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Die
Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Entgraten von Schnittkanten
an Werkstücken,
mit einem Druckkörper,
wobei der Druckkörper
und ein Werkstück
entlang wenigstens einer zu entgratenden Schnittkante des Werkstücks relativ
zueinander längsbewegbar
sind und wobei mittels des Druckkörpers ein Grat an der Schnittkante
in Richtung auf das Werkstück
druckbeaufschlagbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine
Maschine zum Entgraten von Schnittkanten an Werkstücken sowie
ein Verfahren zum Entgraten von Schnittkanten an Werkstücken mittels
eines Druckkörpers,
wobei der Druckkörper
und ein Werkstück
entlang wenigstens einer zu entgratenden Schnittkante des Werkstücks relativ
zueinander längsbewegt
werden und wobei mittels des Druckkörpers ein Grat an der Schnittkante
in Richtung auf das Werkstück
druckbeaufschlagt wird.
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Gattungsgemäßer Stand
der Technik wird offenbart durch
JP 09103828 A . Im Falle des Standes der Technik
dient eine Presse zum Entgraten der Schnittkanten von Ausstanzungen
an plattenförmigen
Werkstücken.
Zu diesem Zweck weist die vorbekannte Presse ein Werkzeug mit zwei
Werkzeugteilen auf, von denen der eine als Stempel und der andere
als Matrize ausgebildet ist. Der Stempel ist derjenigen Seite des
zu bearbeitenden Werkstückes
zugeordnet, an welcher ein Grat entlang der Schnittkante einer zuvor
erstellten Ausstanzung vorsteht. Dabei besitzt der Stempelquerschnitt
ein Übermaß gegenüber dem
Querschnitt der Ausstanzung. Die Matrize des vorbekannten Werkzeuges
ist an der gegenüberliegenden
Werkstückseite
angeordnet. Zum Entgraten der betreffenden Schnittkante an der Ausstanzung
werden Stempel und Matrize in einer Hubrichtung gegeneinander bewegt.
Dabei wird an der einen Werkstückseite
der Randbereich der Ausstanzung durch den Stempel des vorbekannten
Werkzeuges druckbeaufschlagt. An der gegenüberliegenden Seite wird das
von dem Stempel beaufschlagte Werkstück mittels der Matrize abgestützt. Unter
der Wirkung der Druckbeaufschlagung durch den Stempel wird der zuvor
gebildete Grat an der Schnittkante der Ausstanzung beseitigt.
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Übersteigt
die Länge
der zu entgratenden Schnittkante die entsprechende Erstreckung des Stempels,
so müssen
Stempel und Matrize der vorbekannten Anordnung eine Mehrzahl von
Hüben ausführen, zwischen
denen das Werkstück
jeweils in Richtung der zu entgratenden Schnittkante nachzusetzen
ist. Die Schrittweite der Nachsetzbewegung darf dabei die betreffende
Erstreckung des Stempels nicht übersteigen.
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Das
Entgraten von Schnittkanten an Werkstücken zu optimieren, hat sich
die vorliegende Erfindung ausgehend von dem beschriebenen Stand
der Technik zum Ziel gesetzt.
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Erfindungsgemäß gelöst wird
diese Aufgabe durch das Werkzeug nach Anspruch 1, durch die Maschine
nach Anspruch 9 sowie durch das Verfahren nach Anspruch 11. Der
im Falle der Erfindung vorgesehene und entlang der betreffenden
Schnittkante abrollende Rollkörper
gestattet ein kontinuierliches Beseitigen des an der Schnittkante
gebildeten Grates. Ein kontinuierliches Entgraten ist insbesondere auch
bei verhältnismäßig großer Schnittkantenlänge sowie
bei von einem geradlinigen Verlauf abweichenden Schnittkantenverläufen möglich. In
dem letztgenannten Fall ist lediglich die Relativ-Längsbewegung von
Rollkörper
und Werkstück
entsprechend zu steuern. Anwendbar ist das erfindungsge mäße Konzept unabhängig davon,
nach welchem Verfahren die zu entgratende Schnittkante erstellt
wurde. Beispielsweise Stanzgrat lässt sich erfindungsgemäß ebenso effizient
beseitigen wie Grat an thermisch geschnittenen Werkstückkanten.
In jedem Fall kann das Entgraten mit hoher Geschwindigkeit und dennoch
geräuscharm
erfolgen. Unter der Wirkung der Druckbeaufschlagung durch den erfindungsgemäßen Rollkörper kann
der Grat im Bereich der betreffenden Schnittkante verprägt und dadurch
entfernt werden. Denkbar ist aber auch ein durch die Druckbeaufschlagung
mittels des Rollkörpers
bedingtes Trennen des Grates von dem damit versehenen Werkstück.
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Besondere
Ausführungsarten
des erfindungsgemäßen Grundkonzeptes
ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 8 und 10.
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Die
Ansprüche
2 und 3 beschreiben bevorzugte Möglichkeiten
zur konstruktiven Gestaltung des Rollkörpers erfindungsgemäßer Werkzeuge.
Die Ausrichtung der Drehachse der genannten Rollkörperbauarten
ist zweckentsprechend wählbar.
Verläuft die
Drehachse des Rollkörpers
quer zu dem betreffenden Werkstück,
so kann der Rollkörper
insbesondere bei seitlicher Anlage an der die betreffende Schnittkante
ausbildenden Werkstückschnittfläche beliebigen,
auch nicht geradlinigen Verläufen
der zu bearbeitenden Schnittkante folgen. Durch eine entsprechende
Flexibilität
bezüglich
des Schnittkantenverlaufs zeichnet sich eine allseitig drehbar gelagerte Druckkugel
aus, wie sie in Anspruch 3 beschrieben wird. Ist die Drehachse des
Rollkörpers
werkstückparallel
ausgerichtet, so ergibt sich vorteilhafterweise eine verhältnismäßig kleine
Bauhöhe
des mit dem Rollkörper
versehenen Werkzeugteils. Eine optimale Kurvengängigkeit derartiger Rollkörper ist
im Falle der Erfindungsbauart nach Anspruch 4 gewährleistet. Die
anspruchsgemäße Drehbeweglichkeit
des Rollkörpers
um eine Ausrichtungs-Drehachse versetzt den Rollkörper in
die Lage, auch Schnittkanten zu folgen, die nicht geradlinig verlaufen.
Zur Ausführung von
Drehbewegungen des Rollkörpers
um die Ausrichtungs-Drehachse kann ein gesteuerter Antrieb vorgesehen
sein. Möglich
ist aber auch eine freie Drehbeweglichkeit des Rollkörpers um
die Ausrichtungs-Drehachse und ein damit einhergehendes selbsttätiges Ausrichten
des Rollkörpers.
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Im
Falle der Erfindungsbauart nach Anspruch 5 können zweckmäßigerweise mit einem Rollkörper zwei
Schnittkanten in einem Arbeitsgang entgratet werden.
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Das
erfindungsgemäße Werkzeug
nach Anspruch 6 gestattet zusätzlich
zum Entgraten auch ein Verformen, insbesondere Abfasen von Schnittkanten.
Infolge der rollenden Schnittkantenbeaufschlagung ergibt sich eine
ansatzfreie Schnittkantenverformung.
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Ausweislich
Anspruch 7 beaufschlagt der Rollkörper erfindungsgemäßer Werkzeuge
die betreffende Schnittkante über
eine Druckfläche,
welche an beiden die Schnittkante ausbildenden Werkstückflächen entlang
verläuft.
Infolge dieser Gestaltung der rollkörperseitigen Druckfläche ist
eine optimale Beseitigung des an der Schnittkante gebildeten Grates
sichergestellt. Insbesondere kann der Grat an der Schnittkante wirksam
verprägt
werden. Bei um eine Ausrichtungs-Drehachse freier Lagerung des Rollkörpers kann
derjenige Teil der rollkörperseitigen Druckfläche, welcher
der die betreffende Schnittkante ausbildenden Werkstückschnittfläche gegenüberliegt,
auch zur Steuerung der Ausrichtung des Rollkörpers um die Ausrichtungs-Drehachse
dienen. Schließlich
kann über
die Geometrie der anspruchsgemäßen Rollkörper-Druckfläche gegebenenfalls
die Gestalt der schnittkantenseitigen Abfasung definiert werden.
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Im
Interesse einer optimalen Funktionsfähigkeit beispielsweise auch
bei geringen Werkstückdicken
weist das Werkzeug gemäß Anspruch
8 an der von dem Rollkörper
abliegenden Seite des zu bearbeitenden Werkstückes ein Gegenlager auf, welches das
von dem Rollkörper
druckbeaufschlagte Werkstück
abstützt.
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Ausweislich
Anspruch 10 kann die erfindungsgemäße Maschine zum Entgraten von
Schnittkanten an Werkstücken
außerdem
zur stanzenden Werkstückbearbeitung
dienen. Das Erstellen von Schnittkanten und deren Entgraten kann
dementsprechend an ein und der selben Maschine erfolgen. Das Einwechseln
weiterer Werkzeugarten und eine damit verbundene Erweiterung der
Maschinenfunktionen ist denkbar.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Maschine zum stanzenden Bearbeiten von Blechen sowie zum Entgraten
der beim stanzenden Bearbeiten erstellten Schnittkanten,
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2 bis 4 an
der Maschine nach 1 einsetzbare Werkzeuge zum
Entgraten von Schnittkanten und
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5 eine
Schnittkante vor und nach dem Entgraten.
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Ausweislich 1 besitzt
eine Maschine 1 einen C-förmigen Maschinenrahmen 2 mit
einem teilgeschnitten dargestellten oberen Rahmenschenkel 3 sowie
mit einem unteren Rahmenschenkel 4. An dem oberen Rahmenschenkel 3 ist
ein mit einer oberen Werkzeugaufnahme 5 versehener Stößel 6 in
Richtung einer durch einen Doppelpfeil veranschaulichten Achse 7 bewegbar
geführt.
Der untere Rahmenschenkel 4 ist mit einem Werkstücktisch 8 versehen, in
welchen eine untere Werkzeugaufnahme 9 integriert ist.
Die obere Werkzeugaufnahme 5 und die untere Werkzeugaufnahme 9 sind mittels
eines entsprechenden Drehantriebes um die Achse 7 dreheinstellbar
(Doppelpfeil 32). Der Drehantrieb der oberen Werkzeugaufnahme 5 und
der unteren Werkzeugaufnahme 9 ist ebenso wie die übrigen Funktionseinrichtungen
der Maschine 1 numerisch gesteuert.
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Der
Werkstücktisch 8 lagert
in bekannter Weise ein Werkstück
in Form eines Bleches 10. Dieses ist mittels eines Werkstückvorschubes,
hier einer herkömmlichen
Koordinatenführung 11,
in einer horizontalen Ebene über
den Werkstücktisch 8 bewegbar.
Zu diesem Zweck weist die Koordinatenführung 11 eine in Richtung
eines Doppelpfeils 12 verfahrbare Querführung 13 sowie eine
an der Querführung 13 in Richtung
eines Doppelpfeils 14 bewegliche Querschiene 15 auf.
Die Querschiene 15 der Koordinatenführung 11 dient gleichzeitig
als Werkzeugmagazin. Als solches ist die Querschiene 15 mit
Werkzeughaltern 16, 17, 18 versehen.
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Die
Werkzeughalter 16, 17 nehmen in dem gezeigten
Beispielsfall Stanzwerkzeuge 19, 20 üblicher
Bauart auf. Der Werkzeughalter 18 ist für ein Werkzeug 21 vorgesehen,
das in der dargestellten Phase der Bearbeitung des Bleches 10 mit
einem Werkzeugoberteil 22 in die obere Werkzeugaufnahme 5 und
mit einem Werkzeugunterteil 23 in die untere Werkzeugaufnahme 9 eingewechselt
ist.
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Das
Werkzeug 21 dient zum Entgraten von Schnittkanten 24 an
der Unterseite des Bleches 10. Die Schnittkanten 24 sind
zuvor durch stanzende Bearbeitung des Bleches 10 mittels
der Stanzwerkzeuge 19, 20 erstellt worden. Anstelle
des Werkzeuges 21 waren dabei die Stanzwerkzeuge 19, 20 nacheinander
mit ihren Stanzstempeln in die obere Werkzeugaufnahme 5 und
mit ihren Stanzmatrizen in die untere Werkzeugaufnahme 9 der
Maschine 1 eingesetzt. Insgesamt wurden an dem Blech 10 vier
Schlitze mit sich an der Blechunterseite rechteckförmig aneinander
anschließenden
Schnittkanten 24 freigestanzt. Dabei kam es an sämtlichen
Schnittkanten 24 zur Bildung von Grat.
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In
dem Betriebszustand gemäß 1 ist
der Stößel 6 an
dem oberen Rahmenschenkel 3 des Maschinenrahmens 2 mit
der oberen Werkzeugaufnahme 5 sowie dem darin fixierten
Werkzeugoberteil 22 des Werkzeuges 21 angehoben.
An dem Werkzeugunterteil 23 des Werkzeuges 21 fluchten
Werkstückauflagen 25 an
ihrer Oberseite mit dem freien axialen Ende eines als Druckrolle
ausgebildeten stiftartigen Rollkörpers 26.
Das Blech 10 befindet sich in der aus 1 ersichtlichen
Position.
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Ausgehend
von diesen Verhältnissen
wird zunächst
das Blech 10 mittels der Koordinatenführung 11 gegenüber dem
Werkzeug 21 derart positioniert, dass eine der Schnittkanten 24 des
an dem Blech 10 randseitig angeordneten Schlitzes oberhalb des
Rollkörpers 26 des
Werkzeuges 21 zu liegen kommt. Anschließend wird der Stößel 6 mit
dem Werkzeugoberteil 22 des Werkzeuges 21 abgesenkt. Dabei
läuft das
Werkzeugoberteil 22 mit seiner Unterseite, im Einzelnen
mit in 2 dargestellten, allseitig drehbeweglichen und
als Gegenlager dienenden Gegendruckkugeln 27 auf die Oberseite
des auf den Werkstückauflagen 25 des
Werkzeugunterteils 23 ruhenden Bleches 10 auf.
Bei fortgesetzter Absenkbewegung des Stößels 6 wird das Blech 10 unter
elastischer Verformung der Werkstückauflagen 25 nach
unten gedrückt.
Die zunächst
oberhalb des Rollkörpers 26 angeordnete
Schnittkante 24 an dem Blech 10 kommt infolgedessen
an einer konischen Druckfläche 28 des
Rollkörpers 26 zur
Anlage und wird durch den Rollkörper 26 über die
Druckfläche 28 druckbeaufschlagt.
Die Druckfläche 28 erstreckt
sich an beiden, die Schnittkante 24 ausbildenden Flächen des
Bleches 10 entlang. Sie liegt dementsprechend sowohl der
Unterseite des Bleches 10 als auch der sich an diese anschließenden Schnittfläche des
Bleches 10 gegenüber.
Insgesamt ergeben sich die Verhältnisse
nach 2.
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Nun
wird das von dem Werkzeug 21 druckbeaufschlagte Blech 10 mittels
der Koordinatenführung 11 relativ
zu dem Werkzeug 21 derart bewegt, dass der Rollkörper 26 mit
der Druckfläche 28 die Schnittkanten 24 des
betreffenden Schlitzes an dem Blech 10 vollständig abfährt. Der
Rollkörper 26 rotiert dabei
um eine senkrechte Vorschub-Drehachse 29 und rollt mit
seiner Druckfläche 28 auf
den Schnittkanten 24 ab. An einem Grundkörper 30 des
Werkzeugunterteils 23 ist der stiftartige Rollkörper 26 über eine
Drehlagerung 31 drehbeweglich abgestützt. Mittels des stiftartigen
Rollkörpers 26 lassen
sich insbesondere auch Schnittkanten mit engen Radien entgraten.
Einer Dreh-Einstellung des Rollkörpers 26 durch
eine entsprechende Einstellbewegung des Werkzeuges 21 in
Richtung des Doppelpfeils 32 bedarf es bei Richtungsänderungen
der bearbeiteten Schnittkante nicht.
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Unter
der Wirkung der Druckbeaufschlagung durch den Rollkörper 26 wird
der an den Schnittkanten 24 vorstehende Grat durch Verprägen beseitigt. Gleichzeitig
werden die Schnittkanten 24 mittels des Rollkörpers 26 geringfügig abgefast.
Die Form der gebildeten Fase wird durch die Geometrie der Druckfläche 28 an
dem Rollkörper 26 bedingt.
Beeinflussbar wäre
die Fasenform überdies
durch Variation der Ausrichtung der Vorschub-Drehachse 29 des
Rollkörpers 26.
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Hat
der Rollkörper 26 sämtliche
Schnittkanten 24 eines Schlitzes abgefahren, so wird der
Stößel 6 so
weit angehoben, bis das Blech 10 freikommt. Die Werkstückauflagen 25 sind
dabei druckentlastet und befinden sich in ihrem Ausgangszustand,
bei welchem sie an ihrer Oberseite mit dem freien axialen Ende des
Rollkörpers 26 fluchten.
Der Rollkörper 26 liegt
wieder vollständig
unterhalb des Bleches 10. Dieses kann daher mit den Schnittkanten 24 des nächsten Schlitzes
in der vorstehenden Weise gegenüber
dem Werkzeug 21 positioniert werden. Nach erneutem Absenken
des Werkzeugoberteils 22 werden die nun von dem Rollkörper 26 beaufschlagten Schnittkanten 24 entgratet
und abgefast.
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Sind
die Schnittkanten 24 an sämtlichen Schlitzen des Bleches 10 bearbeitet,
so wird der Stößel 6 mit
dem Werkzeugoberteil 22 in die aus 1 ersichtliche
Position angehoben.
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Mittels
der Koordinatenführung 11 wird
das bearbeitete Blech 10 nun von dem Werkzeug 21 wegbewegt
und in eine Entladeposition überführt. Ausgehend
von dieser Entladeposition wird das Blech 10 schließlich aus
der Maschine 1 entnommen.
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3 zeigt
ein Werkzeug 41, das ein Werkzeugoberteil 42 sowie
ein Werkzeugunterteil 43 umfasst und das anstelle des Werkzeuges 21 verwendet werden
kann. Abweichend von dem Werkzeug 21 ist im Falle des Werkzeuges 41 an
dem Werkzeugunterteil 43 ein als Druckrolle ausgebildeter
Rollkörper 46 um
eine horizontale Vorschub-Drehachse 49 drehbar gelagert.
Eine Druckfläche 48 wird
von einer wulstartigen radialen Erweiterung des Rollkörpers 46 ausgebildet.
Die Geometrie der Druckfläche 48 ist
auf den Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Schnittkanten 24 des
Bleches 10 abgestimmt und derart gewählt, dass beide Schnittkanten 24 gleichzeitig
druckbeaufschlagt werden können.
Dabei umgreift die Druckfläche 48 beide
Schnittkanten 24. Abweichend von den gezeigten Verhältnissen
könnte mittels
des Rollkörpers 46 etwa
bei entsprechendem Schnittkantenabstand auch nur eine einzelne Schnittkante
bearbeitet und dabei von der Druckfläche 48 umgriffen werden.
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An
dem Werkzeugoberteil 42 des Werkzeuges 41 ist
als Gegenlager eine Gegendruckrolle 47 um eine parallel
zu der Vorschub-Drehachse 49 des Rollkörpers 46 verlaufende
Achse drehbar gelagert. An ihrem Mantel ist die Gegendruckrolle 47 mit
einer umlaufenden Nut 52 versehen, deren Querschnittsform
an die Querschnittsform des die Druckfläche 48 ausbildenden
Wulstes an dem Rollkörper 46 angepasst
ist. In seiner Funktionsweise stimmt das Werkzeug 41 grundsätzlich mit
dem Werkzeug 21 überein. Insbesondere
lassen sich auch mit dem Werkzeug 41 nicht geradlinig verlaufende
Schnittkanten bearbeiten. Zu diesem Zweck ist das Werkzeug 41 in
Richtung des Doppelpfeils 32 um die eine Ausrichtungs-Drehachse
ausbildende Achse 7 der Relativ-Hubbewegung von Werkzeugoberteil 42 und Werkzeugunterteil 43 dreheinstellbar.
Die Dreheinstellung erfolgt erforderlichenfalls mittels des für die obere
Werkzeugaufnahme 5 und die untere Werkzeugaufnahme 9 der
Maschine 1 vorgesehenen und numerisch gesteuerten Drehantriebes.
Alternativ ist eine freie Drehbeweglichkeit des Werkzeuges 41 um die
Achse denkbar.
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Ebenfalls
nahezu beliebig verlaufende Schnittkanten können mit einem Werkzeug 61 entgratet
werden, wie es in 4 dargestellt ist. Das Werkzeug 61 besitzt
ein Werkzeugoberteil 62 sowie ein Werkzeugunterteil 63.
An letzterem ist ein Rollkörper 66 in
Form einer Druckkugel mittels einer Drehlagerung 71 drehbar
gelagert. Die Drehlagerung 71 gestattet eine allseitige
Drehbeweglichkeit des Rollkörpers 66.
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Der
Radius des Rollkörpers 66 ist
an den Abstand der Schnittkanten 24 an dem Blech 10 abgestimmt.
Infolgedessen können
auch mittels einer Druckfläche 68 des
Rollkörpers 66 zwei
einander gegenüberliegende
Schnittkanten 24 zeitgleich entgratet und abgefast werden.
Als Gegenlager für
das Blech 10 dient eine Gegendruckrolle 67, die
an dem Werkzeugoberteil 62 des Werkzeuges 61 um
eine horizontale Drehachse drehbar gelagert ist. Eine umlaufende
Nut 72 an der Gegendruckrolle 67 ist bezüglich ihrer
Querschnittsform an die Geometrie der Druckfläche 68 an dem Rollkörper 66 angepasst. Ebenso
wie das Werkzeug 21 ist auch das Werkzeug 61 grundsätzlich um
die Achse 7 in Richtung des Doppelpfeils 32 dreheinstellbar.
Aufgrund der allseitigen Drehbeweglichkeit des Rollkörpers 66 wird
von der Möglichkeit
der Dreheinstellung des Werkzeuges 61 bei nicht geradlinigen
Schnittkantenverläufen
allenfalls für
das Werkzeugoberteil 62 Gebrauch gemacht.
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Die
Werkzeuge 21, 41, 61 können allesamt in
die obere Werkzeugaufnahme 5 bzw. in die untere Werkzeugaufnahme 9 der
Maschine 1 eingewechselt werden. An der Querschiene 15 der
Koordinatenführung 11 lassen
sich unterschiedliche Werkzeugbauarten gleichzeitig vorhalten. Möglich ist
die Verwendung der Werkzeuge 21, 41, 61 außer zu dem
vorstehend beschriebenen Entgraten und Verformen von Schnittkanten
auch zur Werkstückumformung,
beispielsweise zur Erstellung von Sicken an dem Blech 10.
Umgekehrt ist es denkbar, als Werkzeug zum Entgraten bislang gebräuchliche
Umformwerkzeuge einzusetzen, die von entsprechenden Rollkörpern, insbesondere
von Umformrollen und/oder -kugeln Gebrauch machen.
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5 zeigt
in der oberen Teildarstellung die Bildung eines Grates an der Schnittkante 24 des
Bleches 10. Andeutungsweise erkennbar sind ein Stanzstempel
sowie eine Stanzmatrize, wie sie im Falle der Stanzwerkzeuge 19, 20 verwendet
werden.
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In
der unteren Teildarstellung zeigt 5 die Verhältnisse
an der Schnittkante 24 des Blechs 10 nach dem
Entgraten und einem geringfügigen
Abfasen.