DE102009045536B4

DE102009045536B4 - Spannen von eine plane Unterseite aufweisenden Werkstücken für das spanabnehmende Bearbeiten

Info

Publication number: DE102009045536B4
Application number: DE102009045536.1A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2029-10-10
Also published as: DE102009045536A1

Abstract

Verfahren zum spanabnehmenden Bearbeiten von eine plane Unterseite (16) aufweisenden Werkstücken (11) auf einer Werkzeugmaschine (1), wobei zwischen der planen Unterseite (16) des jeweiligen Werkstücks (11) und einer Vakuumspannplatte (2) der Werkzeugmaschine (1) mit Luftdrosselfunktion ein Bogen (12) aus einem in seiner Haupterstreckungsebene luftdichten Bahnenmaterial angeordnet wird, wobei durch die Vakuumspannplatte (2) Luft abgesaugt wird, um das Werkstück (11) zu spannen, wobei das gespannte Werkstück (11) mit mindestens einem spanabnehmenden Werkzeug (17) der Werkzeugmaschine (1) bearbeitet wird und wobei das bearbeitete Werkstück (11) wieder freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vakuumspannplatte (2) eine formstabile Faserplatte verwendet wird, die die Oberseite (15) der Vakuumspannplatte (2) ausbildet, und dass die Faserplatte an der Oberseite (15) der Vakuumspannplatte (2) mit rotierender Bewegung um normal zu der Oberseite (15) verlaufende Rotationsachsen mit einem Schleifmittel einer Körnung von mindestens 120 feingeschliffen oder poliert wird, wobei das Feinschleifen oder Polieren mit einem rotierenden Werkzeug der Werkzeugmaschine (1) selbst ausgeführt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum spanabnehmenden Bearbeiten von eine plane Unterseite aufweisenden Werkstücken mit dem Merkmal des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Aus der EP 1537 951 A2 sind ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und eine Anordnung zur Bearbeitung von Dünnblechen bekannt. Die Vakuumspannplatte weist hier eine Basisplatte mit einer Vielzahl von Luftabzugkanälen oder -bohrungen auf, die an der Oberseite der Basisplatte münden. Auf der Oberseite der Basisplatte wird eine dünnwandige, vollständig oder partiell luftdurchlässige, wärmereaktive Schicht angeordnet, die als Verteiler oder Diffusor wirken soll. In einer Ausführungsform ist diese wärmereaktive Schicht eine homogene Schicht mit Perforierungen, die einen Luftdurchtritt ermöglichen. Die Perforierungen können z. B. in Form eines Gitternetzes oder einer Matrix oder stochastisch angeordnet sein. Die homogene Schicht kann aus einer z. B. 0,2 mm starken Polyethylen-(PE-)Folie bestehen. Beim spanabnehmenden Bearbeiten des Werkstücks soll die wärmereaktive Schicht in der Berührungszone von Werkzeug und Werkstück aufgeschmolzen oder zumindest erweicht werden, um eine Anhaftung und formschlüssige Verklammerung des sich an der Unterseite des Werkstücks bildenden Grates zu bewirken, die einer Bewegung des Werkstücks gegenüber der Schicht entgegenstehen.
Aus der DE 101 52 402 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herausarbeiten von kleinteiligen Objekten aus plattenförmigem Ausgangsmaterial bekannt, bei denen ein Bogen aus begrenzt luftdurchlässigem Bahnenmaterial zwischen der Vakuumspannplatte mit Luftdrosselfunktion und der planen Unterseite des jeweiligen Werkstücks angeordnet wird. Dieses luftdurchlässige Bahnenmaterial ist zum Beispiel ein Bogen aus Zeitungspapier, der beim Herausarbeiten von kleinteiligen Objekten aus dem plattenförmigen Ausgangsmaterial nicht durchgehend um die Objekte herum durchstochen wird. Der Bogen kann daher verwendet werden, um die kleinteiligen Objekte von der Vakuumspannplatte auf eine der Vakuumspannplatte benachbarte Abstützplatte herüber zu ziehen, wobei die durch die Vakuumplatte ausgeblasene Luft ein Luftkissen zwischen der Vakuumspannplatte und dem Bahnenmaterial ausbildet, das die Reibung reduziert. Um die seitlichen Verschiebungen des Werkstücks entgegen wirkende Haftreibung beim Vakuumspannen zu erhöhen, wird der Bogen vorzugsweise auf einer weiteren begrenzt luftdurchlässigen Schicht auf der Vakuumspannplatte angeordnet, die auf der Vakuumspannplatte beispielsweise mit einem Adhäsionsklebstoff fixiert wird. Die Vakuumspannplatte mit Luftdrosselfunktion ist eine massive Platte, die mit Bohrungen kleinen Durchmessers versehen ist, um das Zusammenbrechen des Vakuums zu vermeiden, wenn das Bahnenmaterial an seiner Oberseite nicht (mehr) vollständig von dem jeweiligen Werkstück abgedeckt ist. Eine derartige Vakuumspannplatte mit darauf angeordneter begrenzt luftdurchlässiger Schicht wird bereits in DE 40 30 113 A1 beschrieben. Dort wird als Material für die begrenzt luftdurchlässige Schicht Filterpapier vorgeschlagen, das vorzugsweise mit einem Adhäsionsmittel vorbehandelt ist.
Aus der DE 20 2007 009 493 U1 ist eine begrenzt luftdurchlässige Schicht für eine Vorrichtung zur Positionierung und Befestigung von zu bearbeitenden Werkstücken auf der Oberseite einer im Wesentlichen ebenen, Öffnungen aufweisenden Vakuumspannplatte bekannt. Diese begrenzt luftdurchlässige Schicht weist wenigstens auf ihrer dem Werkstück zugewandten Seite Dichtelemente auf, die eine Mehrzahl von jeweils geschlossenen, abgedichteten Saugbereichen zwischen Werkstück und Vakuumspannplatte ausbilden. Dabei kann die begrenzt luftdurchlässige Schicht durch einen Bogen ausgebildet sein, auf dessen wenigstens einer Oberfläche die Dichtelemente befestigt sind. Bei den Dichtelementen kann es sich um erhabende Dichtstreifen handeln, deren Höhe an die Oberflächenrauhigkeit der zu bearbeitenden Werkstücke angepasst ist. Die Dichtstreifen können in regelmäßiger Anordnung auf der begrenzt luftdurchlässigen Schicht angeordnet sein. Möglich ist es aber auch, die Dichtstreifen als stochastisch verteilte Linien zu realisieren, die sich kreuzen und so jeweils abgeschlossene Saugbereiche ausbilden. Dabei können die Dichtstreifen so verlaufen, dass eine Öffnung in der Vakuumspannplatte auf jeweils mehrere Saugbereiche verteilt ist, indem sie unter einem Dichtstreifen oder gar einem Kreuzungsbereich mehrerer Dichtstreifen liegt. Normalerweise liegt aber wenigstens eine Öffnung und liegen bevorzugt mehrere Öffnungen in jedem Saugbereich. Die begrenzt luftdurchlässige Schicht, die auf die Vakuumspannplatte aufgelegt wird, kann ein Filterpapier aber auch eine MDF-Platte, d. h. eine mitteldichte Faserplatte, sein.
Bei der praktischen Umsetzung des bis hierher beschrieben Stands der Technik sind die Vakuumspannplatten mit Drosselfunktion an ihrer Oberseite angeraut, um beim Vakuumspannen zwecks Erhöhung der Haftreibung parallel zu der Oberseite eine gewisse Materialverzahnung mit dem angrenzenden Material zu ermöglichen.
Aus der DE 297 17 958 U1 ist ein Vakuum-Spannsystem bekannt, bei dem die gesamte Vakuumspannplatte aus einer MDF-Platte besteht, die nur am Rand einer abgepumpten Kammer aufliegt.
Weiter sind Vakuumspannplatten für Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen die gesamte Vakuumspannplatte aus einer MDF-Platte besteht, die an ihrer Unterseite nur punkt- und/oder linienförmig abgestützt ist. Dabei ist es üblich, die Oberseite der Vakuumspannplatte nach dem Einbau der MDF-Platte mit der jeweiligen Werkzeugmaschine selbst plan zu fräsen, um Toleranzen in der Planheit der MDF-Platte und in der Ausrichtung ihrer Oberseite zur Nullebene der Werkzeugmaschine auszugleichen. Die Luftdrosselfunktion einer solchen MDF-Platte als Vakuumspannplatte ist nur begrenzt. Es erweist sich daher als schwierig, bzw. es erfordert eine sehr leistungsfähige Pumpeinrichtung, ausreichende Spannkräfte auf ein auf die Vakuumspannplatte aufgelegtes Werkstück aufzubringen, um dieses für eine spanabnehmende Bearbeitung, insbesondere für das Herausarbeiten kleinteiliger Objekte, ausreichend zu fixieren. So ist es üblich, die von dem jeweiligen Werkstück nicht abgedeckte Oberseite einer solchen bekannten Vakuumspannplatte auf Basis einer MDF-Platte mit einer Schablone aus einem nicht luftdurchlässigen Material abzudecken und/oder das Werkstück in seinem Kantenbereich gegenüber der Vakuumspannplatte abzudichten.
Aus der DE 10 2007 009 020 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen und Polieren von Holzwerkstoffen sowie entsprechende Holzbauteile bekannt. Das Schleifen oder Polieren geht einer Beschichtung oder Lackierung der Holzbauteile voraus.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum spanabnehmenden Bearbeiten von eine plane Unterseite aufweisenden Werkstücken mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, das kostengünstig realisierbar ist und dennoch ein einfaches Spannen von Werkstücken auch ohne an das Werkstück angepasste Schablonen oder Abdichtungen ermöglicht.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Bogen aus dem in seiner Haupterstreckungsebene luftdichten Bahnenmaterial nicht als Verteiler oder Diffusor zwischen der Vakuumspannplatte mit Drosselfunktion und der planen Unterseite des jeweiligen Werkstücks angeordnet, sondern als seitliche Dichtung, die in Richtung parallel zu der Oberseite der Vakuumspannplatte und der Unterseite des Werkstücks wirksam ist. Der Bahnenmaterial ist dabei in seiner Haupterstreckungsebene prinzipiell luftdicht, wobei eine kleine Luftdurchlässigkeit für die seitliche Abdichtung irrelevant ist. Die Abdichtung der Vakuumspannplatte in Richtung parallel zu ihrer Oberseite durch das Bahnenmaterial sorgt dafür, dass die Ausbildung der Vakuumspannplatte durch eine formstabile Faserplatte nicht auf ihre Oberseite beschränkt bleiben muss, sondern die Vakuumspannplatte im Wesentlichen aus einer solchen formstabilen Faserplatte bestehen kann, ohne dass eine angeschlossene Luftpumpeinrichtung eine besonders hohe Leistungsfähigkeit hinsichtlich realisierbarem Unterdruck und dazu erforderlichem Luftdurchsatz aufweisen muss.
Als Faserplatte kommt vorzugsweise eine MDF-Platte zur Verwendung, da eine solche mitteldichte Faserplatte im Einsatz als Vakuumspannplatte günstige Eigenschaften hinsichtlich Formstabilität, Drosselfunktion und Bearbeitbarkeit aufweist. Unter anderem ist der innere Aufbau einer MDF-Platte homogener als bei anderen Holzwerkstoffplatten, so dass sich ihre Eigenschaften bspw. durch Planfräsen ihrer Oberseite nicht grundsätzlich ändern. Aber auch andere formstabile Faserplatten aus mit einem Bindemittel gebundenen Lignocellulose haltigen Fasern, so wie Hartfaserplatten, können verwendet werden, wenn ihre Luftdurchlässigkeit ausreichend, aber auch nicht zu hoch ist.
Wenn der Bogen aus dem in seiner Haupterstreckungsebene luftdichten Bahnenmaterial auf die plane Unterseite des jeweiligen Werkstücks aufkaschiert wird oder ein solcher Bogen dort beispielsweise als Oberflächenschutzfolie sowieso vorhanden ist, so dass beim Vakuumspannen ein stabiler Verbund aus Bogen und Werkstück vorliegt, muss der Bogen keinerlei Luftdurchlässigkeit aufweisen.
Wenn jedoch der Bogen keinen solchen Verbund mit dem Werkstück ausbildet, muss der Bogen zum Vakuumspannen des Werkstücks normal zu seiner Haupterstreckungsebene eine gewisse Luftdurchlässigkeit aufweisen, damit sich das Vakuum bis an die Unterseite des Werkstücks ausbildet. Diese begrenzte Luftdurchlässigkeit kann auf Löchern in dem Bogen aus dem in seiner Haupterstreckungsebene luftdichten Bahnenmaterial beruhen und bleibt damit tatsächlich auf die Richtung normal zu der Haupterstreckungsebene beschränkt. Dabei können die Löcher in den Bogen gestochen sein, ohne dass dabei Material aus dem zunächst geschlossenen Bahnenmaterial entfernt wurde. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Löcher aus dem Bogen unter Entfernung von Bahnenmaterial ausgestanzt sind. Auch dabei ist eine vergleichsweise geringe Fläche der Löcher an der gesamten Fläche des Bogens, d. h. eine vergleichsweise geringe freie Fläche von maximal 50%, vorzugsweise maximal 20%, noch mehr bevorzugt maximal 10% und am meisten bevorzugt maximal 5% ausreichend. D. h. der Bogen ist im Wesentlichen geschlossen.
Die Löcher in dem Bogen weisen ihrem geringen Flächenanteil an dem Bogen und einer gleichzeitig relativ dichten Verteilung über die Haupterstreckungsebene des Bogens entsprechend einen relativ kleinen Durchmesser in einem typischen Bereich von 0,1 bis maximal 20 mm, vorzugsweise von 0,5 mm bis 5 mm und am meisten bevorzugt von 1 mm bis 3 mm auf. Die Form der Löcher kann, aber muss nicht rund sein. Es kann sich z. B. auch um gestochene oder ausgestanzte Schlitze handeln.
Der Bogen kann vorteilhafterweise auch zum Abtransport des bearbeiteten Werkstücks oder einer Vielzahl von daraus herausgearbeiteten kleinteiligen Objekten von der Vakuumspannplatte verwendet werden, wie dies für Bögen aus anderen Bahnenmaterialien aus der DE 101 52 402 A1 grundsätzlich bekannt ist. Günstig ist es, wenn dazu das Werkstück nicht nur durch Beenden des Absaugens durch die Vakuumspannplatte freigegeben wird, sondern wenn umgekehrt Luft durch die Vakuumspannplatte ausgeblasen wird, um ein Luftkissen unter dem Bogen auszubilden.
Auch dann, wenn die Größe der Vakuumspannplatte beispielsweise 1 m² beträgt oder noch größer ist, reicht es für die Ausbildung der Vakuumspannplatte aus, die formstabile Faserplatte über einem Luftverteiler, aus dem Luft abgesaugt wird, punkt- oder linienförmig abzustützen. Dabei hat sich z. B. bei einer MDF-Platte als formstabile Faserplatte eine Dicke von 6 mm bis 55 mm, insbesondere von 12 mm bis 25 mm, d. h. von etwa 20 mm als besonders günstig herausgestellt, weil damit einerseits eine ausreichende Formstabilität, insbesondere eine ausreichende Biegesteifigkeit, und eine noch ausreichende Luftdrosselfunktion erreicht werden, aber andererseits die MDF-Platte nicht so dick ist, dass die in ihr auftretenden Querströmungen bei teilweiser Nichtabdeckung ihrer Oberseite dominant werden.
Als wesentlich erweist es sich, dass die die Oberseite der Vakuumspannplatte ausbildende Oberseite der formstabilen Faserplatte feingeschliffen oder poliert wird. Hierdurch wird die Gefahr eines seitlichen Eintretens von Luft zwischen das Werkstück und die Vakuumspannplatte bzw. zwischen den Bogen aus dem in seiner Haupterstreckungsebene luftdichten Bahnenmaterial und die Vakuumspannplatte durch Oberflächenrauhigkeiten der Faserplatte hindurch reduziert. Diese Oberflächenrauhigkeiten liegen z. B. sowohl bei einer nach ihrer Herstellung unbehandelten als auch insbesondere bei einer in einer Werkzeugmaschine plangefrästen MDF-Platte in erheblichem Umfang vor. Dies gilt für unbehandelte MDF-Platten, obwohl diese am Ende ihrer Herstellung geschliffen werden. Praktisch entstehen hierdurch jedoch feine Längsriefen in der Oberfläche, die als das Vakuumspannen behindernde Querluftkanäle in der Oberseite wirksam werden. Ein Feinschleifen oder Polieren der Oberseite einer Vakuumspannplatte erscheint zunächst kontraproduktiv hinsichtlich der gewünschten Fixierung der Werkstücke in Richtung parallel zu der Oberseite beim Vakuumspannen. So wird üblicherweise auch kein Feinschleifen oder Polieren der Oberseite von Vakuumspannplatten praktiziert. Tatsächlich lässt sich durch ein Feinschleifen oder Polieren der Oberseite der formstabilen Faserplatte die effektive Normalkraft auf das Werkstück bereits ohne Verwendung des Bogens aus dem in seiner Haupterstreckungsebene luftdichten Bahnenmaterial zwischen der Oberseite der Vakuumspannplatte und der Unterseite des Werkstücks erheblich steigern, unter Verwendung des Bogens aus diesem Bahnenmaterial sogar dramatisch.
Ein zusätzliches Glätten der Oberseite der Faserplatte kann mit einem drehenden zylindrischen oder einem feststehenden bombierten Glättwerkzeug vorgenommen werden. Bei einem drehenden Werkzeug spricht man dabei von Glattwalzen. Ein derartiges Glätten führt auch zu einer Verdichtung der Faserplatte an ihrer Oberseite, was bei einer zuvor plan gefrästen Faserplatte, der dadurch eine bei ihrer Herstellung verdichtete Deckschicht fehlt, für deren Luftdrosselfunktion von Vorteil sein kann. Nicht gemeint ist hier mit dem Glätten das Aufbringen eines Füllstoffs.
Mit dem Feinschleifen oder Polieren der Oberseite der formstabilen Faserplatte ist hier insbesondere ein Bearbeiten dieser Oberseite mit Schleif- oder Poliermitteln gemeint, die eine Körnung von 220, vorzugsweise 300, noch mehr bevorzugt 400 oder noch höher aufweisen, wobei es zum Auftreten eines matten oder sogar eines spiegelnden Glanzes deren Oberfläche kommen kann. Das Feinschleifen oder Polieren erfolgt zur Vermeidung auch feiner Querriefen mit rotierender Bewegung um normal zu der Oberseite verlaufende Rotationsachsen; bei einem solchen rotierenden Feinschleifen kann die Körnung des Schleifmittels auch herab bis zu 120 betragen. Dies ist zwar dieselbe Größenordnung der Körnung, mit der MDF-Platten am Ende ihres Herstellungsprozesses plangeschliffen werden, aber nicht mit einer rotierenden Bewegung um eine normal zu der Oberseite verlaufende Rotationsachsen. Ein solches Feinschleifen oder Polieren, deren Übergang fließend ist, wird erfindungsgemäß mit einem entsprechenden rotierenden Werkzeug mit der jeweiligen Werkzeugmaschine selbst ausgeführt.
Die formstabile Faserplatte wird vorzugsweise über ihre ganze Dicke randseitig an den Luftverteiler angedichtet, so dass ihre Durchströmung auch im Randbereich primär normal zu ihrer Haupterstreckungsebene erfolgt, wobei sich ein Mindestmaß an Drosselfunktion durch die Faserplatte selbst einstellt.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Werkstücke auch dann auf der Oberseite der formstabilen Faserplatte zuverlässig für ein spanabnehmendes Bearbeiten zu spannen, wenn in dem Luftverteiler auf der Unterseite der Faserplatte nur ein Unterdruck von maximal 300 hPa oder sogar nur von maximal 200 hPa erzeugt wird. Bei Kombination der bevorzugten erfindungsgemäßen Maßnahmen ist sogar ein Unterdruck von 100 hPa für das Spannen selbst kleinerer Werkstücke durchaus ausreichend. Zu einer solchen Maßnahmenkombination zählen dann zumindest die polierte Oberseite der Faserplatte und der Bogen aus dem in seiner Haupterstreckungsebene luftdichten Bahnenmaterial.
Die Dicke des in seiner Haupterstreckungsebene luftdichten Bahnenmaterials ist für das Vakuumspannen der Werkstücke relativ unkritisch. Sie kann darauf abgestimmt werden, dass der Bogen aus dem Bahnenmaterial ausreichend stabil ist, um das bearbeitete Werkstück von der Vakuumspannplatte mit ihm auf eine daneben angeordnete Abstützplatte herüberziehen zu können und er gleichzeitig möglichst kostengünstig bleibt, da es sich bei ihm um einen Verbrauchsartikel handelt. Beispielsweise kann die Dicke des Bahnenmaterials von 0,02 mm bis 2 mm, insbesondere von 0,05 mm bis 1 mm, betragen.
Das Bahnenmaterial selbst sollte neben der Luftdichtigkeit in seiner Haupterstreckungsebene und der für Bahnenmaterial typischen Flexibilität auch eine gewisse Elastizität aufweisen, um seine seitliche Abdichtfunktion optimal zu erfüllen. Geeignet sind daher insbesondere Kautschukfolien, Kunststofffolien oder mit Kunststoffen imprägnierte Papiere; aber selbst gewachstes Papier ist einsetzbar. Als besonders geeigneter Kunststoff für eine Kunststofffolie als das in seiner Haupterstreckungsebene luftdichte Bahnenmaterial hat sich Polyethylenpolymer (PE) herausgestellt, wobei sich ein LDPE, d. h. ein hochvernetztes Polyethylenpolymer von entsprechend geringer Dichte, als sehr günstig erweist. Bei einem solchen Kunststoff ist ein Anschmelzen oder Erweichen in Folge des spanabnehmenden Bearbeitens von darauf aufliegenden Werkstücken auszuschließen. Statt aus einem thermoplastischen Kunststoff kann der bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte Bogen ohne weiteres auch aus einem elastischen duroplastischen Bahnenmaterial ausgebildet sein.
Um sich besonders eng und damit dichtend an die Oberseite der Vakuumspannplatte und die Unterseite des Werkstücks anzulegen, kann das Bahnenmaterial an mindestens einer Oberfläche chemisch und/oder elektronisch aktiviert sein, was seine Grenzflächenspannung zu den angrenzenden Materialien herabsetzt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.
1 skizziert einen Vertikalschnitt durch eine Werkzeugmaschine.
2 ist eine makroskopische Draufsicht auf einen Ausschnitt eines gelochten Bogens der Werkzeugmaschine gemäß 1; und
3 ist eine makroskopische Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform des gelochten Bogens.
FIGURENBESCHREIBUNG
Die in 1 skizzierte Werkzeugmaschine 1 weist eine Vakuumspannplatte 2 in Form einer MDF-Platte 3 auf. Die MDF-Platte 3 ist in einem Rahmen 4 gelagert und über ihre gesamte Dicke und entlang ihres gesamten Umfangs gegenüber dem Rahmen 4 luftdicht abgedichtet. Der Rahmen 4 ist der obere Rand eines Luftverteilers 5 von großem freiem Querschnitt, der nur durch einzelne Stützsäulen 6 für im Querschnitt T-förmige Querträger 8 unterbrochen ist. Die Querträger 8 stützen die MDF-Platte 3 linienförmig an ihrer Unterseite 7 ab, so dass sie sich auch dann nicht verformt, wenn durch Abpumpen des Luftverteilers 5 ein Unterdruck in dem Luftverteiler 5 gegenüber der Umgebung 25 hervorgerufen wird. Eine den Luftverteiler 5 abpumpende Luftpumpeinrichtung 9 ist in 1 nur angedeutet. Dabei soll ein Doppelpfeil 10 darauf hinweisen, dass mit der Luftpumpeinrichtung 9 nicht nur Luft aus dem Luftverteiler 5 abgepumpt, sondern auch Luft in den Luftverteiler 5 eingeblasen werden kann. Bis auf die MDF-Platte 3, die zwar eine Luftdrosselfunktion hat, aber nicht luftundurchlässig ist, und den Anschluss an die Luftpumpeinrichtung 9 ist der Luftverteiler 5 möglichst luftdicht geschlossen. Zum Spannen eines Werkstücks 11 auf der Vakuumspannplatte 2 wird zunächst ein Bogen 12 aus einer Kunststofffolie 13 auf die Vakuumspannplatte 2 aufgezogen oder aufgelegt. In 1 ist angedeutet, dass die Kunststofffolie 13 von einer Vorratsrolle 14 neben der Vakuumspannplatte 2 auf die Vakuumspannplatte 2 aufgezogen werden kann. Auf den Bogen 12 aus der Kunststofffolie 13 wird das Werkstück 11 aufgelegt. Dann wird mit der Luftpumpeinrichtung 9 Luft aus dem Luftverteiler 5 abgesaugt, so dass sich in dem Luftverteiler 5 ein Unterdruck von beispielsweise 100 hPa bis 200 hPa ausbildet. Infolge des Unterdrucks strömt Luft durch die MDF-Platte 3 in den Luftverteiler 5 nach. Die Luftpumpeinrichtung 9 muss in der Lage sein, diese nachströmende Luft kontinuierlich abzuführen. Sie braucht aber bei diesen durchaus größeren abzusaugenden Luftmengen keinen größeren Unterdruck aufzubauen. Die Luftpumpeinrichtung 9 kann daher auf einer relativ preisgünstigen Pumpe basieren. Die auf die MDF-Platte 3 aufgezogene Kunststofffolie 12 wird von dem sich in der Folge auch an der der Oberseite 15 der MDF-Platte 3 ausbildenden Unterdruck an die MDF-Platte 3 herangezogen. Dabei erfolgt eine hohe Abdichtung in seitlicher Richtung parallel zu der Oberseite 15, weil die Oberseite 15 der MDF-Platte 3 mattglänzend poliert ist und so keine Luft zwischen der Oberseite 15 und der Kunststofffolie 12 durch Oberflächenunebenheiten der Oberseite 15 hindurchströmen kann. Der Unterdruck wirkt hingegen durch die Kunststofffolie 13 auch auf das Werkstück 11, weil die Kunststofffolie 13 mit Löchern versehen ist. So wird die ebene Unterseite 16 des Werkstücks 11 über die Kunststofffolie 13 an die Oberseite 15 der Vakuumspannplatte 2 angedrückt. Die Ausbildung der Vakuumspannplatte 2 aus der MDF-Platte 3 erweist sich auch deshalb als ausreichend formstabil, weil in dem Luftverteiler 5 nur einer geringer Unterdruck herrscht und weil die MDF-Platte durch das aufgelegte Werkstück 11 verstärkt ist. Sobald das Werkstück 11 gespannt ist, kann es mit einem spanabnehmenden Werkzeug 17 der Werkzeugmaschine 1 bearbeitet werden, um beispielsweise kleinteilige Objekte aus dem hier plattenförmigen Werkstück 11 herauszuarbeiten, wobei das Werkzeug 17 auch teilweise in die Kunststofffolie 13 einstechen kann. Hier ist das Werkzeug 17 als rotierender Fräser 18 skizziert, der von einer Spindel 19 in Richtung eines Drehpfeils 20 angetrieben wird. Nach dem Bearbeiten des Werkstücks 11 wird das Abpumpen aus dem Luftverteiler 5 beendet, und stattdessen wird jetzt Luft in den Luftverteiler 5 eingeblasen. Hierdurch wird das Werkstück 11 mit der Kunststofffolie 13 von der Oberseite 15 der Vakuumspannplatte 2 abgelöst, und es kann auf der Kunststofffolie 2 in Richtung eines Pfeils 24 auf eine der Vakuumspannplatte 2 benachbarte Abstützplatte 21 herübergezogen werden, um die Werkzeugmaschine 1 für ein neues Werkstück 11 freizumachen. Die Abstützplatte 21 kann Teil eines verfahrbaren Tisches sein oder eine Palette, die zum Weitertransport des Werkstücks 11 bzw. der daraus herausgearbeiteten kleinteiligen Objekte verwendet werden kann.
2 skizziert, dass die Löcher 22 in den Bogen 12 in einem regelmäßigen Muster angeordnet sein können. Dabei sind die Löcher 22 hier aus der Kunststofffolie 13 ausgestanzt und weisen einen Flächenanteil von etwas weniger als 20% an dem Bogen 12 auf. Die reale Größe der Löcher 2 liegt im Bereich von etwa 2 mm. 3 skizziert hingegen eine unregelmäßige Anordnung von gestochenen Löchern 22 in dem Bogen 12. Der Kunststoff 23 der Kunststofffolie kann jeweils ein LDPE sein. Die Dicke der Kunststofffolie 13 wird auf eine ausreichende Stabilität der Kunststofffolie 13 für das Herüberziehen des bearbeiteten Werkstücks 11 auf die Abstützplatte 21 gemäß 1 ausreichend festgelegt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Vakuumspannplatte 2 und entsprechend auch der Bogen 12 der Kunststofffolie 13 typischerweise mindestens 1 m², häufig mehr als 1 m² groß ist und durchaus einige Quadratmeter groß sein kann.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeugmaschine
2: Vakuumspannplatte
3: MDF-Platte
4: Rahmen
5: Luftverteiler
6: Stützsäule
7: Unterseite
8: Querträger
9: Luftpumpeinrichtung
10: Doppelpfeil
11: Werkstück
12: Bogen
13: Kunststofffolie
14: Vorratsrolle
15: Oberseite
16: Unterseite
17: Werkzeug
18: Fräser
19: Spindel
20: Drehpfeil
21: Abstützplatte
22: Loch
23: Kunststoff
24: Pfeil
25: Umgebung

Claims

Verfahren zum spanabnehmenden Bearbeiten von eine plane Unterseite (16) aufweisenden Werkstücken (11) auf einer Werkzeugmaschine (1), wobei zwischen der planen Unterseite (16) des jeweiligen Werkstücks (11) und einer Vakuumspannplatte (2) der Werkzeugmaschine (1) mit Luftdrosselfunktion ein Bogen (12) aus einem in seiner Haupterstreckungsebene luftdichten Bahnenmaterial angeordnet wird, wobei durch die Vakuumspannplatte (2) Luft abgesaugt wird, um das Werkstück (11) zu spannen, wobei das gespannte Werkstück (11) mit mindestens einem spanabnehmenden Werkzeug (17) der Werkzeugmaschine (1) bearbeitet wird und wobei das bearbeitete Werkstück (11) wieder freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vakuumspannplatte (2) eine formstabile Faserplatte verwendet wird, die die Oberseite (15) der Vakuumspannplatte (2) ausbildet, und dass die Faserplatte an der Oberseite (15) der Vakuumspannplatte (2) mit rotierender Bewegung um normal zu der Oberseite (15) verlaufende Rotationsachsen mit einem Schleifmittel einer Körnung von mindestens 120 feingeschliffen oder poliert wird, wobei das Feinschleifen oder Polieren mit einem rotierenden Werkzeug der Werkzeugmaschine (1) selbst ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (11) mit dem spanabnehmenden Werkzeug (18) durchstochen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem jeweiligen Werkstück kleinteilige Objekte herausgearbeitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vakuumspannplatte (2) Luft ausgeblasen wird, um das bearbeitete Werkstück (11) wieder freizugeben.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das bearbeitete Werkstück (11) auf dem Bogen (12) von der Vakuumspannplatte (2), durch die Luft ausgeblasen wird, auf eine der Vakuumspannplatte (2) benachbarte Abstützplatte (21) herübergezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogen (12) Löcher (22) aufweist und auf die Vakuumspannplatte (2) aufgelegt wird, bevor das Werkstück (11) mit seiner planen Unterseite (16) auf den Bogen (12) aufgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (22) aus dem Bogen (12) ausgestanzt sind.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (22) einen Durchmesser von 0,1 bis 20 mm, vorzugsweise von 0,5 mm bis 5 mm und noch mehr bevorzugt von 1 mm bis 3 mm aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenanteil der Löcher (22) maximal 50%, vorzugsweise maximal 20%, noch mehr bevorzugt maximal 10% und am meisten bevorzugt maximal 5% der Fläche des Bogens (12) beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (15) der Faserplatte mit einem drehenden zylindrischen oder einem feststehenden bombierten Glättwerkzeug geglättet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserplatte an der Oberseite (15) der Vakuumspannplatte (2) mit einem Schleifmittel einer Körnung von mindestens 220, vorzugsweise von mindestens 300 und noch mehr bevorzugt von mindestens 400 feingeschliffen oder poliert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserplatte an der Oberseite (15) der Vakuumspannplatte (2) glänzend geglättet oder poliert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserplatte über einem Luftverteiler (5) punkt- und/oder linienförmig abgestützt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserplatte eine MDF-Platte (3) ist.
Verfahren nach Anspruch 14 soweit rückbezogen auf Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die MDF-Platte (3) eine Dicke von 6 mm bis 55 mm, vorzugsweise von 12 mm bis 25 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserplatte randseitig über ihre gesamte Dicke an den Luftverteiler (5) angedichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterdruck in dem Luftverteiler (5) beim Spannen eines Werkstücks (11) maximal 300 hPa, insbesondere maximal 200 hPa und bevorzugt maximal 100 hPa beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnenmaterial eine Kautschukfolie, eine Kunststofffolie (13) oder ein imprägniertes Papier ist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie (13) aus einem Polyethylenpolymer, insbesondere einem LDPE, ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnenmaterial eine Dicke von 0,02 mm bis 2 mm, insbesondere von 0,05 mm bis 1 mm aufweist.
Verfahren einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Oberfläche des Bahnenmaterials chemisch und/oder elektrisch aktiviert ist.