DE10061934A1

DE10061934A1 - Werkzeugmaschine zur spanenden Werkstückbearbeitung

Info

Publication number: DE10061934A1
Application number: DE10061934A
Authority: DE
Inventors: Alfred Geisler
Original assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Current assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: DE10061934B4

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

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.

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.