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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Innenhohlraums eines Strangpressprofiles mit oder ohne einer durchgehenden Nut, insbesondere Führungsprofiles für Linearführungen, mit einer Längsachse.
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STAND DER TECHNIK
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Es sind Führungsprofile bekannt, die als Aluminium-Strangpressprofil ausgebildet sind und bei denen Führungsrollen eines Führungsschlittens außenseitig an in der Außenwandung des Strangpressprofiles vorhandenen Nuten geführt sind. Die Bearbeitung derartiger außenliegenden Nuten, beispielsweise durch Fräsen zur Erzielung einer hohen Führungsgenauigkeit, ist aufgrund der Außenzugänglichkeit der Nuten problemlos möglich.
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Es sind auch Führungsprofile bekannt, die einen Innenhohlraum aufweisen und außenseitig eine durchgehende Nut besitzen, wobei ein Führungsprofil eines Führungsschlittens innerhalb des Innenhohlraumes längsverschieblich vorhanden ist und durch die Innenwandung des Innenhohlraums geführt wird. Bei den üblichen Strangpressprofilen sind jedoch relativ große Herstelltoleranzen vorhanden, die einer in vielen Fällen geforderten hohen Führungsgenauigkeit entgegen stehen. Es ist prinzipiell möglich, die Genauigkeit der Führung zu steigern, indem die Innenwandung des Hohlraumes in einem Nachbearbeitungsschritt gefräst wird. Dies erfordert jedoch einen sehr hohen Aufwand, der einer wirtschaftlichen Herstellung derartiger Führungsprofile entgegen steht. Des Weiteren ist grundsätzlich möglich, bei der Herstellung durch zusätzliche Maßnahmen die Toleranzen des Innenhohlraumes zu minimieren, wobei eine derartige Präzisionsherstellung sehr teuer ist, so dass ein wirtschaftlicher Einsatz derartiger Führungsprofile praktisch nicht möglich ist. Schließlich ist es noch möglich, die Genauigkeit der Geometrie des Innenhohlraumes durch Kalibrieren – ein spanloses Verfahren – zu verbessern, wobei diesem Verfahren infolge der begrenzten bearbeitbaren Länge Grenzen gesetzt sind und in vielen Fällen trotzdem die geforderte Genauigkeit nicht erreicht wird.
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Schließlich ist es bekannt zur spanabhebenden Bearbeitung von Innenhohlräumen, eine Räumnadel einzusetzen, die ein längliches, leicht konisches Werkzeug mit Schneiden mit relativ großen Zahnabständen aufweist. Diese Räumnadel wird beim Bearbeitungsverfahren (Räumen) auf einer Räummaschine in eine einstellbare Führung eingesetzt und zu meist durch einen Hydraulikzylinder bewegt. Die Einspannung der Räumnadel in der Führung und die Bewegung durch die Hydraulikzylinder erfordert eine robuste Räummaschine, um die erforderlichen Kräfte erzeugen zu können und um eine hohe Genauigkeit der erzeugten Räumgeometrie zu gewährleisten. Darüber hinaus ist Länge eines mit einer Räumnadel bearbeiteten Profiles zur Innenraumbearbeitung begrenzt. Ein Einsatz von Räumnadeln für Profile mit mehreren Metern Länge ist praktisch nicht möglich.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem beziehungsweise die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bearbeiten eines Innenhohlraumes eines Strangpressprofiles anzugeben, dass eine wirtschaftliche Bearbeitung ermöglicht, hohe Genauigkeiten gewährleistet, bei beliebig langen Profilen eingesetzt werden kann und eine Vorrichtung zur Umsetzung des Verfahrens mit einfachen konstruktiven Aufbau unter Gewährleistung einer dauerhaft zuverlässigen Funktion ermöglicht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin das technische Problem beziehungsweise die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Umsetzung des oben genannten Bearbeitungsverfahrens anzugeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der von dem unabhängigen Anspruch 1 direkt oder indirekt abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist demgemäß folgende Verfahrensschritte auf:
- – ortsfestes Fixieren des Strangpressprofiles
- – Einbringen eines Räumwerkzeuges mit zumindest einer Schneidkanteneinheit und einer an das Räumwerkzeug angeschlossenen Zugeinheit in den Innenhohlraum des Strangpressprofiles, wobei das Räumwerkzeug selbstführend innerhalb des Innenhohlraumes vorhanden ist und die Schneidkanteneinheit zumindest bereichsweise in Querschnittsumfangsrichtung ein geringfügig größeres Außenmaß als ein Innenmaß des Innenhohlraums aufweist,
- – Bewegen der Zugeinheit und damit des Räumwerkzeuges in Zugrichtung, das heißt in Längsrichtung des Strangpressprofiles, wodurch die Schneidkanteneinheit die Innenwandung des Innenhohlraums des Strangpressprofiles spanabhebend bearbeitet und einen Innenwandungsbereich mit sehr geringen Toleranzen schafft und
- – Lösen des Strangpressprofiles aus der fixierten Position, nachdem das Räumwerkzeug die Gesamtlänge des Innenhohlraums des Strangpressprofiles durchfahren hat.
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Nach dem Bearbeitungsvorgang ist es besonders vorteilhaft, das bearbeitende Strangpressprofil anschließend zu eloxieren.
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Eine konstruktiv einfache Umsetzung des Verfahrens lässt sich dadurch erzielen, dass das Räumwerkzeug mittels einer in Zugrichtung einwirkende Zugkraft in Längsrichtung bewegt wird. So kann in einem einfachen Anwendungsbeispiel ein einfaches Seil an das Räumwerkzeug angeschlossen sein, dass mittels einer motorisch betriebenen Seilwinde bewegt wird.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Räumwerkzeug über innerhalb des Räumwerkzeuges vorhandene Kanäle gekühlt oder geschmiert wird. Die Kanäle sind dabei bevorzugt als Bohrungen ausgebildet. Die Ausbildung der Kanäle hat zudem den Vorteil, dass während des Bearbeitungsvorganges anfallende Späne nach außen gespült werden und insbesondere bei Strangpressprofilen, die in Längsrichtung eine durchgehende Nut aufweisen, nach außen gelangen. Dadurch können problemlos Strangpressprofile mit Längen bis zu 6 Meter oder darüber hinaus bearbeitet werden. Die Profile erhalten am Innenquerschnitt durch die Nachbearbeitung sehr geringe Toleranzen zum Beispiel im Bereich von +/–0,02 Millimeter. Daher sind sie für Linearführungen mit besonders hohen geforderten Genauigkeiten verwendbar. Das Räumwerkzeug selbst ähnelt bevorzugt einem mehrschneidigen Räumwerkzeug, das bevorzugt mit einem Seil, einer Kette oder einem Schlitten durch den Innenraum des Strangpressprofiles gezogen wird. Dabei kann beispielsweise der gesamte Innenwandbereich des Hohlraumes bearbeitet werden oder nur Teilbereiche wie beispielsweise Eckbereiche bei polygonen, insbesondere quadratischen, Querschnittsprofilen.
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Anstelle der bisher bekannten Räumnadel, die an einer schweren Maschine eingespannt werden muss, die länger als das zu bearbeitende Profil ausgebildet sein muss und deren Verwendung lediglich für Profile mit einer relativ kurzen Länge möglich ist, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, ein kurzes Räumwerkzeug einzusetzen, das sich innerhalb des Strangpressprofiles selber führt und an das lose eine Zugeinrichtung angeschlossen ist, mit der das Räumwerkzeug in einfacher Art und Weise durch den Innenraum gezogen wird. Das kürzer als das Profil ausgebildete Räumwerkzeug führt eine selbstführende freie Bewegung unter Einwirkung einer einfachen Zugeinheit durch. Dadurch ist eine wirtschaftliche Bearbeitung gegeben, die hohe Genauigkeiten bezüglich der Abmessungen der Geometrie der Innenwandung des Innenhohlraumes gewährleistet, wobei das Bearbeitungsverfahren in einer Maschine oder in einer Vorrichtung mit relativ einfachen konstruktiven Mitteln umgesetzt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 7 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der vor dem unabhängigen Anspruch 7 direkt oder indirekt abhängigen Ansprüche 8 bis 13.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Fixiereinrichtung zum ortsfesten lösbaren Fixieren eines Strangpressprofiles mit Innenhohlraum, ein Räumwerkzeug mit zumindest einer Schneidkanteneinheit, wobei die Schneidkanteneinheit zumindest bereichsweise in Querschnittsumfangsrichtung des Räumwerkzeuges vorhanden ist und Schneidkanteneinheit in Querschnittsumfangsrichtung ein geringfügig größeres Ausmaß als ein Innenmaß des Innenhohlraums aufweist, eine an das Räumwerkzeug angeschlossene Zugeinheit und ein Zugantriebsaggregat zum Bewegen der Zugeinheit und damit des Räumwerkzeuges in Zugrichtung, das heißt Längsrichtung, innerhalb des Innenhohlraums des Strangpressprofiles.
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Bevorzugt ist die Zugeinheit als Zugglied ausgebildet, auf die das Zugaggregat eine Zugkraft zum Erzeugen der Bewegung beim Bearbeiten des Innenhohlraumes des Strangpressprofiles ausübt.
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Dabei kann die Zugeinheit in besonders einfacher Art und Weise als Seil, Kette, Profilstab oder Zahnstange ausgebildet sein.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung, die sehr gute Bearbeitungsergebnisse hinsichtlich einer geforderten Genauigkeit ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, dass das Räumwerkzeug mehrere in Längsrichtung beabstandet hinter einander angeordnete Schneidkanteneinheiten aufweist, wobei das Außenmaß der jeweiligen Schneidkanteneinheit entgegen der Zugrichtung zunimmt. Die Zunahme des Außenmaßes von der ersten Schneidkanteneinheit bis zur letzten Schneidkanteneinheit liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0,3 bis 1 Millimeter, insbesondere bei 0,5 Millimeter. In Längsrichtung werden bevorzugt 4 bis 10 Schneidkanteneinheiten hinter einander angeordnet. Als Material kommt Hartmetall oder HSS beispielsweise in Betracht.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Räumwerkzeug einen nach außen offenen Innenlängskanal und Innenquerkanäle aufweist, die mit dem Zwischenraum zwischen benachbarten Schneidkanteneinheiten in Kommunikationsverbindung stehen. Diese Kanäle können bevorzugt mittels Kühlmittel und/oder einem Schmiermittel durchspült werden, was neben der Kühlung und Schmierung den zusätzlichen Vorteil mit sich bringt, dass an den Schneidkanten anfallende Späne durch diese Kanäle nach außen gespült werden, so dass insbesondere bei Strangpressprofilen, die eine in Längsrichtung durchgehende Nut aufweisen, besonders große Längen bearbeitet werden können.
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Ein erfindungsgemäßes Strangpressprofil zeichnet sich dadurch aus, dass ein Innenhohlraum des Strangpressprofiles zumindest bereichsweise nach einem oder mehreren der oben genannten Verfahrensschritte bearbeitet ist. Die Wandstärke des Strangpressprofiles, das bevorzugt als Führungsprofil für Linearführungen verwendet wird, liegt beispielsweise im Bereich zwischen 5 bis 20 Millimeter, insbesondere bei ca. 10 Millimeter.
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Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
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1 stark schematisierte Längsschnittzeichnung durch eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Strangpressprofilen mit Innenhohlräumen, wobei durch den Innenhohlraum ein Räumwerkzeug über eine Zugeinheit durchgezogen wird,
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2 schematischer Querschnitt durch ein Strangpressprofil, das als Führungsprofil ausgebildet ist, bei dem der Innenwandungsbereich des Innenhohlraumes bereichsweise zur Erzeugung von Gleitführungsflächen vollumfänglich mittels dem Räumwerkzeug bearbeitet worden ist,
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3 schematischer Querschnitt durch ein Strangpressprofil, das als Führungsprofil für Linearführungen ausgebildet ist, wobei die Wandung des Innenhohlraumes bereichsweise, insbesondere im Eckbereich mittels dem Räumwerkzeug konturmäßig zum Anschluss von Schienenprofilen bearbeitet worden ist und
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4 schematische Perspektivdarstellung einer Linearführungsvorrichtung mit einem als Strangpressprofil gemäß den 2 oder 3 ausgebildeten Führungsprofil und einem in Längsrichtung positionierbaren Führungsschlitten.
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WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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In 1 ist stark schematisiert eine Bearbeitungsvorrichtung 50 zum Bearbeiten eines Führungsprofiles 10, das als Strangpressprofil mit einem Innenhohlraum 12 ausgebildet ist, wobei der Innenhohlraum 12 über eine in Längsachtung L durchgehende Nut 16 (siehe 2) nach außen offen ist.
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Die Bearbeitungsvorrichtung 50 besitzt eine Fixiereinrichtung 56, mittels derer das Führungsprofil 10 lösbar fixiert werden kann. Im in 1 rechten Endbereich weist die Bearbeitungsvorrichtung 50 ein Zugaggregat 52 auf, das auf eine Zugeinheit 54 einwirkt. Am in 1 linken Endbereich der Zugeinrichtung 54 ist ein Räumwerkzeug 20 angeschlossen. Mittels des Zugaggregats 52 wird auf die Zugeinheit 54 und damit auch auf das Räumwerkzeug 20 auf Anforderung eine Zugkraft in Zugrichtung V ausgeübt, so dass das in den Innenhohlraum 12 des Führungsprofils 10 eingesetzte Räumwerkzeug 20 in Zugrichtung V bewegt werden kann.
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Das Räumwerkzeug 20 weist eine Länge auf, die wesentlich geringer ist als die Länge des Führungsprofils 10. Das Räumwerkzeug 20 ist selbstführend innerhalb des Innenhohlraumes 12 vorhanden und führt unter Einwirkung der Zugkraft eine freie Bewegung in Zugrichtung V durch, wodurch eine spanabhebende Bearbeitung der Innenwandung 14 des Innenhohlraumes 12 des Führungsprofils 10 erfolgt. Zur Umsetzung der spanabhebenden Bearbeitung weist das Räumwerkzeug 20 mehrere in Längsrichtung L hinter einander angeordnete Schneidkanteneinheiten 22.1, 22.2, 22.3, 22.4 auf, wobei im Ausführungsbeispiel 4 Schneid kanten hintereinander angeordnet sind.
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Das Außenmaß A1 der in 1 rechten ersten Schneidkanteneinheit 22.4 ist geringfügig größer als das Innenmaß I des Innenhohlraumes 12 des Führungsprofiles 10. Die entgegen der Zugrichtung V der ersten Schneidkanteneinheit 22.1 nachfolgenden Schneidkanteneinheiten 222, 22.3, 22.4 sind so ausgebildet, dass ihr Außenmaß A1, A2, A3 jeweils geringfügig größer ist als das Außenmaß der vorangegangenen Schneidkanteneinheit, das heißt, das Räumwerkzeug 20 ist in Längsrichtung L entgegen der Zugrichtung V ”konisch” mit zunehmenden Außenmaß A1 bis A4 der Schneidkanteneinheit 22.1 bis 22.4 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Unterschied zu dem Maß A1 zu A4 ca. 0,2 mm.
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Durch die Bewegung des Räumwerkzeuges 20 in Folge der Aktivierung des Zugaggregates 52 wird die Innenwandung 14 des Innenhohlraumes spanend bearbeitet. Die Schneidkanteneinheiten sind in Querschnittsumfangsrichtung an den Stellen vorhanden, an denen eine spanabhebende Bearbeitung stattfinden soll.
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Durch diese einfache spanabhebende Bearbeitung werden die Toleranzen, die bei Strangpressprofilen nach dem Herstellvorgang vorhanden sind, deutlich verringert. In einem praktischen Ausführungsbeispiel lassen sich die Toleranzen bis auf +/–0,02 mm oder darüber verringern.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Zugeinheit 54 als Hohlprofil ausgebildet. Die Zugeinheit 54 kann auch als einfaches Seil oder Kette ausgebildet sein.
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Im Inneren des Räumwerkzeuges 20 ist ein Innenlängskanal 24 vorhanden, der als Sacklochbohrung ausgebildet ist. Zusätzlich sind in den Zwischenräumen zwischen aufeinander folgenden Schneidkanteneinheiten 22.1 bis 22.4 Innenquerkanäle 26 vorhanden, die jeweils eine Verbindung zwischen dem Zwischenraum und dem Innenlängskanal 24 schaffen. Durch die Kanäle 24, 26 kann Kühl- und Schmierflüssigkeit durchgespült werden, was das Bearbeitungsverfahren vereinfacht und wodurch höhere Betriebs- und Standzeiten erzielt werden können. Gleichzeitig können die anfallenden Späne über die Nut 16 nach außen gespült werden, was von großem Vorteil ist, da dadurch Führungsprofile 10 mit sehr großer Länge problemlos bearbeitet werden können. In der Praxis hat sich gezeigt, dass Längen bis zu 6 m kein Problem darstellen, was mit unter einem Einsatz von üblichen bekannten Räumnadeln nicht möglich ist.
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Bei geschlossenen Profilen ist der Zwischenraum zwischen den Schneidkanten 22 entsprechend groß auszubilden, damit die anfallenden Späne aufgenommen werden können.
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2 zeigt den Querschnitt eines Führungsprofils, bei dem die Innenwandung 14 des Innenhohlraumes 12 bereichsweise zur Erzeugung von Gleitführungsflächen 28 bearbeitet ist.
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In 3 ist ein Querschnitt durch ein Führungsprofil 10.1 dargestellt, dessen Innenwandung 14.1 im Eckbereich eine teilkreisförmige Kontur 40 spanabhebend bearbeitet worden ist. In diesen Bereichen können Schienenführungsprofile angeschlossen werden.
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Bei dem in 3 dargestellten Führungsprofil 14.1 ist es möglich, im jeweiligen Eckbereich, der durch die spanabhebende Bearbeitung sehr geringe Toleranzmaße aufweist, Führungswellen einzubauen, auf denen ein Führungsprofil eines Führungsschlittens (in 3 nicht dargestellt) kugel- oder nadelgelagert mit hoher Präzision geführt werden kann.
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In 4 ist schematisch in einer Perspektive eine Linearführungseinrichtung 60 dargestellt, bei der ein Führungsprofil 10 beziehungsweise 10.1 gemäß den 2 oder 3 verwendet wird. An einem Führungsschlitten 30 ist unterseitig ein Führungsprofil angeschlossen, das die Nut 16 des Führungsprofils 10 beziehungsweise 10.1 hintergreift und im Innenhohlraum des Führungsprofils 10, 10.1 längsverschieblich geführt ist. Die Nut 16 ist durch eine in Längsrichtung L verlaufende Abdeckung 34 abgedeckt, um Verschmutzungen des Innenhohlraumes des Führungsprofils 10, 10.1 zu vermeiden. Im Bereich des Führungsschlittens 30 ist die Abdeckung 34 durch eine durchgehende Ausnehmung hindurchgeführt. Der Führungsschlitten 30 wird durch Drehungen eines Handrades 36 in Längsrichtung LF positioniert, wobei ein Arretierhebel 32 vorhanden ist, mittels dem der Führungsschlitten 30 bei Erreichen seiner gewünschten Position arretiert werden kann. Zudem ist im in 4 rechten Endbereich des Führungsprofils 10 beziehungsweise 10.1 eine Positionsanzeige 38 vorhanden, die die jeweilige Position des Führungsschlittens 30 relativ zu einer Referenzposition anzeigt.
