EP3969199B1 - Bearbeitungseinheit und bearbeitungsmaschine zur bearbeitung eines werkstücks an einer werkstückwand sowie verfahren zur herstellung einer bearbeitungseinheit der genannten art - Google Patents

Bearbeitungseinheit und bearbeitungsmaschine zur bearbeitung eines werkstücks an einer werkstückwand sowie verfahren zur herstellung einer bearbeitungseinheit der genannten art Download PDF

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EP3969199B1
EP3969199B1 EP20722307.4A EP20722307A EP3969199B1 EP 3969199 B1 EP3969199 B1 EP 3969199B1 EP 20722307 A EP20722307 A EP 20722307A EP 3969199 B1 EP3969199 B1 EP 3969199B1
Authority
EP
European Patent Office
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support
processing unit
tool
working axis
tension
Prior art date
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Active
Application number
EP20722307.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3969199C0 (de
EP3969199A1 (de
Inventor
Udo TRAUTZ
Alexander Muthny
Matthias Kluge
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Felss Systems GmbH
Original Assignee
Felss Systems GmbH
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Publication date
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Publication of EP3969199B1 publication Critical patent/EP3969199B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/12—Forming profiles on internal or external surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/76—Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups

Definitions

  • the invention also relates to a processing machine for processing a workpiece on a workpiece wall, with a processing unit and with a processing drive, by means of which the workpiece and the processing unit are moved relative to one another along a working axis of the processing unit with one of the processing unit in a pre-stroke direction of the processing unit towards the workpiece carried out forward stroke and are movable with a return stroke carried out by the machining unit in a return stroke direction of the machining unit away from the workpiece.
  • the invention relates to a method for producing a machining unit of the type mentioned at the outset.
  • Processing units and processing machines of the aforementioned type are used, for example, in metalworking and there, among other things, for profiling the wall of holes in metal components.
  • a frequent application is the generation of a toothing on the wall of an on the relevant component provided blind hole.
  • the machining unit carries out a pre-stroke relative to the workpiece to be machined along a working axis of the machining unit towards the workpiece and a return stroke which follows the pre-stroke and is carried out in the opposite direction of the pre-stroke in a return stroke direction away from the workpiece.
  • the processing can in particular be of a separating and/or reshaping nature.
  • the machining tool arranged on the tool abutment of the machining unit is in contact with the workpiece both during the forward stroke and during the return stroke.
  • machining-related forces act on the machining tool in alternating directions along the working axis.
  • it must be ensured that the position of the machining tool on the tool abutment does not change during a machining process, regardless of the machining forces acting on the machining tool.
  • the common feature is a tool body of a machining unit that acts as a tool abutment and is provided at the end in the forward stroke direction of the machining unit with a cylindrical fastening area that runs along the working axis of the machining unit.
  • the cylindrical fastening area is reduced in cross-section compared to the rest of the tool body adjacent in the return stroke direction, forming a shoulder extending transversely to the working axis.
  • the cylindrical mounting portion has a smooth-walled axial section that attaches to the rest of the tool body.
  • the smooth-walled axial section is followed in the advance stroke direction of the previously known machining unit by an axial threaded section of the cylindrical fastening area provided with an external thread.
  • the processing tool is designed like a sleeve and has an axial length which corresponds approximately to the length of the smooth-walled axial section of the cylindrical fastening area provided on the tool body. To fix it to the tool body, the machining tool is pushed onto the smooth-walled axial section of the cylindrical fastening area.
  • a locking nut is then screwed onto the threaded section of the cylindrical fastening area and by tightening the locking nut the machining tool is braced between the locking nut on the one hand and the shoulder formed by the rest of the tool body on the other hand. Due to the locking nut and the shoulder on the rest of the tool body, the machining tool is positively secured during a machining process both against undesired displacement in the forward stroke direction and against undesired displacement in the return stroke direction. Due to the form fit on both sides, the machining tool maintains its desired position on the tool body of the previously known machining unit even when large machining-related forces act on the machining tool along the working axis of the machining unit.
  • the second design of the processing unit according to the prior art has an extended area of application in this regard DE 20 2009 005 552 U1 , which in the pre-stroke direction from the smooth-walled axial portion of the cylindrical Fastening area of the tool body and the processing tool seated on this is limited and on which accordingly no opposite to the processing tool in the forward stroke direction above threaded portion is provided with a locking nut.
  • the possible uses of the second design of the previously known machining unit are limited insofar as the connection between the machining tool and the smooth-walled axial section of the cylindrical fastening area provided on the tool body is less load-bearing than the positive connection in the case of the first design of the prior art.
  • the reason for the reduced load-carrying capacity is the fact that the machining tool, which delimits the machining unit of the second type in the pre-stroke direction, is fixed to the smooth-walled axial section of the cylindrical fastening area of the tool body by means of material joining, in particular by soldering or gluing.
  • the object of the present invention is to provide a processing unit with an optimally set pretension of the tension element of the clamping device and a processing machine with such a processing unit as well as a method for producing such a processing unit.
  • the machining tool of the machining unit according to patent claim 1 is supported in a form-fitting manner on the tool abutment along the working axis of the machining unit both in the forward stroke direction and in the return stroke direction, without the need for a fastening means arranged upstream of the machining tool in the forward stroke direction for this purpose. Consequently, the machining unit according to the claims is suitable both for applications in which a fastener arranged upstream of the machining tool in the pre-stroke direction would be a hindrance and for applications in which, due to the machining, large forces act on the machining tool along the working axis of the machining unit and are transferred from the machining tool to the tool abutment are.
  • the machining unit according to the claims is preferably limited by the machining tool in the forward stroke direction.
  • the processing machine equipped with the processing unit according to the invention is designed in particular as an axial forming machine.
  • the machining tool is supported in a form-fitting manner on the side of the tool abutment in the pre-stroke direction on the pre-stroke support surface provided there.
  • the machining tool is supported in a form-fitting manner on the return stroke support surface of the tool abutment spaced apart from the forward stroke support surface in the return stroke direction.
  • the return stroke support surface of the tool abutment is acted upon by the actuating element of the clamping device according to the invention in the forward stroke direction.
  • the actuating element acts on the return stroke support surface of the tool abutment by means of the tension element of the clamping device according to the invention, which is connected to the machining tool and which, even during a return stroke of the machining unit, both the actuating element of the clamping device against the return stroke support surface and the machining tool against the Pre-stroke support surface pulls.
  • the tension element the clamping device according to the invention along the working axis of the processing unit is sufficiently prestressed.
  • the pretensioning of the tension element of the tensioning device according to the invention along the working axis of the machining unit is generated within the scope of the method according to the invention for producing the machining unit according to the invention by means of a tensioning device.
  • a tensioning device To connect the tension element of the tensioning device to a tension member of the tensioning device, the tension element is provided with a corresponding coupling device.
  • the machining unit with the tool abutment is supported in the return stroke direction on a device-side abutment of the tensioning device.
  • the pulling element of the tensioning device is acted upon in the return stroke direction.
  • the pulling element of the clamping device of the machining unit is connected to the machining tool on the side remote from the pulling member of the tensioning device and is supported by the machining tool on the forward stroke support surface of the tool abutment in the return stroke direction.
  • the adjusting element of the tensioning device When the tension element of the tensioning device is subjected to tension, the adjusting element of the tensioning device, which is seated on the tension element and is in threaded engagement with the tension element, is moved into a desired position by rotary actuation along the working axis.
  • the target position of the actuating element of the tensioning device is preferably selected such that immediately with the lifting of the effected by means of the tension element of the tensioning device tensile stress of the tension element of the tensioning device, the bias of the tension element between the adjusting element of the clamping device acting on the return stroke supporting surface and the machining tool acting on the forward stroke supporting surface has the desired amount.
  • the rotary actuation of the adjusting element during the tensile loading of the pulling element of the clamping device preferably takes place when the adjusting element is at a distance from the return stroke support surface of the tool abutment. If the actuating element is at a distance from the return stroke support surface during the rotary actuation, friction between the actuating element and the tool abutment that would otherwise occur and possibly impair the accuracy of the positioning of the actuating element is avoided. Since no friction between the actuating element and the tool abutment has to be overcome, only a relatively small tightening torque is required for the rotary actuation of the actuating element.
  • the processing unit can be separated from the tension clamping device.
  • the clamping element of the clamping device acts on the return stroke support surface of the tool abutment.
  • the machining tool is pulled towards the pre-stroke support surface.
  • the pretensioning of the tension element of the tensioning device of the processing unit is generated by means of a hydraulic tension tensioning device.
  • the hydraulic tensile stress on the tension element enables the tensile stress on the tension element to be exact in terms of amount. This is of particular importance insofar as the prestressing of the tension element should be set to a maximum value, but at the same time the material-dependent tensile strength of the tension element must not be exceeded.
  • the attitude of Pre-stressing the tension element to a maximum value is recommended against the background that, during a return stroke of the machining unit, the machining tool is secured against lifting off the pre-stroke support surface of the tool abutment, the better the greater the amount of force with which the machining tool is exerted by the tension element of the fixture is pulled against the prestroke support surface on the tool abutment. If the pre-tensioning of the tension element can be set precisely, the tensile strength of the tension element can be utilized to the maximum.
  • a type of construction according to the invention is conceivable in which the tension element of the tensioning device is pretensioned both by rotary actuation of the actuating element and with the aid of a tension tensioning device.
  • a readjustment by rotary actuation of the actuating element following the separation of the tensioning element of the tensioning device from the tensioning element of the tensioning device is conceivable if the desired pretension has not yet been set on the tensioning element immediately when it is released by the tensioning device (patent claim 2).
  • a coupling thread provided on the pulling element is preferred as a coupling device, by means of which a detachable threaded connection can be established with the pulling element of the tensioning device (patent claim 3).
  • the pulling element of the clamping device is designed as a pulling rod (claim 4).
  • the tool abutment of the machining unit according to the invention is preferably designed as a hollow body which is provided with a receptacle for the tension element, in particular the tension rod, of the clamping device extending along the working axis of the machining unit.
  • the machining tool and the tensioning element of the clamping device In order to ensure a permanently effective support of the machining tool on the pre-stroke support surface of the tool abutment, in a development of the machining unit according to the invention between the machining tool and the tensioning element of the clamping device is provided with a form-fitting connection, via which the prestressing of the tensioning element is converted into an action on the pre-stroke support surface of the tool abutment by the machining tool (patent claim 6).
  • the machining tool and the tension element of the clamping device In order to produce the form fit, the machining tool and the tension element of the clamping device have a corresponding component geometry.
  • mutually associated surfaces on the machining tool and on the pulling element are preferred, which run essentially perpendicular to the working axis of the machining unit according to the invention, or a conical shape on one and a corresponding counter-conical shape on the other of the components to be positively connected to one another.
  • an adjusting element designed as an adjusting nut can be in threaded engagement with the pulling element of the tensioning device (patent claim 7).
  • the adjusting nut is provided with an outer contour which in turn is adapted to an operating tool.
  • the machining tool delimits the machining unit in the forward stroke direction.
  • patent claim 8 provides that the tool abutment of the machining unit according to the invention is limited by the return stroke support surface in the return stroke direction. If the return stroke support surface forms the limitation of the tool abutment on the return stroke side, then a sufficiently large loading surface is available on the tool abutment for the actuating element of the clamping device.
  • the adjusting element associated with the return stroke support surface is easily accessible, in particular for setting the pretension of the tension element of the tensioning device.
  • the unit with machining tool, tool abutment and clamping device is not directly connected to a machining drive but rather via a coupling element.
  • the processing drive is used to generate the relative movement a workpiece to be machined and the machining unit according to the invention.
  • the coupling element between the unit with machining tool, tool abutment and clamping device on the one hand and the machining drive on the other hand can serve as an adapter, the design of which varies depending on the application on the drive side, for example, and which then makes it possible to connect one and the same unit with machining tool, tool abutment and clamping device in an application-specific manner to connect a processing drive.
  • connection between the unit with machining tool, tool abutment and clamping device on the one hand and the coupling element on the other hand also withstands large machining forces
  • a positive connection between the tool abutment and the coupling element is provided in a further preferred embodiment of the machining unit according to the invention.
  • the tool abutment and the coupling element are screwed together.
  • a screw connection between the tool abutment and the coupling element that is preferred according to the invention results from patent claim 10.
  • the production of the screw connection between the tool abutment and the coupling element of the machining unit according to the invention causes a tensile stress on a threaded projection of the tool abutment, which is effective in the return stroke direction, and thus a tensile stress and prestress of the pulling element of the clamping device.
  • the threaded projection of the tool abutment is screwed into an internal thread on the coupling element in the manner of a screw bolt.
  • the overhang of the tool abutment which extends transversely to the working axis of the machining unit in relation to the threaded projection, runs onto a stop surface on the coupling element side with a stop surface on the abutment side.
  • the abutment-side threaded projection forms the abutment-side return stroke support surface for the adjusting element of the clamping device on an end face pointing in the return stroke direction
  • the elongation of the abutment-side threaded projection causes a tensile stress and prestressing of the tension element of the clamping device connected to the adjusting element via the adjusting element supported on the end face of the threaded projection .
  • a processing unit 1 is shown in the scope of a sub-unit 2 , which in turn comprises a processing tool 3 , a tool abutment 4 and a clamping device 5 .
  • the processing tool 3 is a conventional forming die made of hard metal, which is used on a wall of a blind hole 6 in an in Figure 1a metallic workpiece 7 indicated by dashed lines to create a toothing.
  • the processing tool 3 is provided in the usual way with a shaping toothing.
  • the teeth of the shaping toothing on the machining tool 3 run along a working axis 8 of the machining unit 1.
  • the machining unit 1 and the workpiece 7 are moved relative to one another along the working axis 8 .
  • a forward stroke executed by the machining unit 1 in a forward stroke direction (arrow 9) towards the workpiece 7 is followed by a return stroke of the machining unit 1 directed away from the workpiece 7 in a return stroke direction 10.
  • the machining tool 3 is in contact with the wall of the workpiece 7 both during the forward stroke and during the return stroke of the machining unit 1.
  • the forces acting on the machining tool 3 along the working axis 8 due to machining are transferred to the tool abutment 4.
  • the machining tool 3 engaging in the wall of the blind hole 6 is supported against the pre-stroke direction 9 on a pre-stroke support surface 11 on the abutment side.
  • the pre-stroke support surface 11 on the abutment side extends essentially perpendicularly to the working axis 8.
  • the machining tool 3 in contact with the wall of the blind hole 6 tends to lift off the pre-stroke support surface 11 of the tool abutment 4 along the working axis 8 . This is prevented by the machining tool 3 being supported against the return stroke direction 10 on a return stroke support surface 13 on the abutment side.
  • the abutment-side return stroke support surface 13 is different from the abutment-side pre-stroke support surface 11 in the return stroke direction 10 spaced and facing away from the abutment-side pre-stroke support surface 11.
  • the machining tool 3 is not supported directly on the return stroke support surface 13 of the tool abutment 4, but via a pull rod 14 provided as a pull element and structurally separate from the tool abutment 4, as well as via an adjusting element of the clamping device 5 seated on the pull rod 14 and designed as an adjusting nut 15.
  • the pull rod 14 of the clamping device 5 extends in a receptacle 16 of the tool abutment 4, which is designed as a hollow body, along the working axis 8.
  • the pull rod 14 ends flush with the machining tool 3. Consequently, in the example shown, the machining tool 3 delimits together with the the front face of the pull rod 14 located in the pre-stroke direction 9, the machining unit 1 in the pre-stroke direction 9.
  • the face of the pull rod 14 located in the pre-stroke direction 9 can be set back counter to the pre-stroke direction 9 compared to the face of the machining tool 3 located in the pre-stroke direction 9. In both cases, the wall of the blind hole 6 can be machined by means of the machining tool 3 over its entire axial length.
  • the pull rod 14 is positively connected to the machining tool 3 on the side located in the forward stroke direction 9 .
  • the cross section of the tie rod 14 widens, forming a shoulder 17 on the tie rod side that runs perpendicularly to the working axis 8.
  • the shoulder 17 on the tie rod 14 acts to produce the form fit between the tie rod 14 and the machining tool 3 with a tool-side shoulder that is also perpendicular the working axis 8 running tool-side shoulder 18 together.
  • the end of the pull rod 14 pointing in the return stroke direction 10 is provided with an external thread 19 on the pull rod side.
  • the external thread 19 on the tie rod side forms an adjusting thread 19a, with which the adjusting nut 15 of the tensioning device 5 is in threaded engagement.
  • the adjusting nut 15 can be moved along the connecting rod 14 can be shifted either in the forward stroke direction 9 or in the return stroke direction 10 .
  • Due to the self-locking design of the adjusting thread 19a and the internal thread on the adjusting nut 15 that meshes with it, the adjusting nut 15 also maintains a set position along the working axis 8 when a force acts on the adjusting nut 15 along the working axis 8 .
  • the adjusting nut 15 is provided with an outer contour. A rotary actuation of the adjusting nut 15 about the working axis 8 is possible with the aid of a tool adapted to the outer contour of the adjusting nut 15 .
  • An abutment-side external thread 20 is provided on a bolt-like threaded projection 21 of the tool abutment 4 at the end of the tool abutment 4 located in the return stroke direction 10 .
  • the end face of the threaded projection 21 pointing in the return stroke direction 10 forms the return stroke support surface 13 of the tool abutment 4.
  • the threaded projection 21 has a reduced cross-section compared to the part of the tool abutment 4 adjoining in the forward stroke direction 9.
  • an annular stop surface 22 on the abutment side which is concentric with the threaded projection 21 and extends in the transverse direction of the working axis 8 , is formed on the tool abutment 4 .
  • FIG Figure 1b shown sub-unit 52 of a processing unit 51 differs from sub-unit 2 according to FIG Figure 1a only through the constructive realization of the form fit between the pull rod 14 of the clamping device 5 and the machining tool 3.
  • a cone 53 on the tie rod side and a countercone 54 on the tool side are provided as interacting positive locking elements.
  • the pull rod 14 is pretensioned along the working axis 8 . Due to the pretension, the pull rod 14 pulls the machining tool 3 against the pre-stroke support surface 11 on the abutment side and the adjusting nut 15 against the return stroke support surface 13 on the abutment side.
  • a hydraulic tensioning device 23, as shown in FIG figure 2 is shown schematically.
  • the sub-unit 52 of the machining unit 51 is inserted with the external thread 20 of the tool abutment 4 into an internal thread of a threaded bore 24 on a device-side abutment 25 provided part of the tensioning device 23 is screwed.
  • the tool abutment 4 is effectively supported on the device-side abutment 25 in the return stroke direction 10 .
  • the clamping nut 15 seated on the pull rod 14 rests on the abutment-side return stroke support surface 13 of the tool abutment 4 without force or under the effect of the slight prestressing of the pull rod 14 .
  • tie rod 14 of the sub-unit 52 is screwed into a threaded bore 26 on a tie rod 27 of the tensioning device 23 with a section of the tie rod-side external thread 19 provided as a coupling thread 19b and thereby connected to the tie rod 27 .
  • the adjusting nut 15 of the clamping device 5 lifts off the return stroke support surface 13 of the tool abutment 4 and the adjusting nut 15 can be advanced into a previously defined desired position along the working axis 8 by rotary actuation about the working axis 8 on the drawbar 14. without friction occurring during the rotary actuation of the adjusting nut 15 between the latter and the return stroke support surface 13 of the tool abutment 4, which makes the rotary actuation of the adjusting nut 15 more difficult and the accuracy of the setting of the adjusting nut 15 possibly impairing.
  • the tie rod 14 is separated from the pulling element 27 of the tensioning device 23.
  • the adjusting nut 15 acts on the return stroke support surface 13 of the tool abutment 4 and the machining tool 3 acts on the forward stroke support surface 11 of the tool abutment 4 under the effect of the prestressing of the tension rod 14 that has now been generated.
  • the target position of the adjusting nut 15 on the tie rod 14 is defined in such a way that after the tie rod 14 has been separated from the tie rod 27 of the tensioning device 23, the tie rod 14 is prestressed in such a way that during the machining of the workpiece 7 executed return stroke of the machining unit 51, on the one hand, lifting of the machining tool 3 from the pre-stroke support surface 11 on the abutment side is effectively prevented and, on the other hand, the resulting tensile stress on the pull rod 14, to which the tensile stress on the pull rod 14 caused by the return stroke of the machining unit 51 and the previously set pretension of the tie rod 14 does not exceed the material-dependent tensile strength of the tie rod 14.
  • the pull member 27 of the tensioning device 23 is hydraulically loaded in the pull direction 28 to prestress the pull rod 14 .
  • the hydraulic tensile stress on the tie rod 14 enables the pre-tensioning of the tie rod 14 to be set with exact amounts.
  • the pre-tensioning of the tie rod 14 be functionally reliable set to a maximum value that does not lead to a breakage of the pull rod 14 even in total with the processing-related tensile stress of the pull rod 14.
  • the sub-unit 52 with the tension rod 14 prestressed in the above manner is unscrewed from the device-side abutment 25 of the tensioning device 23 and thereby separated from the tensioning device 23 .
  • Subunit 52 is then joined to machining unit 51 using an adapter provided as a coupling element.
  • the processing unit 1 is mounted in an in figure 3 tool holder 30 , indicated by dashed lines, of a processing drive 34 of a processing machine designed as an axial forming machine 31 .
  • a processing drive 34 of a processing machine designed as an axial forming machine 31 .
  • the tool abutment 4 and the adapter 29 are screwed together.
  • the threaded projection 21 of the tool abutment 4 provided with the external thread 20 is screwed in the manner of a screw bolt into an internal thread on the wall of a bolt receptacle 32 provided on the adapter 29 .
  • the overhang of the tool abutment 4 that extends transversely to the working axis 8 of the machining unit 1 in relation to the threaded projection 21 runs onto a stop surface 33 on the coupling element or adapter side with the stop surface 22 on the abutment.
  • the abutment-side threaded projection 21 at the in the end face pointing in the return stroke direction 10 forms the abutment-side return stroke support surface 13 for the adjusting nut 15 of the clamping device 5
  • the elongation of the abutment-side threaded projection 21 causes a slight tensile stress and prestressing of the pull rod 14 via the adjusting nut 15 supported on the end face of the threaded projection 21 over the previously generated bias out.
  • This assembly-related additional prestressing of the tie rod 14 must be taken into account when dimensioning the prestressing of the tie rod 14 generated by means of the tensioning device 23 .

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinheit zur Bearbeitung eines Werkstücks an einer Werkstückwand unter Relativbewegung des Werkstücks und der Bearbeitungseinheit längs einer Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit mit einem von der Bearbeitungseinheit in einer Vorhubrichtung der Bearbeitungseinheit zu dem Werkstück hin ausgeführten Vorhub und mit einem von der Bearbeitungseinheit in einer Rückhubrichtung der Bearbeitungseinheit von dem Werkstück weg ausgeführten Rückhub,
    • mit einem Bearbeitungswerkzeug zur Bearbeitung der Werkstückwand, wobei das Bearbeitungswerkzeug bei dem Vorhub und bei dem Rückhub der Bearbeitungseinheit mit dem Werkstück in Kontakt ist,
    • mit einem für das Bearbeitungswerkzeug vorgesehenen Werkzeugwiderlager, welches eine in die Vorhubrichtung weisende widerlagerseitige Vorhub-Stützfläche sowie eine von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche längs der Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit in der Rückhubrichtung beabstandete und in die Rückhubrichtung weisende und dadurch von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche abgewandte widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche aufweist, wobei das Bearbeitungswerkzeug der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche in der Vorhubrichtung vorgeordnet ist und wobei das Bearbeitungswerkzeug bei dem Vorhub der Bearbeitungseinheit an der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche entgegen der Vorhubrichtung und bei dem Rückhub der Bearbeitungseinheit an der widerlagerseitigen Rückhub-Stützfläche entgegen der Rückhubrichtung abgestützt ist sowie
    • mit einer Spannvorrichtung, mittels derer das Bearbeitungswerkzeug längs der Arbeitsachse gegen die widerlagerseitige Vorhub-Stützfläche und gegen die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche spannbar ist und die ein von dem Werkzeugwiderlager baulich getrenntes Zugelement umfasst, das sich längs der Arbeitsachse erstreckt und das längs der Arbeitsachse einerseits mit dem Bearbeitungswerkzeug verbunden ist und andererseits ein Stellgewinde aufweist, mit welchem sich ein Stellelement der Spannvorrichtung im Gewindeeingriff befindet,
    • wobei bei der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche längs der Arbeitsachse gegenüberliegendem Bearbeitungswerkzeug das Stellelement der Spannvorrichtung der von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche abgewandten widerlagerseitigen Rückhub-Stützfläche längs der Arbeitsachse gegenüberliegt,
    • wobei das von dem Werkzeugwiderlager baulich getrennte Zugelement der Spannvorrichtung auf Zug längs der Arbeitsachse vorspannbar ist und
    • wobei bei auf Zug längs der Arbeitsachse vorgespanntem Zugelement der Spannvorrichtung die von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche abgewandte widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche durch das Stellelement der Spannvorrichtung längs der Arbeitsachse in Richtung auf das Bearbeitungswerkzeug beaufschlagt ist und das Bearbeitungswerkzeug mittels des Stellelements und des auf Zug beanspruchten Zugelements der Spannvorrichtung längs der Arbeitsachse gegen die widerlagerseitige Vorhub-Stützfläche und gegen die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche gespannt ist.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks an einer Werkstückwand, mit einer Bearbeitungseinheit und mit einem Bearbeitungsantrieb, mittels dessen das Werkstück und die Bearbeitungseinheit relativ zueinander längs einer Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit mit einem von der Bearbeitungseinheit in einer Vorhubrichtung der Bearbeitungseinheit zu dem Werkstück hin ausgeführten Vorhub und mit einem von der Bearbeitungseinheit in einer Rückhubrichtung der Bearbeitungseinheit von dem Werkstück weg ausgeführten Rückhub bewegbar sind.
  • Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Bearbeitungseinheit der eingangs genannten Art.
  • Bearbeitungseinheiten und Bearbeitungsmaschinen der vorgenannten Art werden beispielsweise in der Metallbearbeitung und dort unter anderem zur Profilierung der Wand von Löchern in metallischen Bauteilen verwendet. Ein häufiger Anwendungsfall ist dabei die Erzeugung einer Verzahnung an der Wand eines an dem betreffenden Bauteil vorgesehenen Sacklochs. Während des Bearbeitungsprozesses führt die Bearbeitungseinheit relativ zu dem zu bearbeitenden Werkstück einen längs einer Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit zu dem Werkstück hin gerichteten Vorhub sowie einen sich an den Vorhub anschließenden und in Gegenrichtung des Vorhubs in einer Rückhubrichtung von dem Werkstück weg ausgeführten Rückhub aus. Zur Erzeugung der Relativbewegung von Bearbeitungseinheit und Werkstück können ausschließlich die Bearbeitungseinheit oder ausschließlich das Werkstück oder sowohl die Bearbeitungseinheit als auch das Werkstück längs der Arbeitsachse bewegt werden. Die Bearbeitung kann insbesondere trennender und/oder umformender Natur sein.
  • Sowohl bei dem Vorhub als auch bei dem Rückhub befindet sich das an dem Werkzeugwiderlager der Bearbeitungseinheit angeordnete Bearbeitungswerkzeug mit dem Werkstück in Kontakt. Infolgedessen wirken auf das Bearbeitungswerkzeug längs der Arbeitsachse bearbeitungsbedingte Kräfte in wechselnden Richtungen. Im Interesse eines qualitativ hochwertigen Bearbeitungsergebnisses muss sichergestellt sein, dass sich während eines Bearbeitungsprozesses die Position des Bearbeitungswerkzeugs an dem Werkzeugwiderlager ungeachtet der auf das Bearbeitungswerkzeug wirkenden Bearbeitungskräfte nicht verändert.
  • Dies wird im Falle des in DE 20 2009 005 552 U1 offenbarten Standes der Technik auf zweierlei Weise erreicht.
  • Beiden Varianten des Standes der Technik gemäß DE 20 2009 005 552 U1 gemeinsam ist ein als Werkzeugwiderlager fungierender Werkzeugkörper einer Bearbeitungseinheit, der an dem in der Vorhubrichtung der Bearbeitungseinheit gelegenen Ende mit einem längs der Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit verlaufenden zylindrischen Befestigungsbereich versehen ist. Der zylindrische Befestigungsbereich ist gegenüber dem in der Rückhubrichtung angrenzenden restlichen Werkzeugkörper unter Ausbildung einer sich quer zu der Arbeitsachse erstreckenden Schulter querschnittsreduziert.
  • Im Falle einer ersten Bauart des Standes der Technik gemäß DE 20 2009 005 552 U1 weist der zylindrische Befestigungsbereich einen glattwandigen axialen Abschnitt auf, der an dem restlichen Werkzeugkörper ansetzt. Auf den glattwandigen axialen Abschnitt folgt in der Vorhubrichtung der vorbekannten Bearbeitungseinheit ein mit einem Außengewinde versehener axialer Gewindeabschnitt des zylindrischen Befestigungsbereichs. Das Bearbeitungswerkzeug ist hülsenartig ausgebildet und besitzt eine axiale Länge, die in etwa der Länge des glattwandigen axialen Abschnitts des an dem Werkzeugkörper vorgesehenen zylindrischen Befestigungsbereichs entspricht. Zur Fixierung an dem Werkzeugkörper wird das Bearbeitungswerkzeug auf den glattwandigen axialen Abschnitt des zylindrischen Befestigungsbereichs aufgeschoben. Anschließend wird auf den Gewindeabschnitt des zylindrischen Befestigungsbereichs eine Arretierungsmutter aufgeschraubt und durch Anziehen der Arretierungsmutter wird das Bearbeitungswerkzeug zwischen der Arretierungsmutter einerseits und der von dem restlichen Werkzeugkörper ausgebildeten Schulter andererseits verspannt. Durch die Arretierungsmutter und die Schulter an dem restlichen Werkzeugkörper ist das Bearbeitungswerkzeug während eines Bearbeitungsprozesses sowohl gegen eine unerwünschte Verlagerung in der Vorhubrichtung als auch gegen eine unerwünschte Verlagerung in der Rückhubrichtung formschlüssig gesichert. Aufgrund des beidseitigen Formschlusses behält das Bearbeitungswerkzeug seine Sollposition an dem Werkzeugkörper der vorbekannten Bearbeitungseinheit auch dann bei, wenn auf das Bearbeitungswerkzeug große bearbeitungsbedingte Kräfte längs der Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit wirken. Der Einsatz dieser Bauart der vorbekannten Bearbeitungseinheit scheidet allerdings in Anwendungsfällen aus, in denen der gegenüber dem Bearbeitungswerkzeug in der Vorhubrichtung vorstehende Gewindeabschnitt des an dem Werkzeugkörper vorgesehenen zylindrischen Befestigungsbereichs und die auf dem Gewindeabschnitt aufsitzende Arretierungsmutter etwa aufgrund der räumlichen Gegebenheiten an dem zu bearbeitenden Werkstück hinderlich wären.
  • Einen in dieser Hinsicht erweiterten Anwendungsbereich besitzt die zweite Bauart der Bearbeitungseinheit des Standes der Technik gemäß DE 20 2009 005 552 U1 , die in der Vorhubrichtung von dem glattwandigen axialen Abschnitt des zylindrischen Befestigungsbereichs des Werkzeugkörpers und dem auf diesem aufsitzenden Bearbeitungswerkzeug begrenzt wird und an der dementsprechend kein gegenüber dem Bearbeitungswerkzeug in der Vorhubrichtung vorstehender Gewindeabschnitt mit Arretierungsmutter vorgesehen ist. Die Einsatzmöglichkeiten der zweiten Bauart der vorbekannten Bearbeitungseinheit sind aber insofern beschränkt, als die Verbindung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem glattwandigen axialen Abschnitt des an dem Werkzeugkörper vorgesehenen zylindrischen Befestigungsbereichs weniger lastaufnahmefähig ist als die formschlüssige Verbindung im Falle der ersten Bauart des Standes der Technik. Grund für die verminderte Lastaufnahmefähigkeit ist der Umstand, dass das Bearbeitungswerkzeug, welches die Bearbeitungseinheit zweiter Bauart in der Vorhubrichtung begrenzt, durch stoffschlüssiges Fügen, insbesondere durch Löten oder Kleben, auf dem glattwandigen axialen Abschnitt des zylindrischen Befestigungsbereichs des Werkzeugkörpers fixiert wird.
  • Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bekannt aus EP 0 734 803 A2 . Diese Druckschrift betrifft ein drehantreibbares Werkzeug mit einem Halter und mit einem Werkzeugkopf. Der Halter und der Werkzeugkopf werden von einer axialen Öffnung durchsetzt, durch die sich ein Zuganker erstreckt. Der Zuganker stützt sich mit einem axialen Ende an dem Werkzeugkopf ab. An dem gegenüberliegenden axialen Ende ist der Zuganker mit einem Außengewinde versehen. Mit dem Außengewinde des Zugankers kämmt das Innengewinde einer auf dem Zuganker aufsitzenden Zugmutter. Die Zugmutter liegt einer von dem Werkzeugkopf abliegenden Stirnfläche des Halters des vorbekannten Werkzeugs gegenüber. Zur Erzeugung einer in axialer Richtung wirksamen Verbindung des Halters und des Werkzeugkopfes wird der Zuganker durch Drehen der Zugmutter axial vorgespannt.
  • Ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungseinheit mit einer optimal eingestellten Vorspannung des Zugelements der Spannvorrichtung und eine Bearbeitungsmaschine mit einer derartigen Bearbeitungseinheit sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Bearbeitungseinheit bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Bearbeitungseinheit gemäß Patentanspruch 1, durch die Bearbeitungsmaschine gemäß Patentanspruch 11 und durch das Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 12.
  • Das Bearbeitungswerkzeug der Bearbeitungseinheit gemäß Patentanspruch 1 ist längs der Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit sowohl in der Vorhubrichtung als auch in der Rückhubrichtung formschlüssig an dem Werkzeugwiderlager abgestützt, ohne dass es zu diesem Zweck eines gegenüber dem Bearbeitungswerkzeug in der Vorhubrichtung vorgeordneten Befestigungsmittels bedarf. Folglich eignet sich die anspruchsgemäße Bearbeitungseinheit sowohl für Anwendungsfälle, in denen ein gegenüber dem Bearbeitungswerkzeug in der Vorhubrichtung vorgeordnetes Befestigungsmittel hinderlich wäre als auch für Anwendungsfälle, in denen bearbeitungsbedingt große Kräfte auf das Bearbeitungswerkzeug längs der Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit wirken und von dem Bearbeitungswerkzeug in das Werkzeugwiderlager abzutragen sind. Vorzugsweise wird die anspruchsgemäße Bearbeitungseinheit durch das Bearbeitungswerkzeug in der Vorhubrichtung begrenzt. Die mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit ausgerüstete Bearbeitungsmaschine ist insbesondere als Axialformmaschine ausgeführt.
  • Bei einem Vorhub der Bearbeitungseinheit ist das Bearbeitungswerkzeug an der in der Vorhubrichtung gelegenen Seite des Werkzeugwiderlagers an der dort vorgesehenen Vorhub-Stützfläche formschlüssig abgestützt. Bei einem auf einen Vorhub folgenden Rückhub erfolgt die formschlüssige Abstützung des Bearbeitungswerkzeugs an der von der Vorhub-Stützfläche in der Rückhubrichtung beabstandeten Rückhub-Stützfläche des Werkzeugwiderlagers. Dabei wird die Rückhub-Stützfläche des Werkzeugwiderlagers von dem Stellelement der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung in der Vorhubrichtung beaufschlagt. Die Beaufschlagung der Rückhub-Stützfläche des Werkzeugwiderlagers durch das Stellelement wird mittels des Zugelements der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung bewirkt, das mit dem Bearbeitungswerkzeug verbunden ist und das auch bei einem Rückhub der Bearbeitungseinheit sowohl das Stellelement der Spannvorrichtung gegen die Rückhub-Stützfläche als auch das Bearbeitungswerkzeug gegen die Vorhub-Stützfläche zieht.
  • Um zu verhindern, dass das Bearbeitungswerkzeug bei einem Rückhub der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit aufgrund der bei dem Rückhub auf das Bearbeitungswerkzeug wirkenden Kräfte entgegen der Vorhubrichtung von der Vorhub-Stützfläche abhebt und dadurch seine Position an dem Werkzeugwiderlager längs der Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit unerwünschterweise ändert, ist das Zugelement der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung längs der Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit hinreichend stark vorgespannt.
  • Die Vorspannung des Zugelements der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung längs der Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit mittels eines Zugspanngeräts erzeugt. Zur Anbindung des Zugelements der Spannvorrichtung an ein Zugorgan des Zugspanngeräts ist das Zugelement mit einer entsprechenden Kupplungseinrichtung versehen. An einem geräteseitigen Widerlager des Zugspanngeräts wird die Bearbeitungseinheit mit dem Werkzeugwiderlager in der Rückhubrichtung abgestützt. Mittels des Zugorgans des Zugspanngeräts, das mit dem Zugelement der Spannvorrichtung der Bearbeitungseinheit verbunden ist, wird das Zugelement dann auf Zug in der Rückhubrichtung beansprucht. Zu diesem Zweck wird das Zugorgan des Zugspanngeräts in der Rückhubrichtung beaufschlagt. Dabei ist das Zugelement der Spannvorrichtung der Bearbeitungseinheit an der von dem Zugorgan des Zugspanngeräts abliegenden Seite mit dem Bearbeitungswerkzeug verbunden und über das Bearbeitungswerkzeug an der Vorhub-Stützfläche des Werkzeugwiderlagers in der Rückhubrichtung abgestützt.
  • Bei auf Zug beanspruchtem Zugelement der Spannvorrichtung wird das auf dem Zugelement aufsitzende und sich dabei mit dem Zugelement in einem Gewindeeingriff befindende Stellelement der Spannvorrichtung durch Drehbetätigung längs der Arbeitsachse in eine Sollposition bewegt. Die Sollposition des Stellelements der Spannvorrichtung ist vorzugsweise derart gewählt, dass unmittelbar mit Aufhebung der mittels des Zugorgans des Zugspanngeräts bewirkten Zugbeanspruchung des Zugelements der Spannvorrichtung die Vorspannung des Zugelements zwischen dem die Rückhub-Stützfläche beaufschlagenden Stellelement der Spannvorrichtung und dem die Vorhub-Stützfläche beaufschlagenden Bearbeitungswerkzeug den gewünschten Betrag aufweist.
  • Die Drehbetätigung des Stellelements während der Zugbeanspruchung des Zugelements der Spannvorrichtung erfolgt vorzugsweise bei von der Rückhub-Stützfläche des Werkzeugwiderlagers beabstandetem Stellelement. Ist das Stellelement bei der Drehbetätigung von der Rückhub-Stützfläche beabstandet, so wird eine ansonsten auftretende und die Genauigkeit der Positionierung des Stellelements möglicherweis beeinträchtigende Reibung zwischen dem Stellelement und dem Werkzeugwiderlager vermieden. Da keine Reibung zwischen dem Stellelement und dem Werkzeugwiderlager zu überwinden ist, bedarf es für die Drehbetätigung des Stellelements auch nur eines verhältnismäßig geringen Anzugsmoments.
  • Nach der zweckentsprechenden Positionierung des Stellelements auf dem Zugelement der Spannvorrichtung wird die Zugbeanspruchung des Zugelements aufgehoben und die Bearbeitungseinheit kann von dem Zugspanngerät getrennt werden. Unter der Wirkung der zuvor erzeugten Vorspannung des Zugelements beaufschlagt das Spannelement der Spannvorrichtung die Rückhub-Stützfläche des Werkzeugwiderlagers. Ebenfalls unter der Wirkung der zuvor erzeugten Vorspannung des Zugelements wird das Bearbeitungswerkzeug zu der Vorhub-Stützfläche hin gezogen.
  • Besondere Ausführungsarten der Bearbeitungseinheit gemäß Patentanspruch 1 und des Herstellungsverfahrens gemäß Patentanspruch 12 ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 10 und 13.
  • Ausweislich Patentanspruch 13 wird die Vorspannung des Zugelements der Spannvorrichtung der Bearbeitungseinheit mittels eines hydraulischen Zugspanngeräts erzeugt. Die hydraulische Zugbeanspruchung des Zugelements ermöglicht eine betragsmäßig exakte Zugbeanspruchung des Zugelements. Dies ist insofern von besonderer Bedeutung, als die Vorspannung des Zugelements einerseits auf einen Maximalwert eingestellt werden sollte, gleichzeitig aber die werkstoffabhängige Zugfestigkeit des Zugelements nicht überschritten werden darf. Die Einstellung der Vorspannung des Zugelements auf einen Maximalwert empfiehlt sich vor dem Hintergrund, dass bei einem Rückhub der Bearbeitungseinheit das Bearbeitungswerkzeug umso besser gegen ein Abheben von der Vorhub-Stützfläche des Werkzeugwiderlagers gesichert ist, je größer der Betrag der Kraft ist, mit welcher das Bearbeitungswerkzeug durch das Zugelement der Spannvorrichtung gegen die Vorhub-Stützfläche an dem Werkzeugwiderlager gezogen wird. Ist die Vorspannung des Zugelements exakt einstellbar, kann die Zugfestigkeit des Zugelements maximal ausgenutzt werden.
  • Denkbar ist eine Erfindungsbauart, im Falle derer das Zugelement der Spannvorrichtung sowohl durch Drehbetätigung des Stellelements als auch unter Zuhilfenahme eines Zugspanngeräts vorgespannt ist. Erfindungsgemäß denkbar ist eine Nachjustage durch Drehbetätigung des Stellelements im Anschluss an die Trennung des Zugelements der Spannvorrichtung von dem Zugorgan des Zugspanngeräts, sofern sich an dem Zugelement unmittelbar mit dessen Freigabe durch das Zugspanngerät noch nicht die gewünschte Vorspannung eingestellt hat (Patentanspruch 2).
  • Als Kupplungseinrichtung bevorzugt wird ein an dem Zugelement vorgesehenes Kupplungsgewinde, mittels dessen sich eine lösbare Gewindeverbindung mit dem Zugorgan des Zugspanngeräts herstellen lässt (Patentanspruch 3).
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit ist das Zugelement der Spannvorrichtung als Zugstange ausgebildet (Patentanspruch 4).
  • Ausweislich Patentanspruch 5 ist das Werkzeugwiderlager der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit vorzugsweise als Hohlkörper ausgeführt, der mit einer sich längs der Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit erstreckenden Aufnahme für das Zugelement, insbesondere die Zugstange, der Spannvorrichtung versehen ist.
  • Um eine dauerhaft wirksame Abstützung des Bearbeitungswerkzeugs an der Vorhub-Stützfläche des Werkzeugwiderlagers zu gewährleisten, ist in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Zugelement der Spannvorrichtung eine formschlüssige Verbindung vorgesehen, über welche die Vorspannung des Zugelements in eine Beaufschlagung der Vorhub-Stützfläche des Werkzeugwiderlagers durch das Bearbeitungswerkzeug umgesetzt wird (Patentanspruch 6). Zur Herstellung des Formschlusses weisen das Bearbeitungswerkzeug und das Zugelement der Spannvorrichtung eine entsprechende Bauteilgeometrie auf. Erfindungsgemäß bevorzugt werden einander zugeordnete Flächen an dem Bearbeitungswerkzeug und an dem Zugelement, die im Wesentlichen senkrecht zu der Arbeitsachse der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit verlaufen oder eine konische Form an dem einen und eine entsprechende gegenkonische Form an dem anderen der formschlüssig miteinander zu verbindenden Bauteile.
  • Mit dem Zugelement der Spannvorrichtung kann sich insbesondere ein als Stellmutter ausgeführtes Stellelement im Gewindeeingriff befinden (Patentanspruch 7). Für Fälle, in denen die Vorspannung des Zugelements wenigstens teilweise durch Drehbetätigung des Stellelements erzeugt wird, ist die Stellmutter mit einer Außenkontur versehen, die ihrerseits an ein Betätigungswerkzeug angepasst ist.
  • In Falle einer bevorzugten Erfindungsbauart begrenzt das Bearbeitungswerkzeug die Bearbeitungseinheit in der Vorhubrichtung. Ergänzend oder alternativ ist ausweislich Patentanspruch 8 vorgesehen, dass das Werkzeugwiderlager der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit durch die Rückhub-Stützfläche in der Rückhubrichtung begrenzt wird. Bildet die Rückhub-Stützfläche die rückhubseitige Begrenzung des Werkzeugwiderlagers, so steht an dem Werkzeugwiderlager für das Stellelement der Spannvorrichtung eine hinreichend große Beaufschlagungsfläche zur Verfügung. Außerdem ist das der Rückhub-Stützfläche zugeordnete Stellelement insbesondere zur Einstellung der Vorspannung des Zugelements der Spannvorrichtung gut zugänglich.
  • Gemäß Patentanspruch 9 ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die Einheit mit Bearbeitungswerkzeug, Werkzeugwiderlager und Spannvorrichtung nicht unmittelbar sondern vielmehr über ein Kupplungselement an einen Bearbeitungsantrieb angebunden. Der Bearbeitungsantrieb dient zur Erzeugung der Relativbewegung eines zu bearbeitenden Werkstücks und der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit. Das Kupplungselement zwischen der Einheit mit Bearbeitungswerkzeug, Werkzeugwiderlager und Spannvorrichtung einerseits und dem Bearbeitungsantrieb andererseits kann als Adapter dienen, dessen Bauweise etwa auf der Antriebsseite anwendungsbezogen variiert und der es dann ermöglicht, ein und dieselbe Einheit mit Bearbeitungswerkzeug, Werkzeugwiderlager und Spannvorrichtung in einer anwendungsspezifischen Weise an einen Bearbeitungsantrieb anzubinden.
  • Damit die Verbindung zwischen der Einheit mit Bearbeitungswerkzeug, Werkzeugwiderlager und Spannvorrichtung einerseits und dem Kupplungselement andererseits auch großen Bearbeitungskräften standhält, ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Werkzeugwiderlager und dem Kupplungselement vorgesehen. Insbesondere sind das Werkzeugwiderlager und das Kupplungselement miteinander verschraubt.
  • Eine erfindungsgemäß bevorzugte Schraubverbindung zwischen dem Werkzeugwiderlager und dem Kupplungselement ergibt sich aus Patentanspruch 10. Im Falle dieser Erfindungsbauart bewirkt die Herstellung der Schraubverbindung zwischen dem Werkzeugwiderlager und dem Kupplungselement der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit eine in der Rückhubrichtung wirksame Zugbeanspruchung eines Gewindevorsprungs des Werkzeugwiderlagers und dadurch eine Zugbeanspruchung und Vorspannung des Zugelements der Spannvorrichtung. Der Gewindevorsprung des Werkzeugwiderlagers wird nach Art eines Schraubenbolzens in ein Innengewinde an dem Kupplungselement eingeschraubt. Wie ein Schraubenkopf läuft dabei der gegenüber dem Gewindevorsprung quer zu der Arbeitsachse der Bearbeitungseinheit bestehende Überstand des Werkzeugwiderlagers mit einer widerlagerseitigen Anschlagfläche auf eine kupplungselementseitige Anschlagfläche auf. Ein mit einer Drehbewegung des in axialer Richtung an dem Kupplungselement abgestützten Werkzeugwiderlagers relativ zu dem Kupplungselement verbundenes Anziehen des Werkzeugwiderlagers führt folglich zu einer Längung des widerlagerseitigen Gewindevorsprungs. Da der widerlagerseitige Gewindevorsprung an einer in die Rückhubrichtung weisenden Stirnfläche die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche für das Stellelement der Spannvorrichtung ausbildet, bewirkt die Längung des widerlagerseitigen Gewindevorsprungs über das an der Stirnfläche des Gewindevorsprungs abgestützte Stellelement eine Zugbeanspruchung und Vorspannung des mit dem Stellelement verbundenen Zugelements der Spannvorrichtung.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1a:
    eine Teileinheit einer Bearbeitungseinheit erster Bauart zur Erstellung einer Verzahnung an einer Wand eines Sacklochs an einem metallischen Werkstück,
    Figur 1b:
    eine Teileinheit einer Bearbeitungseinheit zweiter Bauart zur Erstellung einer Verzahnung an einer Wand eines Sacklochs an einem metallischen Werkstück,
    Figur 2:
    die Teileinheit gemäß Figur 1b an einem Zugspanngerät bei der Erzeugung einer Vorspannung einer Zugstange der Teileinheit und
    Figur 3:
    die Bearbeitungseinheit erster Bauart umfassend die Teileinheit gemäß Figur 1a.
  • In Figur 1a ist eine Bearbeitungseinheit 1 im Umfang einer Teileinheit 2 dargestellt, die ihrerseits ein Bearbeitungswerkzeug 3, ein Werkzeugwiderlager 4 und eine Spannvorrichtung 5 umfasst.
  • Bei dem Bearbeitungswerkzeug 3 handelt es sich um eine herkömmliche Umformmatrize aus Hartmetall, die dazu dient an einer Wand eines Sacklochs 6 in einem in Figur 1a gestrichelt angedeuteten metallischen Werkstück 7 eine Verzahnung zu erstellen. Zu diesem Zweck ist das Bearbeitungswerkzeug 3 in gewohnter Weise mit einer formgebenden Verzahnung versehen. Die Zähne der formgebenden Verzahnung an dem Bearbeitungswerkzeug 3 verlaufen längs einer Arbeitsachse 8 der Bearbeitungseinheit 1.
  • Zur Herstellung der Verzahnung an der Wand des Sacklochs 6 werden die Bearbeitungseinheit 1 und das Werkstück 7 längs der Arbeitsachse 8 relativ zueinander bewegt. Auf einen von der Bearbeitungseinheit 1 in einer Vorhubrichtung (Pfeil 9) zu dem Werkstück 7 hin ausgeführten Vorhub folgt dabei ein von dem Werkstück 7 weg gerichteter Rückhub der Bearbeitungseinheit 1 in einer Rückhubrichtung 10.
  • Sowohl bei dem Vorhub als auch bei dem Rückhub der Bearbeitungseinheit 1 befindet sich das Bearbeitungswerkzeug 3 im Kontakt mit der Wand des Werkstücks 7. Die auf das Bearbeitungswerkzeug 3 bearbeitungsbedingt längs der Arbeitsachse 8 wirkenden Kräfte werden in das Werkzeugwiderlager 4 abgetragen.
  • Bei dem Vorhub der Bearbeitungseinheit 1 ist das in die Wand des Sacklochs 6 eingreifende Bearbeitungswerkzeug 3 an einer widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche 11 entgegen der Vorhubrichtung 9 abgestützt. Ebenso wie eine der Vorhub-Stützfläche 11 des Werkzeugwiderlagers 4 gegenüberliegende Gegenfläche 12 des Bearbeitungswerkzeugs 3 erstreckt sich die widerlagerseitige Vorhub-Stützfläche 11 im Wesentlichen senkrecht zu der Arbeitsachse 8.
  • Bei dem Rückhub der Bearbeitungseinheit 1 in der Rückhubrichtung 10 ist das mit der Wand des Sacklochs 6 in Kontakt befindliche Bearbeitungswerkzeug 3 bestrebt, längs der Arbeitsachse 8 von der Vorhub-Stützfläche 11 des Werkzeugwiderlagers 4 abzuheben. Dies wird durch eine entgegen der Rückhubrichtung 10 wirksame Abstützung des Bearbeitungswerkzeugs 3 an einer widerlagerseitigen Rückhub-Stützfläche 13 verhindert. Die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche 13 ist von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche 11 in der Rückhubrichtung 10 beabstandet und dabei von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche 11 abgewandt.
  • Die Abstützung des Bearbeitungswerkzeugs 3 an der Rückhub-Stützfläche 13 des Werkzeugwiderlagers 4 erfolgt nicht unmittelbar sondern über eine als Zugelement vorgesehene und von dem Werkzeugwiderlager 4 baulich getrennte Zugstange 14 sowie über ein auf der Zugstange 14 aufsitzendes und als Stellmutter 15 ausgebildetes Stellelement der Spannvorrichtung 5.
  • Die Zugstange 14 der Spannvorrichtung 5 erstreckt sich in einer Aufnahme 16 des als Hohlkörper ausgebildeten Werkzeugwiderlagers 4 längs der Arbeitsachse 8. In der Vorhubrichtung 9 endet die Zugstange 14 flächenbündig mit dem Bearbeitungswerkzeug 3. Folglich begrenzt in dem dargestellten Beispielsfall das Bearbeitungswerkzeug 3 gemeinsam mit der in der Vorhubrichtung 9 gelegenen Stirnfläche der Zugstange 14 die Bearbeitungseinheit 1 in der Vorhubrichtung 9. Alternativ kann die in der Vorhubrichtung 9 gelegene Stirnfläche der Zugstange 14 gegenüber der in der Vorhubrichtung 9 gelegenen Stirnfläche des Bearbeitungswerkzeugs 3 entgegen der Vorhubrichtung 9 zurückgesetzt sein. In beiden Fällen kann die Wand des Sacklochs 6 mittels des Bearbeitungswerkzeugs 3 über ihre gesamte axiale Länge bearbeitet werden.
  • An der in der Vorhubrichtung 9 gelegenen Seite ist die Zugstange 14 mit dem Bearbeitungswerkzeug 3 formschlüssig verbunden. Zu diesem Zweck erweitert sich der Querschnitt der Zugstange 14 unter Ausbildung einer senkrecht zu der Arbeitsachse 8 verlaufenden zugstangenseitigen Schulter 17. Die Schulter 17 an der Zugstange 14 wirkt zur Herstellung des Formschlusses zwischen der Zugstange 14 und dem Bearbeitungswerkzeug 3 mit einer werkzeugseitigen, gleichfalls senkrecht zu der Arbeitsachse 8 verlaufenden werkzeugseitigen Schulter 18 zusammen.
  • Das in die Rückhubrichtung 10 weisende Ende der Zugstange 14 ist mit einem zugstangenseitigen Außengewinde 19 versehen. Das zugstangenseitige Außengewinde 19 bildet ein Stellgewinde 19a, mit welchem sich die Stellmutter 15 der Spannvorrichtung 5 im Gewindeeingriff befindet. Durch Drehbetätigung der Stellmutter 15 um die Arbeitsachse 8 kann die Stellmutter 15 längs der Zugstange 14 wahlweise in der Vorhubrichtung 9 oder in der Rückhubrichtung 10 verlagert werden. Aufgrund der selbsthemmenden Ausbildung des Stellgewindes 19a und des mit diesem kämmenden Innengewindes an der Stellmutter 15 behält die Stellmutter 15 eine eingestellte Position längs der Arbeitsachse 8 auch dann bei, wenn auf die Stellmutter 15 eine Kraft längs der Arbeitsachse 8 wirkt. Die Stellmutter 15 ist mit einer Außenkontur versehen. Mit Hilfe eines an die Außenkontur der Stellmutter 15 angepassten Werkzeugs ist eine Drehbetätigung der Stellmutter 15 um die Arbeitsachse 8 möglich.
  • Ein widerlagerseitiges Außengewinde 20 ist an dem in der Rückhubrichtung 10 gelegenen Ende des Werkzeugwiderlagers 4 an einem bolzenartigen Gewindevorsprung 21 des Werkzeugwiderlagers 4 vorgesehen. Die in die Rückhubrichtung 10 weisende Stirnfläche des Gewindevorsprungs 21 bildet die Rückhub-Stützfläche 13 des Werkzeugwiderlagers 4. Der Gewindevorsprung 21 ist gegenüber dem in der Vorhubrichtung 9 angrenzenden Teil des Werkzeugwiderlagers 4 querschnittsreduziert. Infolgedessen ist an dem Werkzeugwiderlager 4 eine ringförmige, mit dem Gewindevorsprung 21 konzentrische und sich in Querrichtung der Arbeitsachse 8 erstreckende widerlagerseitige Anschlagfläche 22 ausgebildet.
  • Eine in Figur 1b dargestellte Teileinheit 52 einer Bearbeitungseinheit 51 unterscheidet sich von der Teileinheit 2 gemäß Figur 1a lediglich durch die konstruktive Realisierung des Formschlusses zwischen der Zugstange 14 der Spannvorrichtung 5 und dem Bearbeitungswerkzeug 3.
  • Anstelle der zugstangenseitigen Schulter 17 und der mit dieser zusammenwirkenden werkzeugseitigen Schulter 18 der Teileinheit 2 sind im Falle der Teileinheit 52 als miteinander zusammenwirkende Formschlusselemente ein zugstangenseitiger Konus 53 und ein werkzeugseitiger Gegenkonus 54 vorgesehen.
  • Damit das Bearbeitungswerkzeug 3 bei dem gegenüber dem Werkstück 7 ausgeführten Rückhub der Bearbeitungseinheit 1, 51 nicht von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche 11 abhebt, ist die Zugstange 14 auf Zug längs der Arbeitsachse 8 vorgespannt. Aufgrund der Vorspannung zieht die Zugstange 14 das Bearbeitungswerkzeug 3 gegen die widerlagerseitige Vorhub-Stützfläche 11 und die Stellmutter 15 gegen die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche 13.
  • Zur Erzeugung der Vorspannung der Zugstange 14 längs der Arbeitsachse 8 dient ein hydraulisches Zugspanngerät 23, wie es in Figur 2 schematisch dargestellt ist.
  • Anhand von Figur 2 werden die Abläufe zur Erzeugung der Vorspannung der Zugstange 14 der Bearbeitungseinheit 51 beziehungsweise der Teileinheit 52 von Figur 1b erläutert. In entsprechender Weise wird mittels des Zugspanngeräts 23 die Zugstange 14 der Bearbeitungseinheit 1 beziehungsweise der Teileinheit 2 von Figur 1a vorgespannt.
  • In einem Zustand, in welchem die Zugstange 14 der Stellvorrichtung 5 nicht oder nur geringfügig auf Zug längs der Arbeitsachse 8 vorgespannt ist, wird die Teileinheit 52 der Bearbeitungseinheit 51 mit dem Außengewinde 20 des Werkzeugwiderlagers 4 in ein Innengewinde einer Gewindebohrung 24 an einem als geräteseitiges Widerlager 25 vorgesehenen Teil des Zugspanngeräts 23 eingeschraubt. Dadurch wird das Werkzeugwiderlager 4 an dem geräteseitigen Widerlager 25 in der Rückhubrichtung 10 wirksam abgestützt. Die auf der Zugstange 14 aufsitzende Spannmutter 15 liegt kraftlos oder unter der Wirkung der geringfügigen Vorspannung der Zugstange 14 an der widerlagerseitigen Rückhub-Stützfläche 13 des Werkzeugwiderlagers 4 an.
  • Außerdem wird die Zugstange 14 der Teileinheit 52 mit einem als Kupplungsgewinde 19b vorgesehenen Abschnitt des zugstangenseitigen Außengewindes 19 in eine Gewindebohrung 26 an einem Zugorgan 27 des Zugspanngeräts 23 eingeschraubt und dadurch an das Zugorgan 27 angebunden.
  • Bei an dem geräteseitigen Widerlager 25 in der Rückhubrichtung 10 abgestütztem Werkzeugwiderlager 4 wird nun das mit der Zugstange 14 der Teileinheit 52 verbundene Zugorgan 27 des Zugspanngeräts 23 in einer in Figur 2 durch einen Pfeil 28 veranschaulichten und mit der Rückhubrichtung 10 übereinstimmenden Zugrichtung beaufschlagt und aufgrund der Beaufschlagung des Zugorgans 27 in der Zugrichtung 28 wird die an dem gegenüberliegenden Ende über das Bearbeitungswerkzeug 3 an dem Werkzeugwiderlager 4 abgestützte Zugstange 14 auf Zug in der Rückhubrichtung 10 der Bearbeitungseinheit 51 beziehungsweise der Teileinheit 52 beansprucht.
  • Aufgrund der Zugbeanspruchung der Zugstange 14 hebt die Stellmutter 15 der Spannvorrichtung 5 von der Rückhub-Stützfläche 13 des Werkzeugwiderlagers 4 ab und die Stellmutter 15 kann durch Drehbetätigung um die Arbeitsachse 8 auf der Zugstange 14 in eine zuvor definierte Sollposition längs der Arbeitsachse 8 zugestellt werden, ohne dass bei der Drehbetätigung der Stellmutter 15 zwischen dieser und der Rückhub-Stützfläche 13 des Werkzeugwiderlagers 4 eine die Drehbetätigung der Stellmutter 15 erschwerende und die Genauigkeit der Einstellung der Stellmutter 15 möglicherweise beeinträchtigende Reibung auftritt.
  • Sobald die Stellmutter 15 in die Sollposition auf der Zugstange 14 zugestellt ist, wird die Zugstange 14 von dem Zugorgan 27 des Zugspanngeräts 23 getrennt. Nach der Trennung der Zugstange 14 von dem Zugorgan 27 des Zugspanngeräts 23 beaufschlagen unter der Wirkung der nun erzeugten Vorspannung der Zugstange 14 die Stellmutter 15 die Rückhub-Stützfläche 13 des Werkzeugwiderlagers 4 und das Bearbeitungswerkzeug 3 die Vorhub-Stützfläche 11 des Werkzeugwiderlagers 4.
  • Die Sollposition der Stellmutter 15 auf der Zugstange 14 ist derart definiert, dass sich nach dem Trennen der Zugstange 14 von dem Zugorgan 27 des Zugspanngeräts 23 eine Vorspannung der Zugstange 14 einstellt, die derart bemessen ist, dass bei dem im Rahmen der Bearbeitung des Werkstücks 7 ausgeführten Rückhub der Bearbeitungseinheit 51 einerseits ein Abheben des Bearbeitungswerkzeugs 3 von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche 11 wirksam verhindert wird und andererseits die resultierende Zugbeanspruchung der Zugstange 14, zu der sich die durch den Rückhub der Bearbeitungseinheit 51 bedingte Zugbeanspruchung der Zugstange 14 und die zuvor eingestellte Vorspannung der Zugstange 14 summieren, die materialabhängige Zugfestigkeit der Zugstange 14 nicht überschreitet.
  • Um die Zugfestigkeit der Zugstange 14 maximal nutzen zu können, wird das Zugorgan 27 des Zugspanngeräts 23 zum Vorspannen der Zugstange 14 hydraulisch in der Zugrichtung 28 beaufschlagt. Die hydraulische Zugbeanspruchung der Zugstange 14 ermöglicht eine betragsmäßig exakte Einstellung der Vorspannung der Zugstange 14. Infolgedessen kann die Vorspannung der Zugstange 14 funktionssicher auf einen Maximalwert eingestellt werden, der auch in Summe mit der bearbeitungsbedingten Zugbeanspruchung der Zugstange 14 nicht zu einem Bruch der Zugstange 14 führt.
  • Die Teileinheit 52 mit der in der vorstehenden Weise vorgespannten Zugstange 14 wird aus dem geräteseitigen Widerlager 25 des Zugspanngeräts 23 ausgeschraubt und dadurch von dem Zugspanngerät 23 getrennt.
  • Anschließend wird die Teileinheit 52 mit einem als Kupplungselement vorgesehenen Adapter zu der Bearbeitungseinheit 51 gefügt.
  • Entsprechend wird ausweislich Figur 3 bei der Herstellung der Bearbeitungseinheit 1 verfahren. An der Teileinheit 2 wird zunächst die Zugstange 14 in der vorstehend beschriebenen Weise vorgespannt. Anschließend wird die Teileinheit 2 mit einem als Adapter 29 ausgebildeten Kupplungselement zu der Bearbeitungseinheit 1 verbunden.
  • Mittels des Adapters 29 wird die Bearbeitungseinheit 1 in einer in Figur 3 gestrichelt angedeuteten Werkzeugaufnahme 30 eines Bearbeitungsantriebs 34 einer als Axialformmaschine 31 ausgebildeten Bearbeitungsmaschine fixiert. Mit Hilfe des Bearbeitungsantriebs 34 der Axialformmaschine 31 werden der Vorhub und der Rückhub der Bearbeitungseinheit 1 gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück 7 erzeugt.
  • Zur Anbindung der Teileinheit 2 an den Adapter 29 werden das Werkzeugwiderlager 4 und der Adapter 29 miteinander verschraubt.
  • Zu diesem Zweck wird der mit dem Außengewinde 20 versehene Gewindevorsprung 21 des Werkzeugwiderlagers 4 nach Art eines Schraubenbolzens in ein Innengewinde an der Wand einer an dem Adapter 29 vorgesehenen Bolzenaufnahme 32 eingeschraubt. Wie ein Schraubenkopf läuft dabei der gegenüber dem Gewindevorsprung 21 quer zu der Arbeitsachse 8 der Bearbeitungseinheit 1 bestehende Überstand des Werkzeugwiderlagers 4 mit der widerlagerseitigen Anschlagfläche 22 auf eine kupplungselement- beziehungsweise adapterseitige Anschlagfläche 33 auf.
  • Ein mit einer Drehbewegung des in axialer Richtung an dem Adapter 29 abgestützten Werkzeugwiderlagers 4 relativ zu dem Adapter 29 verbundenes Anziehen des Werkzeugwiderlagers 4 führt zu einer Längung des in die Bolzenaufnahme 32 des Adapters 29 eingeschraubten widerlagerseitigen Gewindevorsprungs 21. Da der widerlagerseitige Gewindevorsprung 21 an der in die Rückhubrichtung 10 weisenden Stirnfläche die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche 13 für die Stellmutter 15 der Spannvorrichtung 5 ausbildet, bewirkt die Längung des widerlagerseitigen Gewindevorsprungs 21 über die an der Stirnfläche des Gewindevorsprungs 21 abgestützte Stellmutter 15 eine geringfügige Zugbeanspruchung und Vorspannung der Zugstange 14 über die zuvor erzeugte Vorspannung hinaus. Diese montagebedingte zusätzliche Vorspannung der Zugstange 14 ist bei der Bemessung der mittels des Zugspanngeräts 23 erzeugten Vorspannung der Zugstange 14 zu berücksichtigen.

Claims (13)

  1. Bearbeitungseinheit zur Bearbeitung eines Werkstücks (7) an einer Werkstückwand unter Relativbewegung des Werkstücks (7) und der Bearbeitungseinheit längs einer Arbeitsachse (8) der Bearbeitungseinheit mit einem von der Bearbeitungseinheit in einer Vorhubrichtung (9) der Bearbeitungseinheit zu dem Werkstück (7) hin ausgeführten Vorhub und mit einem von der Bearbeitungseinheit in einer Rückhubrichtung (10) der Bearbeitungseinheit von dem Werkstück (7) weg ausgeführten Rückhub,
    • mit einem Bearbeitungswerkzeug (3) zur Bearbeitung der Werkstückwand, wobei das Bearbeitungswerkzeug (3) bei dem Vorhub und bei dem Rückhub der Bearbeitungseinheit mit dem Werkstück (7) in Kontakt ist,
    • mit einem für das Bearbeitungswerkzeug (3) vorgesehenen Werkzeugwiderlager (4), welches eine in die Vorhubrichtung (9) weisende widerlagerseitige Vorhub-Stützfläche (11) sowie eine von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche (11) längs der Arbeitsachse (8) der Bearbeitungseinheit in der Rückhubrichtung (10) beabstandete und in die Rückhubrichtung (10) weisende und dadurch von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche (11) abgewandte widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche (13) aufweist, wobei das Bearbeitungswerkzeug (3) der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche (11) in der Vorhubrichtung (9) vorgeordnet ist und wobei das Bearbeitungswerkzeug (3) bei dem Vorhub der Bearbeitungseinheit an der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche (11) entgegen der Vorhubrichtung (9) und bei dem Rückhub an der widerlagerseitigen Rückhub-Stützfläche (13) entgegen der Rückhubrichtung (10) abgestützt ist sowie
    • mit einer Spannvorrichtung (5), mittels derer das Bearbeitungswerkzeug (3) längs der Arbeitsachse (8) gegen die widerlagerseitige Vorhub-Stützfläche (11) und gegen die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche (13) spannbar ist und die ein von dem Werkzeugwiderlager (4) baulich getrenntes Zugelement (14) umfasst, das sich längs der Arbeitsachse (8) erstreckt und das längs der Arbeitsachse (8) einerseits mit dem Bearbeitungswerkzeug (3) verbunden ist und andererseits ein Stellgewinde (19a) aufweist, mit welchem sich ein Stellelement (15) der Spannvorrichtung (5) im Gewindeeingriff befindet,
    • wobei bei der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche (11) längs der Arbeitsachse (8) gegenüberliegendem Bearbeitungswerkzeug (3) das Stellelement (15) der Spannvorrichtung (5) der von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche (11) abgewandten widerlagerseitigen Rückhub-Stützfläche (13) längs der Arbeitsachse (8) gegenüberliegt,
    • wobei das von dem Werkzeugwiderlager (4) baulich getrennte Zugelement (14) der Spannvorrichtung (5) auf Zug längs der Arbeitsachse (8) vorspannbar ist und
    • wobei bei auf Zug längs der Arbeitsachse (8) vorgespanntem Zugelement (14) der Spannvorrichtung (5) die von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche (11) abgewandte widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche (13) durch das Stellelement (15) der Spannvorrichtung (5) längs der Arbeitsachse (8) in Richtung auf das Bearbeitungswerkzeug (3) beaufschlagt ist und das Bearbeitungswerkzeug (3) mittels des Stellelements (15) und des auf Zug beanspruchten Zugelements (14) der Spannvorrichtung (5) längs der Arbeitsachse (8) gegen die widerlagerseitige Vorhub-Stützfläche (11) und gegen die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche (13) gespannt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Zugelement (14) eine Kupplungseinrichtung zur Anbindung des Zugelements (14) an ein in einer Zugrichtung (28) beaufschlagbares Zugorgan (27) eines Zugspanngeräts (23) aufweist und
    dass das Zugelement (14) der Spannvorrichtung (5) mittels des Zugspanngeräts (23) auf Zug längs der Arbeitsachse (8) vorspannbar ist,
    • indem das an das Zugorgan (27) des Zugspanngeräts (23) angebundene Zugelement (14) bei an der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche (11) abgestütztem Bearbeitungswerkzeug (3) mittels des Zugspanngeräts (23) auf Zug beanspruchbar ist,
    • indem bei mittels des Zugspanngeräts (23) auf Zug beanspruchtem Zugelement (14) das Stellelement (15) durch Drehbetätigung in eine Sollposition an dem Zugelement (14) längs der Arbeitsachse (8) zustellbar ist und
    • indem bei in die Sollposition zugestelltem Stellelement (15) die Zugbeanspruchung des Zugelements (14) durch das Zugspanngerät (23) aufhebbar und dadurch die von der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche (11) abgewandte widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche (13) durch das Stellelement (15) der Spannvorrichtung (5) längs der Arbeitsachse (8) in Richtung auf das Bearbeitungswerkzeug (3) beaufschlagbar ist.
  2. Bearbeitungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (14) der Spannvorrichtung (5) nach der Aufhebung der Zugbeanspruchung des Zugelements (14) durch das Zugspanngerät (23) durch Drehbetätigung des Stellelements (15) der Spannvorrichtung (5) in einer Spann-Drehrichtung auf Zug längs der Arbeitsachse (8) vorspannbar ist.
  3. Bearbeitungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplungseinrichtung des Zugelements (14) ein Kupplungsgewinde (19b) vorgesehen ist zur Herstellung einer Gewindeverbindung mit dem Zugorgan (27) des Zugspanngeräts (23).
  4. Bearbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (14) als Zugstange ausgebildet ist.
  5. Bearbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugwiderlager (4) als Hohlkörper ausgebildet ist und eine sich längs der Arbeitsachse (8) erstreckende Aufnahme (16) für das Zugelement (14) aufweist.
  6. Bearbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (14) formschlüssig mit dem Bearbeitungswerkzeug (3) verbunden ist.
  7. Bearbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (15) der Spannvorrichtung (5) als Stellmutter ausgebildet ist und eine an ein Betätigungswerkzeug angepasste Außenkontur aufweist.
  8. Bearbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugwiderlager (4) durch die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche (13) in der Rückhubrichtung (10) begrenzt ist.
  9. Bearbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit ein Kupplungselement (29) umfasst, das an der in die Rückhubrichtung (10) weisenden Seite des Werkzeugwiderlagers (4) angeordnet und mit dem Werkzeugwiderlager (4) verbunden, vorzugsweise lösbar verbunden, ist und dass das Kupplungselement (29) zur Anbindung der Bearbeitungseinheit an einen Bearbeitungsantrieb (34) ausgebildet ist, mittels dessen die Relativbewegung des Werkstücks (7) und der Bearbeitungseinheit längs der Arbeitsachse (8) erzeugbar ist.
  10. Bearbeitungseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
    • dass das Werkzeugwiderlager (4) und das Kupplungselement (29) formschlüssig längs der Arbeitsachse (8) wirksam miteinander verbunden, vorzugsweise verschraubt, sind,
    • dass das Werkzeugwiderlager (4) an der zu dem Kupplungselement (29) hin weisenden Seite eine sich quer zu der Arbeitsachse (8) erstreckende widerlagerseitige Anschlagfläche (22) und einen gegenüber der widerlagerseitigen Anschlagfläche (22) quer zu der Arbeitsachse (8) zurückspringenden und längs der Arbeitsachse (8) zu dem Kupplungselement (29) hin vorstehenden bolzenartigen Gewindevorsprung (21) aufweist, der mit einem Außengewinde (20) versehen ist und an einer in die Rückhubrichtung (10) weisenden Stirnfläche die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche (13) ausbildet,
    • dass das Kupplungselement (29) an der zu dem Werkzeugwiderlager (4) hin weisenden Seite eine sich längs der Arbeitsachse (8) erstreckende und mit einem Innengewinde versehene Bolzenaufnahme (32) für den Gewindevorsprung (21) des Werkzeugwiderlagers (4) sowie eine gegenüber der Bolzenaufnahme (32) quer zu der Arbeitsachse (8) vorspringende kupplungselementseitige Anschlagfläche (33) aufweist und
    • dass das Werkzeugwiderlager (4) und das Kupplungselement (29) bei an der widerlagerseitigen Anschlagfläche (22) und an der kupplungselementseitigen Anschlagfläche (33) längs der Arbeitsachse (8) wirksamer gegenseitiger Beaufschlagung des Werkzeugwiderlagers (4) und des Kupplungselements (29) miteinander verschraubt sind.
  11. Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks (7) an einer Werkstückwand, mit einer Bearbeitungseinheit (1) und mit einem Bearbeitungsantrieb (34), mittels dessen das Werkstück (7) und die Bearbeitungseinheit (1) relativ zueinander längs einer Arbeitsachse (8) der Bearbeitungseinheit (1) mit einem von der Bearbeitungseinheit (1) in einer Vorhubrichtung (9) der Bearbeitungseinheit (1) zu dem Werkstück (7) hin ausgeführten Vorhub und mit einem von der Bearbeitungseinheit (1) in einer Rückhubrichtung (10) der Bearbeitungseinheit (1) von dem Werkstück (7) weg ausgeführten Rückhub bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  12. Verfahren zur Herstellung einer Bearbeitungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    • dass das Werkzeugwiderlager (4) der Bearbeitungseinheit (1) an einem geräteseitigen Widerlager (25) des Zugspanngeräts (23) in der Rückhubrichtung (10) wirksam abgestützt wird,
    • dass das Zugelement (14) der Spannvorrichtung (5) mittels der Kupplungseinrichtung an der in der Rückhubrichtung (10) weisenden Seite an das Zugorgan (27) des Zugspanngeräts (23) angebunden wird,
    • dass das an das Zugorgan (27) des Zugspanngeräts (23) angebundene Zugelement (14) bei in der Rückhubrichtung (10) an dem geräteseitigen Widerlager (25) des Zugspanngeräts (23) abgestütztem Werkzeugwiderlager (4) und bei über das Bearbeitungswerkzeug (3) an der widerlagerseitigen Vorhub-Stützfläche (11) in der Rückhubrichtung (10) abgestütztem Zugelement (14) mittels des in der Zugrichtung (28) beaufschlagten Zugorgans (27) des Zugspanngeräts (23) auf Zug in der Rückhubrichtung (10) beansprucht wird,
    • dass bei mittels des Zugorgans (27) des Zugspanngeräts (23) auf Zug in der Rückhubrichtung (10) beanspruchtem Zugelement (14) das Stellelement (15) durch Drehbetätigung in eine Sollposition an dem Zugelement (14) längs der Arbeitsachse (8) zugestellt wird und
    • dass bei in die Sollposition zugestelltem Stellelement (15) die Zugbeanspruchung des Zugelements (14) durch das Zugorgan (27) des Zugspanngeräts (23) aufgehoben und dadurch die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche (13) des Werkzeugwiderlagers (4) durch das Stellelement (15) der Spannvorrichtung (5) längs der Arbeitsachse (8) in Richtung auf das Bearbeitungswerkzeug (3) beaufschlagt und das Bearbeitungswerkzeug (3) mittels des Stellelements (15) und des auf Zug vorgespannten Zugelements (14) der Spannvorrichtung (5) längs der Arbeitsachse (8) gegen die widerlagerseitige Vorhub-Stützfläche (11) und gegen die widerlagerseitige Rückhub-Stützfläche (13) gespannt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugorgan (27) des Zugspanngeräts (23), mittels dessen das Zugelement (14) der Spannvorrichtung (5) auf Zug in der Rückhubrichtung (10) beansprucht wird, hydraulisch in der Zugrichtung (28) beaufschlagt wird.
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