DE10006897A1 - Universal-Werkzeugmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Universal-Werkzeugmaschine, die einen auf einem Maschinenbett (1) in einer ersten Horizontalachse motorisch verfahrbaren Maschinenständer (3), einen am Maschinenständer (3) in einer Vertikalachse motorisch verfahrbaren Werkzeugschlitten (9) mit einer drehangetriebenen Arbeitsspindel (10), und einen auf dem Maschinenbett (1) in einer zur ersten Horizontalachse rechtwinkligen zweiten Horizontalachse verfahrbaren Werkstückschlitten (14) mit einem Werkstücktisch (15) für die zu bearbeitenden Werkstücke enthält. Zur Ermöglichung einer Mehrachsenbearbeitung in einer einzigen Aufspannung und einer vereinfachten Späneentsorgung ist der Werkstücktisch (15) zwischen einer horizontalen und einer vertikalen Stellung verschwenkbar am Werkstückschlitten (14) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Universal-Werkzeugmaschine, die einen auf einem Maschinenbett in einer ersten Horizon­ talachse motorisch verfahrbaren Maschinenständer, einen am Maschinenständer in einer Vertikalachse motorisch verfahr­ baren Werkzeugschlitten mit einer drehangetriebenen Ar­ beitsspindel und einen auf dem Maschinenbett in einer zur ersten Horizontalachse rechtwinkligen zweiten Horizon­ talachse verfahrbaren Werkstückschlitten mit einem Werk­ stücktisch für die zu bearbeitenden Werkstücke enthält.

Eine derartige Universal-Werkzeugmaschine ist z. B. aus der EP 0 664 176 A1 bekannt. Die dort offenbarte Universal- Fräs- und Bohrmaschine hat ein Maschinenbett, auf dessen vorderen Teil ein Werkstückschlitten mit einem horizontalen Werkstücktisch in Längsrichtung des Maschinenbetts horizon­ tal verfahrbar ist. Auf dem hinteren Teil des Maschinen­ betts ist ein Fahrständer abgestützt und quer zur Verfahr­ richtung des Werkstückschlittens motorisch verfahrbar ge­ führt. An der Vorderseite des Fahrständers ist ein vertikal verfahrbares Traggehäuse mit einem zwischen einer Horizon­ tal- und Vertikalstellung verschwenkbaren Fräskopf angeord­ net. Mit einer derart aufgebauten Werkzeugmaschine können auch komplexe Bearbeitungsoperationen an mehreren Seiten eines Werkstücks durchgeführt werden. Es ergibt sich aller­ dings das Problem einer unter Umständen aufwendigen Späne­ entsorgung, da z. B. die auf dem horizontalen Werkstücktisch liegenbleibenden Späne von Hand entfernt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Universal-Werkzeug­ maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine genaue Mehrachsenbearbeitung auch größerer und sperriger Werkstücke in einer einzigen Aufspannung und eine verein­ fachte Späneentsorgung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Werkstücktisch zwischen einer horizontalen und einer verti­ kalen Stellung verschwenkbar am Werkstückschlitten angeord­ net ist.

Die erfindungsgemäße Universal-Werkzeugmaschine bietet die Möglichkeit, daß die Werkstücke derart auf den Werkstück­ tisch aufgespannt werden, daß sie bei vertikaler Stellung des Werkstücktischs bearbeitet werden. Bei einer derartigen Bearbeitung können die Bearbeitungsspäne frei nach unten z. B. in einen dafür vorgesehenen Späneauffangraum im Ma­ schinenbett fallen. Von dort können sie dann über eine För­ derschnecke oder eine andere geeignete Fördereinrichtung zum einem gesonderten Spänecontainer oder dgl. transpor­ tiert werden. Dadurch kann die Späneentsorgung erheblich vereinfacht werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil die­ ses Maschinenkonzeptes besteht in der steifen Maschinenkon­ struktion, die eine hochgenaue Bearbeitung auch größerer und schwerer Werkstücke ermöglicht. Dies wird dadurch er­ reicht, daß der Werkstücktisch sowohl in der Horizontal- als auch der Vertikalstellung auf dem stabilen und ei­ gensteifen Maschinenbett abgestützt ist.

Zweckmäßige Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbil­ dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

So weist der Werkstückschlitten ist in einer besonders ro­ busten und steifen Ausführung ein auf Führungen verschieb­ bar geführtes - z. B. in Form eines Dreieckprismas ausgebil­ detes - Stützteil mit einer unter 45° zu einer vertikalen Seitenwand des Maschinenständers schräg nach unten verlau­ fenden Auflagefläche auf, an der eine den Werkstücktisch tragende Konsole um eine zur Auflagefläche senkrechte Mit­ telachse motorisch verdrehbar angeordnet ist. Dadurch wer­ den die bei der Bearbeitung auf das Werkstück wirkenden Kräfte und auch die Gewichtskräfte in der Vertikal-, Hori­ zontal- oder in einer beliebigen Zwischenstellung des Werk­ zeugtischs über das stabile Stützteil in optimaler Weise durch das formsteife Maschinenbett aufgenommen. Durch die motorisch verdrehbare Konsole kann der Werkstücktisch schnell aus einer horizontalen Stellung in eine vertikale Stellung oder in beliebige Zwischenstellungen gedreht wer­ den.

In einer besonders zweckmäßigen Ausführung sind an den Sei­ ten des Werkzeugschlittens schräg nach unten zu einem Spä­ neauffangraum im Maschinenständer verlaufende Teleskopab­ deckungen, z. B. in Form von gegeneinander verschiebbaren Abdeckblechen, angeordnet. Die auf die Abdeckung fallenden Späne können an diesen Abdeckungen abgleiten und gelangen somit zusammen mit evtl. Kühlschmiermitteln zu dem Späne­ auffangraum im Maschinenständer.

Eine besonders guter Zugang zum Arbeitsbereich der Werk­ zeugmaschine wird in einer vorteilhaften Ausführung dadurch erreicht, daß das Maschinenbett eine kreisbogenförmige Ein­ buchtung an der vorderen Längsseite aufweist. Die Werkzeug­ maschine weist zweckmäßigerweise eine Schutzkabine auf, die im Bereich der Einbuchtung eine zur Seite verschiebbare Rundtüre hat. Dadurch wird die Zugänglichkeit zum Werk­ stücktisch erheblich erleichtert.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1: den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Universal- Werkzeugmaschine in schematischer Perspektivan­ sicht und

Fig. 2: die in Fig. 1 dargestellte Universal-Werkzeug­ maschine mit einer Schutzkabine in Perspektivan­ sicht.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Universal-Fräs- und Bohrmaschine enthält ein z. B. als Gußteil oder Schweißkon­ struktion ausgeführtes formsteifes Maschinenbett 1 mit ei­ nem erhöhten Bettkörper 2, auf dem ein als Fahrständer aus­ gebildeter vertikaler Maschinenständer 3 über zwei auf der Oberseite des Bettkörpers 2 angeordnete parallele Führungs­ schienen 4 und 5 durch einen nicht dargestellten Antrieb in einer ersten Horizontalachse (Z-Achse) motorisch verfahrbar ist.

An einer in Fig. 1 linken vertikalen Seitenwand 6 des z. B. als Gußkonstruktion oder verrippte Schweißkonstruktion aus­ geführten formsteifen Maschinenständers 3 sind zwei verti­ kal verlaufende parallele Führungsschienen 7 und 8 mon­ tiert, an denen ein Werkzeugschlitten 9 mit einer horizon­ talen Bearbeitungsspindel 10 durch einen nicht dargestell­ ten Antrieb im einer Vertikalachse (Y-Achse) verfahrbar an­ geordnet ist. Die Bearbeitungsspindel 10 ist in einem Trag­ gehäuse 11 des Werkzeugschlittens 9 drehbar gelagert und wird durch einen nicht gezeigten drehzahlgesteuerten Motor angetrieben. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung ist die Bearbeitungsspindel 9 als Motorspindel ausgeführt.

An der in Fig. 1 linken Seite des Maschinenbetts 1 sind auf diesem von dem Bettkörper 2 beabstandet zwei unter einem Winkel von 90° zu den Führungsschienen 4 und 5 verlaufende horizontale Führungsschienen 12 und 13 angeordnet, auf de­ nen ein Werkstückschlitten 14 mit einem zwischen einer Ho­ rizontal- und Vertikalstellung verschenkbaren Werkstück­ tisch 15 durch einen nicht dargestellten Antrieb in einer zur ersten Horizontalachse rechtwinkligen zweiten Horizon­ talachse (X-Achse) verfahrbar ist. Der Werkstückschlitten 14 enthält ein auf den Führungsschienen 12 und 13 ver­ schiebbar geführtes Stützteil 16 in Form eines Dreikant­ prismas, das eine zur vertikalen Seitenwand 6 des Maschi­ nenständers 3 unter 45° geneigte Auflagefläche 17 aufweist. Auf der Auflagefläche 17 ist eine Konsole 18 mittels eines - nicht dargestellten - Antriebs um eine zur Auflagefläche 17 senkrechte Mittelachse verdrehbar angeordnet. Die Konso­ le 18 hat bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh­ rung einen auf der Auflagefläche 17 angeordneten Fuß 19 und einem mit diesem einstückig ausgebildeten Tragansatz 20, der eine unter 45° zur Konsolendrehachse angeordnete Trag­ fläche 21 aufweist. Auf der Tragfläche 21 ist der Werk­ stücktisch 15 montiert, der bei der gezeigten Ausführung ein um eine zur Tragfläche senkrechte Mittelachse motorisch verdrehbarer Rundtisch ist. Durch eine entsprechende Dre­ hung der Konsole 18 um deren Drehachse ist der Werkstück­ tisch 15 somit zwischen einer in Fig. 1 dargestellten Ver­ tikalstellung und einer nicht gezeigten Horizontalstellung verdrehbar. Die Mittelachse des Werkstücktischs 15 schnei­ det die Dreh- und Mittelachse der Konsole 18 stets in einem Punkt und zwar unabhängig von der Drehstellung der Konsole 18 bzw. des Werkstücktischs 15. Zur Drehung der Konsole 18 und des Werkstücktischs 15 sowie zur Linearbewegung des Ständers 3 und des Werkzeug- und Werkstückschlittens 9 bzw. 14 können herkömmliche Antriebsaggregate, wie z. B. Elektro­ motoren oder Hydraulikmotoren mit oder ohne Getriebe, ein­ gesetzt werden.

An den Seiten der Auflagefläche 17 ist am Werkstückschlit­ ten 14 das eine Ende jeweils einer Teleskopabdeckung 22, 23 aus gegeneinander verschiebbaren Abdeckblechen angeordnet, deren andere Enden an den in Fig. 2 gezeigten vorderen und hinteren Seitenwänden 24 und 25 einer Schutzkabine 31 befe­ stigt sind. Dadurch ist der hintere Bereich des Werkstück­ schlittens 14 und besonders dessen Führung mit den Füh­ rungsschienen 12 bzw. 13 gegen Verschmutzung durch Bearbei­ tungsspäne oder dgl. geschützt. Am oberen Ende der Auflage­ fläche 17 ist ein zusätzliches seitliches Abdeckblech 26 angeordnet. An dem in Fig. 1 rechten Ende des Maschinen­ betts 1 ist ein Steuerschrank 27 zur Aufnahme der Steuer- und Versorgungsaggregate befestigt.

Um einen schnellen Abtransport von Spänen zu ermöglichen ist in dem Maschinenbett 1 zwischen dem Bettkörper 2 und dem Werkstückschlitten 14 ein Späneauffangraum 28 vorgese­ hen, der durch Versteifungsrippen 29 abgeteilt ist. Von dort können die Späne dann über eine nicht gezeigte Förder­ schnecke oder eine andere geeignete Fördereinrichtung zu einem separaten Spänecontainer oder dgl. transportiert wer­ den. Das Maschinenbett 1 weist an der vorderen Längsseite eine kreisbogenförmige Einbuchtung 30 auf, durch die der Zugang zum Arbeitsbereich erleichtert wird.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist die auf dem Maschinenbett 1 befestigte Schutzkabine 31 im Bereich der Einbuchtung 30 eine zur Seite verschwenkbare Rundtüre 32 auf, die sich in der geschlossenen Stellung im wesentlichen über die in Fig. 2 linke Hälfte der Einbuchtung 30 erstreckt. Die in Fig. 2 rechte Hälfte wird durch ein gebogenes festes Wandteil 33 abgedeckt. Die Rundtüre 32 hat an ihrer Oberseite eine nach innen rechtwinklig abgewinkelte Deckplatte und ist durch entsprechende Führungen an der Oberseite der Schutzkabine und/oder auf dem Maschinenbett verschiebbar geführt. In der vollständig geöffneten Stellung ist die Rundtüre 32 über dem Wandteil 33 angeordnet und ermöglicht so einen guten Zugang zum Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine. Bei der ge­ zeigten Ausführung sind zwei Sichtfenster 35 und 36 und je­ weils einen Handgriff 37 bzw. 38 an den beiden Seiten der Rundtüre 32 vorgesehen. Zum besseren Einblick in den Ar­ beitsbereich ist auch in der vorderen Seitenwand 24 ein zu­ sätzliches Sichtfenster 39 angeordnet. Durch die Einbuch­ tung und die seitliche verschwenkbare Türe wird ein beson­ ders guter Zugang zum Arbeitsbereich der Maschine ermög­ licht, wodurch die Einspannung der Werkstücke oder deren Überprüfung erheblich vereinfacht wird.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine weist neben den vor­ stehend beschriebenen Komponenten auch an sich bekannte und daher nicht dargestellte Werkzeugspeicher und eine entspre­ chende Werkzeugwechseleinrichtung z. B. in Form einer Grei­ feranordnung mit einem oder mehreren Werkzeuggreifern auf. Dadurch können Werkstücke vollständig ohne manuelle Ein­ griffe bearbeitet werden. Durch eine gesteuerte Linearbewegung des Maschinenständers 3, des Werkzeugschlittens 9 und des Werkstückschlittens 14 sowie durch eine Drehbewegung der Konsole 18 und des Werkstücktischs 15 ist eine 5-Achsen-Bearbeitung auch komplizierter geformter Werkstüc­ ke in einer Aufspannung durchführbar.

Die Erfindung ist nicht auf das im einzelnen beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel be­ schränkt. So kann der Werkstücktisch z. B. auch mit einem entsprechenden Antrieb versehen sein, durch den der Werk­ stücktisch mit einer entsprechenden Drehzahl angetrieben wird. Mit Hilfe von in die Bearbeitungsspindel eingesetzten Drehwerkzeugen können bei entsprechendem Antrieb des Dreh­ tisches 22 auch unterschiedliche Drehbearbeitungen ausge­ führt werden.

Claims (10)

1. Universal-Werkzeugmaschine, die
einen auf einem Maschinenbett (1) in einer ersten Hori­ zontalachse motorisch verfahrbaren Maschinenständer (3),
einen am Maschinenständer (3) in einer Vertikalachse motorisch verfahrbaren Werkzeugschlitten (9) mit einer drehangetriebenen Arbeitsspindel (10), und
einen auf dem Maschinenbett (1) in einer zur ersten Ho­ rizontalachse rechtwinkligen zweiten Horizontalachse verfahrbaren Werkstückschlitten (14) mit einem Werk­ stücktisch (15) für die zu bearbeitenden Werkstücke enthält,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Werkstücktisch (15) zwischen einer horizontalen und einer vertikalen Stellung verschwenkbar am Werk­ stückschlitten (14) angeordnet ist.

2. Universal-Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Werkstückschlitten (14) ein auf Führungen (12, 13) verschiebbar geführtes Stützteil (16) mit einer unter 45° zu einer vertikalen Seitenwand (6) des Maschinenständers (3) schräg nach unten verlau­ fenden Auflagefläche (17) aufweist, an der eine den Werkstücktisch (15) tragende Konsole (18) um eine zur Auflagefläche (17) senkrechte Mittelachse motorisch verdrehbar angeordnet ist.

3. Universal-Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Konsole (18) einen auf der Aufla­ gefläche (17) angeordneten Fuß (19) und einen mit die­ sem einstückigen Tragansatz (20) enthält, der eine untter einem 45°-Winkel zur Konsolendrehachse verlaufende Tragfläche (21) für den Werkstücktisch (15) aufweist.

4. Universal-Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Stützteil (16) die Form eines Dreikantprismas aufweist.

5. Universal-Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seiten des Werkstückschlittens (14) schräg nach unten zu einem Späneauffangraum (28) in dem Maschinenständer (1) ver­ laufende Teleskopabdeckungen (22, 23) angeordnet sind.

6. Universal-Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Späneauffangraum (28) zwischen einem Bettkörper (2) für die Führung des Maschinenstän­ ders (3) und dem Werkstückschlitten (14) angeordnet ist.

7. Universal-Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinenbett (1) an einer seiner Längsseiten eine kreisbogenförmige Einbuchtung (30) aufweist.

8. Universal-Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Maschinenbett (1) eine Schutzkabine (31) angeordnet ist.

9. Universal-Werkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schutzkabine (31) im Be­ reich der Einbuchtung (30) eine seitlich verschiebbare Rundtüre (32) aufweist.

10. Universal-Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Werkstücktisch (15) ein um seine Mittelachse drehbarer Rundtisch ist.