DE10111098A1 - Bearbeitungsmaschine, insbesondere zum Schleifen von Werkzeugen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere Schleifmaschine, zum Bearbeiten von Werkstücken (W1-W4), die eine auf einem Maschinenbett (2) angeordnete Bearbeitungsstation (3) aufweist, in der eine mit einer Werkzeugaufnahme (35) versehene Arbeitsspindel (34) angeordnet ist, und die ein Werkzeugmagazin (4) aufweist, in das mehrere in die Werkzeugaufnahme (35) der Arbeitsspindel (34) passende Werkzeuge (W1-W4) einsetzbar sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Werkzeugmagazin (4) maschinenbettstationär in der Bearbeitungsmaschine (1) angeordnet ist, daß die Bearbeitungsmaschine (1) einen auf dem Maschinenbett (2) beweglichen Arbeitstisch (5) mit einer Transfervorrichtung (6) aufweist, wobei die Transfervorrichtung (6) durch eine Bewegung des Arbeitstisches (5) zumindest von einer Entnahmeposition vor dem Werkzeugmagazin (4), in der durch die Transfervorrichtung (6) mindestens ein Werkzeug (W1-W4) aus dem Werkzeugmagazin (4) entnehmbar ist, zu einer Einführposition vor der Werkzeugaufnahme (35) der Arbeitsspindel (34), in der das in der Transfervorrichtung (6) gehaltene Werkzeug (W1-W4) und in die Arbeitsspindel (34) einzusetzende Werkzeug (W1-W4) vor dieser (34) positioniert ist, bewegbar ist, und daß das Werkzeug (W1-W4) durch eine Verschiebebewegung relativ zur Werkzeugaufnahme (35) der Arbeitsspindel (34) in diese (34) einführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere Schleifmaschine, zum Bearbeiten von Werkstücken, die eine auf einem Maschinenbett angeordne­ te Bearbeitungsstation aufweist, in der eine mit einer Werkzeugaufnahme verse­ hene Arbeitsspindel angeordnet ist, und die ein Werkzeugmagazin aufweist, in das mehrere in die Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel passende Werkzeuge einsetzbar sind.

Eine derartige Bearbeitungsmaschine ist aus der DE 198 44 242 C2 B bekannt. Um einen einfachen und raschen Werkzeugwechsel zu ermöglichen, ist bei der bekannten Bearbeitungsmaschine vorgesehen, daß das Werkzeugmagazin vor der Arbeitsspindel quer hin und her bewegbar ist und Halter aufweist, von denen jeder sowohl ein Bearbeitungswerkzeug als auch eine jeweils hierzu gehörige Kühlmittelzuführeinrichtung aufweist und in einer Lage hält, in der das Werkzeug axial in die Werkzeugaufnahme und die Kühlmittelzuführeinrichtung in eine Ein­ führöffnung der Schleifstation eingeführt werden können, um dem Werkzeug in Betrieb Kühlmittel an der richtigen Bearbeitungsstelle zuzuführen. Durch das Hin- und Herfahren des Werkzeugmagazins ist es bei der bekannten Bearbeitungsma­ schine möglich, das gewünschte Werkzeug unmittelbar vor die Werkzeugaufnah­ me der Arbeitsspindel zu bringen, die durch eine einfache Zustellbewegung in axialer Richtung den Aufnahmedorn des Werkzeugs überfährt und diesen in ih­ rem Futter einspannt. Um dieses Werkzeugmagazin vor der Arbeitsspindel quer hin und her bewegen zu können, ist bei der bekannten Bearbeitungsmaschine ei­ ne Werkzeugschlittenführung vorgesehen, die einen das Werkzeugmagazin tra­ genden Werkzeugschlitten bewegt. Parallel zu der Werkzeugschlittenführung- Längsachse ist eine Werkstückschlittenführung mit einem Werkstückschlitten vorgesehen, in dem ein Werkstück, das von dem in der Spindel eingesetzten Be­ arbeitungswerkzeug zu bearbeiten ist, aufgenommen ist.

In nachteiliger Art und Weise ist es bei der bekannten Bearbeitungsmaschine da­ her erforderlich, zwei parallel zueinander angeordnete Schlittenführungen vorzu­ sehen, um einerseits den Werkstückträger aus dem Bearbeitungsbereich des Werkzeugs vor der Werkzeugspindel weg bewegen zu können, um in einem dar­ auffolgenden Arbeitsschritt dann über die Werkzeugschlittenführung das Werk­ zeugmagazin vor die Spindel zu bewegen. Eine derartige Konstruktion besitzt nicht nur den Nachteil, daß sie relativ aufwendig in ihrer mechanischen Konzepti­ on ist. Vielmehr tritt hierbei auch der Nachteil auf, daß eine derartig ausgerüstete Bearbeitungsmaschine relativ voluminös baut, da ja vor der Werkzeugspindel Platz für zwei unterschiedliche Schlittenführungen vorgesehen sein muß.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Bearbeitungsmaschine besteht darin, daß hierbei eine zumindest in axialer Richtung zustellbare Werkzeugspindel erforder­ lich ist, um durch die in axialer Richtung verlaufende Zustellbewegung den Auf­ nahmedorn des in die Arbeitsspindel einzusetzenden Werkzeugs überfahren zu können. Eine derartige, zwingend erforderliche axiale Bewegbarkeit der Arbeits­ spindel verteuert in nachteiliger Art und Weise die Bearbeitungsstation und kom­ pliziert deren Aufbau.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsmaschi­ ne, insbesondere eine Schleifmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken, der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein Werkzeugwechsel einfa­ cher durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Werkzeugmagazin maschinen­ bettstationär in der Bearbeitungsmaschine angeordnet ist, daß die Bearbeitungs­ maschine einen auf dem Maschinenbett beweglichen Arbeitstisch mit einer Transfervorrichtung aufweist, wobei die Transfervorrichtung durch eine Bewe­ gung des Arbeitstisches zumindest von einer Entnahmeposition vor dem Werk­ zeugmagazin, in der durch die Transfervorrichtung mindestens ein Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin entnehmbar ist, zu einer Einführposition vor der Werk­ zeugaufnahme der Arbeitsspindel, in der das in der Transfervorrichtung gehalte­ ne Werkzeug und in die Arbeitsspindel einzusetzenden Werkzeug vor dieser po­ sitioniert ist, bewegbar ist, und daß das Werkzeug durch eine Verschiebebewe­ gung relativ zur Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel in diese einführbar ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise ei­ ne kompakt bauende Bearbeitungsmaschine geschaffen, die sich durch ihren ein­ fachen Werkzeugwechsel auszeichnet.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Bearbeitungsmaschine zu Beginn des Werkzeugswechsels,

Fig. 2 die Bearbeitungsmaschine der Fig. 1 während der Entnahme eines Werkzeugs aus dem Werkzeugmagazin,

Fig. 3 die Bearbeitungsmaschine der Fig. 1 während des Transfers des Werkzeugs zur Arbeitsspindel,

Fig. 4 die Bearbeitungsmaschine der Fig. 1 während des Einsetzens des Werkzeugs in die Arbeitsspindel, und

Fig. 5 die Bearbeitungsmaschine der Fig. 1 in ihrer Wartestellung.

Die in den Fig. 1-5 dargestellte, allgemein mit 1 bezeichnete Bearbeitungs­ maschine, die im hier gezeigten Fall als eine 5-Achsen-CNC-Werkzeugschleif­ maschine ausgebildet ist, weist ein Maschinenbett 2 auf, auf dem eine Bearbei­ tungsstation 3 und ein in zwei Richtungen verschiebbarer, im hier gezeigten Aus­ führungsbeispiel in X- und in Z-Richtung verschiebbarer, Arbeitstisch 5 angeord­ net ist, der vorzugsweise als ein auf dem Maschinenbett 2 angeordneter Kreuz­ tisch ausgebildet ist. Die Bearbeitungsstation 3 weist einen Ständer 31 mit einem in einer dritten Richtung, in dem beschriebenen Fall in der Y-Richtung, verschieb­ baren Werkzeugschlitten 32 auf. Auf einem Träger 33 des Werkzeugsschlittens 32 ist eine Arbeitsspindel 34 mit einer Werkzeugaufnahme 35 angeordnet, die um eine in Y-Richtung verlaufende Achse A in Richtung des Doppelpfeils B dreh­ bar ist. Eine derartige Bearbeitungsstation 3 ist an und für sich bekannt und muß daher nicht mehr näher beschrieben werden.

Ein in dem hier gezeigten Fall maschinenbettstationär montiertes Werkzeugma­ gazin 4 weist mehrere Werkzeughalter 41a bis 41d auf, in die jeweils ein in die Arbeitsspindel 34 einsetzbares Bearbeitungswerkzeug W1-W4 aufnehmbar ist. In dem hier gezeigten Fall ist das Werkzeugmagazin 4 als ein drehbares Rundma­ gazin ausgebildet. Es ist aber auch möglich, anstelle des in den Figuren gezeig­ ten Rundmagazins ein beliebig anderes Magazin, z. B. ein Linearmagazin, zu ver­ wenden, so lange gewährleistet ist, daß durch eine entsprechende Magazinbe­ wegung das in die Arbeitsspindel 34 einzusetzende Werkzeug W1-W4 in eine Entnahmeposition des Werkzeugsmagazins 4 bewegbar ist, in der es durch eine Entnahmebewegung einer auf dem Arbeitstisch 5 montierten und somit durch die­ sen verschiebbaren Transfervorrichtung 6 aus dem Werkzeugmagazin 4 ent­ nehmbar ist.

Um nun ein im Werkzeugmagazin 4 eingesetztes Werkzeug, im hier beschriebe­ nen Fall das Werkzeug W1, aus dem Werkzeugmagazin 4 entnehmen und in die Arbeitsspindel 34 der Bearbeitungsstation 3 einsetzen zu können, wird - nach­ dem vorher durch eine entsprechende Bewegung des Werkzeugmagazins 4 das Werkzeug W1 in seine in den Fig. 1 und 2 gezeigte Entnahmeposition be­ wegt wurde - zuerst durch eine entsprechende Verschiebebewegung des Arbeit­ stisches 5 derart verschoben, bis die Transfereinrichtung 6 unter dem im Werk­ zeugmagazin 4 gehaltenen, in seiner Entnahmeposition befindlichen Werkzeug W1 liegt.

Dann wird - wie am besten aus der Fig. 2 ersichtlich ist - durch eine Hubeinrich­ tung 61 der Transfereinrichtung 6 ein Aufnahmeelement 62 der Transfereinrich­ tung 6 so lange angehoben, bis ein Werkzeug W1 in einen Aufnahmeraum 63 (siehe Fig. 5) des Aufnahmeelements 62 eintaucht.

Durch eine Rückwärtsbewegung des Arbeitstisches 5 in Richtung Z wird dann der Aufnahmedorn W1' des Werkzeugs W1 aus dem dieses Werkzeug W1 haltenden Werkzeughalter 41a des Werkzeugmagazins 4 gezogen.

In dem hier beschriebenen Fall wird davon ausgegangen, daß das Werkzeug W1 in die Transfereinrichtung 6 dadurch eingebracht wird, indem das Werkzeug W1 durch eine entsprechende Hubbewegung des Aufnahmeelements 62 der Trans­ fereinrichtung 6 in Y-Richtung in den Aufnahmeraum 63 des Aufnahmeelements 62 eingebracht wird. Es ist aber auch möglich, eine entsprechende Anordnung des Werkzeugmagazins auf dem Werkzeugschlitten 32 zu erreichen, daß die Werkzeugübergabe vorn Werkzeugmagazin 4 in die Transfereinrichtung 6 ohne eine Hubbewegung des Aufnahmeelements 62 stattfindet, z. B. dadurch, indem das dann auf dem Werkzeugschlitten 32 angeordnete Werkzeugmagazin 4 durch eine entsprechende Verschiebebewegung des Werkzeugschlittens 32 in Y-Rich­ tung derart abgesenkt wird, daß das in seiner Entnahmeposition befindliche Werkzeug W1 in das Aufnahmeelement 62 der Transfereinrichtung 6 eingebracht wird.

Es sind noch eine Reihe von weiteren Möglichkeiten zur Entnahme eines der Werkzeuge W1-W4 aus dem Werkzeugmagazin 4 denkbar, solange gewährlei­ stet ist, daß durch eine entsprechende Bewegung des Arbeitstisches 5 und somit der auf ihm montierten Transfervorrichtung 6 eine Entnahme des in dem entspre­ chenden Werkzeughalter 41a-41d aufgenommenen Werkzeugs W1-W4 ermög­ licht ist.

Der Transfer des Werkzeugs W1 vom Werkzeugmagazin 4 zur Arbeitsspindel 34 erfolgt, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, dadurch, daß durch entspre­ chende Verschiebebewegungen des Arbeitstisches 5 die auf diesen montierte Transfervorrichtung 6 solange in den Richtungen Z und X verschoben wird, bis der Aufnahmedorn W1' des Werkzeugs W1 vor der Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 positioniert ist, wobei es gegebenenfalls erforderlich sein kann, zum Ausgleich unterschiedlicher Lageniveaus des in der Transfervorrichtung 6 aufgenommenen Werkzeugs W1 das Aufnahmeelement 62 und/oder die Werk­ zeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 durch eine Hubbewegung der Hubein­ richtung 61 und/oder eine Verschiebebewegung des Werkzeugschlittens 32 in ih­ rer Positionierung entsprechend anzupassen.

Nachdem nun der Aufnahmedorn W1' des Werkzeugs W1 einführbereit vor der Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 positioniert wurde, wird durch eine einfache Verschiebebewegung des Arbeitstisches 5 in Z-Richtung der Aufnahme­ dorn W1' des Werkzeuges W1 in die Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 eingeführt und dort entsprechend gespannt.

Durch ein Absenken des Aufnahmeelements 62 durch die Hubeinrichtung 61 un­ d/oder ein Anheben der Arbeitsspindel 34 mittels des Werkzeugschlittens 32 wird nun das Werkzeug W1 aus dem Aufnahmeelement 62 der Transfervorrichtung 6 gelöst, so daß diese ohne das Werkzeug W1 aus dem Arbeitsbereich der Ar­ beitsspindel 34 der Bearbeitungsmaschine 1 weggefahren werden kann.

Gleichzeitig hierzu wird eine auf dem Arbeitstisch 5 angeordnete Werkstückhalte­ rung 7, in dem ein Werkstück (nicht gezeigt), insbesondere ein Bearbeitungs­ werkzeug, welches von dem nun in der Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 eingesetzten Werkzeug W1 zu bearbeiten ist, in seine Aufnahmeposition, in der das Werkstück in die Werkstückhalterung 7 eingesetzt wird, oder in eine Be­ arbeitungsposition, in der das Werkstück vom Werkzeug W1 bearbeitet wird, bewegt.

Die beschriebene Vorgangsweise, nämlich die Übergabe des Werkzeugs W1 vom Werkzeugmagazin 4 in die Arbeitsspindel 34 der Bearbeitungsstation 3 durch eine Verschiebebewegung des die Transfervorrichtung 6 tragenden Arbeit­ stisches 5, besitzt nun den Vorteil, daß die mechanische Realisierung dieses Transfervorgangs besonders einfach ist, da hierzu nur ein in zwei Richtungen verschiebbarer Arbeitstisch 5 erforderlich ist, welcher ein konventionelles und da­ her kostengünstig herstellbares Bauteil darstellt. Das Einsetzen des Werkzeugs W1 in die Arbeitsspindel 34 durch eine entsprechende Verschiebebewegung des Arbeitstisches 5 besitzt desweiteren den Vorteil, daß bei der beschriebenen Be­ arbeitungsmaschine 1 - im Gegensatz zu den bekannten Bearbeitungsmaschinen mit Werkzeugwechsel - es nicht mehr erforderlich ist, daß die Arbeitsspindel 34 in ihrer axialen Richtung bewegbar ist. Selbstverständlich ist es aber auch mög­ lich, daß die Bearbeitungsmaschine 1, primär aus anderen Gründen als denjeni­ gen des Werkzeugwechsels, eine in axialer Richtung verschiebbare Arbeitsspin­ del 34 aufweisen, so daß anstelle oder ergänzend zu der Einführbewegung der Transfervorrichtung 6 durch eine entsprechende axiale Verschiebung der Arbeits­ spindel 34 die Einführbewegung des Aufnahmedorns W1' in die Werkzeugauf­ nahme 35 der Arbeitsspindel 34 unterstützt oder substituiert wird.

Der umgekehrte Vorgang, nämlich die Entnahme des in der Arbeitsspindel 34 eingesetzten Werkzeuges W1 aus derselben und dessen Ablage im Werkzeug­ magazin 4 ist für den Fachmann aus obiger Beschreibung leicht ableitbar und braucht daher nicht mehr näher erläutert zu werden.

Die beschriebene Vorgangsweise für den Transfer eines Werkzeugs von Werk­ zeugmagazin 4 in die Arbeitsspindel 34 der Bearbeitungsstation 3 ist insbesonde­ re von Vorteil, wenn nicht nur der Aufnahmedorn W1'-W4' in die Werkzeugauf­ nahme 35 der Arbeitsspindel 34 einzusetzen ist, sondern wenn gleichzeitig hierzu eine weitere Verbindung zwischen der Bearbeitungsstation 3 und dem Werkzeug W1-W4 herzustellen ist, wie es z. B. bei einem Werkzeug W1-W4 mit einer im Werkzeug W1-W4 integrierten Kühlmittelzufuhr der Fall ist. Wie am besten aus der Fig. 5 ersichtlich ist, weisen die Werkzeuge W1-W4 Kühlmittelzuführleitun­ gen 8 auf, die über eine gemeinsame oder mehrere getrennte Zufuhrleitungen 9 versorgt werden. Indem nun vorgesehen ist, daß - wie ebenfalls am besten aus der Fig. 5 ersichtlich ist - die Arbeitsspindel 34 einen entsprechenden Anschluß aufweist, in die die Zufuhrleitung 9 gleichzeitig mit der Einführbewegung des Auf­ nahmedorns W1' in die Werkzeugaufnahme 35 einführbar ist, wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, daß gleichzeitig mit dem Einsetzen des Aufnahmedorns W1'-W4' in die Werkzeugaufnahme 35 der Arbeitsspindel 34 eine Einführbewe­ gung der Zuführleitung 9 in den entsprechend ausgebildeten Anschluß stattfin­ det, so daß in einfacher Weise eine Kühlmittelzufuhr für das Werkzeug W1-W4 gewährleistet ist.

Claims (9)

1. Bearbeitungsmaschine, insbesondere Schleifmaschine, zum Bearbeiten von Werkstücken (W1-W4), die eine auf einem Maschinenbett (2) angeordnete Bearbeitungsstation (3) aufweist, in der eine mit einer Werkzeugaufnahme (35) versehene Arbeitsspindel (34) angeordnet ist, und die ein Werkzeugma­ gazin (4) aufweist, in das mehrere in die Werkzeugaufnahme (35) der Arbeits­ spindel (34) passende Werkzeuge (W1-W4) einsetzbar sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (4) maschinenbettstationär in der Bearbeitungsmaschine (1) angeordnet ist, daß die Bearbeitungsmaschine (1) einen auf dem Maschinenbett (2) beweglichen Arbeitstisch (5) mit einer Transfervorrichtung (6) aufweist, wobei die Transfervorrichtung (6) durch eine Bewegung des Arbeitstisches (5) zumindest von einer Entnahmeposition vor dem Werkzeugmagazin (4), in der durch die Transfervorrichtung (6) minde­ stens ein Werkzeug (W1-W4) aus dem Werkzeugmagazin (4) entnehmbar ist, zu einer Einführposition vor der Werkzeugaufnahme (35) der Arbeitsspindel (34), in der das in der Transfervorrichtung (6) gehaltene Werkzeug (W1-W4) und in die Arbeitsspindel (34) einzusetzenden Werkzeug (W1-W4) vor dieser (34) positioniert ist, bewegbar ist, und daß das Werkzeug (W1-W4) durch ei­ ne Verschiebebewegung relativ zur Werkzeugaufnahme (35) der Arbeitsspin­ del (34) in diese (34) einführbar ist.

2. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfervorrichtung (6) durch den Arbeitstisch (5) in einer quer zur Arbeits­ spindel (34) verlaufenden ersten Richtung (X) und in einer von der ersten Richtung (X) unterschiedlichen, vorzugsweise hierzu orthogonalen, zweiten Richtung (Z) bewegbar ist.

3. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitstisch (5) als ein auf dem Maschinenbett (2) angeordneter Kreuztisch ausgebildet ist.

4. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfervorrichtung (6) ein Aufnahmeelement (62) aufweist, in der das aus dem Magazin (4) zu entnehmende und in die Arbeits­ spindel (34) einzusetzende Werkzeug (W1-W4) aufnehmbar ist.

5. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfervorrichtung (6) eine Hubeinrichtung (61) aufweist, durch die das Aufnahmeelement (62) in einer vorzugsweise zur Be­ wegungsebene des die Transfervorrichtung (6) tragenden Arbeitstisches (5) orthogonalen, dritten Richtung (Y) bewegbar ist.

6. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (4) in dieser dritten Richtung (Y) bewegbar in der Bearbeitungsmaschine (1) angeordnet ist.

7. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (4) auf einem die Arbeitsspindel (34) tragenden Werk­ zeugschlitten (32) angeordnet ist.

8. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Arbeitstisch (5) eine Werkstückhalterung (7) angeordnet ist, in die ein vom in die Arbeitsspindel (34) eingesetzten Werk­ zeug (W1-W4) zu bearbeitendes Werkstück aufnehmbar ist.

9. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (4) mehrere Werkzeughalter (41a-41d) aufweist.