DE10016897A1 - Mehrfachbearbeitung eines Werkstücks in einer Aufspannung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum mehrfachen Bearbeiten eines Werkstücks in einer Aufspannung mit mehreren Bearbeitungsstationen (17, 19) vorgeschlagen, Dadurch, dass die Werkstücke (1, 3 und 5) nur einmal gespannt werden, verbessern sich die Form- und Maßtoleranzen der bearbeiteten Oberflächen und es wird die Herstellungszeit der Werkstücke verkürzt. Es sind durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowohl Qualitätsverbesserungen als auch Kosteneinsparungen möglich.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mit mehreren Spannmitteln zum Spannen je eines Werkstücks, mit einer Bearbeitungsstation zum Superfinishen und mit Transportmitteln zum Zu- und Abführen eines Werkstücks in den Bearbeitungsbereich der Bearbeitungsstation zum Superfinishen.

Diese Vorrichtung weist einen Rundtisch mit mehreren Spannmitteln auf, mit denen je ein Werkstück gespannt werden kann. Durch Verdrehen des Rundtisches kann jeweils ein Werkstück in den Bearbeitungsbereich der Bearbeitungsstation zum Superfinishen gebracht werden. Dort kann das Werkstück bearbeitet werden.

Insbesondere hochwertige Werkstücke müssen nacheinander mit verschiedenen Bearbeitungsverfahren bearbeitet werden, wobei die zulässigen Form- und Maßtoleranzen sehr klein sind. Deshalb ist es mit fortschreitender Bearbeitung zunehmend aufwendiger, die Werkstücke ein weiteres Mal ausreichend präzise zu spannen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der die Form- und Maßtoleranzen des zu bearbeitenden Werkstücks weiter verringert werden können und außerdem die Herstellung der Werkstücke beschleunigt und die Herstellungskosten verringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mit mehreren Spannmitteln zum Spannen je eines Werkstücks, mit einer Bearbeitungsstation zum Superfinishen und mit Transportmitteln zum Zu- und Abführen eines Werkstücks in den Bearbeitungsbereich der Bearbeitungsstation zum Superfinishen, wobei mindestens eine weitere Bearbeitungsstation vorhanden ist, wobei eines oder mehrere der Werkstücke nacheinander oder simultan von den Bearbeitungsstationen bearbeitbar sind, und wobei das oder die Werkstücke beginnend vor der ersten Bearbeitung und endend nach der letzten Bearbeitung ohne Unterbrechung in den Spannmitteln gespannt sind.

Diese Vorrichtung ermöglicht es, in einer Aufspannung des Werkstücks verschiedenste Bearbeitungsvorgänge, wie Bohren, Fräsen, Drehen, Schleifen, Läppen, Feinschleifen, Honen, Superfinishen, auszuführen. Dadurch können die Toleranzen, insbesondere die Form- und Lagetoleranzen, der bearbeiteten Werkstückoberflächen deutlich verringert werden. Gleichzeitig ergibt sich eine schnellere Bearbeitung der Werkstücke, da die Zeiten für das mehrfache Spannen der Werkstücke entfallen. Schließlich ergeben sich aufgrund der verringerten Durchlaufzeiten des Werkstücks durch die verschiedenen Bearbeitungsschritte und den Wegfall von Handhabungseinrichtungen erhebliche Kosteneinsparungen.

Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass eine oder mehrere der weiteren Bearbeitungsstationen eine Bearbeitung durch Drehen, Fräsen, Bohren, Gewindebohren, Schleifen, Superfinishen, Feinschleifen, Läppschleifen, Ziehschleifen, Kurz- oder Langhubhonen oder Bürsten, vornehmen, so dass je nach den Genauigkeitsanforderungen der zu bearbeitenden Werkstückoberflächen eine geeignete Bearbeitung derselben erfolgen kann.

Bei einer Ergänzung der Erfindung sind die Transportmittel ein Rundtisch, sind die Spannmittel mit einer konstanten Winkelteilung α über den Umfang des Rundtisches verteilt und sind die Bearbeitungsbereiche der Bearbeitungsstationen mit einer der Winkelteilung α entsprechenden Winkelteilung um den Rundtisch angeordnet, so dass durch Verdrehen des Rundtischs um den Winkel α allen Bearbeitungsstaionen ein anderes Werkstück zugeführt wird. Dadurch können mehrere Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden, was die Durchlaufzeit der Werkstücke drastisch reduziert und somit weitere Kosteneinsparungen mit sich bringt.

In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, die Drehrichtung und die Drehgeschwindigkeit der Bearbeitungsstationen frei wählbar zu gestalten, so dass eine optimale Bearbeitung der Werkstücke möglich ist. Durch die Wahl der Drehrichtung und der Drehgeschwindigkeit kann beispielsweise das Schliffbild einer supergefinishten Werkstückoberfläche oder die Späneabfuhr einer Bearbeitungsstation zum Drehen verbessert werden.

In weiterer Ergänzung der Erfindung sind die Bearbeitungsstationen, insbesondere hydraulisch, pneumatisch und/oder über eine NC-Steuerung, in einer oder mehreren Bearbeitungsachsen zustellbar, so dass verschiedenste Werkstückgeometrien realisierbar sind.

Bei einer anderen Ausgestaltung ist eine Beschickungseinrichtung zum automatischen Be- und Entladen der Vorrichtung vorhanden, und ist der Arbeitsbereich der Beschickungseinrichtung um einen der Winkelteilung α entsprechenden Winkel zu mindestens einem Bearbeitungszentrum versetzt um den Rundtisch angeordnet, so dass ein weitestgehend automatisierter Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich ist, was weitere Kostensenkungen bei der Produktion mit sich bringt. Außerdem führt die um den Winkel α zu mindestens einem Bearbeitungszentrum versetzte Anordnung der Beschickungseinrichtung dazu, dass mit jedem zu- oder Abführen eines Werkstücks in eine Bearbeitungsstation ein fertig bearbeitetes Werkstück von der Beschickungseinrichtung aus einem Spannmittel entnommen und ein unbearbeitetes Werkstück in dieses Spannmittel eingelegt werden kann.

In Ergänzung der Erfindung bewirken die Spannmittel mindestens eine Drei-Punkt-Klemmung oder eine Drei-Linien-Klemmung des Werkstücks, so dass dieses mit hoher Präzision gespannt wird. Insbesondere kann die Drei-Punkt-Klemmung oder die Drei- Linien-Klemmung des Werkstücks durch ein Backenfutter, eine Spannzange, ein Hydrodehn- oder ein Lamellenspannmittel erreicht werden.

Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spannmittel arretierbar mit den Transportmitteln verbunden sind, so dass beispielsweise beim Bohren oder Fräsen das Werkstück feststehend bearbeitet werden kann.

In Ergänzung der Erfindung sind die Spannmittel drehbar mit den Transportmitteln verbunden und die Drehrichtung der Spannmittel und/oder die Drehgeschwindigkeit der Spannmittel frei wählbar, so dass je nach Bearbeitungsverfahren, beispielsweise beim Drehen oder Superfinishen, das Werkstück die Schnittbewegung ausführen kann.

In weiterer Ergänzung der Erfindung ist mindestens eine Einrichtung zum Vermessen eines oder mehrerer Werkstücke vor, während und/oder nach erfolgter Bearbeitung vorhanden, so dass die Qualität der Werkstückrohlinge sowie der Werkstücke während oder nach erfolgter Bearbeitung kontinuierlich geprüft werden kann und bei Überschreitungen von Toleranzen Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnung, sowie deren nachfolgenden Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten mehrerer Werkstücke 1, 3 und 5 dargestellt. Die Werkstücke 1, 3 und 5 sind jeweils in einem Drei-Backen-Futter 7 eingespannt. Die Drei-Backen-Futter 7 wiederum sind auf einem Rundtisch 9 angebracht. Bezüglich der Drehachse 11 des Rundtischs 9 sind die Drei-Backen-Futter 7 mit einer Winkelteilung α zueinander versetzt angeordnet. Durch Verdrehen des Rundtischs 9 im Uhrzeigersinn um den Winkel α wird das Werkstück 1 an die Stelle des Werkstücks 3 gebracht, während das Werkstück 3 an die Stelle des Werkstücks 5 transportiert wird. Das Werkstück 5 gelangt in den Arbeitsbereich der Beschickungseinrichtung 13. Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Beschickungseinrichtung 13 im Wesentlichen aus einem Winkelhebel, an dessen Enden Greifeinrichtungen 15 zum Greifen eines Werkstücks 1, 3 oder 5 vorhanden sind. Durch Schwenken der Beschickungseinrichtung 13 kann das in der Zeichung links oben angeordnete 3-Backen-Futter 7 be- und entladen werden. Nach dem Beladen sind immer 4 Werkstücke 7 gespannt und können bearbeitet werden.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Bearbeitungsstationen 17 und 19 vorhanden. Die Bearbeitungsstation 17 ist eine Schleifeinrichtung, von der im Wesentlichen nur die Schleifscheibe 21 dargestellt, welche das Werkstück 3 bearbeitet. Antrieb, Lagerung und Führung der Schleifscheibe 21 und andere Details der Bearbeitungsstation 17 sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Das Werkstück 5 wird, nachdem es zuvor anstelle des Werkstücks 3 geschliffen wurde, einer weiteren Bearbeitung durch Superfinishen unterzogen. Dies erfolgt mit einer Bearbeitungsstation zum Superfinishen 19. Von dieser Bearbeitungsstation zum Superfinishen 19 ist ein Honstein 23 dargestellt, der eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende oszillierende Bewegung durchführt. Die Schnittbewegung wird durch das Werkstück 5 bzw. das sich drehende Spannfutter 7, welches das Werkstück 5 spannt, erzeugt. Andeutungsweise ist eine Schwalbenschwanzführung 25 oder Schlitten der Bearbeitungsstation zum Superfinishen 19 erkennbar, welche eine Zustell- bzw. eine Vorschubbewegung in einer Richtung parallel zur Längsachse des Werkstücks 5 ermöglicht. Weitere Bearbeitungsachsen der Bearbeitungsstation zum Superfinishen 19 sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Ebenso wurde auf die Darstellung des Antriebs des Honsteins 23 verzichtet.

Beim Superfinishen entsteht die Schnittbewegung durch die Überlagerung der Bewegungen von Finishstein und Werkstück 5, während beim nicht dargestellten Bohren oder Fräsen die Schnittbewegung vom Bohrer oder Fräser ausgeführt wird. Deshalb ist es notwendig, dass die Spannfutter 7 sowohl arretierbar als auch drehbar mit dem Rundtisch 9 verbunden sind.

Aus der Zeichnung ist ebenfalls zu erkennen, dass der Bearbeitungsbereich der Schleifscheibe 21, der Bearbeitungsbereich des Honsteins 23 und der Arbeitsbereich der Beschickungseinrichtung 13 bezüglich der Drehachse 11 des Rundtisches 9 etwa um den Winkel α zueinander versetzt sind. Dadurch wird gewährleistet, dass mit jedem Verdrehen des Rundtisches um den Winkel α allen Bearbeitungssationen 17 und 19 ein anderes Werkstück 1, 3 zugeführt wird, und dass die Beschickungseinrichtung 13 die Vorrichtung Be- und Entladen kann. Dadurch erhöht sich die Durchlaufgeschwindigkeit der Werkstücke durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks (1, 3, 5), mit mehreren Spannmitteln (7) zum Spannen je eines Werkstücks (1, 3, 5), mit einer Bearbeitungsstation zum Superfinishen (19) und mit Transportmitteln (9) zum Zu- und Abführen eines Werkstücks (1, 3, 5) in den Bearbeitungsbereich der Bearbeitungsstation zum Superfinishen (19), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Bearbeitungsstation (17) vorhanden ist, dass eines oder mehrere der Werkstücke (1, 3, 5) nacheinander oder simultan von den Bearbeitungsstationen (17, 19) bearbeitbar sind, und dass das oder die Werkstücke (1, 3, 5) beginnend vor der ersten Bearbeitung und endend nach der letzten Bearbeitung ohne Unterbrechung in den Spannmitteln (7) gespannt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der weiteren Bearbeitungsstationen (17) eine Bearbeitung durch Drehen, Fräsen, Bohren, Gewindebohren, Schleifen, Superfinishen, Feinschleifen, Läppschleifen, Ziehschleifen, Kurz- oder Langhubhonen oder Bürsten vornehmen,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportmittel ein Rundtisch (9) sind, dass die Spannmittel (7) mit einer konstanten Winkelteilung α über den Umfang des Rundtisches (9) verteilt sind, und dass die Bearbeitungsbereiche der Bearbeitungsstationen (17, 19) mit einer der Winkelteilung α entsprechenden Winkelteilung um den Rundtisch (9) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung und/oder die Drehgeschwindigkeit der Bearbeitungsstationen (17, 19) frei wählbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsstationen (17, 19), insbesondere hydraulisch, pneumatisch und/oder über eine NC-Steuerung in einer oder mehreren Bearbeitungsachsen zustellbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschickungseinrichtung (13) zum automatischen Be- und Entladen der Vorrichtung vorhanden ist, und dass der Arbeitsbereich der Beschickungseinrichtung (13) um einen der Winkelteilung α entsprechenden Winkel zu mindestens einem Bearbeitungszentrum (17, 19) versetzt um den Rundtisch (9) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel (7) mindestens eine Drei-Punkt-Klemmung oder Drei-Linien- Klemmung des Werkstücks (1, 3, 5) bewirken.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel (7) arretierbar mit den Transportmitteln (9) verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel (7) drehbar mit den Transportmitteln (9) verbunden sind, und dass die Drehrichtung der Spannmittel (7) und/oder die Drehgeschwindigkeit der Spannmittel (7) frei wählbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Einrichtung zum Vermessen eines oder mehrerer Werkstücke (1, 3, 5) vor, während und/oder nach erfolgter Bearbeitung vorhanden ist.