DE102004058891A1 - Präzisionswerkzeugmaschine mit zwei Arbeitsspindeln - Google Patents

Abstract

Eine Doppelspindel-Ausbildung an spanenden Präzisions-Werkzeugmaschinen soll durch eine DOLLAR A - wahlweise anwendbare Einzel- und Doppelmaschinenstruktur, DOLLAR A - geringere Schnittstellen-Anzahl und DOLLAR A - Ausgleichbarkeit von Längenausdehnungen an den Arbeitsspindeln DOLLAR A die gleichzeitige hochgenaue Bearbeitung von mindestens zwei identischen Werkstücken gewährleisten. DOLLAR A Zwei auf einem Querträger (3) angeordnete Arbeitsspindeln (6 und 8) sind in der Y-Achse gemeinsam beweglich und positionierbar. DOLLAR A Sie bilden gemeinsam zwei Z-Achsen, wobei sie wahlweise DOLLAR A - gemeinsam gleichgerichtet und längsabgestimmt zueinander oder DOLLAR A - jede einzeln DOLLAR A längsgerichtet beweglich in Funktion gesetzt sind. DOLLAR A Wenn die erste Arbeitsspindel (6) allein in dem gesamten Arbeitsraum (9 und 10) bewegt ist, kann die zweite Arbeitsspindel (8) in einer oberen Endstellung außerhalb des Arbeitsraumes (10), außer Funktion, geparkt sein. DOLLAR A Erfasste Messwerte sind auswertbar. DOLLAR A Die Doppelmaschine ist mittels drei einstellbarer Auflagen (13) höhenjustierbar. DOLLAR A Das spezielle Anwendungsgebiet sind Maschinen für Genauigkeitsbohren und -fräsen mit senkrechter Spindelanordnung und starrem Maschinengestell.

Description

• Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Gegenstand aus.
• Bekannter Stand der Technik bei spanenden Werkzeugmaschinen ist die Ausstattung mit zwei und mehr Arbeitsspindeln, um durch gleichzeitige Mehrteile-Bearbeitung produktiver fertigen zu können.
• Bohrmaschinen und Bohr- Fräs- Bearbeitungszentren sind mit vertikal oder horizental gerichteten, parallel nebeneinander angeordneten Arbeitsspindeln und/oder mit parallelen Werkzeugführungen ausgebildet.
• Daneben verfügen insbesondere werkstückspezifisch strukturierte Sonderwerkzeugmaschinen über Spindelköpfe mit mehreren einschwenkbaren oder in räumlischen Winkelstellungen angeordneten Arbeitsspindeln. Anderseits ist es üblich Werkzeugmaschinen für die Finishbearbeitung mit nur einer, genau geführter Arbeitsspindel auszustatten.
• Beispielsweise sind Präzisionswerkzeugmaschinen, wie Bohrwerke, mit nur einer horizontal oder vertikal gerichtet angeordneten Arbeitsspindel ausgestattet.
• Aus DE 19963863 A1 ist weiterhin eine spanende Werkzeugmaschine mit zwei vertikalen Arbeitsspindeln bekannt, mit der Freiformflächen an Grundkörpern und an anderen Werkstücken des Form-, Gesenk-, Vorrichtungs- und Modellbaus auf einem Maschinentisch positioniert und gespannt sind.
• Auf beiderseits des Maschinentisches angeordneten längsgerichteten Maschinenrah men sind, hintereinander liegend und in X-Richtung verfahrbar, zwei Traversen angeordnet. Auf jeder der Traversen ist ein in Y-Richtung verfahrbarer Schlitten für je einen in Z-Richtung beweglichen Spindelstock mit aufgenommenen Werkzeug vorhanden.
• In einem ersten Spindelstock ist eine Arbeitsspindel mit einem Werkzeug für eine grobspanende Werkstückvorbearbeitung, in einem zweiten Spindelstock ist eine Arbeitsspindel mit einem hochtouriges Werkzeug für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung des Werkstückes aufgenommen.
• Kennzeichnend für diese Werkzeugmaschinenstruktur ist, dass für jeden Spindelstock und damit für jede der beiden Arbeitsspindeln eine Traverse für eine eigenständige von der anderen Traverse unabhängige Bewegung des Werkzeuges über den Werkstücken auf dem Maschinentisch zugeordnet ist.
• Nachteilig ist bei den beschriebenen Ausbildungen von spanenden Werkzeugmaschinen in Mehrspindelstruktur, dass die Erwartungen der Anwender an eine hohe wiederholbare Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität mehrerer spanend zu fertigende Werkstücke nur durch aufwändige Maschinenstrukturen entsprochen werden kann. Die Regel ist, jedem Spindelstock und damit jeder Arbeitsspindel einen gesonderten Querträger oder eine gesonderte bewegliche Traverse zu zuordnen. Diese Werkzeugmaschinen sind dann aber auch durch eine größere Anzahl von toleranzvergröbernden Schnitt- und Kontaktstellen der Stütz- und Lager-Komponeten zwischen Werkstückpositionierung und Werkzeuglagerung und -führung gekennzeichnet.
• Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegen die Probleme zugrunde, eine Doppelspindel-Struktur an spanenden Präzisionswerkzeugmaschinen vorzuschlagen, um eine hochgenaue spanende Fertigung von Regel- und Freiformflächen an zwei Stück oder an einer mehrfachen Anzahl von zwei Stück beliebig kubischer metallischer Werkstücke, auch aus hochfestem Stahl bestehend, mit identischer Grundriss-Struktur ausgebildet, fertigen zu können.
• Wahlweise soll auch eine Einspindelfertigung realisiert werden können.
• Die Anzahl der Schnitt- und Kontaktflächen der Stütz- und Lager-Komponenten untereinander ist gering zu halten. Unterschiedliche Längenausdehnungen der beiden Arbeitsspindeln sollen ausgleichbar sein.
• Diese Probleme werden durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
• Eine wahlweise anwendbare Doppel- und Einzelmaschinenstruktur wird durch zwei, gemeinsam auf einem Querträger in X-Richtung beweglich angeordnete und positionierbare Arbeitsspindeln, die gemeinsam zwei Z-Achsen bilden, gelöst.
• Diese Arbeitspindeln sind wahlweise
• – gemeinsam gleichgerichtet und zueinander längs abgestimmt oder
• – jede einzeln
längsbeweglich in Funktion
• Wenn die erste Arbeitsspindel allein im gesamten Arbeitsraum in Funktion ist, ist die zweite Arbeitsspindel in einer oberen Endstellung, außerhalb des Arbeitsraumes außer Funktion geparkt.
• Weitere Ausbildungen der Erfindungen sind in den Patentansprüchen 2 und 3 angegeben.
• Die durch Antasten ermittelten Positions- und Messwerte sind mittels eines Informationsmoduls, nach einem Informationstransfer, in der Maschinensteuerung auswertbar.
• Die Höhenjustierbarkeit der Präzisionswerkzeugmaschine ist durch drei einstellbare Auflagen gewährleistet.
• Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in den Figuren vereinfacht dargestellt und im folgenden Teil der Beschreibung beispielhaft näher erläutert:
• Es zeigen
• 1 eine Ansicht der gemeinsamen gleichgerichteten Anwendung mit zwei Arbeitsspindeln
• 2 eine Ansicht der Einzelanwendung einer Arbeitsspindel
• 3 eine Draufsicht nach 1
• Die Präzisionswerkzeugmaschine besteht aus den funktionswesentlichen Komponenten Maschinenbett 12 mit Maschinentisch 11, den sich in Y-Richtung gegenüberstehenden Maschinenständer 1 und Maschinenständer 2. Beide Maschinenständer sind über den Querträger 3 miteinander verbunden.
• An dem Querträger 3 ist ein Schlitten 4, in Y-Richtung beweglich, angeordnet. Auf dem Schlitten 4 sind nebeneinander, die zwei Spindelstöcke 5 und 7, in denen die Arbeitsspindeln 6 und 8 gelagert sind, gehaltert.
• Die beiden parallel zueinander und senkrecht gerichteten Arbeitsspindeln 6 und 8 bilden gemeinsam zwei Z-Achsen.
• Insgesamt sind dabei nur wenige Schnitt- und Kontaktstellen gebildet.
• In 1 ist die Anordnung der zwei Arbeitsspindeln 6 und 8 in Z-Achsen-Richtung gleich und in einer koordinierten Längenabstimmung der Höhenlage der Schneiden der Werkzeuge 17 zueinander über den zwei Werkstücken 15 und 16 dargestellt. In der Struktur einer Doppelmaschine werden durch die erste Arbeitsspindel 6 im ersten Arbeitsraum 9 das Werkstück 15 und durch die zweite Arbeitsspindel 8 im zweiten Arbeitsraum 10, der in Y-Richtung an den ersten Arbeitsraum 9 unmittelbar anschließt, das Werkstück 16 mittels je einem Werkzeug 17, beispielsweise durch Fräsen, spanend bearbeitet.
• In 2 ist die Höhenanordnung und die längsgerichtete Beweglichkeit der zwei Arbeitsspindeln 6 und 8 in Z-Achsen-Richtung funktionsabhängig unterschiedlich. Das Werkzeug 17 der ersten Arbeitsspindel 6 ist in einer unteren Arbeitsstellung mit der spanenden Bearbeitung eines groß dimensionierten Werkstückes 15 befasst. Dabei erreicht die erste Arbeitsspindel 6 den gesamten Arbeitsraum 9, der in seiner Längs- und Querausdehnung der Summe der Arbeitsräume 9 und 10 nach 1 entspricht.
• Währenddessen befindet sich die zweite Arbeitsspindel 8 in einer oberen Z-Achsen-Position außerhalb des Arbeitsraumes 9. Sie ist zwischenzeitlich in dieser Stellung außer Funktion geparkt.
• Vereinfacht dargestellt ist das am Maschinenständer 2 angeordnete Informationsmodul 14.
• Die vom Werkstück 15 ermittelten Positions- und Messwerte und die Messwerte veränderter Werkzeuggeometrie sind, nach einem Informationstransfer, in der Maschinensteuerung auswertbar.
• In 3 sind die insgesamt drei unter den Maschinenständern 1 und 2 und unter dem Maschinenbett 12 angeordneten einstellbaren Auflagen 13 als höhenjustierbare Dreipunktauflage für die Genauausrichtung der Präzisionswerkzeugmaschine dargestellt.

1

Maschinenständer

2

Maschinenständer

3

Querträger

4

Schlitten

5

erster Spindelstock

6

erste Arbeitsspindel

7

zweiter Spindelstock

8

zweite Arbeitsspindel

9

erster Arbeitsraum

10

zweiter Arbeitsraum

11

Maschinentisch

12

Maschinenbett

13

einstellbare Auflagen

14

Informationsmodul

15

Werkstück

16

Werkstück

17

Werkzeuge

Claims (3)

1. Päzionswerkzeugmaschine mit zwei Arbeitsspindeln, als eine Doppelmaschine in Zweiständerbauweise mit verbindenden Querträger höhenjustierbar strukturiert und für eine gleichzeitige spanende Bearbeitung von Regel- und Freiformflächen an zwei oder mehr in ihrer Grundriss-Kontur identischen, kubischen, nebeneinander auf den Maschinentisch positionierten und gespannten metallischen Werkstücken ausgebildet, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spindelstöcke (5 und 7) gemeinsam auf einem Schlitten (4) des Querträgers (3) nebeneinander angeordnet und in der Y-Achse gemeinsam beweglich und positionierbar, sind und die Arbeitsspindeln (6 und 8) parallel zueinander senkrecht gerichtet beweglich angeordnet sind und dass die erste und die zweite Arbeitsspindel (6 und 8) für zwei aneinanderliegende Arbeitsräume (9 und 10) unabhängig von einander steuerbar und agierend, gemeinsam zwei Z-Achse bilden und wahlweise – gleichgerichtet, in einer koordinierten Längenabstimmung der Höhenlage der Schneiden der Werkzeuge (17) zueinander oder – jede der Arbeitsspindeln (6 und 8) einzeln längsgerichtet beweglich sind und dass während der spaneneden Fertigung eines großdimensionierten Werkstückes (15) die erste Arbeitsspindel (6), den gesamten Arbeitsraum (9 und 10) über dem Maschinentisch (11) erreichend, beweglich angeordnet und die zweite Arbeitsspindel (8) zwischenzeitlich in einer oberen Z-Achsen-Position, außerhalb des Arbeitsraumes, außer Funktion geparkt ist.
2. Präzisionswerkzeugmaschine mit zwei Arbeitsspindeln nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Messtastern von den Werkstücken (15 und 16) ermittelte Positions- und Messwerte und die Ermittlungsergebnisse veränderter Geometrie der Werkzeuge (17) mittels im Maschinenständer (2) angeordneten Informationsmoduls (14), nach Informationstransfer, in der Maschinensteuerung auswertbar sind.
3. Präzisionswerkzeugmaschine mit zwei Arbeitsspindeln nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass unter den beiden Maschinenständern (1 und 2) und unter dem Maschinenbett (12) angeordneten einstellbaren Auflagen (13) eine höhenjustierbare Dreipunktauflage bilden