DE102006015079B4

DE102006015079B4 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102006015079B4
Application number: DE102006015079.1A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Matsumoto; Takeshi Otawa
Original assignee: DMG Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Seiki Co Ltd
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2017-11-09
Anticipated expiration: 2026-04-01
Also published as: DE102006015079A1

Abstract

Werkzeugmaschine mit: einer Spindellagerungsvorrichtung (10), durch die eine auf einem Bett (2) angeordnete Spindel (6) gelagert ist, so daß sie in Richtung einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse bewegbar ist, wobei die Spindellagerungsvorrichtung (10) aufweist: einen Querschlitten (13), der über einen Sattel (12) durch eine auf dem Bett (2) angeordnete Säule (11) so gelagert ist, daß er in Richtung der eine Links-Rechts-Richtung repräsentierenden Z-Achse und in Richtung der eine Aufwärts-Abwärts-Richtung repräsentierenden X-Achse bewegbar ist, und eine durch den Querschlitten (13) gelagerte zylindrische Pinole (14), die in Richtung der Y-Achse bewegbar ist und die Spindel (6) lagert, wobei die Pinole (14) gleitbar in eine Pinolenführungsbohrung (13a), die in dem Querschlitten (13) ausgebildet ist, eingesetzt ist, und eine gelagerte Oberfläche (14d), die an einer Unterseite der äußeren Umfangsoberfläche ausgebildet ist, aufweist, wobei der Querschlitten (13) eine Lagerungsoberfläche (22a) aufweist, die an einer Unterseite einer inneren Umfangsoberfläche der Pinolenführungsbohrung (13a) ausgebildet ist und durch die die gelagerte Oberfläche (14d) so gelagert ist, daß sie in Richtung der Y-Achse gleitbar ist, und die Lagerungsoberfläche (22a) und die gelagerte Oberfläche (14d) automatisch eine Position der Pinole (14) in Richtung der Z-Achse ausrichten, und wobei eine Außenumfangsfläche der Pinole (14) in einer polygonalen Form ausgebildet ist und die gelagerte Oberfläche (14d) auf einer unteren Seite der Außenumfangsfläche in der polygonalen Form der Pinole (14) ausgebildet ist, und wobei der Querschlitten (13) aus einem durch den Sattel (12) gelagerten flachen Teil (13b) und einem der die Pinolenführungsbohrung (13a) aufweisenden zylindrischen Pinolenlagerungsteil (13c) zusammengesetzt ist, wobei der flache Teil (13b) und der Pinolenlagerungsteil (13c) einstückig ausgebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Spindellagerungsvorrichtung, die bewegbar eine Spindel, angeordnet auf einem Bett, lagert, und insbesondere eine Verbesserung in einer Lagerungsanordnung einer Pinole, die die Spindel lagert.
Ein Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine dieses Typs ist derart aufgebaut, daß ein Sattel durch eine Säule gelagert ist, angeordnet auf einem Bett, um in einer Aufwärts-/Abwärts-Richtung bewegbar zu sein, und eine Pinole (Spindelkopf) wird durch den Sattel gelagert, um in eine Vorwärts-/Rückwärts-Richtung bewegbar zu sein. Bei dieser Werkzeugmaschine ist eine Pinole bewegbar durch ein Paar linker und rechter Führungsschienen gelagert, angeordnet auf einer flachen Oberfläche, die sich in der Vorwärts-/Rückwärts-Richtung des Sattels erstreckt (siehe z. B JP 2000-24853 A ).
Übrigens, wenn der Aufbau, durch den die Pinole durch die linke und rechte Führungsschiene, angeordnet auf der flachen Oberfläche gelagert ist, wie dies bei der vorerwähnten, herkömmlichen Maschine angewandt wird, kann es möglich sein, daß es schwierig wird, eine Positioniergenauigkeit der Pinole in einer Links-Rechts-Richtung rechtwinklig zu den linken und rechten Führungsschienen zu sichern, was Anlaß zur Besorgnis über den Einfluß auf die Bearbeitungsgenauigkeit gibt.
Das Dokument DE 600 11 276 T2 offenbart eine Werkzeugmaschine mit einer Spindellagerungsvorrichtung, die eine Verstellung einer Spindel in drei Achsen ermöglicht. Die Werkzeugmaschine umfasst eine Säule, auf der entlang einer in Vertikalrichtung verlaufenden Achse ein erster Sattel bewegbar angeordnet ist. Der erste Sattel lagert einen entlang einer in Links-Richtung verlaufenden Achse verstellbaren zweiten Sattel, der einen Spindelkopf lagert, der in einer entlang einer in Vorrwärts-Rückwärts-Richtung verlaufenden Achse verstellbar ist. Der Spindelkopf dient zur Lagerung einer Spindel. Der zweite Sattel weist Führungsschienen zur Führung des Spindelkopfes auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, in der die Positioniergenauigkeit einer Pinole in einer Links-Rechts-Richtung sichergestellt werden kann und somit die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß enthält eine Werkzeugmaschine eine Spindellagerungsvorrichtung, durch die eine Spindel, angeordnet auf einem Bett, so gelagert wird, daß sie in Richtung einer X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bewegbar ist, wobei die Spindellagerungsvorrichtung enthält: einen Querschlitten, gelagert über einen Sattel durch eine Säule, angeordnet auf dem Bett, so daß er in Richtung der Z-Achse (links/rechts) und der X-Achse (aufwärts/abwärts) bewegbar ist; und eine zylindrische Pinole, gelagert durch den Querschlitten, so daß sie in Richtung der Y-Achse bewegbar ist und die Spindel lagert, ist vorgesehen, wobei die Pinole gleitbar in eine Pinolenführungsbohrung, gebildet in dem Querschlitten, eingesetzt ist und eine gelagerte Oberfläche aufweist, gebildet auf einer unteren Seite einer äußeren Umfangsfläche derselben, wobei der Querschlitten eine Lagerungsoberfläche hat, die an einer unteren Seite einer inneren Umfangsfläche der Pinolenführungsbohrung ausgebildet ist, und durch die die gelagerte Fläche gelagert ist in Richtung der Y-Achse gleitbar zu sein und die Lagerungsfläche und die gelagerte Fläche automatisch eine Position der Pinole in Richtung der Z-Achse ausrichten.
Erfindungsgemäß ist die gelagerte Oberfläche, ausgebildet auf der unteren Seite der äußeren Umfangsoberfläche der Pinole, durch die Lagerungsoberfläche, gebildet auf der unteren Seite der inneren Umfangsoberfläche der Pinolenführungsbohrung des Querschlittens gelagert, so daß die Position der Pinole in Richtung der Z-Achse automatisch infolge einer Ausrichtungsfunktion durch die Lagerungsoberfläche und die gelagerte Oberfläche ausgerichtet wird. Im Ergebnis dessen wird die Genauigkeit der Position und Positionierung der Pinole in Richtung der Z-Achse verbessert, was entsprechend die Bearbeitungsgenauigkeit erhöhen kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Pinole eine gepresste Oberfläche, ausgebildet auf einer Oberseite der äußeren Umfangsoberfläche, und die Pinolenführungsbohrung des Querschlittens hat eine gepresste Oberfläche, ausgebildet auf einer Oberseite der inneren Umfangsoberfläche, und die gleitbar die gepresste Oberfläche presst.
In dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, da die gepresste Oberfläche der Oberseite der äußeren Umfangsoberfläche der Pinole durch die Pressoberfläche, ausgebildet auf der Oberseite der inneren Umfangsoberfläche der Pinolenführungsbohrung des Querschlittens gepresst wird, kann die Genauigkeit der Position in Richtung der Z-Achse und die Genauigkeit der Position der Pinole in Richtung der Y-Achse verbessert werden, wodurch weiter die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht werden kann.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die äußere Umfangsoberfläche der Pinole in einer polygonalen Form, in der zwei untere Seiten die gelagerte Oberfläche in einer V-Form bilden, und zwei obere Seiten unter den anderen Seiten die gepresste Oberfläche in einer V-Form bilden, und die Lagerungsoberfläche und die gepresste Oberfläche in einer V-Form jeweils auf der unteren Seite und der oberen Seite der inneren Umfangsoberfläche der Pinolenführungsbohrung des Gleitschlittens ausgebildet sind.
In dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel bilden die zwei unteren Seiten der polygonalen Pinole die V-förmige, gelagerte Oberfläche, und die zwei oberen Seiten unter den anderen Seiten bilden die V-förmige gepresste Oberfläche, und die V-förmige Lagerungsoberfläche und die Pressoberfläche, die der gelagerten Oberfläche und der gepressten Oberfläche entsprechen, sind an dem Querschlitten ausgebildet, was es möglich macht, eine automatische Ausrichtung der Pinole mit einem einfachen Aufbau zu verwirklichen.
Erfindungsgemäß ist der Querschlitten aus einem flachen Teil, gelagert durch den Sattel und einen zylindrischen Pinolenalerungsteil, der die Pinolenführungsbohrung aufweist, zusammengesetzt, und der flache Teil und die Pinolenführung sind einstückig ausgebildet. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind eine Gleitplatte, die die Lagerungsoberfläche und eine Pressplatte, die die Pressoberfläche bilden, an der inneren Umfangsoberfläche der Pinolenführungsbohrung ausgebildet.
In dem Querschlitten sind das flache Teil und der zylindrische Lagerungsteil, der die Pinolenführungsbohrung aufweist, einstückig ausgebildet, so daß es möglich ist, die Kosten zu vermindern und die Abmessungsgenauigkeit zu erhöhen im Vergleich mit einem Fall, in dem der Querschlitten aus einzelnen Komponenten unterteilt ausgebildet ist.
Außerdem sind die Gleitplatte, die die Lagerungsoberfläche und die Pressplatte, die die Pressen der Oberfläche bilden, in der Pinolenführungsbohrung des Querschlittens angeordnet, was die Positioniergenauigkeit oder dergleichen erleichtert, wenn die Pinole eingesetzt wird.
In noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Gleitplatte aus parallelen Platten, deren Dicke in Richtung der Y-Achse festliegt, und die Pressplatte besteht aus einer Grundplatte und einer Auskleidungs- oder Beschichtungsplatte, von denen jeder eine Neigung in Richtung der Y-Achse hat.
In dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Gleitplatte aus parallelen Platten, deren Dicke in Richtung der Y-Achse fixiert ist, und die Pressplatte besteht aus der Grundplatte und der Beschichtungs- oder Auskleidungsplatte, die jeweils die Neigung aufweisen. Daher ist es möglich, durch Einstellen einer Presskraft durch die Grundplatte und die Auskleidungsplatte unter Verwendung der Gleitplatte als Referenzebene, die Pinole leicht mit hoher Genauigkeit zu montieren.
In noch einem weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Gleitplatte einstückig an der inneren Umfangsoberfläche der Pinolenführungsbohrung des Pinolenlagerungsteiles ausgebildet.
In dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, da die Gleitplatte einstückig an der inneren Umfangsoberfläche des Pinolenlagerungsteiles ausgebildet ist, ist es möglich, die Anzahl der Teile und die Kosten zu vermindern.
In noch einem weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Gleitplatte und die Preßplatte in jedem der beiden Endabschnitte des Pinolenlagerungsteiles in beiden axialen Richtungen angeordnet und ein Schwerpunkt der Pinole ist konstant zwischen den beiden Endabschnitten des Pinolenlagerungsteiles bezüglich eines gesamten Hubes der Pinole angeordnet.
Da in dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel die Gleitplatte und die Pressplatte in beiden axialen Richtungen gesehen, jeweils in beiden Endabschnitten des Pinolenlagerungsteiles angeordnet sind und der Schwerpunkt der Pinole beständig zwischen den beiden Enden des Pinolenlagerungsteiles angeordnet ist, ist es möglich, zu verhindern, daß der Schwerpunkt über das Pinolenlagerungsteil überhängt, in Verbindung mit einer Bewegung der Pinole in Richtung der Y-Achse, so daß verhindert werden kann, daß die Pinole durch eine Bearbeitungsreaktionskraft verformt wird, was wiederum zu einer erhöhten Bearbeitungsgenauigkeit führt.
In noch einem weiteren, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Spindel eine Werkzeugspindel auf, die so verbunden ist, daß sie rechtwinklig zu einer Achse der Pinole angeordnet ist und die Werkzeugspindel ist so gelagert, daß sie in rotierender Richtung um die Y-Achse rundschaltbar ist.
In dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugspindel der Spindel rechtwinklig zur Achse der Pinole gerichtet und in Rotationsrichtung weiterschaltbar oder rund schaltbar, um die Y-Achse, was komplizierte Bearbeitungen durch sogenannten B-Achsen-Antrieb gestattet.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer zusammengesetzten Drehmaschine nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Seitenansicht der zusammengesetzten Drehmaschine;
3 eine Vorderansicht einer Lagerungsvorrichtung, die eine dritte Spindel lagert;
4 eine Vorderansicht eines Querschlittens, der eine Pinole lagert;
5 eine Seitenansicht des Querschlittens;
6(a), 6(b) Ansichten des Querschlittens;
7 eine Querschnittsdarstellung des Querschlittens (eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII) in 6; und
8 eine Ansicht der dritten Spindel, gesehen in Richtung der Z-Achse.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Die 1 bis 8 sind Ansichten, um eine zusammengesetzte Drehmaschine nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu illustrieren.
1 und 2 sind jeweils eine perspektivische Darstellung und eine Ansicht der rechten Seite der zusammengesetzten Drehmaschine. 3 ist eine Vorderansicht einer Spindellagerungsvorrichtung, die eine dritte Spindel lagert. 4 und 5 sind eine Vorderansicht und eine Ansicht der rechten Seite eines Querschlittens, der eine Pinole lagert, 6(a) und 6(b) sind eine Vorderansicht und eine Rückansicht des Querschlittens, 7 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie VII-VII in 6(a), und 8 ist eine Ansicht der dritten Spindel, gesehen in Richtung einer Z-Achse.
Es wird darauf hingewiesen, daß vorn/hinten und links/rechts, wie in diesem Ausführungsbeispiel erwähnt, bedeuten vorn/hinten, links/rechts, wenn die Maschine von einer Vorderseite betrachtet wird, sofern nichts anderes angegeben ist.
In den Zeichnungen bezeichnet 1 die zusammengesetzte Drehmaschine. Wenn von einer Vorderseite der Maschine her gesehen, gezeigt in 1, enthält die zusammengesetzte Drehmaschine; ein Bett 2; einen ersten Spindelstock 3, angeordnet auf dem Bett 2, einen zweiten Spindelstock 4, koaxial mit dem ersten Spindelstock 3 und bewegbar in Richtung der Z-Achse (links/rechts); einen Werkzeughalter 5, angeordnet zwischen dem ersten und zweiten Spindelstock 3, 4, um in Richtung einer X-Achse (aufwärts/abwärts) und in Richtung der Z-Achse bewegbar zu sein; eine dritte Spindel 6, angeordnet auf dem Bett 2, um in Richtung der X-Achse, einer Y-Achse (vorwärts/rückwärts) und in Richtung der Z-Achse bewegbar zu sein. An einem linken Endabschnitt des Bettes 2 ist ein Werkzeugwechsler 7 vorgesehen, der automatisch ein Werkzeug verwendet in einem vorhergehenden Prozeß, verwendet mit der dritten Spindel 6, gegen ein Werkzeug in einem Folgeprozeß wechselt.
Das Bett 2 besteht aus einem vorderen Bettteil 2a und einem hinteren Bettteil 2b, die einstückig ausgebildet sind. Eine erste und eine zweite Montageoberfläche 2a', 2a'' sind auf dem vorderen Bettteil 2a ausgebildet, und eine dritte Montageoberfläche 2b' ist auf dem hinteren Bettteil 2b ausgebildet. Alle diese Oberflächen sind horizontal entlang der Richtung der Z-Achse und der Richtung der Y-Achse ausgebildet.
Der erste Spindelstock 3 ist auf der ersten Montageoberfläche 2a' montiert. Auf der zweiten Montageoberfläche 2a'' sind der Spindelstock 4 und der Werkzeughalter 5 beweglich montiert. Außerdem sind auf den dritten Montageoberflächen 2b' eine Spindellagerungsvorrichtung 10, die die dritte Spindel 6 beweglich lagert, montiert.
Eine erste und eine zweite Spindel 28, 26 sind drehbar im ersten und zweiten Spindelstock 3, 4 eingesetzt, so daß sie einander zugewandt gegenüberliegen. Der zweite Spindelstock 4 ist in eine Zuführungsposition bewegbar, in der er direkt ein Werkstück aufnehmen kann, das in der ersten Spindel 28 des ersten Spindelstockes 3 aufgenommen ist. Konkret ist der zweite Spindelstock 4 in Richtung der Z-Achse aufwärts bis in eine Position bewegbar, so daß Vorderflächen der Spannfutter der ersten und zweiten Spindel 28, 26 anstoßend einander zugewandt gegenüberliegen.
Der Werkzeughalter 5 hat einen Revolverkopf 31, mit dessen Außenumfangsabschnitt eine große Anzahl von Werkzeugen T in vorbestimmten Intervallen voneinander getrennt aufgenommen sind, und der in Drehrichtung ein gewünschtes Werkzeug T in eine vorbestimmte Bearbeitungsposition weiterschaltet und positioniert, um es in der Bearbeitungsposition zu spannen und ein Lagerungsteil 30, durch das der Revolverkopf 31 gelagert ist, lagert, so daß es in Richtung der X-Achse bewegbar ist.
Wenn die erste und zweite Spindel 28, 26 aneinander anstoßen, ist der Werkzeughalter 5 rechts unter dem ersten Spindelstock 3 positioniert, so daß sein Schneidpunkt „c” vertikal unter einer Achse „a” des ersten und zweiten Spindelstockes 3, 4 positioniert ist. Infolgedessen ist eine Werkzeugschneidrichtung des Werkzeuges des Revolverkopfes 31 in Übereinstimmung mit einer vertikalen Linie „b”. Konkret, wenn von einer rechten Seite in Richtung der Z-Achse gesehen, wie in 2 gezeigt, sind der Schneidpunkt „c” und eine Rotationsmitte „d” des Revolverkopfes 31 kolinear auf der vertikalen Linie „b”, die durch die Achse „a” des ersten und zweiten Spindelstockes 3, 4 verläuft.
Die Spindellagerungsvorrichtung 10 enthält: eine Säule 11 in einer rechteckigen Rahmenform, die auf der dritten Montageoberfläche 2b' des hinteren Bettteiles 2b montiert ist, um sich vertikal nach oben zu erstrecken, einen Sattel 12 in einer rechteckigen Rahmenform, der an einer Vorderseite der Säule 11 gelagert ist, so daß er in Richtung der Z-Achse bewegbar ist; einen Querschlitten 13, gelagert an einer Vorderseite des Sattels 12, um in Richtung der X-Achse bewegbar zu sein; und eine Pinole 14, gelagert durch den Querschlitten 13, um in Richtung der Y-Achse bewegbar zu sein und die dritte Spindel 6 zu lagern.
Die Säule 11 ist so aufgebaut, daß linke und rechte Lagerungsständer 11c, 11d und obere und untere Trägerteile 11a, 11b, die die oberen und unteren Enden der linken und rechten Lagerungsträger 11c, 11d miteinander verbinden, einstückig gegossen sind. Die Säule 11 ist fest auf der dritten Montageoberfläche 2b' des hinteren Bettteiles 2b befestigt.
In ähnlicher Weise wie die Säule 11 ist der Sattel 12 aufgebaut, derart, daß linke und rechte Lagerungsstützen 12a, 12b und obere und untere Trägerteile 12c, 12d, die die oberen und unteren Enden der linken und rechten Lagerungsstützen 12a, 12b verbinden, einstückig gegossen sind. Der Sattel 12 ist so gelagert, daß er in Richtung der Z-Achse bewegbar ist, und zwar durch ein Paar obere und untere Z-Achsen-Führungsschienen 15, 15, die parallel zur Z-Achse an den Vorderseiten der oberen und unteren Trägerteile 11a, 11b der Säule 11 angeordnet sind. Z-Achsen-Kugelspindeln 16, 16 sind in Mutternteile 12e, 12e geschraubt, die in den oberen und unteren Trägerteilen 12c, 12d des Sattels 12 vorgesehen sind. Der Sattel 12 wird angetrieben, um in Richtung der Z-Achse sich hin- und hergehend zu bewegen, wenn die Z-Achsen-Kugelspindeln 16, 16 koaxial durch Servomotoren 16a, 16a angetrieben werden. Es wird darauf hingewiesen, daß die Z-Achsen-Kugelspindeln 16, 16 parallel zur Z-Achse an den Vorderseiten der oberen und unteren Trägerteile 11a, 11b der Säule 11 angeordnet sind.
Der Querschlitten 13 ist durch ein Paar linker und rechter X-Achsen-Führungsschienen 17, 17 gelagert, so daß er in Richtung der X-Achse bewegbar ist, wobei die Führungsschienen 17 parallel zu der X-Achse an der Vorderseite der linken und rechten Lagerungsstützen 12a, 12b des Sattels 12 angeordnet sind. X-Achsen-Kugelspindeln 18, 18 sind in Mutternteile eingeschraubt, die an der linken und rechten Seite des Querschlittens 13 ausgebildet sind. Der Querschlitten 13 wird angetrieben, um in Richtung der X-Achse sich hin- und hergehend zu bewegen, wenn die X-Achsen-Kugelspindeln 18, 18 durch Servomotoren 18a, 18a rotierend angetrieben werden. Es wird darauf hingewiesen, daß die X-Achsen-Kugelspindeln 18, 18 parallel zur X-Achse an den Vorderseiten der linken und rechten Lagerungsstützen 12a, 12b des Sattels 12 angeordnet sind.
Die dritte Spindel 6 ist drehbar in die Pinole 14 eingesetzt. An einer Spitze der dritten Spindel 6 ist eine Werkzeugspindel 6a angeordnet, wobei deren Achse rechtwinklig zur Y-Achse gerichtet ist. Ein Werkzeug wird mit einer Spitze der Werkzeugspindel 6a verbunden und die Werkzeugspindel 6a wird rotierend durch einen Antriebsmotor 6b angetrieben. Außerdem kann die dritte Spindel 6 in Umfangsrichtung bzw. rotierend um die Y-Achse weiter geschaltet oder rund geschaltet werden, zum Positionieren durch eine eingebaute Dreh-Index-Vorrichtung (nicht gezeigt), so daß eine sogenannte B-Achsen-Bearbeitung ausgeführt werden kann.
Hier ist eine X-Y-Lagerungsebene parallel zur X-Achse und der Y-Achse, durch die der Revolverkopf 31 der Werkzeughalterung 5 so gelagert ist, daß er in Richtung der X-Achse bewegbar ist, rechtwinklig zu einer X-Z-Lagerungsebene b1 parallel zu der X-Achse und der Y-Achse, durch die die dritte Spindel 6 so gelagert ist, daß sie in Richtung der X-Achse bewegbar ist. Außerdem, wie in 2 gezeigt ist, ist eine Bewegungslinie in Richtung der X-Achse (die vorerwähnte vertikale Linie „b”) des Revolverkopfes 31 in der Werkzeughalterung 5 um einen vorbestimmten Abstand „t” beabstandet in Richtung der Y-Achse von der XZ-Lagerungsebene „b1” der dritten Spindel 6 angeordnet.
Ein Schneidpunkt der dritten Spindel 6 ist konstant in einem Bereich positioniert, der durch das Paar oberer und unterer Z-Achsen-Führungsschienen 15, 15 und das Paar linker und rechter X-Achsen-Führungsschienen 17, 17 umgeben ist. Außerdem ist ein unteres Ende eines X-Achsen-Hubes der dritten Spindel 6 so festgelegt, daß es im Wesentlichen zusammenfällt mit dem Schneidpunkt „c” der Werkzeughalterung 5 für ein Werkstück mit dem maximalen Durchmesser, wenn in Richtung der Z-Achsen gesehen.
Der Querschlitten 13 ist so aufgebaut, daß ein flaches Teil 13b in einer rechteckigen dicken Plattenform, ausgebildet, die Vorderseite des Sattels 12 abzudecken, und ein zylindrisches Pinolenlagerungsteil 13c, das sich in Richtung zu dem Sattel 12 von der Hinterseite des flachen Teiles 13b erstreckt, einstückig durch diesen ausgebildet sind.
Die vorerwähnten X-Achsen-Führungsschienen 17, 17 sind an den linken und rechten Endabschnitten der Hinterseite des flachen Teiles 13b angeordnet, und die vorerwähnten X-Achsen-Kugelspindeln 18, 18 sind an einer Innenseite der X-Achsen-Führungsschienen 17, 17 angeordnet.
Die Pinolenführungsbohrung 13a ist so ausgebildet, daß sie durch den flachen Teil 13b und den Pinolenlagerungsteil 13c in Richtung der Y-Achse hindurchgeht. Außerdem hat die Pinole 14 eine Länge, die groß genug ist, um beständig nach außen von einer vorderen und einer hinteren Öffnung der Pinolenführungsbohrung 13a hervorzustehen, während der Bewegung entlang der gesamten Länge des Hubes oder Verfahrweges in Richtung der Y-Achse.
Die Pinole 14 besteht aus: einem äußeren Zylinderteil 14a, das eine oktagonale äußere Umfangsoberfläche besitzt, ein inneres Zylinderteil 14b in einer zylindrischen Form, angeordnet in einem Mittelabschnitt des äußeren Zylinderteiles 14a; und einer Mehrzahl von Kupplungsteilen 14c, die das innere Zylinderteil 14b und das äußere Zylinderteil 14a miteinander kuppeln, wobei alle diese Komponenten einstückig ausgebildet sind.
Die beiden unteren Seiten der äußeren Umfangsoberfläche der Pinole 14 bilden gelagerte Oberflächen 14d, 14d in einer V-Form, die sich entlang der gesamten Länge der Pinole 14 erstrecken, wenn man von der Vorderseite her sieht. Außerdem bilden zwei Oberseiten derselben gepresste Oberflächen 14e, 14e in einer inversen V-Form, die sich entlang der gesamten Länge der Pinole 14 erstrecken. Ein einbeschriebener Winkel der gelagerten Oberflächen 14d, 14d und ein einbeschriebener Winkel der gepressten Oberflächen 14e, 14e ist auf 45° festgelegt.
Außerdem hat eine innere Umfangsoberfläche der Pinolenführungsbohrung 13a des Querschlittens 13 Unterseitenplatten-Montagesitze 13d, 13d in einer V-Form und an der oberen Seite befindliche plattenförmige Montagesitze 13e, 13e in einer umgekehrten (inversen) V-Form entsprechend den gelagerten Oberflächen 14d, 14d und den gepressten Oberflächen 14e, 14e der Pinole 14.
Die an der unteren Seite vorgesehenen plattenförmigen Montagesitze 13d, 13d und die an der Oberseite vorgesehenen plattenförmigen Montagesitze 13e, 13e werden durch spanende Bearbeitung gebildet und werden so bearbeitet, daß sie unter den gleichen Winkeln verlaufen wie die Winkel, die durch die gelagerten Oberflächen 14d, 14d und die gepressten Oberflächen 14e, 14e jeweils gebildet werden.
Gleitplatten 22, 22, die die jeweiligen Lagerungsflächen 22a, 22a bilden, sind fest auf den unterseitigen plattenförmigen Montagesitzen 13d, 13d angeordnet. Außerdem sind Preßplatten 23, 23, die die jeweiligen Pressoberflächen 23a, 23a bilden, fest auf den oberseitigen Platten-Montagesitzen 13e, 13e angeordnet.
Die Gleitplatten 22 und die Pressplatten 23 sind in beiden Axialrichtungen in beiden Endabschnitten des Querschlittens 13 angeordnet und die Längen und Hübe bzw. Bewegungswege der Pinole 14 und des Querschlittens 13 sind so festgelegt, daß ein Schwerpunkt der Pinole 14 beständig zwischen beiden Endabschnitten über die gesamte Länge des Hubes bzw. Verfahrweges in Richtung der Y-Achse angeordnet ist.
Jede der Gleitplatten 22 besteht aus parallelen Platten, deren Dicke in Richtung der Y-Achse festgelegt ist, und sie dienen als Referenzebenen zur Montage der Pinole 14. Jede der Pressplatten 23 besteht aus einer Grundplatte 19 und einer Bedeckungsplatte 20, die jeweils eine vorbestimmte Neigung aufweisen. Durch Einstellung der Positionen der Grundplatte 19 und der Abdeckplatten 20 in Richtung einer Pinolenachse ist es möglich, die Pinole 14 gegen die linken und rechten Gleitplatten 22 mit einer vorbestimmten Preßkaft zu pressen.
Jede der Gleitplatten 22 und der Pressplatten 23 ist in Form eines Blockes ausgebildet, dessen Plattendicke groß in radialer Richtung ist. Übrigens sind die Gleitplatten 22 als separate Strukturen ausgebildet, aber in der vorliegenden Erfindung können die Gleitplatten einstückig an der Innenumfangsoberfläche des Pinolenlagerungsteiles ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Anzahl der Teile reduziert und können Kosten vermindert werden.
Die gelagerten Oberflächen 14d der Pinole 14 sind gleitbar auf den jeweiligen Lagerungsoberflächen 22a der Gleitplatten 22 des Querschlittens 13 montiert und die Position der Pinole 14 in Richtung der Z-Achse wird automatisch infolge ihres Eigengewichtes ausgerichtet. Die gepressten Oberflächen 14e der Pinole 14 werden gleitbar durch die jeweiligen Pressflächen 23a der Pressplatten 23 des Querschlittens 13 gepreßt.
In der zusammengesetzten Drehmaschine 1 nach diesem Ausführungsbeispiel, während das Werkstück durch die erste Spindel 28 des ersten Spindelstockes 3 oder die zweite Spindel 26 des zweiten Spindelstockes 4 gedreht wird, schneidet die Werkzeughalterung 5 mit dem entsprechenden Werkzeug in das Werkstück, um eine Schneidarbeit auszuführen, und die dritte Spindel 6 führt eine Bearbeitung wie z. B. Schleifen oder Bohren mit entsprechenden Werkzeugen aus.
Nach diesem Ausführungsbeispiel sind die gelagerten Oberflächen 14d, 14d in V-Form an der Unterseite der äußeren Umfangsfläche der Pinole 14 ausgebildet und die gelagerten Oberflächen 14d, 14d sind durch die Lagerungsflächen 22a, 22a in V-Form, gebildet in der unteren Seite der inneren Umfangsfläche der Pinolenführungsbohrung 13a des Querschlittens 13 gelagert. Infolgedessen wird die Position der Pinole 14 in Richtung der Z-Achse automatisch durch ihr Eigengewicht ausgerichtet, so daß die Positionsgenauigkeit in Richtung der Z-Achse der Pinole verbessert wird, und das Gewicht der Pinole 14 wird stets gleichmäßig auf die beiden Lagerungsflächen 22a, 22a des Querschlittens 13 verteilt. Im Ergebnis dessen kann die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert werden.
Überdies werden die gepressten Oberflächen 14e, 14e an der Oberseite der äußeren Umfangsfläche der Pinole 14 durch die Pressflächen 23a, 23a ausgebildet, an der Oberseite der inneren Umfangsfläche der Pinolenführungsbohrung 13a des Querschlittens 13 gepreßt. Infolgedessen kann auch die Positionierungsgenauigkeit der Pinole 14 in Richtung der Y-Achse verbessert werden, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht werden kann.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Pinole 14 oktagonal, wobei die zwei unteren Seiten der Pinole 14 die gelagerten Oberflächen 14d, 14d in der V-Form und die beiden Oberseiten der Pinole 14 die gepressten Oberflächen 14e, 14e in der V-Form bilden. Daher ist es möglich, eine automatische Ausrichtung der Pinole 14 mit einem einfachen Aufbau zu verwirklichen.
Übrigens ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Außengestalt der Pinole 14 achteckig, aber die Pinole nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oktagonale Form beschränkt, sondern kann viereckig, fünfeckig, sechseckig, siebeneckig oder dergleichen sein. Der wesentliche Punkt besteht darin, den unteren Abschnitt der Pinole in einer Form auszubilden, durch die eine automatische Ausrichtungsfunktion gewährleistet wird.
Außerdem wird in diesem Ausführungsbeispiel die Pinole 14 durch die linken und rechten Pressplatten 23, 23 gepreßt, aber im Rahmen der Erfindung kann die Pinole 14 auch z. B. durch eine Pressplatte 23' gepresst werden, die in 6(a) durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Querschlitten 13 so aufgebaut, daß das flache Teil 13b und das zylindrische Pinolenlagerungsteil 13c, das die Pinolenführungsbohrung 13a aufweist, einstückig durch Gießen gebildet sind. Daher können die Kosten vermindert und die maßliche Genauigkeit erhöht werden im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Querschlitten aus Einzelteilen gebildet wird.
Außerdem sind die Gleitplatten, die die Lagerungsflächen 22a bilden und die Pressplatten 23, die die Pressflächen 23a bilden, fest in der Pinolenführungsbohrung 13a des Querschlittens 13 angeordnet, was die Positioniergenauigkeit oder dergleichen vereinfachen kann, wenn die Pinole 14 montiert wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist jede der Gleitplatten 22 zusammengesetzt aus parallele Platten, deren Dicke in Richtung der Y-Achse festliegt, und jede der Preßplatten 23 besteht aus der Grundplatte 19 und der Abdeckplatte 20, die jeweils die entsprechende Neigung aufweisen. Daher ist es möglich, die Pinole 14 leicht und mit hoher Genauigkeit zu montieren, durch Einstellen der Presskraft durch die Grundplatte 19 und die Abdeckplatten 20, wobei die Gleitplatten 22 als die Referenzebenen dienen.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Gleitplatten 22 und die Pressplatten 23 an beiden Endabschnitten des Querschlittens 13 in axialer Richtung angeordnet und der Schwerpunkt der Pinole ist konstant zwischen beiden Endabschnitten positioniert. Daher ist es möglich, zu verhindern, daß der Schwerpunkt über den Querschlitten 13 in Verbindung mit der Bewegung der Pinole 14 in Richtung der Y-Achse überhängt, was verhindert, daß die Pinole 14 durch Bearbeitungs-Reaktionskräfte verformt wird, wodurch eine verbesserte Bearbeitungsgenauigkeit erhalten wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugspindel 6a der dritten Spindel 6 rechtwinklig zur Achse der Pinole 14 gerichtet und ist um die Y-Achse rotierend weiterschaltbar, was komplizierte Bearbeitungen durch sogenannten B-Achsen-Antrieb ermöglicht. Die Erfindung kann in anderen spezifischen Ausführungsformen realisiert werden, ohne daß vom Wesen oder wesentlichen Merkmalen der Erfindung abgewichen wird. Die vorliegenden Ausführungsbeispiele sind daher in jeder Hinsicht als illustrierend und nicht beschränkend zu verstehen. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche bestimmt, nicht durch die vorangegangene Beschreibung und alle Änderungen oder Modifikationen, die innerhalb des Schutzbereiches einschließlich des Äquivalenzbereiches der Ansprüche liegen, sind daher als mit eingeschlossen zu betrachten.

Claims

Werkzeugmaschine mit: einer Spindellagerungsvorrichtung (10), durch die eine auf einem Bett (2) angeordnete Spindel (6) gelagert ist, so daß sie in Richtung einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse bewegbar ist, wobei die Spindellagerungsvorrichtung (10) aufweist: einen Querschlitten (13), der über einen Sattel (12) durch eine auf dem Bett (2) angeordnete Säule (11) so gelagert ist, daß er in Richtung der eine Links-Rechts-Richtung repräsentierenden Z-Achse und in Richtung der eine Aufwärts-Abwärts-Richtung repräsentierenden X-Achse bewegbar ist, und eine durch den Querschlitten (13) gelagerte zylindrische Pinole (14), die in Richtung der Y-Achse bewegbar ist und die Spindel (6) lagert, wobei die Pinole (14) gleitbar in eine Pinolenführungsbohrung (13a), die in dem Querschlitten (13) ausgebildet ist, eingesetzt ist, und eine gelagerte Oberfläche (14d), die an einer Unterseite der äußeren Umfangsoberfläche ausgebildet ist, aufweist, wobei der Querschlitten (13) eine Lagerungsoberfläche (22a) aufweist, die an einer Unterseite einer inneren Umfangsoberfläche der Pinolenführungsbohrung (13a) ausgebildet ist und durch die die gelagerte Oberfläche (14d) so gelagert ist, daß sie in Richtung der Y-Achse gleitbar ist, und die Lagerungsoberfläche (22a) und die gelagerte Oberfläche (14d) automatisch eine Position der Pinole (14) in Richtung der Z-Achse ausrichten, und wobei eine Außenumfangsfläche der Pinole (14) in einer polygonalen Form ausgebildet ist und die gelagerte Oberfläche (14d) auf einer unteren Seite der Außenumfangsfläche in der polygonalen Form der Pinole (14) ausgebildet ist, und wobei der Querschlitten (13) aus einem durch den Sattel (12) gelagerten flachen Teil (13b) und einem der die Pinolenführungsbohrung (13a) aufweisenden zylindrischen Pinolenlagerungsteil (13c) zusammengesetzt ist, wobei der flache Teil (13b) und der Pinolenlagerungsteil (13c) einstückig ausgebildet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei die Pinole (14) eine an einer Oberseite der äußeren Umfangsoberfläche ausgebildete gepreßte Oberfläche (14e) aufweist, und die Pinolenführungsbohrung (13a) des Querschlittens (13) eine an einer Oberseite der inneren Umfangsoberfläche ausgebildete Preßoberfläche (23a) aufweist, die gleitbar gegen die gepreßte Oberfläche (14e) preßt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, wobei zwei Unterseiten die gelagerte Oberfläche (14d) in einer V-Form bilden und zwei Oberseiten unter den weiteren Seiten die gepreßten Oberflächen (14e) in einer V-Form bilden, und die Lagerungsoberfläche (22a) und die Preßoberfläche (23a) in einer V-Form jeweils auf der Unterseite und der Oberseite der inneren Umfangsoberfläche der Pinolenführungsbohrung (13a) des Querschlittens (13) ausgebildet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine, die Lagerungsoberfläche (22a) bildende Gleitplatte (22) und eine, die Preßoberfläche (23a) bildende Preßplatte (23) an der inneren Umfangsoberfläche der Pinolenführungsbohrung (13a) vorgesehen sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, wobei die Gleitplatte (22) aus parallelen Platten aufgebaut ist, deren Dicke in Richtung der Y-Achse fixiert ist, und die Preßplatte (23) aus einer Grundplatte (19) und einer Abdeckplatte (20) zusammengesetzt ist, die jeweils unter einer Neigung zur Richtung der Y-Achse angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, wobei die Gleitplatte (22) einstückig an der inneren Umfangsoberfläche der Pinolenführungsbohrung (13a) des Pinolenlagerungsteils (13c) ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Spindel (6) eine Werkzeugspindel (6a) enthält, die rechtwinklig zu einer Achse der Pinole (14) angeordnet ist und die Werkzeugspindel (6a) so gelagert ist, daß sie drehend indexierbar um die Y-Achse gelagert ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Gleitplatte (22) und die Preßplatte (23) jeweils in beiden Endabschnitten in axialer Richtung des Pinolenlagerungsteiles (13c) angeordnet sind, und ein Schwerpunkt der Pinole (14) beständig zwischen beiden Endabschnitten des Pinolenlagerungsteiles (13c) über einen gesamten Verfahrweg der Pinole (14) angeordnet ist.