DE4009940C2 - Einrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere Blechbauteile, z. B. durch Bohren oder Fräsen.

Allgemein werden zur kraftschlüssigen Verbindung beispielsweise zwischen Bohrschablonen und einer Bohrmaschine sogenannte Bohrbüchsen verwendet.

Die Verbindung zwischen den Bohrbüchsen und den erforderlichen Bohrschablonen erfolgt üblicherweise durch Nieten, Schrauben oder Kleben. Die Verrieglung dazu erfolgt unter Verwendung eines Bajonettverschlusses, wobei die Verriegelung durch Relativdrehung der Bohrmaschine gegenüber der Bohrbüchse bewirkt wird.

Aus der DE 28 17 218 A1 ist eine Werkzeugmaschine mit einem zustellbaren rotierenden Werkzeug, insbesondere eine Bohr- oder Fräsmaschine bekannt, die einen Werkstückniederhalter mit einer Durchtrittsöffnung für das Werkzeug aufweist, wobei der Werkstückniederhalter zustellbar ist und als rohrförmiges Element ausgebildet ist, welches eine Werkzeugspindel zumindest an ihrem dem Werkzeug zugeordneten Ende konzentrisch umgibt.

Die DE 32 22 037 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Bohren und/oder Senken von Werkstücken, an denen eine Bohrlehre aufgesetzt ist, wobei diese mit an vorbestimmten Positionen angeordneten Buchsen versehen ist, in welche eine Paßhülse einrückbar und verriegelbar ist, welche. Über eine das Werkzeug umgebende Hülse an der Bohrmaschine befestigt ist. Zwei hervorstehende Stifte dienen als Riegelelemente, die beim Einstecken in die Buchsen der Bohrlehre in winkelförmig verlaufende Schlitze der Buchse eingreifen. Dies erfordert nach dem Einstecken ein Verdrehen der Bohrmaschine, damit die Stifte der Paßhülse in die winkelförmigen Schlitze der Buchse eingreifen können.

Aus der US-PS 4 740 117 ist eine Spannvorrichtung zur Aufnahme von Werkstücken für die spangebende Bearbeitung bekannt, wobei ein zu bearbeitendes Werkstück von einer dicken Schablone bedeckt ist, in die zur Aufnahme der Werkzeugmaschine, d. h. einer Bohrmaschine, eine Vielzahl von Spannbüchsen eingesetzt ist. Die Bohrmaschine ist mit einer Vielzahl von kreisförmigen angeordneten, eine Führungsbuchse umgebende Spreizzungen versehen, die sich jeweils über die entsprechende Buchse in der Schablone schieben und nach Vorschieben eines die Spreizzungen zusammendrückenden Halteringes eine Zwangsverriegelung zwischen Bohrmaschine und Schablone in einer bestimmten Bearbeitungsstellung bewirken. Dabei muß jedoch ein Mindestabstand zwischen den benachbarten Buchsen in der Schablone eingehalten werden, da sonst die kreisförmig angeordneten Spreizzungen nicht in die entsprechenden Außennuten einer jeden Buchse eingreifen und dort verriegelt werden können. Ferner sind bei dieser bekannten Spannvorrichtung keinerlei Maßnahmen vorgesehen, um bei Vorhandensein mehrerer Werkstücke diese mit einem vorgegebenen Preßdruck in Richtung zueinander hin zu beaufschlagen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere von Blechbauteilen, z. B. durch Bohren oder Fräsen zu schaffen, mit der einerseits eine Zwangsverriegelung zwischen Werkzeugmaschine und der die Werkstücke aufnehmenden Schablone bei erheblich geringerem Abstand zwischen den einzelnen in der Schablone angeordneten als Bohrbüchsen dienenden Verriegelungselementen ermöglicht wird und andererseits während des eigentlichen Bearbeitungsvorgangs ein derartiger Druck auf die zu bearbeitenden Werkstücke ausgeübt wird, daß keinerlei Bohrgrat bzw. Bohrstaub während des Bohrvorgangs zwischen die beiden Werkstücke gelangt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Einrichtung werden eine Vielzahl von Vorteilen erreicht. Zum einen ist eine Relativdrehung zwischen der Bearbeitungsmaschine und den zur Bearbeitung notwendigen Bohrschablonen und Werkzeugführungselementen, d. h. den als Bohrbüchsen dienenden Verriegelungselementen, nicht mehr erforderlich. Damit können als Schablonen wesentlich billiger herzustellende Teile verwendet werden und der zur Bearbeitung bzw. zur Aufnahme der Bearbeitungsmaschine erforderliche Raumbedarf wird verringert. Aufgrund der Ausgestaltung des Verriegelungselementes als konisches Bauteil mit nach außen sich aufspreizenden Spreizzungen, welche in eine Verriegelungsphase der Schablone von innen her eingreifen, läßt sich ein erheblich geringerer Abstand zwischen den einzelnen Verriegelungselementen einhalten, da nunmehr die Spreizzungen nicht von außen über das Ansatzstück der Verriegelungselemente greifen müssen; es genügt, wenn nur ein Teil der Verriegelungszungen für die Verriegelung zur Verfügung steht, so daß sich die Aufnahmeöffnungen für die Verriegelungselemente auch überlappen können. Die erfindungsgemäße Einrichtung erlaubt mit Hilfe einer von Hand eingeleitete Axialkraft auf die Werkzeugmaschine in Richtung der Werkzeugvorschubbewegung einerseits zu einer Zwangsverriegelung zwischen der Schablone und der Werkzeugmaschine bzw. der Vorschubeinrichtung zu gelangen und andererseits ein Einspannen der zu bearbeitenden Werkstücke mit einer definierten axialen reproduzierbaren Andrückkraft.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Einrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt und nachfolgend in einer Beispielsbeschreibung naher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Einrichtung in einem schematischen Längsschnitt;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Einrichtung entlang der Linie II-II von Fig. 1 und

Fig. 3 bis 5 die einzelnen Arbeitsphasen der Einrichtung in der Darstellungsweise gemaß Fig. 1.

In der Zeichnung ist die Einrichtung insgesamt mit 1 bezeichnet. Für die Aufnahme und Zentrierung der das Werkzeug - hier ein Bohrwerkzeug 4 - tragenden Bohrmaschine 3, weist die Einrichtung ein Aufnahmeteil 6 und 6′ auf. Die Werkzeugmaschine 3 besitzt ein Spannfutter 9, das zur Aufnahme des Werkzeuges 4 dient.

Das Aufnahmeteil 6 besitzt eine Bohrung 16, in der eine Schulter 15 angeordnet sein kann, wobei die Werkzeugmaschine 3 in Vorschubrichtung R in die Bohrung 16 des Aufnahmeteils 16 einschiebbar vorgesehen ist.

Mit dem Aufnahmeteil 6 kann mittels eines Gewindes 13 das Aufnahmeteil 6′ fest verschraubt sein, durch dessen zentrale Bohrung das Bohrwerkzeug 4 in Vorschubrichtung R gegen die zu bohrenden Blechbauteile 10, 10′ verstellbar ist.

Am Aufnahmeteil 6′ ist in Form eines Ringansatzes ein Stellkolben 20 ausgebildet, der in einer durch ein Zylinderteil 24 gebildeten Druckzylinderkammer 31 in Vorschubrichtung R des Werkzeugs 4 verstellbar ist. Stirnseitig ist die Druckzylinderkammer 31 durch Abschlußwände 32 bzw. 32′ am Zylinderteil 24 abgeschlossen. Der Stellkolben 20 weist in üblicherweise einen Kolbenring 21 auf, wobei die Stirnwand 32′ gegenüber dem Kolben 20 mit einem Dichtring 30 abgedichtet ist.

Das Zylinderteil 24 enthalt radiale Bohrungen 33, die in die Druckzylinderkammer 31 vor dem Kolben 20 münden.

Das Aufnahmeteil 6, 6′ weist an seiner den zu bearbeitenden Blechbauteilen 10, 10′ zugewandten Seite eine mit ihm fest verbundene Spannhülse 12 auf, deren vordere Stirnseite als Spannfläche 16 für die Betätigung der Verriegelung dient, wie es noch näher erläutert wird.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 und Fig. 4 bis 6 ist konzentrisch zur Spannhülse 12 ein Verriegelungselement 35 mit einem konisch verlaufenden hülsenförmigen Abschnitt 35′ mit einer konisch verjüngt verlaufenden Bohrung 34 vorgesehen, wobei der Abschnitt 35′ sich radial erstreckende durchgehende Längsschnitte 38 zur Bildung von federnden Spreizzungen 39 aufweist. Dabei ist vorgesehen, daß durch Einschieben der Spannhülse 12 an den Aufnahmeteilen 6, 6′ in die Bohrung 34 des hülsenförmigen Abschnitts 3′ die Zungen 39 federnd radial nach außen gedrückt werden und die Spannhülse 12 bis zum Kontakt mit den zu bohrenden Bauteilen 10, 10′ mit seiner Spannfläche 14 in Anlage gelangt.

Die federnden Zungen 39 besitzen an ihren freien Enden Formschlußglieder in Form von Nocken 40, die für den Eingriff in eine Verriegelungsfase 48 vorgesehen sind, wobei die Verriegelungsfase 48 auf der den zu bohrenden Bauteilen 10, 10′ zugewandten Seite einer Bohrschablone 43 ausgebildet ist. Die Schablone 43 wird mit einer feststehenden Bohrauflage durch hier nicht dargestellte Spannmittel an den Werkstücken 10, 10′ unter Ausrichtung der von der Schablone getragenen Bohrbüchsen gehalten. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 bis 6 ist eine zweite Schablone 44 vorgesehen, wobei die Werkstücke 10, 10′ zwischen beiden Schablonen 43 bzw. 44 gegenüber einem feststehenden Arbeitstisch ausgerichtet und gehalten sind. Die Schablone 44 weist für die Durchführung des Bohrers 4 für den Bohrvorgang eine Bohrung 49 auf.

Zur Abführung von Bohrspänen ist eine in die Bohrung 16 der Aufnahmeteile 6, 6′ mündende Absaugöffnung 50 vorgesehen, die an eine hier nicht dargestellte Absaugvorrichtung anschließt.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist nachfolgend erläutert.

Gemäß der in Fig. 4 gezeigten Arbeitsphase der Einrichtung 1 wird die Werkzeugmaschine, d. h. die Bohrmaschine 3 in die Bohrung 16 des Aufnahmeteils 6, 6′ der Vorrichtung bei stillstehendem Antrieb eingeschoben.

Die Bohrmaschine 3 stützt sich bei weiterer Einführung in das Aufnahmeteil 6, 6′ ab. Bei weiterem Vordrücken der Bohrmaschine 3 in Richtung auf die zu bohrenden Blechbauteile 10, 10′, d. h. in Vorschubrichtung R, wird das Aufnahmeteil 6, 6′ in der gleichen Richtung mitgenommen. Infolge der Koppelung der Bohrmaschine 3 mit dem Aufnahmeteil 6, 6′ wird die Spannhülse 12 am Aufnahmeteil 6′ mit ihrer Stirnkante bzw. Stirnfläche 14 in die verjüngt verlaufende Bohrung des Verriegelungselementes 35 eingeschoben. Infolge der dadurch hervorgerufenen Relativbewegung zwischen der mit der Aufnahme 6, 6′ fest verbundenen Spannhülse 12 und dem dazu konzentrisch angeordneten Verriegelungselement 35 werden dessen federnd ausgebildete Zungen 29 radial nach außen gedrückt und greifen durch die Bohrung 48′ der Schablone 43 hindurch.

Innerhalb der in Fig. 5 dargestellten Phase des Spann- und Bearbeitungsvorgangs werden die Zungen 39 durch Fortsetzung der Relativbewegung zwischen Hülse 12 und Verriegelungselement 35 in Vorschubrichtung des Werkzeugs 4 weiter radial nach außen gedrückt bis die Zungen 39 mit ihren Formschlußgliedern 40 die vordere Schablone 43 durch die Bohrung 48′ hindurch hintergreifen und die Formschlußglieder 40 in die Verriegelungsfase 48 formschlüssig eingreifen. Damit ist eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schablone 43 und dem Verriegelungselement 35 mit dem Zylinderteil 24 hergestellt.

Wie in Fig. 5 dargestellt, drückt nunmehr die Spannhülse 12 mit ihrer Stirnfläche 14 gegen die zu bohrenden Blechbauteile 10, 10′, wobei diese gegen die hintere Schablone 44 der Werkstückaufspannung festgedrückt werden.

In der in Fig. 6 dargestellten Arbeitsphase wird die Bohrmaschine eingeschaltet und die von deren Druckluftsystem abgezapfte Luft über die Bohrung 33 der Druckzylinderkammer 31, 31′ zugeführt. Infolge des sich ausbildenden Druckmitteldruckes in der Druckzylinderkammer 31, 31′ wird die Spannhülse 12 am Aufnahmeteil 6, 6′ mittels des beaufschlagten Kolbens 20 unter Abstützung des arretierten Zylinderteiles 24 gegen die zu bohrenden Blechbauteile 10, 10′ mit reproduzierbarem Kraftaufwand gedrückt. Nach erfolgtem Bohrvorgang wird die Bohrmaschine ausgeschaltet und die Druckzylinderkammer 31, 31′ entlüftet. Durch Zurückziehen der Bohrmaschine 3 wird das Verriegelungselement 35 mit seinen Spreizzungen 39 und den daran angeordneten Formschlußgliedern 40 automatisch entspannt.

Claims (4)

1. Einrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere Blechbauteilen, z. B. durch Bohren oder Fräsen, mit den folgenden Merkmalen:

• - eine Werkzeugmaschine (3),
• - ein Bearbeitungswerkzeug (4),
• - ein Aufnahmeteil (6) für die Bearbeitungsmaschine,
• - ein Vorsatzteil (6′), das fest mit dem Aufnahmeteil (6) verbunden und konzentrisch zu diesem angeordnet ist,
• - einen Ringansatz (20), der das Vorsatzteil (6′) umgibt,
• - ein zylindrisches Teil (24), das den Außenrand des Ringansatzes (20) umgibt und mit einer Abschlußwand (32′) an seinem dem Werkstück zugewandten Ende versehen ist, um dergestalt eine Druckzylinderkammer (31) zu bilden, in der der Ringansatz (20) gleiten kann,
• - eine Spannhülse (12), die konzentrisch zu und fest mit dem Vorsatzteil (6′) verbunden ist,
• - mindestens eine Bearbeitungs-Schablone (43), die mit dem zu bearbeitenden Werkstück fest verbunden ist,
• - mindestens ein Verriegelungselement (35), das einen sich konisch in Richtung zum Werkstück hin verjüngenden Abschnitt (35′) mit einer sich konisch in derselben Richtung verjüngenden Bohrung (34) aufweist, wobei der Innendurchmesser des dem Vorsatzteil (6′) zugewandten Endes des Abschnittes (35′) im wesentlichen dem Außendurchmesser des Vorsatzteiles (6′) entspricht,
• - eine Vielzahl von Längsschlitzen (38) im Abschnitt (35′), durch welche federnde Spreizzungen (39) gebildet werden,
• - Nocken (40) an den freien Enden der Spreizzungen (39) und eine Verriegelungsfase (48) in der Schablone (43) zur Aufnahme der Nocken (40).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckkrafterzeuger ein pneumatischer Druckkrafterzeuger verwendet wird, der mit Abzapfluft von dem Druckluftsystem der Werkzeugmaschine betrieben wird.

3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (35) mit dem Druckzylinder des Druckkrafterzeugers fest verbunden ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine vordere (43) und eine hintere Bearbeitungsschablone (44) zur Aufnahme der Werkstücke vorgesehen sind und daß die Verriegelungsfase zur Aufnahme der an den freien Enden der Spreizzungen vorgesehenen Nocken auf der den Werkstücken zugewandten Seite der Schablone zwischen Werkstücken und Bearbeitungsmaschine vorgesehen ist.