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Die Erfindung betrifft ein Werkzeugaggregat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der spanenden Bearbeitung von Werkstückplatten in sogenannten Durchlaufanlagen sind verschiedene Anforderungen an die Durchlaufanlagen gestellt. Zu den Bearbeitungsaufgaben während eines Produktionsprozesses zählen beispielsweise die Bearbeitung von Werkstückplatten mit unterschiedlicher Werkstückdicke oder auch die Bearbeitung eines Werkstücks mit verschiedenen Werkzeugen. Hierzu sind in der Durchlaufanlage verschiedene Werkzeugaggregate vorgesehen, die je nach Bedarf auch in Arbeitsposition gebracht werden. Sowohl der Wechsel eines Werkzeugaggregats, als auch die anschließende Positionierung der Antriebsspindel und des eingewechselten Werkzeugaggregats kosten Zeit, in der das Werkstück nicht in der Durchlaufanlage bearbeitet werden kann. Da gegenwärtig immer kleinere Losgrößen vom Markt gefordert werden, sind häufige Wechsel der Werkzeugaggregate erforderlich und die Zeitverluste summieren sich.
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Die
DE 199 15 672 C2 zeigt eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Bearbeiten von Kanten eines plattenförmigen Werkstücks mit einem ersten Spanwerkzeug und einem zweiten Spanwerkzeug. Das erste Spanwerkzeug ist auf einem Aufnahmedorn der Vorrichtung fest angeordnet und das zweite Spanwerkzeug ist auf diesem Aufnahmedorn bewegbar angeordnet. Das zweite Spanwerkzeug ist von einer Ruhestellung, in der es nicht mit einem Werkstück in Eingriff steht, in eine Arbeitsstellung bewegbar, in der es mit dem Werkstück in Eingriff gelangt. Das Ein- und Ausfahren des zweiten Spanwerkzeuges von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung und umgekehrt erfolgt über eine pneumatische oder hydraulische Verstellung. Zwischenstellungen zwischen der Arbeitsstellung und der Ruhestellung sind nicht vorgesehen. Die Betriebsposition ist fest vorgegeben, so dass ein Variieren bzw. Anpassen der Betriebsposition an unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben erfordert eine Neuausrichtung des Werkzeugaggregates insgesamt, was aufgrund des hohen Aufwandes dem geforderten flexiblen Produktionsprozess entgegensteht.
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Die
DE 23 15 719 C2 zeigt eine Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstückplatten mit zwei auf einer Werkzeugspindel axial übereinander liegenden Rotationswerkzeugen, die in Axialrichtung der Werkzeugspindel in unterschiedliche axiale Arbeitsstellungen verstellbar sind. Jedes der Rotationswerkzeuge umfasst zur axialen Verstellung der Rotationswerkzeuge eine Traghülse, die in Axialrichtung verschiebbar auf der Werkzeugspindel gelagert ist. Senkrecht zur Axialrichtung der Werkzeugspindel greifen Stellglieder in die Traghülsen ein. Die Stellglieder sind mit den Traghülsen zugeordneten Lagerhülsen verbunden. Die beiden Lagerhülsen können über einen Keilmechanismus auseinander getrieben werden und sind gegeneinander mit einer Feder vorbelastet. Die Keile des Keilmechanismus werden durch Drehen eines Stellteils um eine Achse parallel zur Axialrichtung der Werkzeugspindel zwischen die beiden Lagerhülsen getrieben. Die Auseinanderbewegung der Lagerhülsen wird dabei über die Stellglieder auf die Traghülsen und die Rotationswerkzeuge übertragen. Die gegenläufige Axialverstellung beider Werkzeuge soll bewirken, dass stumpf gewordene Schneidenabschnitte aus dem Zerspanungsbereich genommen werden, während scharfe Abschnitte der gleichen Schneiden nachrücken. Die indirekt über den Keilmechanismus wirkende Verstellkinematik ist für eine Werkzeugpositionierung dann zu ungenau, wenn bestimmte Konturen erreicht werden sollen. Es ist nur ein kleiner Verstellhub erzielbar. Eine genaue Anpassung an Platten mit unterschiedlicher Dicke ist praktisch nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass eine flexible und schnelle Anpassung, vorzugsweise auch während des laufenden Betriebes, an unterschiedliche Bearbeitungsanforderungen von Werkstücken möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeugaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verstellvorrichtung ein stufenlos betätigbares Betätigungselement sowie ein Übertragungselement umfasst, wobei das Betätigungselement stufenlos positionierend auf das Übertragungselement einwirkt, und wobei das Übertragungselement mit dem axial verschiebbaren zweiten Rotationswerkzeug in Axialrichtung fest verbunden ist. Durch die Kombination eines stufenlos betätigbaren Betätigungselementes mit einer festen Verbindung zwischen dem Übertragungselement und dem zweiten Rotationswerkzeug in Axialrichtung der Antriebsspindel ist eine erstens schnelle und zweitens genaue Positionierung des zweiten Rotationswerkzeugs mittels des Übertragungselementes möglich. Eine Verschiebung des Übertragungselements in Axialrichtung der Antriebsspindel wird direkt auf das zweite Rotationswerkzeug übertragen. Aufgrund der genauen Positionierung der beiden Rotationswerkzeuge zueinander ist eine präzise Anpassung des Werkzeugaggregats an die Bearbeitungserfordernisse selbst bei einem großen Hub möglich. Das Werkzeugaggregat kann für verschiedene Bearbeitungszwecke benutzt werden. Hierzu ist kein Austausch des Werkzeugaggregats erforderlich. Die Anpassung erfolgt durch eine Veränderung der Relativposition der beiden Rotationswerkzeuge zueinander, was ohne Zeitverlust zwischen der Bearbeitung von zwei Werkstücken erfolgen kann. Eine Anpassung an verschiedene Werkstücke mit verschiedenen Anforderungen an das Werkzeugaggregat ist schnell und einfach auch bei sehr kleinen Losgrößen möglich.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Werkzeugaggregats besteht darin, dass eine erneute Positionierung des Werkzeugaggregats und einer zugehörigen Tastvorrichtung nach einer Veränderung der Relativposition der Rotationswerkzeuge zueinander nicht erforderlich ist. Dadurch ist eine schnelle und einfache Bearbeitung eines Werkstücks möglich.
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Das Betätigungselement kann ein Zahnstangentrieb, ein Linearmotor oder dgl. sein. In vorteilhafter Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Betätigungselement ein Gewinde umfasst, welches in eine Mutter des Übertragungselementes eingreift. Es ist ein Spindeltrieb gebildet, mittels dessen bei minimiertem Spiel und ausgezeichneter Wiederholbarkeit bestimmte Positionen auch bei einem großen Verstellhub ansfahrbar sind. Bei geeigneter Auslegung kann sich eine Selbsthemmung mit hoher Haltekraft einstellen.
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Im Rahmen der Erfindung kann eine manuelle Verstellung vorgesehen sein. Vorteilhaft weist das Werkzeugaggregat einen Motor für das Betätigungselement auf. Dadurch kann die Relativpositionierung der Rotationswerkzeuge zueinander beispielsweise in einer Durchlaufanlage automatisiert erfolgen. Der Bediener muss nicht in die Durchlaufanlage eingreifen und kann die Veränderung am Werkzeugaggregat über die Steuerung vornehmen. Auf diese Weise ist eine schnelle und einfache Einstellung der Relativposition der beiden Rotationswerkzeuge zueinander möglich.
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Vorteilhaft umfasst das erste Rotationswerkzeug einen zylindrischen Abschnitt und das zweite Rotationswerkzeug einen hülsenartigen Abschnitt. Der zylindrische Abschnitt besitzt eine Längsachse, die gleichzeitig eine Rotationssymmetrieachse einer äußeren Mantelfläche des zylindrischen Abschnitts ist. Die Längsachse des zylindrischen Abschnitts fällt mit der Axialrichtung der Antriebsspindel zusammen. Der hülsenartige Abschnitt des zweiten Rotationswerkzeugs umschließt den zylindrischen Abschnitt des ersten Rotationswerkzeugs. Der hülsenartige Abschnitt des zweiten Rotationswerkzeugs ist auf dem zylindrischen Abschnitt des ersten Rotationswerkzeugs in Axialrichtung verschiebbar. Dadurch ist eine sichere Verschiebung der beiden Rotationswerkzeuge gegeneinander möglich. Gleichzeitig ist gewährleistet, dass das erste Rotationswerkzeug und das zweite Rotationswerkzeug eine gemeinsame Drehachse besitzen.
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Vorteilhaft ist am ersten Rotationswerkzeug eine Führung angeordnet. Die Führung am ersten Rotationswerkzeug korrespondiert mit einer am zweiten Rotationswerkzeug festgelegten Gegenführung. Die Führung und die Gegenführung greifen derart in einander, dass das erste Rotationswerkzeug und das zweite Rotationswerkzeug gegeneinander unverdrehbar in Bezug auf die Axialrichtung der Antriebsspindel sind. Dadurch ist sichergestellt, dass das zweite Rotationswerkzeug nicht in das erste Rotationswerkzeug in Bezug auf die Axialrichtung verdreht wird. Das zweite Rotationswerkzeug wird über das erste Rotationswerkzeug zu einer Drehbewegung derselben Drehzahl angetrieben. Ein separater Antrieb für das zweite Rotationswerkzeug ist nicht erforderlich.
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Beispielsweise für eine gleichzeitige und beidseitige Kantenbearbeitung kann es zweckmäßig sein, mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugaggregates einen bestimmten Abstand zwischen den beiden Werkzeugen einzustellen. In einer vorteilhaften Variante umfasst das Werkzeugaggregat eine Stellung des ersten Rotationswerkzeugs und des zweiten Rotationswerkzeugs, in der die Schneiden des ersten Rotationswerkzeugs und die Schneiden des zweiten Rotationswerkzeugs in Axialrichtung ineinander greifen. Auf diese Weise können die Schneiden des ersten Rotationswerkzeugs und des zweiten Rotationswerkzeugs beispielsweise zur Fertigung von Nuten unterschiedlicher Breite genutzt werden. Die Nutbreite wird hierbei durch Verändern der Relativposition der ineinander greifenden Schneiden des ersten und des zweiten Rotationswerkzeugs eingestellt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einer Draufsicht ein erfindungsgemäßes Werkzeugaggregat mit zwei Rotationswerkzeugen, deren Schneiden ineinander greifen,
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2 in einer schematischen Ansicht gemäß des in 1 mit II gekennzeichneten Schnitts das Werkzeugaggregat aus 1 in einer Stellung mit sich in Axialrichtung überlappenden Schneiden und
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3 die Anordnung nach 2 mit dem oberen Rotationswerkzeug im axial angehobenen Zustand zur Bildung einer vergrößerten effektiven Schneidenbreite.
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1 zeigt ein Werkzeugaggregat 1 mit einem ersten Rotationswerkzeug 2 und einem zweiten Rotationswerkzeug 3. Die Rotationswerkzeuge 2, 3 sind drehfest mit einer Antriebsspindel 4 verbunden und weisen Schneiden 22 bzw. Schneiden 23 auf. Die Schneiden 22 des ersten Rotationswerkzeuges 2 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt und gleichmäßig zu einander beabstandet. Das gleiche gilt auch für die Schneiden 23 des zweiten Rotationswerkzeuges 3. Insgesamt sind die Schneiden 22 auf Lücke zu den Schneiden 23 und umgekehrt. Mit anderen Worten kann je eine Schneide 22 zwischen je zwei Schneiden 23 positioniert werden und umgekehrt.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung des Werkzeugaggregats 1 entlang des in 1 mit II bezeichneten Schnitts durch eine Axialrichtung 5 der Antriebsspindel 4. Das zweite Rotationswerkzeug 3 ist in Axialrichtung 5 der Antriebsspindel 4 relativ zum ersten Rotationswerkzeug 2 auf der Antriebsspindel 4 verschiebbar. Das erste Rotationswerkzeug 2 ist in Axialrichtung 5 unverschiebbar auf der Antriebsspindel 4 festgelegt. Die Antriebsspindel ist zusammen mit den Rotationswerkzeugen 2, 3 um eine gemeinsame Rotationsachse 15 drehbar gelagert. Die Rotationsachse 15 fällt mit der Längsachse der Antriebsspindel 4 zusammen und zeigt also in Axialrichtung 5 der Antriebsspindel 4.
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Am in Bezug auf die Rotationsachse 15 radial äußeren Rand des ersten Rotationswerkzeugs 2 sind die Schneiden 22 festgelegt. Am in Bezug auf die Rotationsachse 15 äußeren Rand des zweiten Rotationswerkzeugs 3 sind die Schneiden 23 festgelegt. In 2 ist das Werkzeugaggregat 1 in einer Stellung 20 des ersten Rotationswerkzeugs 2 relativ zum zweiten Rotationswerkzeug 3 gezeigt, in der die Schneiden 22 des ersten Rotationswerkzeugs 2 und die Schneiden 23 des zweiten Rotationswerkzeugs 23 in Axialrichtung 5 der Antriebsspindel 4 ineinander greifen. Die Schneiden 22 und die Schneiden 23 überlappen sich. In Axialrichtung 5 weisen die Schneiden 22 und die Schneiden 23 in der Stellung 20 des ersten Rotationswerkzeugs 2 und des zweiten Rotationswerkzeugs 3 eine gemeinsame effektive erste Schneidenbreite d1 auf.
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Die effektive Schneidenbreite lässt sich durch ein Verschieben des zweiten Rotationswerkzeugs 3 entlang der Axialrichtung 5 der Antriebsspindel 4 verändern. Hierzu ist die Verstellvorrichtung 6 vorgesehen. Die Verstellvorrichtung 6 umfasst ein Übertragungselement 7, ein stufenlos betätigbares Betätigungselement 8, eine Betätigungshalterung 9 und einen Motor 10. Das Betätigungselement 8 wirkt für eine stufenlose axiale Positionierung des zweiten Rotationswerkzeugs 3 auf das Übertragungselement 7 ein. Das Übertragungselement 7 ist mit dem axial verschiebbaren zweiten Rotationswerkzeug 3 in Axialrichtung 5 fest verbunden. Das Betätigungselement 8 umfasst ein Gewinde 17. Das Gewinde 17 des Betätigungselements 8 wechselwirkt mit einem Innengewinde bzw. mit einer Mutter des Übertragungselements 7. Das Betätigungselement 8 ist in der Betätigungshalterung 9 in Axialrichtung 5 unverschiebbar gehalten. Die Betätigungshalterung 9 ist in Axialrichtung 5 relativ zum ersten Rotationswerkzeug 2 unbeweglich. Das Übertragungselement 8 ist von dem Motor 10 antreibbar.
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In den 2 und 3 sind auf dem ersten Rotationswerkzeug 2 ein Referenzpunkt 42 und auf dem zweiten Rotationswerkzeug 3 ein Referenzpunkt 43 markiert. Der Referenzpunkt 42 und der Referenzpunkt 43 besitzen in der Stellung 20 der 2 einen Abstand a1 zueinander. Der Abstand der Referenzpunkte 42, 43 in Axialrichtung 5, und damit die Relativposition des ersten Rotationswerkzeugs 2 und des zweiten Rotationswerkzeugs 3 zueinander, ist über die Verstellvorrichtung 6 beeinflussbar. Hierzu wird das Betätigungselement 8 vom Motor 10 zu einer Drehbewegung angetrieben. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Betätigungselement 8 manuell drehbar ist. Bei der Drehbewegung ist die Position des Betätigungselements 8 in Axialrichtung 5 durch die Betätigungshalterung 9 festgelegt. Ein Dorn 16 des Betätigungselements 8 greift in eine nicht dargestellte Nut der Betätigungshalterung 9 und verhindert so eine Verschiebung des Betätigungselements 8 in Axialrichtung 5. Bei der Drehbewegung des Betätigungselements 8 schraubt sich das Gewinde 17 des Betätigungselements 8 in das Gewinde des Übertragungselements 7 und bewegt so das Übertragungselement 7 in Axialrichtung 5 der Antriebsspindel 4. Das Übertragungselement 7 ist mit dem axial verschiebbaren zweiten Rotationswerkzeug 3 in Axialrichtung 5 fest verbunden. Das zweite Rotationswerkzeug 3 folgt einer Bewegung des Übertragungselements 7 in Axialrichtung 5. Dabei verändert sich auch der Abstand des Referenzpunkts 43 zum Referenzpunkt 42.
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3 zeigt das Werkzeugaggregat 1 aus 2 in einer abweichenden Stellung 21 des ersten Rotationswerkzeugs 2 relativ zum zweiten Rotationswerkzeug 3, bei der sich der Referenzpunkt 43 und der Referenzpunkt 42 in einem Abstand a2 zueinander befinden. Der Abstand a2 in der Stellung 21 ist größer als der Abstand a1 der Referenzpunkte 42, 43 in der in 2 gezeigten Stellung 20. In der in 3 gezeigten Stellung 21 befindet sich das Übertragungselement 7 näher an der Betätigungshalterung 9 als in der in 2 gezeigten Stellung 20. Die Schneiden 22, 23 greifen in der Stellung 21 nur minimal ineinander. Die Schneiden 22, 23 besitzen in der Stellung 21 eine gemeinsame effektive zweite Schneidenbreite d2. Die gemeinsame effektive Schneidenbreite d2 in der Stellung 21 ist größer als die gemeinsame erste Schneidenbreite d1 in der Stellung 20.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass das erste Rotationswerkzeug 2 und das zweite Rotationswerkzeug 3 zusammen mit ihren Schneiden 22, 23 mittels der Stellvorrichtung 6 so weit voneinander entfernen werden, dass zwischen den Schneiden 22, 23 in Axialrichtung 5 ein Abstand gebildet ist. In diesem Fall bewirken die Schneiden 22, 23 bei Einwirkung des Werkzeugaggregats 1 auf ein Werkstück keinen gemeinsamen Schnitt, sondern zwei voneinander getrennte Schnitte. Auf diese Weise lässt sich mit dem Werkzeugaggregat 1 beispielsweise bei der Bearbeitung der Kante eines Werkstücks in einem einzigen Arbeitsschritt eine Feder an der Kante ausbilden. Insgesamt können jedenfalls im Rahmen der Erfindung zwei Rotationswerkzeuge 2, 3 zum Einsatz kommen, deren Schneiden 22, 23 beliebige untereinander gleiche oder voneinander abweichende Schnittkonturen aufweisen. Als Beispiel für den letztgenannten Fall sei hier der gemeinsame Einsatz eines Nutwerkzeuges mit einem im definierten axialen Abstand dazu angeordneten Abrundwerkzeug genannt. Allgemein gilt, dass die Schneiden 22, 23 wahlweise zur Bildung einer gemeinsamen Schnittkontur ineinander greifen oder für zwei gleichzeitige, räumlich aber getrennte Schnitte einen axialen Abstand zueinander haben können.
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Die Stellung des Betätigungselements 8, und damit die Stellung der Schraube 8 im Übertragungselement 7, ist durch den Motor 10 bei dessen Stillstand fixiert. Auf diese Weise ist auch der Abstand der Referenzpunkte 42, 43, und damit der Abstand der beiden Rotationswerkzeuge 2, 3, zueinander fixiert.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, umfasst das erste Rotationswerkzeug 2 einen zylindrischen Abschnitt 11. Das zweite Rotationswerkzeug 3 umfasst einen hülsenartigen Abschnitt 12. Der zylindrische Abschnitt 11 besitzt eine Längsachse, die gleichzeitig eine Rotationssymmetrieachse einer äußeren Mantelfläche des zylindrischen Abschnitts 11 ist. Die Längsachse des zylindrischen Abschnitts 11 fällt mit der Rotationsachse 15, also mit der Längsachse der Antriebsspindel 4, zusammen. Der hülsenartige Abschnitt 12 umschließt den zylindrischen Abschnitt 11. Der hülsenartige Abschnitt 12 ist in Axialrichtung 5 auf dem zylindrischen Abschnitt 11 verschiebbar.
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Zur Vermeidung einer Verdrehung des zweiten Rotationswerkzeugs 3 relativ zum ersten Rotationswerkzeug 2 in Bezug auf die Rotationsachse 15 ist im ersten Rotationswerkzeug 2 eine Führung 13 angeordnet, die in eine am zweiten Rotationswerkzeug 3 korrespondierend angeordnete Gegenführung 14 eingreift. Die Gegenführung 14 ist eine zylindrische Ausnehmung, deren Längsachse sich in Axialrichtung 5 der Antriebsspindel 4 erstreckt. Die Führung 13 ist ein Zapfen, der an die Form der zylindrischen Ausnehmung der Gegenführung 14 angepasst ist. Die Längsrichtung des Zapfens der Führung 13 erstreckt sich in Axialrichtung 5 der Antriebsspindel 4. Die Führung 13 und die Gegenführung 14 greifen derart ineinander, dass das erste Rotationswerkzeug 2 und das zweite Rotationswerkzeug 3 gegeneinander unverdrehbar in Bezug auf die Axialrichtung 5 sind. Auf diese Weise wird das zweite Rotationswerkzeug 3 bei einer Drehung des ersten Rotationswerkzeugs 2 mitgedreht. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Führung am ersten Rotationswerkzeug und die Gegenführung am zweiten Rotationswerkzeug zwischen dem zylindrischen Abschnitt 11 des ersten Rotationswerkzeugs 2 und den hülsenartigen Abschnitt 12 des zweiten Rotationswerkzeugs 3 angeordnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19915672 C2 [0003]
- DE 2315719 C2 [0004]
