DE10061934A1 - Werkzeugmaschine zur spanenden Werkstückbearbeitung - Google Patents
Werkzeugmaschine zur spanenden WerkstückbearbeitungInfo
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist eine Werkzeugmaschine zur spanenden Werkstückbearbeitung, insbesondere eine Universal-Fräs- und Bohrmaschine, bestehend aus einem formsteifen Maschinenständer (1), einer in Führungen am Maschinenständer in mehreren Koordinatenachsen motorisch verfahrbaren Bearbeitungseinheit, die einen Spindelkopf mit integriertem Drehantrieb für die Arbeitsspindel aufweist, einem an der Stirnseite des Maschinenständers angeordneten Maschinenbett (25), einem in einer horizontalen Koordinatenachse auf dem Maschinenbett motorisch verfahrbaren Werkstücktisch (30) und aus einer Programmsteuerung für die Bewegungs- und Bearbeitungsabläufe. Gemäß der Erfindung ist an der Stirnseite des Maschinenständers (1) ein in Horizontalführungen (4-6) motorisch verfahrbarer Schlitten (7) vorgesehen, der vorderseitige Vertikalführungen (11, 12) aufweist, wobei der Spindelkopf (20) an einem in den Vertikalführungen (11, 12) des Schlittens (7) motorisch verfahrbaren Träger (15) montiert ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur spanenden Werkstückbearbei
tung mit einem formsteifen Maschinenständer, einem in Führungen am Ständer
motorisch verfahrbaren Spindelkopf mit integriertem Drehantrieb für zumindest
ein Werkzeug, einem an der Stirnseite des Ständers angeordneten Bett, einem in
einer horizontalen Koordinatenachse auf dem Bett motorisch verfahrbaren Werk
stücktisch und mit einer elektronischen Programmsteuerung für die Bewegungs-
und Bearbeitungsabläufe.
Derartige Werzeugmaschinen werden vorzugsweise als programmgesteuerte Uni
versal-Fräs- und Bohrmaschinen gebaut und zeichnen sich durch ihre typbedingte
hohe Steifigkeit aus, da das Maschinenbett und auch der Maschinenständer als in
sich hochsteife Baueinheiten ausgeführt werden können.
Gegenstand der Erfindung ist eine Werkzeugmaschine zur spanenden Werkstück
bearbeitung, insbesondere eine Universal-Fräs- und Bohrmaschine, bei der an der
Stirnseite des Ständers ein in Horizontalführungen motorisch verfahrbarer Schlitten
vorgesehen ist, der vorderseitige Vertikalführungen aufweist, und bei welcher
der Spindelkopf an einem in den Vertikalführungen des Schlittens motorisch ver
fahrbaren Träger montiert ist.
Die in zwei Koordinatenachsen bewegliche Anordnung der aus dem Schlitten,
dem nach vorn auskragenden Träger und der Bearbeitungseinheit bestehenden
Baugruppe an der Stirnseite des hochsteifen Maschinenständers ermöglicht in
Verbindung mit dem auf dem Bett in einer dritten Koordinatenachse verfahrbaren
Werstücktisch die Ausführung unterschiedlichster Bearbeitungsvorgänge mit den
erforderlichen hohen Genauigkeiten und Spanleistungen.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Breite des Ma
schinenständers incl. seiner Horizontalführungen größer als die Breite des Ma
schinenbettes und des vorgegebenen Arbeitsraumes. Dadurch ergeben sich ausrei
chend lange Verfahrwege für den Schlitten, so daß auch sperrige Werkzeuge mit
größeren Abmessungen ohne Toleranzverlust bearbeitet werden können. Dabei ist
es zweckmäßig, wenn an der Stirnseite des Ständers insgesamt drei Horizontalfüh
rungen für den Schlitten vorgesehen sind, wobei die beiden äußeren Horizontal
führungen einen möglichst großen Zwischenabstand haben sollten und die Position
der mittleren Horizontalführung vorzugsweise im Bereich der größten bzw. häu
figsten Belastungen zur Krafteinleitung in den Maschinenständer liegt.
Die Stirnseite des Maschinenständers kann bei einer anderen zweckmäßigen Aus
gestaltung der Erfindung auch schräg nach hinten geneigt sein, wobei dann die
oberen Horizontalführungen nach rückwärts versetzt sind und der Schlitten eine
nach oben entsprechend zunehmende Breite besitzt. Durch diese Ausführung wird
zumindest ein Teil der Gewichtskräfte des Schlittens direkt in den Ständer einge
leitet. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht noch darin, daß der
Schlitten als Winkelschlitten ausgebildet ist und einen nach rückwärts vorkragen
den Oberteil aufweist, welcher zusätzlich an einer auf der Oberseite des Ständers
angeordneten Horizontalführung geführt ist.
Zur Erzielung der angestrebt hohen Eigensteifigkeit weist der Schlitten eine mitt
lere Ausnehmung zur Aufnahme seines Fahrantriebs, z. B. eine sog. Kugelumlauf
spindel, auf, wobei an den diese Ausnehmung seitlich begrenzenden Wangen
stirnseitig die Vertikalführungen für den Träger vorgesehen sind. Neben einer
durch die Schlittenkontur erzielten hohen Eigensteifigkeit wird ein ausreichender
Raum zur Anordnung der Einzelteile des Fahrantriebs geschaffen.
Die bei Universal-Maschinen häufig geforderte Fünf-Achs-Bearbeitung wird er
reicht durch die Verwendung eines um seine Hochachse drehbaren Werkstückti
sches in Verbindung mit einem sog. Schwenkkopf, der um eine 45°-Achse ver
drehbar an einer zu dieser Achse quer verlaufenden Stirnseite des Trägers montiert
ist und an einer wiederum um 45° zur Drehachse verlaufenden Stirnseite den
Spindelkopf trägt. Durch diese Ausbildung der Bearbeitungseinheit ergibt sich bei
einer Drehung des Schwenkkopfes um 180° wahlweise eine horizontale oder ver
tikale Stellung des Spindelkopfes, wobei selbstverständlich auch Schräglagen zwi
schen diesen beiden Endpositionen möglich sind.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Werkzeugma
schine anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Universal-Fräs- und Bohrmaschine in erfindungsgemäßer Breit-
Ständerausführung in perspektivischer Darstellung;
Fig. 2 die Werkzeugmaschine nach Fig. 1 in grob schematischer Seitenan
sicht;
Fig. 3, 4 weitere Ausführungen der Werkzeugmaschine in grob schematischer
Seitenansicht.
Die in den Fig. 1, 2 dargestellte Universal-Fräs- und Bohrmaschine besitzt ei
nen hochsteifen Maschinenständer 1, dessen in Kastenkonstruktion ausgeführtes
Oberteil 2 mit einem stabilen Unterbau 3 fest verbunden ist. An der vorderen
Stirnseite des Ständeroberteils 2 sind hier insgesamt drei Führungsschienen 4 bis 6
in etwa gleichen Zwischenabständen befestigt, wobei alle drei horizontalen Füh
rungsschienen 4 bis 6 in einer Vertikalebene verlaufen und die beiden äußeren
Führungsschienen 4 und 6 im unteren bzw. obersten Endbereich des Oberteils 2
positioniert sind.
An den drei Führungsschienen 4 bis 6 ist ein Schlitten 7 mittels herkömmlicher
Führungsschuhe geführt und mit Hilfe eines von der - nicht dargestellten - Programmsteuerung
angesteuerten Spindeltriebes 8 in horizontaler Richtung verfahr
bar. Der Schlitten erstreckt sich über nahezu die gesamte Höhe des Oberteils 2 des
Maschinenständers 1 und weist zwischen zwei seitlichen Wangen 9, 10 eine zen
trale Ausnehmung 11 auf. An den Vorderseiten der beiden Wangen 9, 10 sind ver
tikale Führungsschienen 11, 12 befestigt, die sich über die gesamte Länge des
Schlittens erstrecken. Durch diese Ausbildung des Schlittens ergibt sich nicht nur
eine hohe Eigensteifigkeit, sondern auch ein zentraler Freiraum.
An den beiden vertikalen Führungsschienen 11, 12 des Schlittens ist ein nach vor
ne auskragender Träger 15 mittels gebräuchlicher Führungsschuhe geführt und
mittels eines im zentralen Freiraum des Schlittens angeordneten Antriebsaggregats
z. B. in Form eines Spindeltriebs 16 verfahrbar. Der Träger 15 hat eine um 45°
nach schräg hinten geneigte Stirnebene 17, an welcher ein Schwenkkopf 18 um ei
ne sich schräg nach hinten-oben erstreckende 45°-Achse 19 verdrehbar montiert
ist. An einer Seitenfläche des Schwenkkopfes 18 ist ein Spindelkopf 20 befestigt,
dessen Arbeitsspindel 21 von einem im Kopf 20 integrierten Motor direkt ange
trieben wird.
Vor der vorderen Stirnseite des Maschinenständers 1 befindet sich ein langge
strecktes Maschinenbett 25, dessen Unterbau 26 stirnseitig an den Unterbau 3 des
Maschinenständers 1 angeschlossen ist. Auf der Bettoberseite sind zwei parallele
Führungsschienen 27, 28 befestigt, auf denen der Sockel 29 eines Werkstücktischs
mit Hilfe von Führungsschuhen und einem Linearantrieb 31 in Tischlängsrichtung
horizontal verfahrbar angeordnet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Werkstücktisch 30 um seine zentrale Hochachse verdrehbar ausgeführt.
Ein wesentliches Merkmal der vorstehend beschriebenen Universal-Maschine be
steht in der Überbreite des Maschinenständers 1 mit dem an seinem Oberteil 2
vorgesehenen Führungsschienen 4 bis 6, wobei diese Ständerbreite größer als die
Breite des Maschinenbettes 25 und dementsprechend auch als der Durchmesser
des Werkstücktisches 30 ist. Dadurch wird ein sich über die gesamte Tischbreite
erstreckender Arbeitsbereich erreicht. Da sich ferner die beiden vertikalen Füh
rungsschienen über die gesamte Höhe des Schlittens erstrecken, ergibt sich auch
eine ausreichende Höhe des Arbeitsbereiches. Insgesamt ergibt sich durch die Er
findung ein technisch einfaches Maschinenkonzept, bei dem z. B. gegenüber den
Fahrständermaschinen wesentlich geringere Massen während der verschiedenen
Arbeitsvorgänge bewegt werden müssen, was sich günstig auf die Dimensionie
rung der Einzelteile, insbesondere auch der Fahrantriebe, auswirkt.
Die in Fig. 3 in schematischer Seitenansicht dargestellte Maschinenausführung
entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Ausführung nach den Fig. 1
und 2, so daß die übereinstimmenden Einzelteile im folgenden nicht mehr be
schrieben werden. Der wesentliche Unterschied liegt in der Ausbildung des Schlit
tens als Winkelschlitten 37, der einen oberen nach rückwärts weisenden Teil 38
aufweist, welcher über herkömmliche Führungsschuhe in einer auf der Oberseite
des Ständers 32 angeordneten Führungsschiene 39 geführt ist.
Die Maschinenausführung nach Fig. 4 entspricht in ihrem konzeptionellen Aufbau
den vorstehend beschriebenen Ausführungen nach den Fig. 1 bis 3. Der Ma
schinenständer 40 hat hier in seinem Oberteil 42 eine schräg nach aufwärts-
rückwärts verlaufende Stirnfläche 43, an der - in ähnlicher Weise wie bei der Aus
führung nach Fig. 1, 2 - insgesamt drei horizontale Führungsschienen 44, 45, 46
befestigt sind. An diesen Führungsschienen 44, 45, 46 ist ein Schlitten 47 mittels
Führungsschuhen und eines - nicht dargestellten - Linearantriebs verfahrbar. Der
Schlitten 47 hat hier die Querschnittsform eines rechtwinkligen Dreiecks, wobei
seine die Führungsschuhe tragende rückwärtige Stirnfläche 48 parallel zur schrä
gen Stirnfläche 43 des Trägers verläuft und seine vordere Stirnseite vertikale Füh
rungsschienen 11, 12 gemäß Fig. 1, 2 trägt. Der in diesen vertikalen Führungs
schienen 11, 12 mittels eines Linearantriebs gemäß Fig. 1, 2 verfahrbare Träger 49
hat eine gegenüber den Ausführungen nach Fig. 1 bis 3 nach oben versetzte Form,
wodurch ein in der Höhe für bestimmte Bearbeitungsfälle günstiger Arbeitsraum
erzielt wird. Die unterste Stellung des Schlittens 47 ist in Strichlinien angedeutet.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und vorstehend beschriebenen Aus
führungsbeispiele beschränkt. So kann der am Schlitten vertikal verfahrbare Trä
ger horizontale und/oder vertikale Montageflächen aufweisen, an denen ein hori
zontaler oder vertikaler Spindelkopf mit Einfach- oder auch Doppel-Spindel be
festigt ist. Daneben können auch Einzelmerkmale der vorstehend beschriebenen
Ausführungen miteinander kombiniert werden.
Claims (9)
1. Werkzeugmaschine zur spanenden Werkstückbearbeitung mit
einem formsteifen Maschinenständer,
einem in Führungen am Maschinenständer motorisch verfahrbaren Spin delkopf mit integriertem Drehantrieb für die Arbeitsspindel,
einem an der Stirnseite des Maschinenständers angeordneten Maschinen bett,
einem in einer horizontalen Koordinatenachse auf dem Maschinenbett motorisch verfahrbaren Werkstücktisch und
einer Programmsteuerung,
dadurch gekennzeichnet, daß
an der Stirnseite des Maschinenständers (1) ein in Horizontalführungen (4 bis 6) motorisch verfahrbarer Schlitten (7) vorgesehen ist, der vorderseiti ge Vertikalführungen (11, 12) aufweist, und
der Spindelkopf (20) an einem in den Vertikalführungen (11, 12) des Schlittens (7) motorisch verfahrbaren Träger (15) montiert ist.
einem formsteifen Maschinenständer,
einem in Führungen am Maschinenständer motorisch verfahrbaren Spin delkopf mit integriertem Drehantrieb für die Arbeitsspindel,
einem an der Stirnseite des Maschinenständers angeordneten Maschinen bett,
einem in einer horizontalen Koordinatenachse auf dem Maschinenbett motorisch verfahrbaren Werkstücktisch und
einer Programmsteuerung,
dadurch gekennzeichnet, daß
an der Stirnseite des Maschinenständers (1) ein in Horizontalführungen (4 bis 6) motorisch verfahrbarer Schlitten (7) vorgesehen ist, der vorderseiti ge Vertikalführungen (11, 12) aufweist, und
der Spindelkopf (20) an einem in den Vertikalführungen (11, 12) des Schlittens (7) motorisch verfahrbaren Träger (15) montiert ist.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Breite des Maschinenständers (1) mit seinen Horizontalführungen (4 bis 6)
größer als die Breite des Maschinenbettes (25) und des Arbeitsraumes ist.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an
der Stirnseite des Maschinenständers (1) drei Horizontalführungen (4 bis 6)
für den Schliffen (7) vorgesehen sind.
4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Schlitten als Winkelschlitten (37) mit einem nach
hinten auskragenden Oberteil (38) ausgeführt ist, der zusätzlich an einer auf
der Oberseite des Maschinenständers (1) angeordneten Horizontalführung
(39) geführt ist.
5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die oberen Horizontalführungen (45, 46) nach rückwärts
versetzt am Maschinenständer (1, 42) angeordnet sind.
6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Länge des Schlittens (7) mit seinen Vertikalführungen
(11, 12) größer als die Höhe des Arbeitsraumes ist.
7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Schlitten (7) eine mittlere sich über seine gesamte
Länge erstreckende Ausnehmung zur Aufnahme eines Fahrantriebs (16) für
den Träger (15) aufweist, und daß an den die Ausnehmung seitlich begren
zenden Wangen (9, 10) stirnseitig die Vertikalführungen (11, 12) für den
Träger (15) angeordnet sind.
8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß an dem vorkragenden Träger (15) ein um eine 45°-Achse
(19) verdrehbarer Schwenkkopf (18) angeordnet ist, der zumindest eine zur
45°-Drehachse (19) um 45° geneigte Montageseite zur Befestigung des
Spindelkopfes (20) aufweist.
9. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens ein Spindelkopf (20) zur vertikalen oder horizonta
len Bearbeitung an dem vorkragenden Träger (15) montierbar ist.
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