DE2817218A1

DE2817218A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2817218A1
Application number: DE19782817218
Authority: DE
Inventors: Eugen Dipl Ing Herb
Original assignee: Trumpf Maschinen AG
Current assignee: Trumpf Maschinen AG
Priority date: 1978-04-20
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1979-10-31
Also published as: JPS6159841B2; JPS54141483A; GB2019269B; GB2019269A

Description

Ρ4ΤΕΝΪΑ OTWÄLlE

DIPL.-ING. DR.-ING DIPL.-PHYS.

BERTHOLD SCHMD GERHARD BIRN HEINRICH QUARDER

FALBENHENNENSTRASSE 17 7000 STUTTGART 1 · FERNSPRECHER (0711) 608893

UNSER ZEICHEN

T3 o6o B/bm

Trumpf iMaschinen AG Zug (Schweiz)

Werkzeugmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit einem zustellbaren, rotierenden Werkzeug, insbesondere eine Bohr- oder Fräsmaschine. Werkzeugmaschinen dieser Art, die man in der Regel sowohl mit Bohrern als auch Schaftfräsern od. dgl. bestücken kann, sind in den vielfältigsten Ausführungsformen bekannt. Für die Blechbearbeitung werden sie in der Regel nicht herangezogen, weil die Bearbeitungszeit zum übrigen Zeitaufwand für beispielsweise das Festspannen und Lösen des Werkstücks in

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einem ungünstigen Verhältnis steht. Ein anderer Grund, weswegen man Löcher in Bleche in der Repel nicht bohrt, besteht darin, daß sich beim Durchbohren dünner Werkstücke auf der der Bohrspindel abgewandten Seite ein unerwünschter Grat bildet, der in einem weiteren Arbeitsgang entfernt werden muß. Aus den genannten Gründen wird beim Lochen von Blechen dem Stanzvorgang der Vorzug gegeben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht infolgedessen darin, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher eine wirtschaftliche Herstellung von Bohrlöchern in dünnen Werkstücken, insbesondere dünnen Blechen, möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen, die entsprechend dem kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs ausgebildet ist. Der Niederhalter gestattet ein Zusammenpressen mehrerer übereinander geschichteter Bleche im Bereich der anzubringenden Bohrung. Da jetzt eine große Anzahl von Blechen zur gleichen Zeit bearbeitet werden kann, erreicht man ein günstigeres Verhältnis zwischen der Bearbeitungszeit und der vorher sowie nachher anzufallenden Zeiten. Außerdem kann sich kein Grat ausbilden, wenn der Bohrer an der Unterseite des einen Werkstücks austritt und unmittelbar in die Oberseite des nachfolgenden Werkstücks eindringt. Eine Gratbildung ist allenfalls noch beim untersten Werkstück möglich. Wenn man aber beispielsweise zehn Werkstücke

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bohrt, so reduziert sich der für das Entgraten des untersten Werkstücks anfallende Aufwand umgerechnet auf alle zehn Werkstücke auf ein Zehntel. Bei höherer Werkstückzahl pro Paket wird dieses Verhältnis sogar noch günstiger. Außerdem kann es bei einer Massenfertigung und vergleichsweise hohen Stückzahlen pro Paket unter Umständen kostenmäßig günstiger sein, wenn man das unterste Werkstück von Anfang an als nicht verwertbar d.h. als Abfallstück einplant. Dies muß für die verschiedenen Werkstücke im einzelnen kalkuliert werden. Außer der Stückzahl pro Paket spielt auch noch die Anzahl der anzubringenden Bohrungen eine wesentliche Rolle.

Zweckmäßigerweise sind der Niederhalter und das Werkzeug bzw. die das Werkzeug aufnehmende Werkzeugspindel getrennt zu- und rückstellbar. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn sich die Anpreßkraft des Niederhalters einstellen läßt.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, daß der Niederhalter als die Werkzeugspindel zumindest an ihrem dem Werkzeug zugeordneten Ende konzentrisch umgebendes, rohrförmiges Element ausgebildet ist. Diese Konstruktion zeichnet sich durch einfache Bauweise, geringen Platzbedarfs und auch eine zweckmäßige Form aus. Es kommt noch hinzu, daß sich das Bearbeitungswerkzeug zumindest während des BearbeitungsVorgangs innerhalb des

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Niederhalters befindet und einen Zugriff somit nicht zugänglich ist. Der Niederhalter übernimmt dabei auch noch die Funktion eines Unfallschutzes. Gleichzeitig dämpft er die Arbeitsgeräusche. Wenn die Durchtrittsöffnung des Niederhalters für das Werkzeug in Weiterbildung der Erfindung als Zentrierorgan ausgebildet ist, so kann der Niederhalter auch noch die Funktion einer zusätzlichen Führung für das Werkzeug übernehmen.

Da der Durchmesser des Bearbeitungswerkzeugs in aller Regel geringer ist als derjenige der Werkzeugspindel muß sich im Falle der Verwendung eines Zentrierorgans für das Werkzeug der Innendurchmesser am Anpreßende des Niederhalters auf den Werkzeugdurchmesser verringern. In diesem Zusammenhang ist es dann von besonderem Vorteil, wenn das Zentrierorgan auswechselbar oder einstellbar ist. Denkbar ist hier beispielsweise die Verwendung einer gehärteten Führungsbuchse, die bei Verwendung eines Werkzeugs anderen Durchmessers gegen eine andere mit dementsprechender Bohrung ausgewechselt wird.

Eine andere Variante der Erfindung sieht vor, daß der Niederhalter zumindest teilweise als Arbeitskolben ausgebildet oder mit einem solchen verbunden ist, wobei der Arbeitskolben in einem doppeltwirkenden Zylinder verschiebbar ist. Die Betätigung dieses Niederhalters kann hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Zugestellt wird durch Druckbeaufschlagung auf der einen Kolbenseite, während ein Druck auf der anderen

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Kolbenseite den Niederhalter wieder zurückführt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zur Bildung eines Arbeitskolbens am Niederhalter ein Außenbund angebracht, insbesondere angeformt ist, der in einer Ringnut des die Werkzeugspindel umgebenden Maschinenteils verschiebbar ist, wobei die Ringnut an ihrem, in Verschieberichtung des Kolbens, oberen und unteren Ende mit je einem Kanal für die Druckmittelsteuerung in Verbindung steht. Selbstverständlich sind hier nicht nur die beiden diesseits und jenseits des Kolbens gelegenen Zylinderteilräume gegeneinander abzudichten, sondern auch der Zylinderraum gegenüber den beidseits gelegenen Spalträumen zwischen Niederhalter und Niederhalte rführung.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Niederhalter mittels eines parallel zur Werkzeugspindel verschiebbaren Arbeitskolbens zustellbar ist. Der Begriff "zustellbar" umfasst selbstverständlich jeweils auch das Rückstellen. Der Zylinder dieses Arbeitskolbens ist mit der Führung für die Werkzeugspindel oder dem die Führung aufweisenden Maschinenteil verbunden. Die Kraft zum Zusammenpressen des zu bearbeitenden Blechpakets wird in diesem Falle nicht zentrisch zum Bearbeitungswerkzeug sondern außermittig aufgebracht. Trotzdem wird natürlich auch bei dieser Variante der Niederhalter zumindest

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während des ßearbeitungsVorgangs vom Werkzeug durchsetzt. In Weiterbildung der Erfindung besitzt der Niederhalter einen gabelförmigen Fuß oder ein dementsprechendes Fußteil, wobei das Werkzeug, insbesondere ein Schaftfräser, den Spaltraum zwischen zwei bzw. den zwei Gabelzinken durchsetzt.

Der Zustell-Antrieb des Niederhalters ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit einer insbesondere numerischen Steuerung verbunden. Über diese Steuerung können die Zu- und Rückstellbewegungen des Werkzeugs und des Niederhalters gemäß dem vorgesehenen Programmablauf genau gesteuert werden.

Wenn die Werkstückauflage gemäß einer weiteren Variante der Erfindung als abnehmbar an einem Maschinentisch befestigte Platte od. dgl. ausgebildet ist, so kann das Werkstück bei der Bearbeitung eines Werkstückpakets so tief zugestellt werden, daß es in diese Platte noch etwas eindringt. Man erzielt auf diese Weise auch am untersten Werkstück des Pakets eine gratfreie Bohrung. Die Platte kann im Bedarfsfalle gegen eine neue ausgetauscht werden. Ein Anbohren der Platte entfällt, wenn sie in vorteilhafter Weise eine dem Werkzeugdurchmesser entsprechende Führungsbohrung für das aus dem Werkstück austretende freie Werkzeugende aufweist. Trotzdem ist auch im letzteren Falle eine gratfreie Bohrung aller Werkstücke des Werkstückpakets möglich. Um auch Werkzeuge anderen Durchmessers verwen-

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den zu können, ist es sehr von Vorteil, wenn die Führungsbohrung an einer abnehmbar an der Platte od. dgl. befestigten Buchse od. dgl. angebracht ist. Statt dessen kann man natürlich auch eine Platte mit mehreren Bohrungen verschiedenen Durchmessers verwenden, die dann je nach Bedarf gegenüber der Spindelachse ausgerichtet werden. Letzteres kann in einfacher Weise mittels einer numerischen Steuerung sehr genau erfolgen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch anhand von Längsmittelschnitten dargestellt.

Die Werkzeugspindel 1 ist in dem abgebrochen dargestellten Teil des Maschinengehäuses 2 in Richtung des Doppelpfeils 3 auf und ab bewegbar und in Pfeilrichtung 4 drehbar. Ihre Spanneinrichtung 5 nimmt ein Werkzeug 6 auf, das im Falle der Figur 1 ein Spiralbohrer und beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ein Schaftfräser ist.

Mit dem Maschinentisch 7 ist eine als Werkstückauflage dienende Platte 8 lösbar und in genauer Zuordnung verbunden. Auf dieser ist ein Werkstückpaket 9 festgespannt, das aus einer Vielzahl, insbesondere gleicher Werkstücke 10, insbesondere Blechen, besteht.

Das Werkstückpaket 9 wird mittels eines Niederhalters 1i bzw.

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zusammengepreßt, der in Richtung des Doppelpfeils 13 längsverschiebbar am Maschinengehäuse 2 gelagert ist.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 besteht der Niederhalter 11 im wesentlichen aus einem rohrförmigen, die Werkzeugspindel an ihrem dem Werkzeug zugeordneten Ende konzentrisch umgebenden Element. Die Werkzeugspindel 1 durchsetzt die Innenbohrung 14 des Niederhalters 11 und der Niederhalter ist in der Führung 15 des Maschinengehäuses 2 verschiebbar gelagert. Der Niederhalter 11 besitzt eine Durchtrittsbohrung 16 für das Werkzeug 6. Diese kann zugleich ein Zentrierorgan für das Werkzeug bilden. Dieses Zentrierorgan 17 kann einstückig mit der Wandung des hülsenförmigen Niederhalters gefertigt und weder einstell-noch auswechselbar sein. Sollte letzteres erwünscht sein, so muß das Zentrierorgan 17, wie es die Zeichnung zeigt, separat gefertigt und in geeigneter Weise mit dem Niederhalter 11 verbunden werden. Bei Verwendung eines Werkzeugs mit anderem Durchmesser wird dann auch dieses Zentrierorgan gegen ein anderes mit entsprechender Zentrierbohrung ausgetauscht.

Die Platte 8 ist beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 mit einer Zentrierbohrung 18 ausgestattet, die sich nach unten hin konisch erweitert. Sie verhindert eine Gratbildung beim

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Austritt des Werkzeugs 6 aus dem untersten Werkstück 1o des Pakets 9.

Der Niederhalter 11 ist als Kolben ausgebildet oder mit einem als Kolben 19 dienenden Außenbund versehen, in den beispielsweise ein Kolbenring 20 eingesetzt sein kann. Dieser Kolben ist in einem Zylinder 21 auf und ab verschiebbar, der zumindest teilweise, am Maschinengehäuse 2 ausgeformt sein kann. Wird diesem Zylinder 21 ein Druckmedium über den Kanal 22 zugeführt, so wandert der Niederhalter 11 nach unten. Umgekehrt bewirkt man ein Zurückstellen des Niederhalters 11 bei einer Zuführung des Druckmediums über den Kanal 23. Letzterer mündet in den Zylinderteilraum 24, während der erstere mit dem Zylinderteilraum 25 in Verbindung steht.

In Figur 2 sind gleiche Teile ebenso bezeichnet wie in Figur Das Werkzeug 6 ist dort allerdings, beispielweise als Schaftfräser ausgebildet. Der Niederhalter 12 des zweiten Ausführungsbeispiels ist mittels eines parallel zur Werkzeugspindel 1 verschiebbaren Arbeitskolbens 26 zu- und rückstellbar. Die Arbeitsweise ist mit derjenigen des Kolbens 19 und des Zylinders identisch, weswegen die Kanäle und Zylinder-Teilräume dort in gleicher Weise bezeichnet sind wie in Figur 1.

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Während die Durchtrittsöffnung für das Werkstück 6 beim Niederhalter 11 eine Bohrung 16 ist, weist der Niederhalter 12 eine als randoffener Längsschlitz ausgebildete Durchtrittsöffnung 26 auf. Die Schlitzbreite (senkrecht zur Bildrichtung gemessen) entspricht zumindest in et\ia dem Durchmesser des darin befindlichen Werkzeugteils. Diese Durchtrittsöffnung ist durch die beiden Zinken des gabelförmigen Fußteils 27 des Niederhalters 12 gebildet.

Die Platte 8 besitzt in Figur 2 keine der Zentrierbohrung der Figur 1 entsprechende Bohrung, vielmehr dringt das Werzeug 6 beim Austritt aus dem untersten Werkstück 1o geringfügig in diese Platte 8 ein. Dadurch wird die Gratbildung an der der Platte 8 zugekehrten Unterseite des untersten Werkstücks 1o wirkungsvoll verhindert. An den übrigen Werkstücken entsteht aufgrund des verwendeten Niederhalters und der festen Zusammenpressung des Pakets 9 kein Grat.

Beim Fräsen ist durch entsprechende Wahl des Anpreßdruckes, durch Rollelemente am Niederhalter und/oder durch Schmiermittel dafür zu srogen, daß sich das Paket zwischen der Auflagefläche des Maschinentisches 7 und dem Niederhalter verschieben läßt.

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Claims

Ansprüche 291/218

1. ) Werkzeugmaschine mit einem zustellbaren, rotierenden Werkzeug, insbesondere Bohr- oder Fräsmaschine, gekennzeichnet durch einen Werkstück-Niederhalter (11, 12) mit einer Durchtrittsöffnung (18, 26) für das Werkzeug (6), wobei der Werkstück-Niederhalter zustellbar ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (11, 12) als die Werkzeugspindel (1) zumindest an ihrem dem Werkzeug (6) zugeordneten Ende konzentrisch umgebendes, rohrförmiges Element ausgebildet ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (18) des Niederhalters für das Werkzeug (6) als Zentrierorgan ausgebildet ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierorgan (18) auswechselbar oder einstellbar ist.

5. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (11) zumindest teilweise als Arbeitskolben (19) ausgebildet oder mit einem solchen verbunden ist, wobei der Arbeitskolben in einem doppeltwirkenden Zylinder (21) verschiebbar ist.

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6. Werkzeugmaschine nacii Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Arbeitskolbens (19) am Niederhalter (11) ein Außenbund angebracht, insbesondere angeformt ist, der in
einer Ringnut (21) des die Werkzeugspindel (1) umgebenden
Maschinenteils (2) verschiebbar ist, wobei die Ringnut an
ihrem in Verschieberichtung (3) des Kolbens oberen und unteren Ende mit je einem Kanal (22 bzw. 23) für die Druckmittelsteuerung in Verbindung steht.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (12) mittels eines parallel zur Werkzeugspindel (1) verschiebbaren Arbeitskolben (26) zustellbar ist.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (12) einen gabelförmigen Fuß oder Fußteil (27) besitzt und das Werkzeug (6) den Spaltraum 26
zwischen zwei Gabelzinken durchsetzt.

9. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustell-Antrieb des Niederhalters (11, 12) mit einer insbesondere numerischen
Steuerung verbunden ist.

10. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückauflage

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als abnehmbar an einem Maschinentisch (7) befestigte Platte (8) od. dgl. ausgebildet ist.

11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (8) eine dem Werkzeugdurchmesser entsprechende Führungsbohrung (18) für das aus dem Werkstück (1o) austretende freie Werkzeugende aufweist.

12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbohrung (18) an einer abnehmbar an der Platte (8) od. dgl. befestigten Buchse od. dgl. angebracht ist.

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