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Die
Erfindung betrifft ein Werkzeugaggregat zum Herstellen von Nuten
oder dergleichen Vertiefungen in oder an einem Werkstück,
insbesondere für eine Nutenziehmaschine, mit zumindest
einer in Werkzeuglängsrichtung periodisch auf- und abbewegbaren
Räumnadeln mit mehreren Messerschneiden und mit zumindest
einer sich in Werkzeuglängsrichtung erstreckenden Führungsstange,
welche einen Vorschubkeil aufweist.
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Es
sind verschiedene Verfahren bzw. Maschinen zum Herstellen von Nuten
oder dergleichen Vertiefungen in oder an einem Werkstück
bekannt. Bei einer Nutenziehmaschine für das Nutenziehen
ist das Nutwerkzeug d. h. das Messer in einem Messerhalter eingespannt,
der zusammen mit einer Vorschubstange in einer Werkzeugführung
auf- und abgeleitet wird. Die Nut wird in einer Vielzahl von Arbeitsvorgängen
eingebracht, wobei durch den Vorschub das Messer von Hub zu Hub
weiter zugestellt und folglich weiter in das Werkstück
eindringt. Eine derartige Nutenziehmaschine ist beispielsweise aus der
DE 1 146 327 bekannt.
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Aus
der
DE 32 40 243 A1 kennt
man ein vergleichbares Werkzeug für eine Nutenziehmaschine, wobei
das Ziehmesser mehrteilig ausgebildet sein und zwei Einzelschneiden
aufweisen kann, welche untereinander angeordnet sind.
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Im Übrigen
ist es bekannt, Nuten und insbesondere durchgehende Nuten mit Hilfe
einer Räummaschine bzw. einer Räumnadel in einem
Werkstück einzubringen. Eine solche Räumnadel
weist eine Vielzahl von untereinander angeordneten Räumzähnen
als Messerschneiden auf, welche von einem Ende der Räumnadel
zum anderen Ende der Räumnadel mit zunehmender Tiefe in
das Werkstück eingreifen. Auf diese Weise ist es möglich,
eine durchgehende Nut in einem einzigen Arbeitshub in das Werkstück
einzubringen. Derartige Räumnadeln sind aus der Praxis
in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt.
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Aus
der
DE 43 30 529 C2 ist
ein Werkzeugaggregat zum Herstellen von Nuten der eingangs beschriebenen
Art bekannt. Räumnadel einerseits und die Andrückvorrichtung
mit dem Vorschubkeil andererseits sind in einer nutförmigen
Führungsbahn eines Führungsteils angeordnet. Dieses
Führungsteil wird zur Herstellung einer Nut mit seinem
unteren Ende in das Werkstück eingesetzt. Im Zuge eines
Arbeitshubes wird die Räumnadel mittels einer Stoßstange
niedergedrückt und dabei relativ zu dem Führungsteil
und dem Vorschubkeil bewegt. Die Führungseinrichtung bzw.
Andrückvorrichtung nimmt folglich an den Arbeitshüben
nicht teil. Nach Beendigung eines ersten Stoßvorgangs wird
die Andrückvorrichtung hochgezogen, sodass die Zähne
von der Werkstückfläche freikommen. Anschließend
wird die Räumnadel hochgezogen. Dann wird die Andrückvorrichtung
abgesenkt, und zwar auf eine größere Tiefe als
beim ersten Stoßvorgang. Dabei werden die Zahnspitzen weiter
aus dem Führungsteil herausgedrückt als beim ersten
Stoßvorgang. Wird nun die Räumnadel bei dem zweiten
Stoßvorgang nach unten bewegt, so wird die Nut durch die
Zähne vertieft. Dabei können zahlreiche Stoßvorgänge
nacheinander mit Hilfe der Räumnadel durchgeführt
werden. Folglich ist es grundsätzlich bekannt, mit einer
Räumnadel in mehreren Arbeitshüben eine durchgehende Nut
in ein Werkstück einzubringen, sodass grundsätzlich
mit relativ kurzen Räumnadeln gearbeitet werden kann. Das
insoweit bekannte Werkzeugaggregat ist jedoch verhältnismäßig
aufwendig aufgebaut. Es erfordert im Übrigen den Einsatz
einer speziellen Maschine. – Hier setzt die Erfindung ein.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeugaggregat zu schaffen,
welches bei einfachem und kostengünstigem Aufbau die Herstellung von
Nuten oder dergleichen mit hoher Produktivität und hoher
Werkzeugstandzeit ermög licht. Das Werkzeugaggregat soll
insbesondere universell, z. B. mit Nutenziehmaschinen einsetzbar
sein.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen
Werkzeugaggregat zum Herstellen von Nuten oder dergleichen Vertiefungen
in oder an einem Werkstück, dass der Vorschubkeil auf der
der Räumnadel zugewandten Vorderseite der Führungsstange
angeordnet ist und auf einer auf der Rückseite der Räumnadel
angeordnete, keilförmige Vorschubfläche der Räumnadel
arbeitet, wobei die Räumnadel und die Führungsstange
während eines Arbeitshubs gemeinsam in Längsrichtung auf-
und abbewegbar sind und wobei die Räumnadel und die Führungsstange
im Zuge des Vorschubs relativ zueinander in Längsrichtung
verschiebbar sind. Die Führungsstange ist im Rahmen der
Erfindung (zugleich) als Messerhalter für die Räumnadel
ausgebildet. Dazu weist sie eine Aufnahme für die Räumnadel
auf, wobei die Räumnadel in oder an der Aufnahme verschiebbar
geführt ist.
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Demnach
geht die Erfindung zunächst einmal von der Erkenntnis aus,
dass sich die Produktivität und auch die Messerstandzeit
eines Werkzeugs erhöhen lässt, wenn eine Nut mit
einer Vielzahl von Messerschneiden eingebracht wird, nämlich
mit einer Räumnadel, wobei diese Räumnadel die
Nut jedoch nicht in lediglich einem Zug in das Werkstück
einbringt. Das erfindungsgemäße Werkzeugaggregat ermöglicht
es, den gesamten Räumvorgang auf eine Vielzahl von Zügen
zu verteilen. Auf diese Weise kann das Werkzeugaggregat und folglich
auch die verwendete Räumnadel erheblich kürzer
ausgebildet sein, als dieses bislang in der Praxis der Fall war. Denn
durch Relativbewegung von Räumnadel einerseits und Führungsstange
andererseits wird aufgrund des Zusammenwirkens zwischen Vorschubkeil der
Führungsstange einerseits und Vorschubfläche der
Räumnadel andererseits der Vorschub und folglich die Zustellung
gewährleistet, sodass die Räumnadel von Arbeitshub
zu Arbeitshub tiefer in das Werkstück eingreift. Dieses
gelingt im Rahmen der Erfindung mit einem einfach aufgebauten Werkzeugaggregat.
Denn im Großen und Ganzen besteht das Werkzeugaggregat
lediglich aus der Räumnadel und der Führungsstange,
welche zugleich den Messerhalter bildet. Räumnadel und
Führungsstange werden gemeinsam z. B. synchron, mit einer
geeigneten Maschinenmechanik in Längsrichtung durch das Werkstück
gezogen. Auf diese Weise wird der erste Schnitt in das Werkstück
eingebracht. Anschließend fährt die Führungsstange
mit der Räumnadel in Längsrichtung zurück.
Räumnadel und Führungsstange werden folglich vorzugsweise
sowohl während des Arbeitshubes als auch während
des Rückhubes gemeinsam durch das Werkstück geführt.
Das Werkzeugaggregat enthält folglich keine "ortsfest" angeordneten
Komponenten mehr, es wird vollständig durch das Werkstück
hindurch geführt. Die Zustellung, d. h. der Vorschub erfolgt
durch (geringe) Verschiebung der Führungsstange in Längsrichtung relativ
zu der Räumnadel und/oder durch geringe Verschiebung der
Räumnadel in Längsrichtung zu der Führungsstange.
Auf diese Weise wird die Räumnadel etwas in Richtung der
Werkstückoberfläche und folglich quer zur Werkzeuglängsrichtung
verschoben. Anschließend wird dann der nächste
Arbeitshub durchgeführt, bei dem wiederum das gesamte Werkzeugaggregat,
das im Wesentlichen lediglich aus Räumnadel einerseits
und Führungsstange (Messerhalter) andererseits besteht,
in Längsrichtung durch das Werkstück geführt
wird. Folglich lassen sich mit dem erfindungsgemäßen
Werkzeugaggregat unter Einsatz einer Räumnadel mit einer
Vielzahl von Messerschneiden bei hoher Produktivität und
hoher Standzeit Nuten in mehreren Zügen in ein Werkstück
einbringen. Die Räumnadel kann verhältnismäßig
kurz ausgeführt werden, sodass der Räumvorgang
lediglich einen kurzen Hub benötigt. Besonders vorteilhaft
ist die Tatsache, dass mit diesem Werkzeugaggregat Nuten mit einer
(Standard-) Nutenziehmaschine hergestellt werden können.
Die Erfindung kombiniert folglich in besonders vorteilhafter Weise
ein Räumwerkzeug mit einer Nutenziehmaschine.
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Dabei
ist es – wie bereits erläutert – besonders
zweckmäßig, wenn die Führungsstange als Messerhalter
für die Räumnadel ausgebildet ist und eine Aufnahme
für die Räumnadel aufweist, wobei die Räumnadel
in oder an der Aufnahme verschiebbar geführt ist. Diese
Aufnahme ist vorzugsweise als sich in Längsrichtung erstreckende
Aufnahmenut ausgebildet, in welche die Räumnadel eingesetzt
ist. Die Räumnadel ragt dabei zumindest mit ihren Messerschneiden
bereichsweise aus dieser Aufnahmenut heraus. Der Vorschubkeil der
Führungsstange (Messerhalter) wird dabei von dem unter
vorgegebenen Winkel zu der Längsrichtung schräg
verlaufenden Nutgrund dieser Aufnahmenut gebildet. Der Vorschubkeil
ist folglich unmittelbar (z. B. einstückig) in den Messerhalter
eingearbeitet.
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Besonders
bevorzugt weist die Führungsstange lediglich einen einzigen
vorderseitigen Vorschubkeil auf und die Räumnadel weist
lediglich eine einzige rückseitige Vorschubfläche
auf. Der Winkel zwischen Vorschubkeil und/oder Vorschubfläche kann
verhältnismäßig gering ausgebildet sein.
Dieses gewährleistet einen kompakten Aufbau, sodass das
Werkzeug insgesamt einen geringen Durchmesser aufweisen kann. Die
Länge (d. h. die Erstreckung entlang der Längsrichtung)
des Vorschubkeiles und/der Vorschubfläche entspricht vorzugsweise
in etwa der Schneidlänge der Räumnadel oder ist
größer als die Schneidlänge der Räumnadel.
Schneidlänge meint im Rahmen der Erfindung die gesamte Erstreckung
der Messerschneiden der Räumnadel in Werkzeuglängsrichtung.
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Die
bereits erläuterte Führung der Räumnadel
in bzw. an der Führungsstange kann weiter verbessert werden,
wenn die Räumnadel zumindest ein Führungselement
und die Führungsstange zumindest ein korrespondierendes
Führungsgegenelement aufweisen. Führungselement
und Führungsgegenelement können die Relativbewegung
zwischen Räumnadel und Führungsstange in Längsrichtung begrenzen,
sodass insbesondere verhindert wird, dass die Räumnadel,
welche auch als Räumeinsatz bezeichnet wird, aus der Führungsstange
heraus fällt. Dieses gelingt beispielsweise dadurch, dass
das Führungselement der Räumnadel als Führungsstift ausgebildet
ist, welcher in einen Führungsschlitz als Führungsgegenelement
der Führungsstange eingreift. Der Führungsstift
ist dabei vorzugsweise fest (das heißt nicht rotierend)
an der Räumnadel befestigt. Der Führungsstift
kann zum Beispiel eine Durchbrechung der Räumnadel durchdringen
und beidseitig aus dieser herausragen. Der Stift ist dann zum Beispiel
fest in die Durchbrechung eingepresst. Umgekehrt kann auch an der
Führungsstange zumindest ein Führungsstift angeordnet
sein und an der Räumnadel zumindest ein Führungsschlitz.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, mehrere
beabstandete Führungsstifte vorzusehen, welche in einen einzigen
oder auch in mehrere Führungsschlitze eingreifen. Jedenfalls
ist es zweckmäßig, wenn sich der zumindest eine
Führungsschlitz (oder auch mehrere Führunsschlitze)
parallel zu der Vorschubfläche der Räumnadel und
folglich auch parallel zu dem Vorschubkeil der Führungsstange
erstreckt/erstrecken.
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Das
erfindungsgemäße Werkzeugaggregat ist besonders
bevorzugt als Ziehwerkzeugaggregat für eine ziehende Bearbeitung
ausgebildet. Dazu ist es zweckmäßig, wenn sowohl
die Räumnadel als auch die Führungsstange (Messerhalter)
jeweils zumindest einen Befestigungsabschnitt aufweisen, welcher
vorzugsweise an dem jeweils unteren Ende der Räumnadel
bzw. der Führungsstange angeordnet ist. Mit Hilfe dieser
Befestigungsabschnitte lässt sich das Werkzeugaggregat
an eine geeignete Maschine, vorzugsweise eine Nutenziehmaschine
anschließen. Das Werkzeugaggregat kann dabei mit einer
Standard-Nutenziehmaschine verwendet werden. Eine solche Nutenziehmaschine
weist zumindest einen ersten Antrieb und zumindest einen zweiten
Antrieb auf. Es besteht die Möglichkeit, einen ersten Antrieb an
die Räumnadel und einen zweiten Antrieb an die Führungsstange
anzuschließen und die Antriebe während Arbeitshub
und Rückhub synchron zu betreiben. Optional besteht die
Möglichkeit, dass ein erster Antrieb als Hubantrieb oder
Arbeitsantrieb ausgebildet ist, welcher im Zuge der Arbeitshübe
und Rückhübe sowohl die Räumnadel als
auch die Führungsstange antreibt. Der zweite Antrieb kann
dann als Vorschubantrieb auf lediglich die Räumnadel oder lediglich
die Führungsstange arbeiten, wobei der Vorschubantrieb
oder ein entsprechender Vorschubschlitten dann während
der Arbeitshübe und Rückhübe mit dem
Hubantrieb bewegt wird.
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Gegenstand
der Erfindung ist folglich auch eine Nutenziehmaschine zum Herstellen
von Nuten oder dergleichen Vertiefungen in oder an einem Werkstück,
mit zumindest einem Werkzeugaggregat der beschriebenen Art und mit
zumindest einem ersten Antrieb und zumindest einem zweiten Antrieb.
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Gegenstand
der Erfindung ist ferner eine Räumnadel für ein
Werkzeugaggregat der beschriebenen Art. Es kommt in besonderem Maße
darauf an, dass die Räumnadel auf ihrer den Messerschneiden
abgewandten Rückseite eine keilförmige Vorschubfläche
aufweist.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
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1 ein
erfindungsgemäßes Räumwerkzeug in einem
Vertikalschnitt,
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2 den
Gegenstand nach 1 in einem (vereinfachten) Horizontalschnitt.
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In
den Figuren ist ein Werkzeugaggregat 1 zum Herstellen von
Nuten N in einem Werkstück W dargestellt. Dieses Werkzeugaggregat 1 lässt
sich vorzugsweise im Zusammenhang mit einer nicht dargestellten
Nutenziehmaschine verwenden.
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Das
Werkzeugaggregat 1 besteht in seinem grundsätzlichen
Aufbau aus einerseits einer Räumnadel 2 mit mehreren
Messerschneiden 3 und andererseits einer sich in Werkzeuglängsrichtung
L erstreckenden Führungsstange 4, welche zugleich
einen Messerhalter bildet. Räumnadel 2 einerseits
und Führungsstange 4 andererseits sind (während
eines Arbeitshubes und während eines Rückhubes)
gemeinsam in Werkzeuglängsrichtung L auf- und abbewegbar.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Werkzeugaggregat 1 wird
eine Nut N in mehreren Zügen in das Werkstück
W eingebracht. Dazu kann die Räumnadel 2 im Zuge
eines Vorschubes von Hub zu Hub weiter in Richtung des Werkstückes
W zugestellt werden. Die Vorschubrichtung V und folglich Zustellrichtung
erstreckt sich folglich orthogonal zu der Werkzeuglängsrichtung
L, in welcher das Werkzeugaggregat 1 auf und ab bewegt
wird. Um den Vorschub zu realisieren, weist die Führungsstange 4 einen
Vorschubkeil 5 auf, welcher unter einem vorgegebenen Winkel α zu
der Werkzeuglängsrichtung L angeordnet ist. Dieser Vorschubkeil 5 ist
erfindungsgemäß auf der der Räumnadel 2 zugewandten
Vorderseite der Führungsstange 4 angeordnet. Die
Räumnadel 2 ist dementsprechend auf ihrer den
Messerschneiden 3 abgewandten Rückseite mit einer
keilförmigen Vorschubfläche 6 versehen.
Um den Vorschub und folglich die Zustellbewegung zu realisieren,
sind Räumnadel 2 einerseits und Führungsstange 4 andererseits
relativ zueinander in Längsrichtung L verschiebbar.
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Eine
vergleichende Betrachtung der 1 und 2 macht
deutlich, dass die Führungsstange 4 (zugleich)
als Messerhalter für die Räumnadel 2 ausgebildet
ist. Dazu weist die Führungsstange 4 eine Aufnahme
für die Räumnadel 2 auf, wobei die Räumnadel 2 in
dieser Aufnahme der Führungsstange verschiebbar geführt
ist. Diese Aufnahme ist im Ausführungsbeispiel als sich
in Längsrichtung L erstreckende Aufnahmenut 7 ausgebildet.
In diese Aufnahmenut 7 ist die Räumnadel 2 eingesetzt,
sodass die Räumnadel 2 in der Nut 7 verschiebbar
geführt ist. Es versteht sich, dass die Messerschneiden 3 der Räumnadel 2 (zumindest
bereichsweise) aus der Aufnahmenut 7 herausragen. Dabei
ist erkennbar, dass die einzelnen Messerschneiden 4 der
Räumnadel 3 in an sich bekannter Weise unterschiedlich
weit vorstehen. Dieser "Vorstand" der einzelnen Messerschneiden
wächst von unten nach oben. Der Vorschubkeil 5 der
Führungsstange wird von dem unter vorgegebenem Winkel α zur
Längsrichtung L schräg verlaufenden Nutgrund gebildet.
Die Länge L1 des Vorschubkeils 5 der Führungsstange 4 ist
im Ausführungsbeispiel größer als die
Schneidlänge S der Räumnadel. Die Länge
L2 der Vorschubfläche 6 der Räumnadel 2 entspricht
in etwa der Schneidlänge S. Länge L1 und L2 meint
dabei jeweils die Länge entlang der Längsrichtung
L bzw. bezogen auf die Längsrichtung L (vgl. 1).
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Das
erfindungsgemäße Werkzeugaggregat 1 ist
insgesamt einfach aufgebaut, denn es besteht in seinem grundsätzlichen
Aufbau im Wesentlichen aus lediglich der Führungsstange 4 und
der Räumnadel 2. Die keilförmigen Flächen 5, 6 und
folglich schiefen Ebenen, welche den Vorschub realisieren sind einerseits
an die Räumnadel 2 und andererseits an die Führungsstange 4 (einstückig)
angearbeitet. Das gesamte Werkzeugaggregat 1 und folglich
sowohl die Räumnadel 2 als auch die Führungsstange 4 werden während
des Arbeitshubes und auch während des Rückhubes
gemeinsam auf und ab und folglich durch das Werkstück W
hindurch bewegt. Ortsfest angeordnete Bauteile oder dergleichen
sind nicht vorgesehen. Der Arbeitsablauf gestaltet sich daher wie folgt:
Das
Werkstück W wird z. B. von oben auf die an einem Maschinentisch 8 befestigte
Tischbüchse 9 aufgesetzt. Das Werkstück
W kann dann z. B. mit einer nicht dargestellten Spannvorrichtung
verspannt werden. Führungsstange 2 und Räumnadel 4 werden synchron
mit einer geeigneten Maschinenmechanik entlang der Längsrichtung
L in Richtung b gezogen. Die Schneidzähne 3 der Räumnadel 2 erzeugen
in dem Werkstück W einen ersten Schnitt. Anschließend
fahren sowohl die Führungsstange 4 als auch die
Räumnadel 2 entlang der Längsrichtung
L schnell nach oben in Richtung des Pfeils a. Nun wird die Zustellung
und folglich der Vorschub durch (geringe) Verschiebung der Führungsstange 4 relativ
zu der Räumnadel 2 entlang der Längsrichtung
L realisiert. Es besteht die Möglichkeit, entweder die
Führungsstange 4 in Richtung a zu verschieben
oder die Räumnadel 2 in Richtung b zu verschieben.
Grundsätzlich ist auch eine kombinierte Bewegung denkbar.
Im Zuge dieser Relativbewegung wird durch das Zusammenwirken von
Vorschubkeil 5 einerseits und Vorschubfläche 6 andererseits
die Zustellung in Richtung c um das gewünschte Maß realisiert.
Anschließend wird in einem weiteren Arbeitshub der nächste Schnitt
mit vergrößerter Tiefe in das Werkstück
eingebracht. In 1 ist die fertig eingebrachte
Nut N angedeutet. Optional besteht die Möglichkeit, Führungsstange 4 und/oder
Räumnadel 2 vor dem Rückhub etwas zueinander
zu verschieben, und zwar derart, dass sich die Räumnadel 2 etwas
in Richtung d verschiebt. Dieses vereinfacht den Rückhub,
da Berührungen mit dem Werkstück W vermieden werden.
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Besonders
vorteilhaft ist die Tatsache, dass das erfindungsgemäße
Werkzeugaggregat 1 mit einer Nutenziehmaschine eingesetzt
werden kann. Von einer solchen Nutenziehmaschine ist in der 1 lediglich
der Maschinentisch 8 angedeutet. Eine solche Nutenziehmaschine
ist jedoch standardmäßig mit (zumindest) zwei
Antrieben ausgerüstet. Räumnadel 2 und
Führungsstange 4 sind jeweils mit einem endseitigen
Befestigungsabschnitt 10, 11 versehen. Über
diese Befestigungsabschnitte 10, 11 lassen sich
die Räumnadel 2 und die Führungsstange 4 an
die beiden nicht dargestellten Antriebe anschließen.
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Im Übrigen
ist in 1 erkennbar, dass zur Verbesserung der Führung
der Räumnadel 2 in der Führungsstange 4 ein
zusätzliches Führungselement 12 an der
Räumnadel angeordnet ist, welches mit einem korrespondierenden Führungsgegenelement 13 der
Führungsstange 4 zusammenwirkt. Im Ausführungsbeispiel
ist das Führungselement 12 der Räumnadel 2 als
Führungsstift ausgebildet, welcher in einen Führungsschlitz 13 der
Führungsstange eingreift. Der Führungsschlitz 13 erstreckt
sich dabei parallel zu der Vorschubfläche 6 der
Räumnadel 2. Diese Anordnung gewährleistet
insbesondere, dass die Bewegung der Räumnadel 2 relativ
zu der Führungsstange 4 in Längsrichtung
L durch Anschläge begrenzt wird. Auf diese Weise wird auch
gewährleistet, dass die Räumnadel 2 nicht
aus der Führungsstange 4 herausfallen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 1146327 [0002]
- - DE 3240243 A1 [0003]
- - DE 4330529 C2 [0005]