichbleibender Länge der
Hypotenuse H ergeben sich in dem in 4 dargestellten
rechtwinkligen Dreieck neue Koordinaten Y2 und Z2. Diese neuen Koordinaten Y2,
Z2 des Anstechpunktes 32 werden berechnet und dem nicht
dargestellten und in den drei Achsen (X, Y, Z) verfahrbaren Bohrwerkzeug
eingegeben. Das in der Z-Achse verbleibend ausgerichtete Bohrwerkzeug
gelangt zum tatsächlichen
Anstechpunkt 32, um dann die betreffende Bohrung 35 in
das Werkstück 24 derart
einzubringen, dass die Bohrungsachse 34 im Winkel α = 20° schräg zur Vertikalen
auf die Oberseite des Werkstücks 24 verläuft.
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Auch
wenn beim dargestellten Ausführungsbeispiel
der Werkstücktisch 10 um
eine in Richtung der X-Koordinate verlaufende Längsachse 13 schwenkbar
ist, versteht es sich, dass der Werkstücktisch 10 stattdessen
oder auch zusätzlich
um eine in Richtung der Y-Koordinate verlaufende Achse verschwenkbar
ist. Ist der Werkstücktisch 10 um
zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbar, versteht es sich,
dass die entsprechenden trigonometrischen Umrechnungen statt in
der Ebene im Raum zu vollziehen sind.
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In
nicht dargestellter Weise ist für
den als Sinustisch ausgebildeten Werkstücktisch 10 eine Werkzeugmaschine
in kombinierter Anwendung, deren Werkzeug in den drei Koordinaten
X und Y und Z verfahrbar ist, bei er es jedoch nicht notwendig ist, dass
das Werkzeug um eine vierte Achse schwenkbar ist.
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Wenn
auch beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
die Herstellung einer Bohrung mit Hilfe eines Bohrwerkzeugs beschrieben
ist, versteht es sich, dass statt eines Bohrwerkzeugs ein Fräswerkzeug
Verwendung finden kann, insbesondere dort, wo schräge Flächen mit
Hilfe eines Fräswerkzeugs bearbeitet
werden sollen, beispielsweise durch das Einbringen einer Nut in
eine Schrägfläche oder
durch Einbringen einer geneigten Nut in eine horizontale oder vertikale
Fläche.
Insbesondere bei Fräswerkzeugen
ergibt sich der weitere Vorteil, dass ein kurzes Einspannen des
Fräswerkzeugs
möglich
wird.
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In
weiterer nicht dargestellter Ausgestaltung kann der Werkstücktisch 10 auch
bei Erodiermaschinen Verwendung finden, die mit einem Erodierwerkzeug
bestückt
sind.