DE19705688C2 - Bearbeitungspalette für die spanabhebende Bearbeitung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Palette für die Aufspannung von Werkstücken zwecks spanabhebender Bearbeitung dieser Werkstücke gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine dementsprechende Palette (auch Aufspannplatte) ist mit dem Gegenstand der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden DE 43 41 743 A1 bekannt geworden. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift soll voll inhaltlich von der Offenbarung der vorliegenden Erfindung umfasst sein.

Bei der älteren Patentanmeldung war Gegenstand, dass eine in X-Y-Richtung orientierte Palette auf einer entsprechenden Spannvorrichtung eingespannt wurde und diese Palette eine Reihe von Haltevorrichtungen trug, in welchen die zu bearbeitenden Werkstücke eingespannt waren. Eine derartige in X-/Y-Richtung orientierte Palette ist jedoch nicht zur Verwendung auf Rundtischen, Karussel-Drehbänken oder allgemein zur drehenden Bearbeitung von Werkstücken geeignet.

Aus der DE 39 02 854 A1 geht eine Fertigungseinrichtung hervor, die Wechselpaletten und einen drehbaren Tisch aufweist, auf welchem die Wechselpaletten montierbar sind. Die Wechselplatten verfugen über Positionierungseinrichtungen, so daß der Aufnahmekörper in einer vorbestimmten Relativlage in einer Richtstation montiert werden kann. Dabei wird an Hand einer für die Fertigungseinrichtung gültigen Koordinatenausrichtung das zu bearbeitende Werkstuck auf der Palette gespannt. Die bei der Bearbeitung auftretenden Toleranzen werden in drei senkrecht aufeinanderstehenden Achsrichtungen ausschließlich mittels elastischer Deformationen, im wesentlichen Biegedeformationen, kompensiert. Das bedeutet jedoch, daß sowohl im zu bearbeitenden Werkstück als auch in der Palette und in den Spannvorrichtungen für die Werkstucke die bereits beschriebenen thermischen Ausdehnungen bei der Bearbeitung der Werkstücke entsprechende Spannungen in den Materialien hervorrufen. Es wird beschrieben, daß vor Beendigung des Fügevorganges zwischen Tisch und Palette ein Spielfreier Formschluß auftritt und sämtliche Toleranzen vor dem Festspannen ausgeglichen werden. Nach dem Festspannen der Palette auf dem Tisch der Fertigungseinrichtung ist diese fest verankert und hat keine Möglichkeit ihre Wärmeausdehnung auszugleichen, die bedingt durch spanabhebende oder ähnliche Bearbeitung hervorgerufen wird, wodurch die beschriebenen Wölbungen in der Palette und/oder dem Werkstück auftreten und Bearbeitungsungenauigkeiten hervorgerufen werden.

Es ist darüber hinaus ebenfalls bekannt, eine Palette mittels randseitig angebrachter Pratzen zu spannen. Diese verschiedenen Arten des Einspannens nach dem Stand der Technik weisen aber einen gravierenden Nachteil auf. Es kommt nämlich, insbesondere bei der spanabhebenden Bearbeitung, zu Temperaturerhöhungen. Beim Stand der Technik ist es häufig der Fall, dass keine Kompensation für diese Temperaturerhöhungen vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass die Palette sich undefiniert verformt, insbesondere ausbeult. Diese Verformungen sind nicht berechenbar und führen somit zu Ungenauigkeiten.

Selbst wenn die Aufnahme der Palette in sich etwas nachgiebig gestaltet wird, um die Wärmedehnung zu kompensieren, treten bei den bekannten Ausführungsformen Ungenauigkeiten auf. Dies liegt daran, dass nicht klar ist, in welche Richtung sich die Wärmedehnung ausgewirkt hat.

Wenn hier von Wärmedehnung gesprochen wird, so ist darunter ebenfalls zu verstehen, dass sich die Palette bei einer Abkühlung zusammenzieht.

Derartige Wärmedehnungen können nicht vernachlässigt werden. Je nach dem verwendeten Material und der Grösse erreichen sie beachtliche Werte. Es ist z. B. bei bestimmten Aluminium­ legierungen bekannt, dass Werkstücke mit einer Länge von 1 m bei einer Temperaturänderung von lediglich 10°C eine Längen­ änderung von ca. 8/100 mm aufweisen. In sehr vielen Anwendungsfällen kann dann aufgrund der Längenänderung nicht mehr mit der erforderlichen Genauigkeit gearbeitet werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu runde eine aus der DE 43 41 743 A1 bekannte Palette so weiterzubilden, dass sie für die Verwendung auf Rundtischen ausgebildet ist, und ein hochgenaues lagenrichtiges Bearbeiten der Werkstücke, mittels radiale, wärmebedingte Ausdehnungen kompensierende Vorrichtungen, gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Wesentlich hierbei ist, dass die Palette an einer Stelle praktisch spielfrei aufgenommen wird. Dies wird durch eine spielfreie Einspannstelle erreicht. Die weiteren vorgesehenen Einspannstellen weisen ein konstruktiv vorgegebenes Spiel auf.

Unter spielfrei ist hier nicht zu verstehen, dass die Ein­ spannstelle überhaupt kein Spiel aufweist; dieser Begriff ist so auszulegen, dass diese Einspannstelle ein möglichst geringes Spiel aufweisen soll, während bei den anderen Einspannstellen von vornherein aufgrund konstruktiver Massnahmen ein Spiel ermöglicht wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die spielfreie Einspannstelle als nullpunkt-orientierte Einspann­ stelle ausgebildet und im Drehzentrum der entsprechend drehbar ausgebildeten Palette angeordnet. Dieses Drehzentrum liegt bevorzugt etwa in der Mitte der Palette.

Zunächst wird darauf hingewiesen, dass unter einer nullpunkt- orientierten Einspannstelle ein Einzugsnippel verstanden wird, wie er in der DE 43 41 743 A1 offenbart ist, wobei wichtig ist, dass die Mittenlängsachse dieses Einzugsnippels genau zu der Mittenlängsachse der Bohrung fluchtet, in welcher der Einzugsnippel sitzt. Ferner ist bei der vorliegenden Erfindung wichtig, dass gerade diese nullpunkt-orientierte Einspannstelle mit dem Drehzentrum dieser Palette zusammenfällt, so dass diese Palette immer genau zentrisch eingespannt wird.

Wichtig ist nun, dass auf dem Bearbeitungstisch nun weitere Einspannungen dieser Rundpalette erfolgen, wobei in radialem Abstand von der mittigen, nullpunktorientierten Einspannstelle weitere Einspannstellen angeordnet sind. Hierbei wird es bevorzugt, wenn diese Einspannstellen auf einem gleichen Radius liegen. Diese Einspannstellen sind bevorzugt gleichmäßig am Außenumfang verteilt angeordnet. Werden beispielsweise vier Einspannstellen verwendet, dann liegen diese auf der gleichen Radiuslinie und sind zueinander im Winkel von 90° versetzt.

Bei der Verwendung von sechs Einspannstellen sind diese im Winkel von 60° zueinander versetzt.

Wichtig bei den am Außenumfang angeordneten Einspannstellen und den zugeordneten Einzugsnippeln ist, dass diese Einzugsnippel in Umfangsrichtung spielfrei in den zugeordneten Bohrungen in der Rundpalette gehalten werden, während in radialer Richtung, also zu spielfreien Einspannstellen hin, ein Ausgleichsspiel gewährleistet ist. Dieses Ausgleichsspiel kann bis zu einem Betrag von +2/10 bis -2/10 mm gehen und z. B. durch Anschläge begrenzt werden.

Wenn nun ein entsprechendes Werkstück auf dieser Rundpalette eingespannt wird, dann ist durch die entsprechende Einspannung dafür gesorgt, dass dieses Werkstück genau auf der Rundpalette zentriert wird. Wichtig ist ferner, dass die am Außenumfang der Rundpalette angeordneten Einzugsnippel mit der Antriebsdrehscheibe verspannt sind - und zwar alle zusammen in einer einzigen Drehscheibe - so dass der Drehantrieb der Rundpalette über die am Außenumfang gleichmäßig angeordneten Einzugsnippel erfolgt.

Diese Einzugsnippel wirken dann sowohl als Zentrierteil sowie als Antriebsteil, weisen aber kein Spiel in Umfangsrichtung auf. Der Antrieb ist somit hochgenau.

Bei einer entsprechenden Temperaturerhöhung des Werkstückes wird nun durch die in radialer Richtung auswärts und einwärts sich verstellenden Einzugsnippel gewährleistet, dass das Werkstück sich gleichmäßig in radialer Richtung ausdehnt oder zusammenzieht, so dass also in keiner Richtung ein stärkeres Zusammenziehen erfolgt als in einer anderen Richtung. Es erfolgt also ein gleichmäßiges Wachsen des Werkstückes oder ein entsprechendes Schrumpfen, wodurch immer eine hochgenaue Bearbeitung des Werkstückes möglich ist. Diese hochgenaue Bearbeitung ist besonders bei zirkularen Arbeitsvorgängen wichtig. Soll beispielsweise ein Schneckengang an einem derartigen Werkstück angebracht werden, dann ist gewährleistet, dass der Schneckengang genau gleichmäßig in allen Richtungen angebracht wird, weil das Werkstück sich genau zentrisch mit der Rundpalette dreht. Es wird hierbei vorausgesetzt, dass die Einspannung des Werkstückes auf die Rundpalette im wesentlichen spielfrei und nullpunkt-orientiert erfolgt.

Wird eine derartige Rundpalette auf einer Karusselldrehmaschine verwendet, und dreht man auf einem darauf befestigten Werkstück, z. B. den Außen- und den Innendurchmesser, dann ist aufgrund der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung dafür gesorgt, dass der vorher gedrehte Innendurchmesser mit dem später zu drehenden Außendurchmesser genau zusammenfluchtet, weil das Werkstück genau nullpunkt-orientiert in der mittleren Einspannstelle der Rundpalette zentriert ist und demzufolge auch bei einem temperaturbedingten Wachsen des Werkstückes in radialer Richtung stets der Innendurchmesser einer Bohrung mit einem entsprechenden Außendurchmesser des Werkstückes genau fluchtet.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 Draufsicht auf eine Rundpalette nach der Erfindung;

Fig. 2 Draufsicht auf eine Palette zur Verwendung mit einem Rundtisch.

In Fig. 1 ist eine Rundpalette 1 dargestellt, die in Pfeilrichtung 14 um die als Drehzentrum ausgebildete Einspannstelle 3 drehbar angetrieben ist. Die mittige Einspannstelle ist nullpunkt-orientiert, das heißt, es ist ein Einzugsnippel in diesem Mittelpunkt vorhanden, welcher Einzugsnippel mit einem unter die Unterseite der Rundpalette 1 herausragenden Teil in einem zugeordneten Schnellspannzylinder aufgenommen wird. Der Schnellspannzylinder dreht sich mit einer Antriebsscheibe mit, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Ferner trägt die Antriebsscheibe eine Reihe von weiteren Schnellspannzylindern, welche mit den zugeordneten Einzugsmitteln zusammenwirken, die an den Einspannstellen 4, 5, 8, 9 angeordnet sind.

In diesen Einspannstellen sind also jeweils ebenfalls Einzugsmittel angeordnet, die mit zugeordneten Schnellspannzylindern zusammenwirken, die auf der Antriebsdrehscheibe befestigt sind.

In nicht näher dargestellter Weise trägt die Rundpalette 1 eine Reihe von Passbohrungen 12, die auch als Passausnehmung 13 ausgebildet sein können, wobei in den Passbohrungen 12 nicht näher dargestellte Einspann- und Haltewerkzeuge vorhanden sind, welche ein nicht näher dargestelltes Werkstück spannen und tragen. Hierbei ist es nicht notwendig, dass die gesamte Oberfläche der Rundpalette 1 bearbeitet ist, es kann hierbei vorgesehen werden, dass nur einzelne wenige Stellen der Oberfläche der Rundpalette bearbeitet sind, um an diesen Stellen entsprechende Haltewerkzeuge passgenau zu befestigen, um damit eine hochgenaue Befestigung und Orientierung des zu bearbeitenden Werkstückes auf der Rundpalette 1 zu gewährleisten.

Ebenso können Sondervorrichtungen auf der Rundpalette 1 befestigt werden.

Wichtig ist nun, dass aufgrund des Drehzentrums der Rundpalette 1 im mittigen Einzugsnippel im Bereich der Einspannstelle 3 nun eine absolut zentrische Drehung der Rundpalette 1 erfolgt und eventuelle Temperaturunterschiede nun dazu führen, dass sich die am Außenumfang auf einer Radiuslinie angeordneten Einspannstellen 4, 5, 8, 9 in radialer Richtung verschieben können.

Wichtig hierbei ist, dass die in den Einspannstellen 4, 5, 8, 9 angeordneten Einzugsnippel einen Ausgleichsbund aufweisen, der für ein Spiel in radialer Richtung (den Pfeilrichtungen 6, 7, 10, 11) sorgt, während in zirkularer Richtung (in Richtung einer Umfangslinie) ein Spiel nicht zugelassen ist.

Auf diese Weise kann die Rundpalette in radialer Richtung wachsen, verformt sich aber nicht in einer Ebene senkrecht hierzu, so dass immer eine hochgenaue Bearbeitung des darauf lagernden Werkstückes gewährleistet ist.

Die gleiche technische Lehre lässt sich aus der Fig. 2 entnehmen, wo eine quadratische Palette 2 angeordnet ist, die einem Rundtisch zugeordnet ist, wobei der Rundtisch zusammen mit der Palette 2 wiederum in Pfeilrichtung 14 drehbar angetrieben ist. Das Drehzentrum ist hier wiederum in der Einspannstelle 3 und die Einspannstellen 4, 5, 8, 9 erlauben wiederum ein Spiel in radialer Richtung (Pfeilrichtung 6, 7, 10, 11) nicht aber in Umfangsrichtung.

Zeichnungs-Legende

1

Rundpalette

2

Palette (für Rundtisch)

3

Einspannstelle (Nullpunkt)

4

Einspannstelle (Ausgleich)

5

Einspannstelle (Ausgleich)

6

Ausgleichsrichtung

7

Ausgleichsrichtung

8

Einspannstelle (Spiel)

9

Einspannstelle (Spiel)

10

Ausgleichsrichtung

11

Ausgleichsrichtung

12

Passbohrung

13

Passausnehmung

14

Pfeilrichtung

Claims (6)

1. Bearbeitungspalette, insbesondere für die spanabhebende Bearbeitung auf Rundtischen, mit einer beliebigen Anzahl von Passbohrungen (12) und Passausnehmungen (13) zur Befestigung von Werkstücken, sowie mindestens zwei Einspannstellen (3; 4, 5, 8, 9) zur Befestigung der Palette an einer Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspannstelle (3) spielfrei ausgebildet ist, während jede andere Einspannstelle (4, 5, 8, 9) aufgrund konstruktiver Massnahmen Spielfreiheit nur in radialer Richtung zum Ausgleich von Wärmeausdehnung aufweist.

2. Bearbeitungspalette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spielfreie Einspannstelle (3) im wesentlichen in der Mitte der Palette (1, 2) angeordnet ist.

3. Bearbeitungspalette nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die spielbehafteten Einspann­ stellen (4, 5, 8, 9) auf einem gemeinsamen Radius um die spiel­ freie Einspannstelle (3) angeordnet sind.

4. Bearbeitungspalette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die spielbehafteten Einspannstellen (4, 5, 8, 9) gleichmässig über den Umfang des Kreises, auf dem sie liegen, verteilt sind.

5. Bearbeitungspalette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel der spielbehafteten Einspannstellen (4, 5, 8, 9) durch konstruktive Massnahmen an der Palette (1, 2) und/oder dem die Palette tragenden Teil erreicht wird.

6. Bearbeitungspalette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzung des Spiels vorgesehen ist.