DD292401A5 - Maschinenaufbau fuer ein bohr- und/oder fraesbearbeitungszentrum zur bearbeitung kleiner prismatischer teile - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Maschinenaufbau fuer ein Bohr- und/oder Fraesbearbeitungszentrum zur Bearbeitung kleiner prismatischer Teile und findet vorzugsweise in der metallverarbeitenden Industrie Anwendung. Merkmalsgemaesz ist dabei auf dem im Kraftflusz liegenden waagerechten Schenkel, der gleichzeitig als Maschinenbett dient, der Spindelstock angeordnet. An dem senkrecht stehenden Schenkel befindet sich die Werkstuecktraegerbaugruppe mit vertikaler Tischflaeche. Der erfindungsgemaesze Maschinenaufbau realisiert einen freien Spaene- und Kuehlmittelabflusz, wobei durch Nutzen des Maschinenbettes als ein Schenkel des verwendeten Winkelgestells eine hohe Steifigkeit der Maschine erreicht wird, ohne die Aufstellungsflaeche gegenueber herkoemmlichen Maschinen zu vergroeszern. Fig. 1{Maschinenaufbau; Bohrbearbeitungszentrum; Fraesbearbeitungszentrum; Teile, kleine prismatische; Maschinenbett; Werkstuecktraegerbaugruppe; Spindelstock; Spaeneabflusz; Kuehlmittelabflusz; Winkelgestell; Tischflaeche, vertikal}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft den Grundaufbau eines Bohr- und/oder Fräsbearbeitungszentrums mit zur senkrechten Werkstückaufspannfläche othgonal liegender Arbeitsspindel, das insbesondere zur Bohrbearbeitung kleiner prismatischer Teile geeignet ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Der Aufbau von Bearbeitungszentren zur Bearbeitung prismatischer Teile unterteilt sich gegenwärtig in zwei Grundprinzipien, denen mit zum Tisch orthogonal stehender Arbeitsspindel und denen mit zum Tisch parallel stehender Arbeitsspindel. Flache, beispielsweise plattenförmige Werkstücke werden gegenwärtig am effektivsten auf Bohr- und/oder Fräsbearbeitungszentren mit zur Tischfläche orthogonal stehender Arbeitsspindel den Bearbeitungsverfahren Bohren, Fräsen und Gewindebohren unterworfen. Auf gleichen Maschinen werden ökonomisch am günstigsten auch kastenförmige Werkstücke einer ersten Bearbeitung unterzogen, indem die für die weitere Bearbeitung notwendige Spannfläche hergestellt wird. Des weiteren können solche Werkstücke bearbeitet werden, bei denen grundsätzlich nur eine Seite (Stirnseite) bearbeitet werden muß und/oder die Bearbeitung der Umfangsseiten mit dazu achsparallelen Werkzeugen möglich ist.

Diese Maschinen haben in der Regel einen Tisch als Werkstückträger, dereine horizontal liegende Aufspannfläche aufweist und

nur drei steuerbare Achsen.

Ein wesentlicher Nachteil dieses Maschinenaufbaus ist, daß sich bei der Bearbeitung der Werkstücke anfallende Späne und ein Teil des Kühlschmierstoffes auf dem Werkstück, dem Maschinentisch und anderen den Tisch umgebenden horizontalen Rächen

anhäufen. Da die Späne bekanntlich Wärmenester bilden, die zu ungewollten und unbeherrschbaren Verformungen von

Werkstück und Maschinentisch führen können und letztlich das Bearbeitungsergebnis der Maschine negativ beeinflussen, muß

für eino restlose Abführung derselben gesorgt werden. Das mechanische Abführen aller Prozeßabfälle ist bisher nicht völlig gelungen. Deshalb müssen solche Anhäufungen manuell beseitigt werden, wozu die Maschine stillgesetzt werden muß. Das führt zu einer Verringerung der Auslastung und damit der Produktivität der Maschine und erschwert den Ausbau des

Bearbeitungszentrums zu einer flexiblen Fertigungszelle mit integriertem Werkstückwechsel bzw. seine Einbindung in

Fertigungssysteme.

Um diesen Aufwand zu vermeiden, wurde eine Lösung speziell für die Bearbeitung kleiner Werkstücke erarbeitet, bei der das

Werkstück in einer Lage ist, in welcher die Späne und der Prozoßschmierstoff aufgrund der Schwerkraft in ein Entsorgungssystem fallen, das unterhalb des Arbeitsraumes der Maschine angeordnet ist. Solche Lösungen bei Maschinen mit zur Tischfläche orthogonal stehender Arbeitsspindel sind in DD 154071 und DE-OS 3620247

beschrieben.

Ein Maschinenaufbau mitzwei auf der Werkstückseite der Maschine befindlichen Bewegungsachsen in einem Kreuztisch, wie in DD 154071 beschrieben, realisiert ein günstiges statisches Verformungsverhalten der Maschine, was eine hohe

Bearbeitungsqualität sichert und minimiert, die während der Positioniervorgänge zu beschleunigenden Massen. Die Lage des Winkelgestells des in der DD154071 beschriebenen Maschinenaufbaus vergrößert allerdings die notwendige Maschinenaufstellungsfläche gegenüber herkömmlichen Maschinen mit senkrecht stehender Arbeitsspindel wesentlich. Bei der in DE-OS 3620247 beschriebenen Lösung liegen alle drei Bewegungsachsen in der Werkzeugseite der Maschine und der

senkrecht stehende Werkstücktisch führt während derZerspannung keine Bewegung aus. Dieser Aufbau realisiert kein günstiges statisches Verformungsverhalten der Maschine.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Maschinenaufbau für ein Bohr- und/oder Fräsbearbeitungszentrum zur Bearbeitung kleiner prismatischer Teile zu entwickeln, welches ohne Erhöhung des Kompliziertheitgrades der üblicherweise vorhandenen Baugruppen das selbsttätige Entfernen der Prozeßabfälle vom Werkstück und dessen unmittelbarer Umgebung gestattet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Maschinenaufbau für ein Bohr· und/oder Fräsbearbeitungszentrum zur Bearbeitung kleiner prismatischer Teile zu schaffen, bei welchem die Prozeßabfälle infolge der Schwerkraft von Werkstück und dessen Umgebung abfallen wobei sich die Maschinenaufstellflache gegenüber herkömmlichen Maschinen nicht vergrößert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Verwendung bekannter Baugruppen, wie Spindelstock mit waagerecht liegender Arbeitsspindel, Winkelgestell und Werkstückträger dadurch gelöst, daß auf dem im Kraftfluß liegenden waagerechten Schenkel der Spindelstock angeordnet ist. Der waagerechte Schenkel dient dabei gleichzeitig als Maschinengestell. An dem senkrecht stehenden Schenkel befindet sich die Werkstückträgerbaugruppe mit vertikaler Tischfläche. Diese Anordnung bringt den Vorteil, daß die für die Realisierung einer ergonomisch günstigen Bedienhöhe des Bearbeitungszentrums zur Bearbeitung sehr kleiner prismatischer Teile mit seinen demzufolge kleinen Baugruppenabmessungen ohnehin notwendige Höhe des Maschinenbettes gleichzeitig für den Kraftfluß innerhalb der Maschine genutzt wird, sich demzufolge die Grundfläche der Maschine nicht vergrößert und ein freier Späne- und Kühlmittelabfluß bei Anbringen entsprechender Durchbrüche im Maschinenbett gewährleistet ist. , Die waagerecht liegenden Führungsbahnen für die Spindelstockbaugruppe an der Oberseite des Maschinenbettes werden einzeln mit Teleskopdeckungen gegen Prozeßabfälle derart geschützt, daß der freie Späne- und Kühlmittelabfluß zwischen beiden Führungsbahnen in die dafür vorgesehenen Durchbrüche des Maschinenbettes zum Späneraum gewährleistet ist. Die

Führungsbahnen für den Werkstückträger verlaufen an der Innenseite des senkrechten Ständers in vertikaler Richtung. Bei einer

derartigen Anordnung kann mit Hilfe eines Kreuzschiebers entweder der Spindelstock oder der Werkstückträger in zwei

Achsrichtungen bewegbar sein. Infolge dieser Anordnung können die Führungsbahnen wirksam gegen Verunreinigungen geschützt werden. Ein freier Späne-

und Kühlmittelfluß in einen im Maschinenbett angeordneten Späneraum ist gewährleistet, wobei sich die Aufstellungsfläche der

Maschine gegenüber herkömmlichen Bearbeitungszentren mit senkrechter Arbeitsspindel nicht vergrößert. Die Vorteile dieser Anordnung treten insbesondere bei Bearbeitungszentren zur Bearbeitung sehr kleiner prismatischer Teile in

den Vordergrund.

Durch Fliehkraftwirkung prallen die vom Werkzeug abgeschleuderten Prozeßabfälle an die den Arbeitsraum umgebenden

senkrechten Flächen, welche durch die Stirnfläche des Spindelstocks, zwei seitlich angeordnete zusätzliche Schutzwände und gegebenenfalls eine oberhalb des Maschinenraumes angeordnete weitere Schutzwand gebildet werden und fallen ebenfalls in die Entsorgungseinrichtung. Mit relativ geringem Aufwand wird somit infolge des erfindungsgemäßen Maschinenaufbaus der

Arbeitsraum der Maschine nach außen abgeschirmt und den Erfordernissen des Umweltschutzes Rechnung getragen. Die erfindungsgemäße Lösung gestattet die Anordnung der Frässpindel in unmittelbarer Nähe der Außenkontur der Maschine. Daraus ergeben sich für den Bediener gute Sichtverhältnisse sowohl beim Einrichten der Maschine als auch bei der Überwachung des Arbeitsprozesses. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ergibt sich aus der Möglichkeit direkt über der Spindelstockbaugruppe

einen stationären Werkzeugspeicher anzuordnen, dessen Werkzeuge dem Bediener bequem zugänglich sind. Diese Anordnung des Werkzeugspeichers in unmittelbarer Nähe der Hauptspindel garantiert kurze Werkzeugwechselzeiten. Die stationäre

Anordnung des Werkzeugspeichers gestattet unter Beibehaltung geringer zu verfahrender Schlittenmassen die Realisierung

einer großen Werkzeugspeicherkapazität.

Ein manueller Werkstückwechsel ist bequem möglich und ein automatischer Werkstückwechsel ohne weiteres mit einem

einfachen Palettenwechsler ausführbar. Dabei sind die Grenzen bei der Wahl der Art des automatischen Werkstückwechsels infolge der guten Zugänglichkeit des Tisches sehr weit gesteckt.

Die gute Zugänglichkeit des Tisches von beiden Seiten eröffnet sehr gute Möglichkeiten der Verkettung zweiter oder mehrerer Bearbeitungszentren dieses Auf baus. Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1: die Frontansicht eines erfindungsgemäß gestalteten Bearbeitungszentrums Fig. 2: die Draufsicht auf das Bearbeitungszentrum

Das Maschinenbett 1 und der vertikale Schenkel 2 bilden ein Winkelgestell, an dessen Innenseiten die Führungsbahn 3 für den Spindelstock 6 und die Führungsbahn 4 für den Kreuzschieber 8, welcher in der Führung 5, die Tischbaugruppe 9 mit der Werkstückaufspannplatte 10 trägt, angeordnet sind. Unterhalb des Arbeitsraumes des Bearbeitungszentrums befinden sich die Durchbrüche 16 für den freien SpHne- und Kühlmittelabfluß zum Späneraum 12. Oberhalb des Spindelstockes 4 ist der stationäre Werkzeugspeicher 17 in direkter Nähe zum mit dem Spindelstock 4 mitfahrenden Werkzeugwechseler 7 angeordnet. Die seitlich und oberhalb des Arbeitsraumes angebrachten Schutzwände sind nicht dargestellt. Bei automatischem Werkstückwechsel trägt die Tischbaugruppe 9 eine auswechselbare Tischpalette 10, welche über einen Palettenwechsler 11 gewechselt wird und in horizontaler Lage mit einem neuen Teil beschickt wird. Außerhalb des Arbeitsraumes liegen die Vorschubmotorsn 13,14 und 15. Die nichtdargestellten Enrichtungen des Bearbeitungszentrums, Hydraulikaggregat und Elektroschrank, sind gemeinsam mit dem Maschinenbett 1 auf einer Grundplatte, welche gleichzeitig als Transportplatte dient befestigt. Dieses erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum zur vorwiegenden Bohrbearbeitung kleiner prismatischer Teile gestattet ein derartiges Aufspannen der Werkstücke auf dem Werkstückträger 9; 10, daß die bearbeitete Werkstückfläche senkrecht liegt.

Sämtliche Prozeßabfälle fallen infolge der Schwerkraftwirkung durch die Durchbrüche 16 in den Späneraum 12 mit seinem dort angeordneten Entsorgungssystem. Durch die Fliehkraft abgeschleuderte Prozeßabfälle prallen an die den Arbeitsraum umgebenden senkrechten Schutzwände (nicht dargestellt) und fallen von dort ebenfalls In die Durchbrüche 16 zum Späneraum 12

Die Aufstellungsfläche der Maschine ist nicht größer als bei vergleichbaren Maschinen mit senkrechter Spindelstockbaugruppe

Neben den bereits geschilderten Vorteilen der erfindungsgemäßen Lösung ist die Möglichkeit des Anbringens der Hydraulik-

und Elektroaggregate an den Seiten des Maschinenbettes 1 besonders vorteilhaft für den kompakten Aufbau der Maschine.

Günstig ist auch die gute Zugängigkeit zu Vorschub- und Hauptantriebsmotoren, die außerhalb des Arbeitsraumes angeordnet In Verbindung mit der Anordnung der Gestellteile auf einer Grundplatte und dem kompakten Aufbau bildet das Bearbeitungszentrum eine in sich geschlossene Transporteinheit, was einen rationellen und platzsparenden Transport

ermöglicht.

Claims (2)

1. Maschinenaufbau für ein Bohr- und/oder Fräsbearbeitungszentrum zur Bearbeitung kleiner prismatischer Teile unter Verwendung bekannter Baugruppen, wie Spindelstock mit waagerecht angeordneter Arbeitsspindel, Winkelgestell, Werkstückträger, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem in Kraftfluß liegenden waagerechten Schenkel (1), der gleichzeitig als Maschinenbett dient, der Spindelstock (6) angeordnet ist und daß sich an dem senkrecht stehenden Schenkel (2) die Workstückträgerbaugruppe (8,9) mit vertikaler Tischfläche befindet.

2. Maschinenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb des Arbeitsraumes im waagerechten Schenkel (I) Durchbrüche (16) für den freien Späne- und

Kühlmittelabfluß zum Späneraum (12) befinden.
Hierzu 1 Seite Zeichnung