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Die vorliegende Erfindung betrifft Werkzeugtechnologie. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit besonderem Fokus auf dem Anfasen, Glätten, Konturfräsen und Entgraten von Werkstückkanten. Dabei mag die Bahnführung des Werkstücks an der Vorrichtung oder der Vorrichtung am Werkstück manuell durch den Bearbeiter entlang der Werkstückkontur, die Zerspanung des abzutragenden Materials unter Verwendung eines fremdgetriebenen und rotierenden Zerspanungswerkzeugs erfolgen.
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Das Bearbeiten von Halbzeugwerkstückkanten nach einzelnen Fertigungsschritten wird bei großen Halbzeugen wie Gussteilen, ober bei der Kleinserienfertigung von insbesondere metallischen Bauteilen zur Verringerung der Verletzungsgefahr eines Bearbeiters sowie zur Vorbereitung weiterer Prozessschritte eingesetzt. Dabei wird die existierende Kantengeometrie durch die manuelle Führung des Werkstücks am Bearbeitungswerkzeug durch den Bearbeiter spanend bearbeitet. Hierdurch wird vorhandener Grat entfernt, beispielsweise das Entgraten von Gussstücken, eine definierte Fase kann erstellt werden, zum Beispiel das Anfasen von bereits bearbeiteten Aluminium- oder Kunststoffwerkstücken, oder der Kante kann eine komplexe Geometrie durch das Werkzeug übertragen werden, z. B. durch Konturfräsen, Facettieren von Sichtelementen wie Glas, Spiegeln oder Holzfurnieren. Diese Bearbeitungsmöglichkeiten werden herkömmlich auf Tisch- bzw. Standgeräten durchgeführt, wobei meist ein über den Bearbeitungstisch hinausstehendes und um die eigene Achse rotierendes, spanendes Werkzeugelement mit geometrisch definierter Schneide oder Schneiden verwendet wird. Ein Führungselement mag dabei L-förmig vom Bearbeitungstisch ausgehend über das Zerspanungswerkzeug greifen und mit einer abgerundeten Anschlagfläche tangential zu dessen Rotationsachse enden. Eine Führung eines Werkstückes an der zu bearbeitenden Werkstückgeometrie erfolgt dergestalt, dass das Führungselement an der zu bearbeitenden Werkstückkante ansteht. Es finden meist Tisch- bzw. Standgeräte mit axial und winklig zur Bearbeitungsebene verstellbarem Bearbeitungstisch Verwendung, um die Schnitttiefe und den Schnittwinkel einzustellen, wobei die verwendeten Zerspanungswerkzeuge im Rahmen einer Werkstückbearbeitung nur unter hohem Aufwand lösbar mit einer Antriebseinheit verbunden sind.
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Kennzeichnend für das Bearbeitungsverfahren ist dabei meist, dass die Werkstücke auf den Bearbeitungstisch verbracht und manuell durch Muskelkraft an das Führungselement des Werkzeugs bzw. auf/an den Bearbeitungstisch angelegt werden. Um eine Bearbeitung auszuführen, wird das Werkstück durch den Bearbeiter am Führungselement entlang bewegt. Das darunter rotierende, spanabhebende Werkzeugelement nimmt, abhängig von der axialen Einstellung des Bearbeitungstisches, Material von einer Kante des Werkstückes ab und erzeugt dadurch die gewünschte Kantengeometrie. Entstehende Späne verbleiben entweder im freigestellten Raum zwischen Werkstück und dem Bearbeitungstisch oder werden abgesaugt.
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Bei im Werkstück liegenden Kanten, beispielsweise bei Taschen oder Nuten, stellt das übergreifende Führungselement wegen dessen Baugröße und der außerhalb des Werkzeugs liegenden Verbindung zum Bearbeitungstisch jedoch meist eine Einschränkung der Bearbeitungsmöglichkeiten dar. Besonders schmale Nuten, flache Taschen, Kanten mit kleinen Radien sowie spitze Winkel, somit besonders komplexe Geometrien, lassen sich hierdurch meist nicht oder nur erschwert herstellen. Dies mag insbesondere daran liegen, dass das L-förmige Führungselement für flache Aushebungen zu hoch und für schmale Nuten zu breit ist. Auch ist eine Bearbeitung mit gleichzeitiger Kontrolle des Arbeitsergebnisses bei innen liegenden und durch das Werkstück verdeckten Bearbeitungsoperationen nur erschwert möglich. Die Bearbeitung mag dabei ohne direkte visuelle Kontrolle erfolgen und wird meist ausschließlich durch die Erfahrung des Bearbeiters bestimmt. Dabei kann z. B. bei scharfen Richtungswechseln die Rückseite des Führungselements mit der zu bearbeitenden Kante in Kontakt treten und dabei den Eindruck vermitteln, dass das Zerspanungswerkzeug selbst anliege und eine Bearbeitung stattfände. Diese möglicherweise falsche Annahme und die daraus resultierende ungenügende Bearbeitung eines Werkstückes ist meist erst durch eine Nachkontrolle und das damit verbundene Anheben des Werkstücks auszuschließen, was bei mangelnder Qualität ggf. eine Nacharbeit bedingt.
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Ein weiteres Anwendungsfeld des manuellen Anfasens und Glättens von spanend oder abscherend hergestellten Bearbeitungskanten ist bei Reparaturverfahren von Aluminium- oder Faserverbundschalenelementen in der Luftfahrt zu finden. Dabei werden beschädigte und nicht demontierbare Strukturkomponenten wie z. B. die Außenhaut von Luftfahrzeugen manuell herausgeschnitten und durch zusätzlich aufgebrachte Bleche oder Strukturen verstärkt. Um eine von den Schnittkanten ausgehenden Rissbildung an der bearbeiteten Kante zu verhindern, werden die Kanten geglättet. Die entstehenden Schnittkanten, insbesondere bei Aluminium, werden wegen der häufig erschwerten Zugänglichkeit und Form der Reparaturstelle mit einfachen, schabenden oder geometrisch unbestimmten, schleifenden Werkzeugen entgratet und geglättet. Dabei zieht der Bearbeiter eine schleppende Klinge an der Werkstückkante entlang, alternativ erfolgt die Bearbeitung mit Schleifmitteln. Eine definierte geometrische Bearbeitung der Kanten ist in beiden Fällen meist nicht möglich. Bei Faserverbundkomponenten ist die Nachbearbeitung darüber hinaus aufgrund der hohen Festigkeit und der Härte der Faserelemente von besonderer Bedeutung. Die hochfesten Fasern können z. B. bei der Bearbeitung aus der Matrix gerissen werden, wobei diese Fehlstellen Risskeime darstellen. Ebenfalls können Späne zwischen die einzelnen Faserschichten gedrückt werden, was damit einen Ausgangspunkt für Delamination und mögliches Versagen des Bauteils ausbilden mag. Das Glätten dieser Schnittkanten stellt eine besondere Herausforderung dar.
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Die Offenlegungsschrift der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2007 060 215 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Fahrkante.
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Ein Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung mag darin gesehen werden, eine verbesserte Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken bereitzustellen.
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Demgemäß wird eine Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken gemäß dem unabhängigen Anspruch bereitgestellt. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken angezeigt, aufweisend ein Zerspanungswerkzeug, ein erstes Werkstückführungselement und ein zweites Werkstückführungselement, wobei das erste Werkstückführungselement und das zweite Werkstückführungselement eingerichtet sind zum definierten Führen eines Werkstückes relativ zum Zerspanungswerkzeug, wobei das Zerspanungswerkzeug eine Rotationsachse und eine koaxiale Öffnung aufweist, wobei das Zerspanungswerkzeug zur Werkstückbearbeitung um die Rotationsachse rotiert und wobei das erste Werkstückführungselement in der Öffnung des Zerspanungswerkzeug koaxial zur Rotationsachse angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt dabei ein spanabhebendes Werkzeug bereit, das koaxial um einen zentralen Führungszapfen rotiert und durch dessen Spitze am Werkstück geführt wird. Die axiale Führung der Vorrichtung am Werkstück erfolgt weiterhin durch einen axial und winklig zum Zerspanungswerkzeug verstellbaren Bearbeitungstisch. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht einen allseitig freien Zugang zum Zerspanungswerkzeug bei gleichzeitig geringer Bauhöhe. Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung bereitgestellt, zur erfolgreichen einmaligen Bearbeitung von sichtbaren und nicht sichtbaren Kanten bzw. Rändern, insbesondere mit einer Bearbeitungsmöglichkeit von schmalen und/oder flachen Nuten, Taschen und anderen, besonders komplexen Geometrien. Zerspanungswerkzeuge und Führungselemente sind dabei leicht und schnell austauschbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht dabei auch eine optimierte handführbare Bearbeitungsmöglichkeit von Werkstücken zum Einsatz an stationären Objekten und schwer zugänglichen Einsatzorten.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das erste Werkstückführungselement ausgebildet sein als ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe bestehend aus zylinderförmiges Element, stabförmiges Element und zapfenförmiges Element, und/oder wobei das zweite Werkstückführungselement als ein flächiges Element ausgebildet sein mag, insbesondere als ein Arbeitstisch mit Auflagefläche. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das erste Werkzeugführungselement statisch oder sich mit dem Werkstück bewegend bzw. rotierend ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag der Durchmesser des ersten Werkstückführungselementes im Wesentlich dem Überstand des Zerspanungswerkzeuges entsprechen. Zur Führung der Vorrichtung am Werkstück mag es vorteilhaft sein, wenn als erstes Werkstückführungselement ein besonders biegesteifer und kurzer Führungszapfen verwendet wird. Der Durchmesser des zentralen Führungszapfens mag dabei gleich dem Überstand gegenüber dem Zerspanungswerkzeug gewählt sein. Der Zapfen mag dabei bevorzugt so weit aus dem Zerspanungswerkzeug nach oben herausragen, dass die Spitze halbkugelförmig und tangential in den Zapfen übergehend ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich ein Überstand entsprechend dem Durchmesser. Ausführungsformen mit kürzeren Überständen sind bei anderen Spitzengeometrien aufgrund der damit verringerten Werkzeug- bzw. Bearbeitungstiefe möglich bzw. erstrebenswert, jedoch soll sich zwischen Zapfenspitze und Zerspanungswerkzeug kein übermäßiger Spalt ausbilden, der z. B. durch Späne zugesetzt werden kann. Damit mag ein Optimum zwischen der Genauigkeit der Führung und einer geringen Mindestbearbeitungstiefe der Vorrichtung erreicht werden. Die Biegesteifigkeit kann weiter durch eine nahe an der Spitze liegende Lagerstelle zwischen dem Führungszapfen und einer hohlen Antriebswelle des Zerspanungswerkzeugs erhöht werden. Die Antriebswelle wird dabei in einem Grundkörper durch weitere Lagerstellen gestützt. Über den Führungskontakt Werkstück-Führungszapfen und den aufnehmenden Lagerstellen in der Vorrichtung ergibt sich eine kurze freie Länge des Führungszapfens und damit eine hohe Steifigkeit. Durch die geringe Bauhöhe und den kleinen Durchmesser des Führungszapfens wird es erstmalig ermöglicht, schmale, flache und komplexe Nuten und Taschen an Werkstücken zu bearbeiten. Das erste Werkstückführungselement ist dabei fest und nichtrotierend ausgebildet, alternativ drehbar gelagert, so dass ein am ersten Werkstückführungselement geführtes Werkstück eine entsprechend der Führungsbewegung zugehörige Rotation auslösen mag.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das Zerspanungswerkzeug und/oder das erste Werkstückführungselement lösbar und insbesondere auswechselbar ausgebildet sein. Idealerweise ist das erste Werkstückführungselement, der Führungszapfen, lösbar mit dem Grundkörper der Vorrichtung verbunden. Damit ist eine auf die unterschiedlichen Werkzeuge ausgerichtete Austauschbarkeit des Führungszapfens gegeben. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das erste Werkstückführungselement entlang seiner Längsachse parallel zur Rotationsachse eine Änderung seines Durchmessers aufweisen, insbesondere eine kontinuierliche oder stufige Änderung. In anderen Worten mag der Führungszapfen entlang der Längsachse Fuß-Spitze eine kontinuierliche oder stufenweise Änderung im Durchmesser aufweisen. An dessen schmalen Spitze mag das Zerspanungswerkzeug um den Führungszapfen rotieren. Der Fuß des Führungszapfens mag mit einem lösbaren Mittel zur Verbindung mit dem Grundkörper versehen, oberhalb der Lagerstelle der Antriebswelle mag eine Schlüsselfläche zum Lösen und Befestigen des Führungszapfens durch ein Werkzeug vorhanden sein. Die Spitze, welche im Führungskontakt mit dem Werkstück steht, kann zur besseren Handhabung abgerundet, zylinderförmig oder mit anderer Kontur ausgeführt sein. Die durch diese Ausführungsform erreichte allseitige Zugänglichkeit zum Zerspanungswerkzeug erlaubt eine einfache und einmalige „blinde” Bearbeitung der Werkstückkanten ohne unmittelbare und direkte visuelle Kontrolle während der Bearbeitung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das Zerspanungswerkzeug als Hohlkegel ausgebildet sein bzw. eine definierte Kegelmantelkontur aufweisen, wobei im Inneren des Hohlkörpers das erste Werkstückführungselement im Wesentlich ohne Kontakt mit dem Zerspanungswerkzeug angeordnet ist. Das Zerspanungswerkzeug mag somit als Hohlkegel oder mit einer freien Kegelmantelkontur ausführbar sein. Innerhalb des Hohlkörpers verläuft axial aber im Wesentlichen ohne Kontakt der Führungszapfen. Das Zerspanungswerkzeug mag abhängig von seiner Größe und des Werkstücks an der Kegelmantelfläche mindestens eine Schneide aufweisen.
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Die Geometrien der Kegelmantelkontur und der oder den Schneiden ergeben sich dem Fachmann aus dem Anwendungsfall.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag die Vorrichtung weiterhin ein Antriebselement für das Zerspanungswerkzeug aufweisen, wobei das Zerspanungswerkzeug lösbar mit dem Antriebselement verbunden sein mag, insbesondere wobei das Antriebselement ausgebildet sein mag als eine hohle Antriebswelle. So mag an der Kegelunterseite ein Mittel zur lösbaren Verbindung mit einer Antriebswelle sowie eine Schlüsselfläche zum Aufbringen des Anzieh/Lösemoments vorhanden sein. Über diese Verbindung mag das Werkzeug angetrieben und gleichzeitig die auftretenden Schnittkräfte aufgenommen werden. Das Zerspanungswerkzeug der Vorrichtung lässt sich dadurch vorteilhaft schnellwechseln bei gleichzeitig sicherer Übertragung der Führungs- und Schnittkräfte.
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Zum Antrieb des Zerspanungswerkzeugs mag eine hohle Antriebswelle zum Einsatz kommen. Diese mag vorteilhaft über zwei an der äußeren Mantelfläche liegende Lagerstellen im Grundkörper abgestützt, eine weitere Lagerstelle mag im Inneren der Hohlwelle am Führungszapfen gegeben sein. Das obere Ende der Antriebswelle mag ein entsprechendes Mittel zur Aufnahme des Zerspanungswerkzeugs aufweisen. Um beim Montieren bzw. Lösen des Zerspanungswerkzeugs eine Drehung der Antriebswelle zu verhindern, mag ein Verriegelungsmechanismus vorhanden sein, z. B. verriegelt ein durch den Grundkörper hinausgehender und manuell zu betätigender Zapfen die Antriebswelle durch eine formschlüssige Verbindung, bei Entlastung wird der Zapfen in seine Ausgangsstellung zurückgeführt. Das untere Ende der Antriebswelle mag über ein Mittel zur Kopplung an einen Antriebsmotor verfügen. Die Lösung des Führungsproblems für kleine Schnitttiefen und schmale Bearbeitungsgeometrien wird durch diese kompakte Bauweise erst ermöglicht.
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Der Führungszapfen und die Antriebswelle mögen von einem Grundkörper aufgenommen und umschlossen werden. Dieser verfügt über entsprechende festlos Lagerstellen zur Aufnahme der während der Zerspanung auftretenden axialen und radialen Kräfte. Weiter ist eine Aufnahme für den Führungszapfen vorhanden. An dem Grundkörper ist direkt, oder über etwaige Verbindungselemente, ein Antriebsmotor angebracht. Weiter ist ein Bearbeitungstisch mit dem Grundkörper verbunden. An der Oberseite des Grundkörpers ist eine Möglichkeit vorgesehen, diesen gegen den Eintritt von Bearbeitungsspänen zu verschließen. Der Grundkörper ist zur Aufnahme sämtlicher auftretender Kräfte ausgelegt und stellt die Schnittstelle zur Umgebung dar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das zweite Werkstückführungselement ausgebildet sein als ein Arbeitstisch, wobei der Arbeitstisch parallel verschiebbar zur Rotationsachse ausgebildet sein mag und/oder wobei die Oberfläche des Arbeitstisches senkrecht zur Rotationsachse ausgebildet sein mag und/oder wobei der Arbeitstisch derart ausgebildet sein mag, dass seine Oberflächennormale gegenüber der Rotationsachse verschwenkbar ist, so dass Oberflächennormale und Rotationsachse nicht-parallel angeordnet werden können. Der Arbeitstisch ist vorzugsweise parallel zur Achse des Zerspanungswerkzeugs verschieb- und arretierbar. Dazu sind ein oder mehrere Führungselemente am Grundkörper sowie ein Verschiebemechanismus vorhanden. In der Ausgangsstellung mag die Oberfläche zur Achse des Zerspanungswerkzeugs rechtwinklig ausgerichtet sein. Über einen durchgängigen Ausschnitt durchbricht das Zerspanungswerkzeug die Oberfläche des Bearbeitungstisches. Dieser Ausschnitt mag derart ausgeführt sein, dass anfallende Bearbeitungsspäne nicht oder nur im begrenzten Maße durch den Spalt zum Zerspanungswerkzeug bzw. zu den Lagerstellen vordringen können. Die axiale Verschiebbarkeit des Bearbeitungstisches mag es dabei gestatten, die Schnitttiefe des Zerspanungswerkzeugs zu ändern.
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Weiter kann der Bearbeitungstisch über eine Möglichkeit verfügen, dessen Oberflächennormale gegenüber der Achse des Zerspanungswerkzeugs zu kippen. Dazu ist der Bearbeitungstisch um eine rechtwinklig zur Bearbeitungsachse verlaufende Lagerung bewegbar ausgeführt und mit einem Mittel zur Arretierung im gewünschten Winkel versehen. Damit ist eine Einstellbarkeit des Bearbeitungswinkels ohne den Wechsel des Zerspanungswerkzeugs möglich.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das erste Werkstückführungselement eine wechselbare Spitze bzw. Endbereich aufweisen, insbesondere einen Endbereich mit größerem Durchmesser als das erste Werkstückführungselement selbst aufweist. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform mit austauschbaren Spitzen des Führungszapfens. Dabei mögen sowohl die Spitzen als auch der Führungszapfen ein lösbares Mittel zur Verbindung der beiden Komponenten aufweisen. Ohne Beschränkung auf die folgende Aufzählung können die Spitzen dabei folgende Merkmale aufweisen: eine Spitze mit größerem Durchmesser als der Führungszapfen selbst, um die Schnitttiefe des Zerspanungswerkzeugs über den Abstand zum Werkstück einzustellen oder mit einem kugelgelagerten Führungsrad, um die Reibung zwischen Führungszapfen und Werkstück zu verringern. Die Einsatzfähigkeit der Vorrichtung für verschiedene Bearbeitungsfälle wird dadurch weiter gesteigert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das Zerspanungswerkzeug eine definierte Profilgeometrie besitzen, um diese auf das zu bearbeitende Werkstück zu übertragen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag die Vorrichtung eine Abführmöglichkeit für anfallende Späne aufweisen. Dabei mögen Öffnungen des Arbeitstisches eine Verbindung zum Hohlraum zwischen Grundkörper und der Innenseite des Arbeitstisches herstellen. In diesem Hohlraum mag ein Spanblech rotieren, welches derart ausgebildet ist, dass die zwischen Zerspanungswerkzeug und Arbeitstisch eindringenden Späne radial gegen eine innere Mantelfläche des Arbeitstisches/Grundkörpers beschleunigt werden. Hier treffen die Späne auf die Öffnungen und werden aus der Vorrichtung heraus geschleudert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag die Vorrichtung handführbar oder stationär ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist als handführbare Vorrichtung sowie ohne funktionale Einschränkungen der Zerspanungsmöglichkeiten auch als Tisch- oder Standgerät ausführbar. Dabei ist die kompakte Aufführungsform durch eine massive Bauweise zu ersetzen, um die notwendige Stabilität und Festigkeit bei der Bearbeitung großer und schwerer Werkstücke zu gewährleisten. Für den Einsatz mit besonders großen und schweren Werkstücken mag eine Ausführungsform mit verschiebbarem und winklig verstellbarem Grundkörper, alternativ zu einem Arbeitstisch bei feststehendem Arbeitstisch, vorgesehen sein. Dabei mag der Bearbeitungstisch die Schnittstellenfunktion zur Umgebung und der Grundkörper die Einstellmöglichkeit des Bearbeitungswinkels bereitstellen.
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Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
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1 eine exemplarische Ausgestaltung eines oberen Bereiches einer handführbaren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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2 eine schematische Schnitt-Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 1 und 2 weist ein erstes Werkstückführungselement 1 auf, einen zentralen und im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführten Führungszapfen 1, der ein Zerspanungswerkzeug 2 in einer koaxialen Bohrung 22 durchläuft und überragt. Zu dessen Fuß hin wächst das erste Werkstückführungselement 1 im Durchmesser kontinuierlich oder stufenweise an bzw. variiert seinen Durchmesser. Zwischen der abgerundeten Spitze, dem oberen, nach außen ragenden Ende, des ersten Werkstückführungselementes 1 und dessen Fuß, den unterer, innenliegenden Ende, befinden sich eine Schlüsselfläche 13 und eine Lauffläche/Abstützfläche für ein Lagerstelle, z. B. ein Nadellager 12. An seinem Fuß weist das erste Werkstückführungselement 1 ein lösbares Element auf, z. B. ein Gewinde 14 und ggf. eine Zentrierung, um das erste Werkstückführungselement 1 mit einem Grundkörper 4 verbinden und ggf. zentrieren zu können.
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Zerspanungswerkzeug 2 ist kegelförmig ausgeführt und weist auf dessen Kegelmantelfläche eine oder mehrere geometrisch bestimmte Schneiden auf. Entlang der Rotationsachse 21 ist eine Bohrung 22 vorhanden, welche als Spielpassung 11 zum ersten Werkstückführungselement 1 ausgebildet ist. Der Fuß des Zerspanungswerkzeuges 2 weist ein lösbares Element auf, beispielsweise ein Gewinde 9 und eine Schlüsselfläche 10. Das Gewinde dient dem Anschluss des Zerspanungswerkzeuges 2 an eine Antriebswelle 3.
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Die Antriebswelle 3 ist rotationssymmetrisch, hohl und um ihre Längsachse drehbar ausgebildet. An ihrem oberen Ende ist das bereits erwähnte Anschlussgewinde 9 für das Zerspanungswerkzeug 2 vorhanden. Die Antriebswelle 3 rotiert über das Nadellager 12 gestützt um das erste Werkstückführungselement 1. Weiter mag die Antriebswelle 3 eine untere Lagerstelle 16 und eine obere Lagerstelle 15 für jeweils ein Kugellager aufweisen, welche sich im Grundkörper 4 abstützen. Zum Antrieb besitzt die Antriebswelle 3 an deren Fuß ein Getriebe. Der Antrieb mag beispielsweise ausgebildet sein als ein Planetengetriebe, wobei z. B. drei als Planeten ausgeführte Antriebsmittel 8 das Drehmoment von einem externen Motor auf die Antriebswelle 3 und damit auf das Zerspanungswerkzeug 2 übertragen.
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Der Grundkörper 4 mag zur Aufnahme des Antriebs, der vorfolgend beschriebenen Komponenten und eines zweiten Werkstückführungselementes 5 dienen, z. B. eines Arbeitstisches. Dazu ist Grundkörper 4 zylindrisch mit einer nach oben offenen Aushebung ausgeführt. Der Boden dieser Aushebung wird durch Anschlussgewinde 14 des ersten Werkstückführungselementes 1 und drei Lagerstellen für die Antriebsmittel 8 durchbrochen. In der Aushebung befinden sich zwei oder mehr definierte Lagerstellen zur Aufnahme des oberen 16 und des unteren 15 Kugellagers. Zur Führung des Arbeitstisches 5 verfügt Grundkörper 4 über eine Lagerstelle, z. B. eine Gleitlagerstelle 17 im oberen Bereich seiner äußeren Mantelfläche, ein Bewegungsgewinde 18 zur axialen Verstellung des Arbeitstisches 5 sowie eine Möglichkeit diesen zu arretieren.
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Als axialer Werkstückanschlag der Vorrichtung kommt das zweite Werkstückführungselement 5, ein Arbeitstisch, zur Anwendung. Dieser ist über die beschriebene Gleitlagerstelle 17 und das Bewegungsgewinde 18 axial verschiebbar mit dem Grundkörper 4 verbunden. Über eine Drehung um die Rotationsachse 21 kann dieser entlang des Grundkörpers 4 auf und ab bewegt werden. Die Oberseite des, z. B. zylindrischen, Arbeitstisches 5 ist normal zur Rotationsachse 21 des Zerspanungswerkzeugs 2 ausgerichtet und weist einen zur Rotationsachse 21 konzentrischen zylindrischen Durchbruch 23 für das Zerspanungswerkzeug 2 auf. Dieser Durchbruch 23 nimmt bei der Einstellung der Schnitttiefe das Zerspanungswerkzeug 2 in sich auf. Der Ringspalt zwischen Zerspanungswerkzeug 2 und Durchbruch 23 ist derart toleriert, dass bei maximaler Schnitttiefe möglichst keine Späne in den Zwischenraum zwischen dem Arbeitstisch 5 und dem Grundkörper 4 eindringen können. An der äußeren Mantelfläche der Vorrichtung 20 mögen verteilt Griffmulden zur besseren Handhabung der Vorrichtung vorgesehen sein.
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Zum Schutz der im Grundkörper 4 liegenden Lager 12, 15, 16 mag zwischen Zerspanungswerkzeug 2 und Antriebswelle 3 ein mit dem Zerspanungswerkzeug 2 rotierendes Spanblech 7 vorgesehen sein. Dieses verdeckt die Aushebung des Grundkörpers und schließt mit einem geringen Spalt zur inneren Mantelfläche des Arbeitstisches 5 bzw. des Grundkörpers 4 ab. Besonders bei geringer Schnitttiefe eindringende Späne werden durch das Spanblech am Eindringen in den Grundkörper 4 gehindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Führungszapfen
- 2
- Zerspanungswerkzeug
- 3
- Antriebswelle
- 4
- Grundkörper
- 5
- Arbeitstisch
- 6
- Werkstück
- 7
- Spanblech
- 8
- Antriebsmittel
- 9
- Gewinde Zerspanungswerkzeug-Antriebswelle
- 10
- Schlüsselfläche Werkzeug
- 11
- Spielpassung Führungszapfen-Zerspanungswerkzeug
- 12
- Nadellager Führungszapfen-Antriebswelle
- 13
- Schlüsselfläche Führungszapfen
- 14
- Gewinde Führungszapfen-Grundkörper
- 15
- Lagerstelle Antriebswelle-Grundkörper oben
- 16
- Lagerstelle Antriebswelle-Grundkörper unten
- 17
- Gleitlagerstelle Arbeitstisch-Grundkörper
- 18
- Bewegungsgewinde Arbeitstisch-Grundkörper
- 20
- Vorrichtung
- 21
- Rotationsachse
- 22
- Öffnung
- 23
- Durchbruch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007060215 A1 [0006]
