DE102005030548B4

DE102005030548B4 - Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken

Info

Publication number: DE102005030548B4
Application number: DE200510030548
Authority: DE
Inventors: Achim Dr. Feinauer; Pavel Blazek
Original assignee: Stama Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Stama Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2025-06-23
Also published as: DE102005030548A1

Abstract

Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken (38), mit einer Werkzeugspindel (12) zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs (24) und mit einer Werkstückspindel (30) zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks (38), wobei die Werkzeugspindel (12) eine erste Spindelachse (26) definiert und wobei die Werkstückspindel (30) eine zweite Spindelachse (36) definiert, wobei die Werkzeugspindel (12) und die Werkstückspindel (30) relativ zueinander verfahrbar sind, um ein an der Werkstückspindel (30) eingespanntes Werkstück (38) mit einem an der Werkzeugspindel (12) eingespannten Bearbeitungswerkzeug (24) zu bearbeiten, und wobei die Werkstückspindel (30) um eine erste Raumachse (32) verschwenkbar ist, die senkrecht zur zweiten Spindelachse (36) liegt, gekennzeichnet durch zumindest einen Reitstockdorn (66; 66a, 66b) zum endseitigen Abstützen des eingespannten Werkstücks (38), wobei der Reitstockdorn (66; 66a, 66b) in einer zweiten Raumachse (62) verschiebbar ist, die parallel zu der ersten Spindelachse (26) liegt, so dass der Reitstockdorn (66; 66a, 66b) einer Schwenkbewegung der Werkstückspindel (30) um die erste...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken, mit einer Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs und mit einer Werkstückspindel zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks, wobei die Werkzeugspindel eine erste Spindelachse definiert und wobei die Werkstückspindel eine zweite Spindelachse definiert, wobei die Werkzeugspindel und die Werk stückspindel relativ zueinander verfahrbar sind, um ein an der Werkstückspindel eingespanntes Werkstück mit einem an der Werkzeugspindel eingespannten Bearbeitungswerkzeug zu bearbeiten, und wobei die Werkstückspindel um eine erste Raumachse verschwenkbar ist, die senkrecht zu der zweiten Spindelachse liegt.
Eine solche Werkzeugmaschine ist aus DE 196 35 258 C1 bekannt.
Die bekannte Werkzeugmaschine ermöglicht eine sehr vielseitige Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken. So können an dem freien Ende einer in der Werkstückspindel eingespannten Werkstückstange sowohl Fräs- und/oder Bohrarbeiten als auch eine Drehbearbeitung durchgeführt werden. Im letztgenannten Fall wird die Werkstückspindel mit der Stange auf eine für Drehbearbeitung erforderliche Drehzahl gebracht und das Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise ein Drehmeißel, ist in der Werkzeugspindel eingespannt, ohne dass die Werkzeugspindel rotiert wird. Andererseits können Bohr- und/oder Fräsbearbeitungen durchgeführt werden, indem ein rotierendes Bearbeitungswerkzeug in die Werkzeugspindel eingespannt wird. Die Werkstückstange ist in diesem Fall drehfest in der Werkstückspindel eingespannt und wird allenfalls zur Positionszustellung gedreht. Dadurch, dass die Werkstückspindel um die erste Raumachse verschwenkbar ist, kann mit der bekannten Werkzeugmaschine auch die axiale Endseite einer Werkstückstange präzise bearbeitet werden. Die bekannte Werkzeugmaschine hat sich auf Grund dieser vielseitigen Bearbeitungsmöglichkeiten schon weitreichend bewährt, wobei bislang stets relativ kurze Abschnitte einer Werkstückstange bearbeitet wurden. Insbesondere lassen sich kleinere Werkstücke mit der bekannten Maschine in hohen Stückzahlen "von der Stange" herstellen.
Für die Bearbeitung längerer Werkstücke kann das freie Ende der Werkstückstange mit Hilfe eines Reitstocks oder einer Lünette abgestützt werden, sofern die Werkstückstange horizontal ausgerichtet ist. Ein Schwenken der Werkstückspindel um die erste Raumachse ist bei gleichzeitiger Abstützung jedoch nicht möglich. Auch ist eine Abstützung nicht möglich, wenn die Werkstückstange nicht horizontal ausgerichtet ist.
Mit der bekannten Werkzeugmaschine ist es deshalb schwierig, längere Abschnitte einer eingespannten Werkstückstange komplett zu bearbeiten, da das freie Ende bei von der horizontalen Lage abweichenden Stellungen von alleine nicht mehr die erforderliche Stabilität aufweist, um die Bearbeitung mit der gewünschten Genauigkeit durchzuführen. Es besteht daher der Wunsch, die bekannte Werkzeugmaschine so weiterzubilden, dass sie auch eine flexible Bearbeitung von längeren Endabschnitten einer Werkstückstange ermöglicht.
Aus EP 0 949 029 A1 ist eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken bekannt, die über einen Reitstock verfügt, mit dem das freie Ende einer Werkstückstange eingespannt werden kann. Der Reitstock ist in diesem Fall an einer Schwenkhalterung angeordnet, so dass der Reitstockdorn wahlweise in die Verlängerung der zweiten Spindelachse eingeschwenkt werden kann. Dies ist allerdings nur möglich, weil die Werkstückspindel bei dieser bekannten Werkzeugmaschine nicht verschwenkbar ist. Um dennoch die Bearbeitung der fünften Seite einer Werkstückstange zu ermöglichen, ist die Werkzeugspindel bei dieser bekannten Maschine um eine Raumachse verschwenkbar. Die aus EP 0 949 029 A1 bekannte Werkzeugmaschine beruht daher auf einem anderen kinematischen Grundkonzept und die Übernahme des Reitstocks dieser bekannten Werkzeugmaschine bei einer Werkzeugmaschine der in DE 196 35 258 C1 beschriebenen Art wäre entweder von der Konstruktion her sehr aufwendig oder würde zu einer spürbaren Einschränkung in Bezug auf die Bearbeitungsflexibilität führen.
Des weiteren sind aus DE 100 40 224 A1 und DE 35 30 479 A1 Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen ein Reitstockdorn dazu dient, das freie Ende eines Werkstücks abzustützen, das in einer Werkstückspindel eingespannt ist. In beiden Fällen kann der Reitstockdorn wahlweise koaxial zu der Drehachse der Werkstückspindeln positioniert werden. Alternativ hierzu kann der Reitstockdorn in einen Bereich außerhalb des Arbeitsraums verschwenkt werden, um eine Bearbeitung ohne Reitstockdorn zu vereinfachen. In beiden Fällen sind die Werkstückspindeln allerdings nicht verschwenkbar, so dass für diese beiden Werkzeugmaschinen das Gleiche gilt, wie oben zu der Werkzeugmaschine aus EP 0 949 029 A1 gesagt.
Aus WO 89/11951 ist eine weitere Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken bekannt. In diesem Fall besitzt die Werkzeugmaschine einen ersten und einen zweiten Werkstückträger, die einander gegenüber angeordnet sind, so dass der zweite Werkstückträger ein teilweise bearbeitetes Werkstück von dem ersten Werkstückträger übernehmen kann. Dazu kann der zweite Werkstückträger achsgleich an den ersten Werkstückträger herangefahren werden. Nach der Übernahme eines teilbearbeiteten Werkstücks kann der zweite Werkstückträger um 90° in eine vertikale Position verschwenkt werden, um die weitere Bearbeitung des Werkstücks mit Hilfe eines in der Werkzeugspindel eingespannten Bearbeitungswerkzeugs zu ermöglichen.
Die WO 89/11951 enthält keinen Hinweis, wie eine längere Werkstückstange an ihrem freien Ende stabilisiert werden kann. Grundsätzlich würden die zwei einander gegenüber liegenden Werkstückträger jedoch eine zweiseitige Einspannung einer Werkstückstange ermöglichen. Dies hätte jedoch wiederum den Nachteil, dass die Bearbeitungsflexibilität eingeschränkt wäre.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art auf kostengünstige Weise so weiterzubilden, dass auch längere Werkstückstangen mit hoher Bearbeitungsflexibilität und Genauigkeit bearbeitet werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung durch eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art gelöst, die zumindest einen Reitstockdorn zum endseitigen Abstützen des eingespannten Werkstücks besitzt, wobei der Reitstockdorn in einer zweiten Raumachse verschiebbar ist, die parallel zu der ersten Spindelachse liegt, so dass der Reitstockdorn einer Schwenkbewegung der Werkstückspindel um die erste Raumachse zumindest in gewissen Grenzen folgen kann.
Die vorliegende Erfindung greift damit die an sich schon bekannte Verwendung eines Reitstockdorns zum Abstützen und Stabilisieren einer Werkstückstange am freien Ende auf. Im Gegensatz zu üblichen Reitstockdornen, die nur in Richtung der Werkstückachse verschiebbar sind, ist der Reitstockdorn bei der neuen Werkzeugmaschine jedoch (auch) in einer zweiten Raumachse verschiebbar, die parallel zu der ersten Spindelachse liegt. Durch diese Verschiebbarkeit kann der Reitstockdorn der neuen Werkzeugmaschine einer Schwenkbewegung der Werkstückspindel zumindest in gewissen Grenzen folgen, d.h. der Reitstockdorn ist gerade auch bei einer Schwenkbewegung der Werkstückspindel in der zweiten Raumachse verschiebbbar. Mit anderen Worten kann eine zu bearbeitende Werkstückstange bei der neuen Werkzeugmaschine weiterhin um die erste Raumachse verschwenkt werden, um die flexible Bearbeitung zu ermöglichen. Insbesondere ist es bei mit neuen Werkzeugmaschine weiterhin möglich, eine zu bearbeitende Werkstückstange schräg zu dem Bearbeitungswerkzeug zu stellen, um einen sog. "ziehenden Schnitt" zu ermöglichen. Hierbei wird ein Fräswerkzeug unter einem Neigungswinkel an der zu bearbeitenden Fläche entlanggeführt, so dass der untere Mittelpunkt des Fräswerkzeugs gewissermaßen "in der Luft" hängt und keinen Kontakt zum Werkstück hat. Durch diese Anordnung von Fräswerkzeug und Werkstück lässt sich die Oberflächenqualität beim Bearbeiten eines Werkstücks verbessern. Auf Grund des in der zweiten Raumachse verschiebbaren Reitstockdorns kann die zu bearbeitende werkstückstange jedoch auch in einer verschwenkten Position an ihrem freien Ende abgestützt werden. Infolgedessen ist mit der neuen Werkzeugmaschine auch die flexible Bearbeitung von langen Werkstückstangen möglich.
Die neue Werkzeugmaschine beruht weiterhin auf dem kinematischen Konzept der eingangs beschriebenen Werkzeugmaschine. Damit muss die eingangs beschriebene Werkzeugmaschine lediglich um den neuen Reitstockdorn ergänzt werden, was relativ einfach ist, wie nachfolgend an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert ist. Die Um- bzw. Aufrüstung der bekannten Werkzeugmaschine zu der neuen Werkzeugmaschine ist daher sehr kostengünstig möglich. Darüber hinaus besitzt die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, dass auch ältere Werkzeugmaschinen, die auf dem eingangs beschriebenen Kinematikkonzept basieren, einfach mit dem neuen Reitstockdorn nachgerüstet werden können.
Insgesamt stellt die vorliegende Erfindung somit eine einfache und kostengünstige Möglichkeit bereit, um bei einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art eine flexible Bearbeitung von langen Werkstückstangen zu ermöglichen. Die genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Reitstockdorn in der zweiten Raumachse kontinuierlich verschiebbar.
Diese Ausgestaltung erhöht die Flexibilität der neuen Werkzeugmaschine bei der Bearbeitung von langen Werkstückstangen, da sie eine auf das Werkstück abgestimmte, individuelle Verschwenkbewegung ermöglicht. Alternativ hierzu wäre es grundsätzlich auch denkbar, den neuen Reitstockdorn nur in diskreten Vorschubpositionen einzustellen, was jedoch eine Begrenzung der Anzahl der möglichen Schwenkpositionen und Werkstücklängen zur Folge hätte.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Reitstockdorn entlang einer Bogenlinie bewegbar, die tangential zu der zweiten Raumachse liegt.
Durch diese Ausgestaltung wird eine noch bessere Stabilisierung einer langen Werkstückstange bei unterschiedlichen Schwenkpositionen erreicht. Die Bearbeitungsgenauigkeit der neuen Werkzeugmaschine ist auch bei langen Stangen sehr hoch.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Reitstockdorn um eine dritte Raumachse verschwenkbar, die parallel zu der ersten Raumachse liegt.
Diese Ausgestaltung ist eine sehr einfache und kostengünstige Möglichkeit, um die zuvor genannte Beweglichkeit des Reitstockdorns entlang der Bogenlinie zu realisieren. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich daher auf sehr kostengünstige Weise erreichen.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die neue Werkzeugmaschine eine Vielzahl von Reitstockdornen, die mit voneinander verschiedenen Neigungswinkeln zu der Werkstückspindel ausgerichtet sind.
Die Verwendung von mehreren Reitstockdornen mit unterschiedlichen, voreingestellten Neigungswinkeln ermöglicht eine stabile Einspannung einer langen Werkstückstange über einen großen Schwenkbereich hinweg, während gleichzeitig der Verschiebeweg der Reitstockdorne minimiert wird. Mit anderen Worten kann durch die Bereitstellung unterschiedlich geneigter Reitstockdorne ein kurzer Hub der Dorne in Verbindung mit großen Schwenkbewegungen der Werkstückstange realisiert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Vielzahl der Reitstockdorne an einem gemeinsamen Schlitten angeordnet, der in der zweiten Raumrichtung verschiebbar ist.
Diese Ausgestaltung ist eine sehr einfache und kostengünstige Möglichkeit, um eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art mit mehreren erfindungsgemäßen Reitstockdornen zu ergänzen.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die neue Werkzeugmaschine einen relativ zu der Werkstückspindel verfahrbaren Werkstückträger, der dazu ausgebildet ist, ein Werkstück aus der Werkstückspindel zu übernehmen. Vorzugsweise ist der Werkstückträger so ausgebildet, dass er ein in der Werkstückspindel eingespanntes Werkstück direkt übernehmen kann.
Durch diese Ausgestaltung wird die Flexibilität der neuen Werkzeugmaschine bei der Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken nochmals erhöht. Insbesondere ist es in dieser Ausgestaltung sehr einfach, eine sechsseitige Bearbeitung eines Werk stücks mit hoher Genauigkeit durchzuführen. Die direkte Übergabe eines (teilbearbeiteten) Werkstücks von der Werkstückspindel an den verfahrbaren Werkstückträger trägt zu einer besonders hohen Genauigkeit und zu einer Reduzierung der Zykluszeiten der Werkzeugmaschine bei.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Werkstückträger um eine vierte Raumachse verschwenkbar, die parallel zu der dritten Raumachse liegt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Werkstückträger ebenfalls um eine Spindel, die zumindest die Positionierung eines übernommenen Werkstücks um seine Längsachse herum ermöglicht. Besonders flexibel ist die neue Werkzeugmaschine, wenn auch der zweite Werkstückträger eine Werkstückspindel ist, die eine Drehbearbeitung ermöglicht.
Durch diese Ausgestaltungen wird die Flexibilität der neuen Werkzeugmaschine weiter erhöht. Außerdem ist in dieser Ausgestaltung eine sehr genaue Bearbeitung eines Werkstücks von sechs Seiten her möglich.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der zumindest eine Reitstockdorn an dem Werkstückträger angeordnet, und zwar vorzugsweise an einem verschiebbaren Schlitten, der an einer Außenseite des Werkstückträgers sitzt.
Besonders bevorzugt ist es außerdem, wenn die dritte und die vierte Raumachse identisch sind.
Diese Ausgestaltungen stellen eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, um den oder die neuen Reitstockdorne an einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art nachzurüsten und um in Verbindung mit dem Werkstückträger die Bearbeitungsflexibilität zu erhöhen. So lässt sich ein Schlitten mit einem oder mehreren Reitstockdornen sehr einfach an dem zweiten Werkstückträger befestigen. Fallen zudem die dritte und vierte Raumachse zusammen, lässt sich der Schlitten mit Hilfe des Schwenkantriebes des Werkstückträgers verstellen. Hierdurch kann eine sehr einfache und kostengünstige Bewegung des Reitstockdorns erreicht werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der neuen Werkzeugmaschine in einer Ansicht von vorne,
2 die Werkzeugmaschine aus 1 in einer zweiten Arbeitsposition,
3 einen Detailausschnitt der Werkzeugmaschine aus 1 und 2 mit der Werkstückspindel, einer eingespannten Werkstückstange, einem in der Werkzeugspindel eingespannten Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstückträ ger, an dem ein Schlitten mit Reitstockdornen angeordnet ist, und
4–6 weitere Detailausschnitte der in 3 gezeigten Art, wobei die Werkstückstange in unterschiedlichen Schwenkpositionen und Einspannungen dargestellt ist.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Werkzeugmaschine 10 besitzt eine Werkzeugspindel 12, die hier vertikal hängend an einem Fahrständer 14 angeordnet ist. Die Werkzeugspindel 12 kann mit Hilfe des Fahrständers 14 in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen verfahren werden, was durch Pfeile 16 (z-Richtung) und 18 (x-Richtung) dargestellt ist. Die dritte Raumrichtung (y-Richtung) liegt senkrecht zu den beiden angegebenen Raumrichtungen 16, 18 und somit senkrecht zur Zeichenebene.
Wenngleich die vorliegende Erfindung im Folgenden an Hand einer solchen Fahrständermaschine 12 erläutert wird, ist sie hierauf nicht beschränkt. Die Erfindung kann gleichermaßen bei Werkzeugmaschinen in anderer Bauweise, beispielsweise mit einer horizontal angeordneten Werkzeugspindel oder bei Werkzeugmaschinen in Portalbauweise eingesetzt werden.
Am unteren freien Ende der Werkzeugspindel 12 befindet sich eine Aufnahme 20, in die ein sog. Werkzeughalter 22 in an sich bekannter Weise eingespannt ist. Der Werkzeughalter 22 trägt ein Bearbeitungswerkzeug 24. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Aufnahme 20 um eine HSK-Aufnahme und der Werkzeughalter 22 ist dementsprechend als HSK- Halter ausgebildet. Alternativ hierzu kann die Aufnahme 20 jedoch auch in Form einer anderen Werkzeugschnittstelle, beispielsweise mit Steilkegel, als BT-, CAT- oder Capto-Aufnahme ausgebildet sein.
Die Werkzeugspindel 12 definiert eine erste Spindelachse, die in 1 bei der Bezugsziffer 26 dargestellt ist. Bei einer Bohr- oder Fräsbearbeitung eines Werkstücks rotiert die Spindel 12 um die Spindelachse 26, was bei der Bezugsziffer 27 angedeutet ist.
Unterhalb des Fahrständers 14 ist auf einem Maschinenbett eine Wiege 28 angeordnet, in der eine erste Werkstückspindel 30 um eine Achse 32 verschwenkbar gelagert ist. Die Verschwenkbewegung ist bei der Bezugsziffer 34 angedeutet.
Die Werkstückspindel 30 definiert eine zweite Spindelachse 36. In die Werkstückspindel 30 ist eine Werkstückstange 38 eingespannt, und zwar entlang der zweiten Spindelachse 36. Die Spindel 30 ist in der Lage, die Werkstückstange 38 um die Spindelachse 36 zu drehen, was bei Bezugsziffer 40 angedeutet ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ermöglicht die Drehbewegung 40 eine Drehbearbeitung der Werkstückstange 38.
Mit der Bezugsziffer 42 ist eine zweite Wiege bezeichnet, in der eine zweite Werkstückspindel 44 verschwenkbar gelagert ist. Die zweite Werkstückspindel 44 definiert eine dritte Spindelachse 46, um die herum die Spindel 44 und ein darin eingespanntes Werkstück gedreht werden kann (Bezugsziffer 48). Die Schwenkachse, um die herum die zweite Spindel 44 mit der Wiege 42 verschwenkt werden kann, ist mit Bezugsziffer 50 bezeichnet.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann anstelle der zweiten Werkstückspindel 44 auch ein einfacherer Werkstückträger vorgesehen sein, der jedoch bevorzugt ebenfalls um die Achse 50 verschwenkbar ist.
Die Anordnung aus zweiter Wiege 42 und Werkstückspindel 44 ist in X-Richtung verfahrbar, was durch einen Pfeil 52 dargestellt ist. Hierdurch ist es möglich, die zweite Werkstückspindel 44 achsgleich an die erste Werkstückspindel 30 heranzufahren, um ein in der ersten Werkstückspindel 30 eingespanntes und teilbearbeitetes Werkstück (nach dem Abtrennen von dem in der Spindel 30 verbleibenden Teil der Werkstückstange) direkt in die zweite Werkstückspindel 44 zu übernehmen. Eine solche Übergabe bzw. Übernahme ist in 2 dargestellt, wobei das Abtrennen des teilbearbeiteten Abschnitts der Werkstückstange 38 vorzugsweise mit einem in der Werkzeugspindel 12 eingespannten Bearbeitungswerkzeug 24 erfolgt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist an der Außenseite der zweiten Werkstückspindel 44 ein Schlitten 60 angeordnet, der entlang einer zur dritten Spindelachse 46 parallelen Raumachse 62 verschiebbar ist (Pfeil 64 in 1). An dem Schlitten 60 sitzen ein oder mehrere Reitstockdorne 66, wobei in 1 und 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein einzelner Reitstockdorn 66 dargestellt ist. In der in 1 dargestellten Schwenkposition der zweiten Werkstückspindel 44 (also bei nach oben verschwenkter Werkstückspindel 44) zeigt der Reitstockdorn 66 zu der ersten Werkstückspindel 30. Damit kann der Reitstockdorn 66 in einer nachfolgend an Hand der 3 bis 6 noch näher erläuterten Weise dazu verwendet werden, das freie Ende der Werkstückstange 38 zu stabilisieren.
Bei der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Einspannungen und Schwenkpositionen der Werkstückstange 38 bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente wie zuvor.
In 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Schlittens 60 mit zwei Reitstockdornen 66a und 66b gezeigt, wobei der Reitstockdorn 66a so an dem Schlitten 60 angeordnet ist, dass er in etwa senkrecht zu der dritten Spindelachse 46 liegt. Der zweite Reitstockdorn 66b ist demgegenüber mit einer Neigung von etwa 20° nach unten an dem oberen Ende des Schlittens 60 angeordnet. Der Neigungswinkel des zweiten Reitstockdorns 66b ist in 3 in Bezug auf die dritte Spindelachse 46 dargestellt (Winkel 68). Das freie Ende der Werkstückstange 38 ist hier mit dem ersten Reitstockdorn 66a eingespannt. Die erste Werkstückspindel 30 befindet sich in ihrer horizontalen Schwenkposition (siehe auch 1 und 2) und der erste Reitstockdorn 66a ist dementsprechend achsgleich zu der zweiten Spindelachse 36 ausgerichtet.
4 zeigt demgegenüber eine Schwenkposition der ersten Werkstückspindel 30 um etwa 5° nach oben. Dadurch, dass der Schlitten 60 in der zweiten Raumachse 62 (siehe 1) verschoben werden kann, kann der Reitstockdorn 66a der Schwenkbewegung der Werkstückstange 38 folgen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in 4 dargestellt ist, wird allerdings nicht nur die Position des Schlittens 60 entlang der zweiten Raumachse 62 an die Schwenkbewegung der Werkstückstange 38 angepasst, sondern es wird außerdem auch die zweite Werkstückspindel 44 (allgemeiner: der Werkstückträger im Sinne der vorliegenden Erfindung) um etwa 5° zur Werkstückspindel 30 hin verschwenkt (Winkel 70). Durch die kombinierte Vorschubbewegung des Schlittens 60 und Schwenkbewegung der Werkstückspindel 44 bewegt sich die vordere Spitze des Reitstockdorns 66a nicht nur nach oben (entlang der Raumachse 62 in 1), sondern auch ein geringes Stück auf die Werkstückspindel 30 zu. Insgesamt durchläuft die vordere Spitze des Reitstockdorns 66a daher eine Bogenlinie, die in einer Ebene mit der Raumachse 62, jedoch tangential dazu liegt. In 1 ist die Bogenlinie schematisch bei der Bezugsziffer 72 angedeutet. Insgesamt wird durch diese besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung erreicht, dass der Reitstockdorn 66a stets weitgehend senkrecht auf die axiale Endfläche der Werkstückstange 38 drückt, so dass die Werkstückstange 38 an ihrem freien Ende stets optimal eingespannt und stabilisiert ist.
5 zeigt eine weitere Betriebsposition der Werkzeugmaschine aus 1 und 2. In diesem Fall ist die Werkstückstange 38 um etwa 5° nach unten verschwenkt. Auch in diesem Fall wird das freie Ende der Werkstückstange 38 durch den Reitstockdorn 66a stabilisiert. Um eine optimale Anlage des Reitstockdorns 66a an der axialen Endfläche der Werkstückstange 38 zu gewährleisten, ist der Schlitten 60 in seine unterste Stellposition verfahren. Außerdem ist die zweite Werkstückspindel 44 um etwa 5° nach rechts geneigt (Winkel 74).
In 6 ist eine weitere Betriebsposition der Werkzeugmaschine 10 bezeichnet, bei der die Werkstückstange 38 um etwa 15° nach oben verschwenkt ist. Um diesen relativ großen Schwenkwinkel mit kurzen Hubwegen des Schlittens 60 zu erreichen, ist das freie Ende der Werkstückstange 38 hier an dem zweiten Reitstockdorn 66b eingespannt. Durch dessen voreingestellte Neigung von etwa 20° ist es möglich, eine optimale Einspannung mit einer mittleren Stellung des Schlittens 60 und einem geringen Schwenkwinkel 74 der zweiten Werkstückspindel 44 zu erreichen.
Insgesamt wird also bei der neuen Werkzeugmaschine 10 eine sichere Einspannung einer Werkstückstange 38 am freien Ende erreicht, indem die Vorschubbewegung des Schlittens 60 und die Schwenkbewegung der zweiten Werkstückspindel 44 in einer angepassten Weise zu der Schwenkbewegung 34 der ersten Werkstückspindel 30 erfolgt. In einem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es möglich, einen Schwenkwinkel von –5° (Neigung der Werkstückstange 38 nach unten, vgl. 5) bis +20° (Neigung der Werkstückstange nach oben, vgl. 6) bei einer maximalen freien Stangenlänge von 50 cm zu realisieren. Dieser Schwenkbereich hat sich als günstig erwiesen, um eine flexible Bearbeitung einer langen Werkstückstange einschließlich einer Bearbeitung mit ziehenden Schnitten zu ermöglichen. Ein größerer Schwenkbereich lässt sich jedoch ohne weiteres realisieren, wenn man den Stellweg des Schlittens 60 vergrößert. Darüber hinaus ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass an dem Schlitten 60 ein dritter Reitstockdorn angeordnet ist, der unter einem Winkel von etwa 20° nach oben geneigt ist (in etwa spiegelbildlich zu dem Reitstockdorn 66b). Der dritte Reitstockdorn ermöglicht eine deutliche Vergrößerung des Schwenkwinkels nach unten ohne eine nennenswerte Verlängerung des Hubweges für den Schlitten 60.
Um eine gleichbleibend gute Einspannung einer langen Werkstückstange 38 zu erreichen, ist es also bevorzugt, das freie Ende der Werkstückstange 38 mit einem der alternativen Reitstockdorne 66a, 66b einzuspannen. Außerdem ist beim Verschwenken der Werkstückstange 38 eine abgestimmte Bewegung zwischen der Werkstückspindel 30, der zweiten Werkstückspindel 44 und dem Schlitten 60 von Vorteil. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass eine derartig abgestimmte Bewegung der drei genannten Einheiten ohne weiteres möglich ist.
In einem anderen, derzeit jedoch weniger favorisierten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, den zumindest einen Reitstockdorn mit Hilfe eines Schlittens zu bewegen, der getrennt von der zweiten Werkstückspindel 44 oder einem entsprechenden Werkstückträger angeordnet ist. Ein solches Ausführungsbeispiel ist insbesondere bevorzugt, wenn ein zweiter Werkstückträger für die weitere Bearbeitung der Werkstückstange nicht benötigt wird und daher entfallen kann. Bevorzugt wird jedoch auch in diesem Fall der zumindest eine Reitstockdorn in einer abgestimmten Bewegung mit der Schwenkbewegung der Werkstückspindel 30 mitgeführt.

Claims

Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken (38), mit einer Werkzeugspindel (12) zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs (24) und mit einer Werkstückspindel (30) zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks (38), wobei die Werkzeugspindel (12) eine erste Spindelachse (26) definiert und wobei die Werkstückspindel (30) eine zweite Spindelachse (36) definiert, wobei die Werkzeugspindel (12) und die Werkstückspindel (30) relativ zueinander verfahrbar sind, um ein an der Werkstückspindel (30) eingespanntes Werkstück (38) mit einem an der Werkzeugspindel (12) eingespannten Bearbeitungswerkzeug (24) zu bearbeiten, und wobei die Werkstückspindel (30) um eine erste Raumachse (32) verschwenkbar ist, die senkrecht zur zweiten Spindelachse (36) liegt, gekennzeichnet durch zumindest einen Reitstockdorn (66; 66a, 66b) zum endseitigen Abstützen des eingespannten Werkstücks (38), wobei der Reitstockdorn (66; 66a, 66b) in einer zweiten Raumachse (62) verschiebbar ist, die parallel zu der ersten Spindelachse (26) liegt, so dass der Reitstockdorn (66; 66a, 66b) einer Schwenkbewegung der Werkstückspindel (30) um die erste Raumachse (32) zumindest in gewissen Grenzen folgen kann.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reitstockdorn (66; 66a, 66b) in der zweiten Raumachse (62) kontinuierlich verschiebbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reitstockdorn (66; 66a, 66b) entlang einer Bogenlinie (72) bewegbar ist, die tangential zu der zweiten Raumachse (62) liegt.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reitstockdorn (66; 66a, 66b) um eine dritte Raumachse (50) verschwenkbar ist, die parallel zu der ersten Raumachse (32) liegt.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Reitstockdornen (66a, 66b), die mit voneinander verschiedenen Neigungswinkeln zu der Werkstückspindel (30) ausgerichtet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Reitstockdorne (66a, 66b) an einem gemeinsamen Schlitten (60) angeordnet ist, der in der zweiten Raumrichtung (62) verschiebbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen relativ zu der Werkstückspindel (12) verfahrbaren Werkstückträger (44), der dazu ausgebildet ist, ein Werkstück (38') aus der Werkstückspindel (30) zu übernehmen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (44) um eine vierte Raumachse verschwenkbar ist, die parallel zu der dritten Raumachse (50) liegt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte (50) und die vierte Raumachse identisch sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Reitstockdorn (66; 66a, 66b) an dem Werkstückträger (44) angeordnet ist, und zwar vorzugsweise an einem verschiebbaren Schlitten (60), der an einer Außenseite des Werkstückträgers (44) sitzt.