DE102010060471A1 - Machine for finishing workpiece, preferably long workpiece, comprises machine frame, finishing unit for workpieces finishing and two parallel-aligned workpiece holders - Google Patents

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Abstract

The machine comprises a machine frame (2), a finishing unit (4) for workpieces finishing and two parallel-aligned workpiece holders (5,5') having spindle head (6) with spindle drive (7) and medium for workpiece support. The workpiece holders are connected to a machine frame at rotational axis (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Finishbearbeitung von Werkstücken, insbesondere langen Werkstücken.The invention relates to a machine for finish machining of workpieces, in particular long workpieces.

Unter Finishbearbeitung wird eine Feinstbearbeitung der Werkstückoberfläche zur Verbesserung der Oberflächengüte und zur Beseitigung von Formabweichungen verstanden. Bei den zu bearbeitenden Werkstücken handelt es sich insbesondere um wellenförmige Werkstücke, z. B. Lenkwellen.Finishing is understood to be a superfinishing of the surface of the workpiece to improve the surface quality and eliminate deviations in form. The workpieces to be machined are in particular wave-shaped workpieces, for. B. steering shafts.

Die Erfindung geht aus von einer Maschine zur Finishbearbeitung von wellenförmigen Werkstücken, die ein Maschinengestell, mindestens eine Finisheinheit zur Werkstückbearbeitung sowie eine Werkstückaufnahme aufweist. Die Werkstückaufnahme umfasst einen Spindelkopf mit Spindelantrieb sowie eine Spanneinrichtung zur Werkstückabstützung. Die Werkstückaufnahme kann mittels einer zugeordneten Transfervorrichtung automatisch mit einem Werkstück beschickt werden. Das Be- und Entladen der Werkstückaufnahme wirkt sich dabei nachteilig auf die Prozessgeschwindigkeit der Finishbearbeitung aus.The invention relates to a machine for finish machining of wave-shaped workpieces, which has a machine frame, at least one finisher unit for workpiece machining and a workpiece holder. The workpiece holder comprises a spindle head with spindle drive and a clamping device for workpiece support. The workpiece holder can be automatically fed by means of an associated transfer device with a workpiece. The loading and unloading of the workpiece holder has a detrimental effect on the process speed of finishing.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Maschine zur Finishbearbeitung von Werkstücken anzugeben, mit der die Finishbearbeitung effizienter durchgeführt werden kann.Against this background, the invention has for its object to provide a compact machine for finish machining of workpieces, with the finish machining can be performed more efficiently.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist eine Maschine zur Finishbearbeitung von Werkstücken nach Anspruch 1. Zum grundsätzlichen Aufbau der Maschine gehören ein Maschinengestell, mindestens eine Finisheinheit zur Werkstückbearbeitung und mindestens zwei parallel ausgerichtete Werkstückaufnahmen, die jeweils einen Spindelkopf mit Spindelantrieb sowie eine Einrichtung zur Werkstückabstützung aufweisen. Die Werkstückaufnahmen sind an eine Drehachse einer am Maschinengestell angeordneten Schwenkeinrichtung angeschlossen, deren Drehachse sich parallel zur Werkstückachse der in den Werkstückaufnahmen spannbaren Werkstücke erstreckt. Die Schwenkeinrichtung weist einen auf die Drehachse wirkenden Drehantrieb auf. Durch Betätigung des Drehantriebes sind die Werkstückaufnahmen zwischen einer der Finisheinheit zugeordneten Bearbeitungsposition und mindestens einer weiteren Position, in der ein Werkstückwechsel möglich ist, bewegbar. Die Drehachse der Schwenkeinrichtung kann horizontal oder vertikal ausgerichtet sein. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es möglich, während der Bearbeitung eines Werkstückes gleichzeitig einen Werkstückwechsel vorzunehmen. Nebenzeiten für das Beschicken der Maschine mit Werkstücken, die bearbeitet werden müssen und das Entnehmen bearbeiteter Werkstücke entfallen. Dadurch kann die Effizienz des Finishprozesses signifikant gesteigert werden.The basic structure of the machine includes a machine frame, at least one Finisheinheit for workpiece machining and at least two parallel workpiece holders, each having a spindle head with spindle drive and a device for workpiece support exhibit. The workpiece holders are connected to an axis of rotation of a pivoting device arranged on the machine frame, the axis of rotation of which extends parallel to the workpiece axis of the workpieces that can be clamped in the workpiece holders. The pivoting device has a rotary drive acting on the axis of rotation. By actuating the rotary drive, the workpiece receivers are movable between a processing position assigned to the finishing unit and at least one further position in which a workpiece change is possible. The axis of rotation of the pivoting device can be aligned horizontally or vertically. The inventive arrangement, it is possible to simultaneously perform a workpiece change during the machining of a workpiece. Non-productive times for loading the machine with workpieces that need to be processed and removing machined workpieces. This can significantly increase the efficiency of the finishing process.

Die Einrichtungen zur Werkstückabstützung sind vorzugsweise als Reitstöcke ausgebildet. Diese weisen eine Spitze zur Werkstückzentrierung auf. Die Reitstöcke bzw. Einrichtungen zur Werkstückabstützung sind ferner mit Spanneinrichtungen ausgestattet, die unabhängig voneinander betätigbar sind.The devices for workpiece support are preferably designed as tailstocks. These have a tip for workpiece centering. The tailstocks or devices for workpiece support are also equipped with clamping devices that are independently operable.

Die jeweils mit einem Spindelantrieb ausgerüsteten Spindelköpfe sind auf einem Spindelträger angeordnet, der axialfest und drehfest mit der Drehachse verbunden ist. Die Einrichtungen zur Werkstückabstützung sind ebenfalls auf einem Träger angeordnet. Dieser ist mit der Drehachse drehfest verbunden und vorzugsweise entlang der Drehachse linear verstellbar. Durch eine Linearverstellung dieses Trägers kann eine Anpassung an die Werkstücklänge der zu bearbeitenden Werkstücke vorgenommen werden. Die Verstellung erfolgt vorzugsweise servoelektrisch oder pneumatisch. Somit kann das Umrüsten auf unterschiedliche Werkstücklängen per Programm erfolgen. Die Drehachse der Schwenkeinrichtung ist so ausgebildet, dass eine Einrichtung zur Linearverstellung des Trägers, an dem die Spanneinrichtung angeordnet werden kann. Die Einrichtung zur Linearverstellung des Trägers ist zweckmäßigerweise an einen Antrieb angeschlossen, der an einem freien Ende der Drehachse angeordnet ist.Each equipped with a spindle drive spindle heads are arranged on a spindle carrier which is axially fixed and rotatably connected to the axis of rotation. The devices for workpiece support are also arranged on a support. This is rotatably connected to the axis of rotation and preferably linearly adjustable along the axis of rotation. By a linear adjustment of this carrier an adaptation to the workpiece length of the workpieces to be machined can be made. The adjustment is preferably servo-electric or pneumatic. Thus, the conversion to different workpiece lengths can be done by program. The axis of rotation of the pivoting device is designed such that a device for linear adjustment of the carrier, on which the clamping device can be arranged. The device for linear adjustment of the carrier is suitably connected to a drive which is arranged at a free end of the axis of rotation.

Die Finishbearbeitung eines Werkstückes kann gleichzeitig mittels mehrerer Finisheinheiten vorgenommen werden, die jeweils an einem entlang des Maschinengestells verfahrbaren Werkzeugschlitten angeordnet sind. Die Bauform der Finisheinheiten richtet sich nach den zu bearbeiteten Werkstücken und ist anwendungsabhängig festlegbar.The finish machining of a workpiece can be carried out at the same time by means of a plurality of finishing units, which are each arranged on a tool carriage which can be moved along the machine frame. The design of the finishing units depends on the workpieces to be machined and can be determined according to the application.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert.In the following the invention will be explained with reference to a drawing showing only one embodiment.

Die einzige Figur zeigt eine Maschine zur Finishbearbeitung von Werkstücken 1, 1'. Bei den Werkstücken 1, 1' handelt es sich insbesondere um lange wellenförmige Werkstücke, z. B. Lenkwellen, die in Umfangsabschnitten feinstbearbeitet werden müssen.The sole figure shows a machine for finish machining of workpieces 1 . 1' , For the workpieces 1 . 1' are in particular long wavy workpieces, z. B. steering shafts, which must be finely machined in peripheral sections.

Die Maschine umfasst ein Maschinengestell 2, mindestens eine Finisheinheit 4 zur Werkstückbearbeitung und mindestens zwei parallel ausgerichtete Werkstückaufnahmen 5, 5', die jeweils einen Spindelkopf 6 mit Spindelantrieb 7 sowie eine Einrichtung 8 zur Werkstückabstützung aufweisen. Die Finisheinheit ist mit einem Werkzeugschlitten 3 verfahrbar. Die Einrichtungen zur Werkstückabstützung sind als Reitstöcke ausgebildet und weisen jeweils eine Zentrierspitze auf, die in eine stirnseitig in das Werkstück eingebrachte Zentrierbohrung eingreifen und das Werkstück zentrieren. Alternativ können die Einrichtungen zur Werkstückabstützung auch als Lünetten ausgebildet sein, die Rollen zur Werkstückzentrierung aufweisen. Ferner sind die Einrichtungen 8 zur Werkstückabstützung mit Spanneinrichtungen ausgestattet, die unabhängig voneinander betätigbar sind. Vorzugsweise erfolgt das Spannen und Lösen bei den Spanneinrichtungen pneumatisch. In der Figur sind Pneumatikzylinder 9 der Spanneinrichtungen 8 dargestellt.The machine includes a machine frame 2 , at least one finishing unit 4 for workpiece machining and at least two parallel workpiece holders 5 . 5 ' , each one spindle head 6 with spindle drive 7 as well as a facility 8th have for workpiece support. The finishing unit is with a tool slide 3 traversable. The devices for workpiece support are designed as tailstocks and each have a centering, which engage in a frontally introduced into the workpiece center hole and center the workpiece. Alternatively, the devices for workpiece support may also be designed as lunettes having rollers for workpiece centering. Further, the facilities 8th equipped for workpiece support with clamping devices that are independently operable. Preferably, the clamping and releasing of the clamping devices takes place pneumatically. In the figure are pneumatic cylinders 9 the clamping devices 8th shown.

Die jeweils aus einem Spindelkopf 6 mit Spindelantrieb 7 sowie einer Einrichtung 8 zur Werkstückabstützung bestehenden Werkstückaufnahmen 5, 5' sind an eine Drehachse 10 einer am Maschinengestell 2 angeordneten Schwenkeinrichtung 11 angeschlossen. Die Drehachse 10 der Schwenkeinrichtung 11 erstreckt sich parallel zur Werkstückachse der in den Werkstückaufnahmen 5, 5' spannbaren Werkstücke 1, 1'. Die Schwenkeinrichtung 11 weist einen auf die Drehachse 10 wirkenden Drehantrieb 12 auf. Durch Betätigung des Drehantriebes 12 sind die Werkstückaufnahmen 5, 5' zwischen einer der Finisheinheit zugeordneten Bearbeitungsposition I und mindestens einer weiteren Position II, in der ein Werkstückwechsel möglich ist, bewegbar. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es, während der Finishbearbeitung eines Werkstückes, welches sich mit der Werkstückaufnahme 5 in der oberen Bearbeitungsposition I befindet, an der zweiten Werkstückaufnahme 5', welche sich zeitgleich in der unteren Position II befindet, einen Werkstückwechsel vorzunehmen. Für den Werkzeugwechsel ist im Ausführungsbeispiel eine Transfervorrichtung 13 vorgesehen, die ein bearbeitetes Werkstück 1' übernimmt und ein neues, zu bearbeitendes Werkstück 1'' der Werkstückaufnahme 5' zuführt.Each one from a spindle head 6 with spindle drive 7 as well as a facility 8th for workpiece support existing workpiece holders 5 . 5 ' are at a rotation axis 10 one on the machine frame 2 arranged pivoting device 11 connected. The rotation axis 10 the pivoting device 11 extends parallel to the workpiece axis in the workpiece holders 5 . 5 ' tensionable workpieces 1 . 1' , The pivoting device 11 has one on the axis of rotation 10 acting rotary drive 12 on. By actuating the rotary drive 12 are the workpiece holders 5 . 5 ' between a processing position assigned to the finishing unit I and at least one other position II , in which a workpiece change is possible, movable. The arrangement according to the invention makes it possible, during the finishing of a workpiece, which deals with the workpiece holder 5 in the upper processing position I located at the second workpiece holder 5 ' , which at the same time in the lower position II is to make a workpiece change. For the tool change in the exemplary embodiment is a transfer device 13 provided that a machined workpiece 1' takes over and a new, to be machined workpiece 1'' the workpiece holder 5 ' supplies.

Die Spindelköpfe 6 sind auf einem Spindelträger 14 angeordnet, der axialfest und drehfest mit der Drehachse 10 verbunden ist. Die Spindelköpfe 6 können eine in Präzisionswälzlagern geführte Arbeitsspindel aufweisen, die beispielsweise über einen Riementrieb und Getriebe mit dem zugeordneten Spindelantrieb 7 gekoppelt ist. Der Spindelantrieb 7 kann einen stufenlos regelbaren Motor aufweisen. Die Spindelköpfe 6 können auch mit Motorspindeln ausgestattet sein, bei denen die Arbeitsspindel mit Werkstückaufnahme direkt im Motor verbaut ist und dadurch Bauraum gespart werden kann. Die Drehmomentübertragung von der Arbeitsspindel auf das Werkstück erfolgt über verschiedene Werkstückaufnahmesysteme, z. B. Spannfutter, Spannzangen, Spannscheiben u. a..The spindle heads 6 are on a spindle carrier 14 arranged, the axially fixed and rotationally fixed with the axis of rotation 10 connected is. The spindle heads 6 can have a guided in precision rolling bearings work spindle, for example, via a belt drive and gearbox with the associated spindle drive 7 is coupled. The spindle drive 7 can have a continuously variable motor. The spindle heads 6 can also be equipped with motor spindles in which the work spindle with workpiece holder is installed directly in the engine and thereby space can be saved. The torque transmission from the work spindle to the workpiece via various workpiece receiving systems, eg. B. Chucks, collets, clamping disks and others.

Die Einrichtungen 8 zur Werkstückabstützung sind auf einem Träger 15 angeordnet, der mit der Drehachse 10 der Schwenkeinrichtung 11 drehfest verbunden ist und entlang der Drehachse 10 linear verstellbar ist. Die Drehachse 10 ist so ausgebildet, dass eine Einrichtung zur Linearverstellung des Trägers 15 angeordnet werden kann. Sie ist mit einem Antrieb 16 ausgestattet, der an einem freien Ende der Drehachse 10 angeordnet ist. Der Antrieb mit der nicht näher dargestellten Einrichtung zur Linearverstellung bildet eine NC-Achse, die eine rechnergesteuerte Umrüstung der Werkstückaufnahmen 5, 5' auf unterschiedliche Werkstücklängen ermöglicht.The facilities 8th for workpiece support are on a support 15 arranged with the axis of rotation 10 the pivoting device 11 rotatably connected and along the axis of rotation 10 is linearly adjustable. The rotation axis 10 is formed so that a device for linear adjustment of the carrier 15 can be arranged. She is with a drive 16 equipped at a free end of the axis of rotation 10 is arranged. The drive with the device for linear adjustment, not shown, forms an NC axis, which is a computer-controlled conversion of the workpiece holders 5 . 5 ' allows for different workpiece lengths.

Die Finisheinheit 4 weist einen Antrieb 17 sowie ein Finishwerkzeug 18 auf und kann mit einer Bewegung eines Werkzeugschlittens 3 entlang des Werkstückes 5 verfahrbar gemacht werden. Der Werkzeugschlitten kann als Kreuzsupport ausgebildet werden, und weist einen Querschlitten 19 auf, der quer zur Werkstückachse Zustellbewegungen ausführt. Im Ausführungsbeispiel weist die Finisheinheit 4 eine Profilscheibe als Finishwerkzeug auf, mit der ein Umfangsabschnitt des Werkstückes bearbeitet werden kann. Die Profilscheibe wird durch einen Rotationsantrieb angetrieben und kann durch eine NC-gesteuerte Bewegung des Werkzeugschlittens 3 an dem zu bearbeitenden Werkstück 3 entlang bewegt werden. Die Auswahl der Finisheinheit 3 ist abhängig von der Bearbeitungsaufgabe. Bei anderen Bearbeitungsaufgaben kann beispielsweise auch eine Oszillationseinheit mit Honstein oder Bändern zur Anwendung kommen. Des Weiteren können zwei oder mehr Finisheinheiten zur Bearbeitung unterschiedlicher Flächenabschnitte des Werkstückes eingesetzt werden. Die Werkzeugschlitten der Finisheinheiten können auf derselben Führungsbahn 21 bewegt werden, dies ist jedoch nicht zwingend.The final unit 4 has a drive 17 as well as a finishing tool 18 on and can with a movement of a tool slide 3 along the workpiece 5 be made movable. The tool carriage can be designed as a cross-support, and has a cross slide 19 on, which performs transverse to the workpiece axis Zustellbewegungen. In the exemplary embodiment, the Finisheinheit 4 a profile disk as a finishing tool, with which a peripheral portion of the workpiece can be edited. The profiled disk is driven by a rotary drive and can by an NC-controlled movement of the tool carriage 3 on the workpiece to be machined 3 to be moved along. The selection of the finishing unit 3 depends on the processing task. In other processing tasks, for example, an oscillation unit with honing stone or bands can be used. Furthermore, two or more finishing units can be used to machine different surface portions of the workpiece. The tool slides of the finishing units can be on the same guideway 21 but this is not mandatory.

In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel sind an dem Maschinengestell zwei Bearbeitungsstationen A, B mit dem zuvor beschriebenen Aufbau angeordnet. Die zweite Bearbeitungsstation B umfasst ebenfalls mindestens zwei parallel ausgerichtete Werkstückaufnahmen auf, die jeweils einen Spindelkopf mit Spindelantrieb sowie eine Einrichtung zur Werkstückabstützung aufweisen, wobei die Werkstückaufnahmen an eine Drehachse einer am Maschinengestell angeordneten Schwenkeinrichtung angeschlossen sind. Den beiden Bearbeitungsstationen A, B ist eine gemeinsame Transfervorrichtung 13 zum Zuführen von zu bearbeiteten Werkstücken und Abtransportieren bearbeiteter Werkstücke zugeordnet.In the embodiment shown in the figure, two processing stations A, B are arranged with the structure described above on the machine frame. The second processing station B also comprises at least two parallel aligned workpiece holders, each having a spindle head with spindle drive and a device for workpiece support, wherein the workpiece holders are connected to a rotation axis of the machine frame arranged pivoting device. The two processing stations A, B is a common transfer device 13 assigned for feeding to machined workpieces and removal of machined workpieces.

Claims (7)

Maschine zur Finishbearbeitung von Werkstücken, insbesondere langen Werkstücken, mit einem Maschinengestell (2), mindestens einer Finisheinheit (4) zur Werkstückbearbeitung und mindestens zwei parallel ausgerichteten Werkstückaufnahmen (5, 5'), die jeweils einen Spindelkopf (6) mit Spindelantrieb (7) sowie eine Einrichtung (8) zur Werkstückabstützung aufweisen, wobei die Werkstückaufnahmen (5, 5') an eine Drehachse (10) einer am Maschinengestell (2) angeordneten Schwenkeinrichtung (11) angeschlossen sind, deren Drehachse (10) sich parallel zur Werkstückachse der in den Werkstückaufnahmen (5, 5') spannbaren Werkstücke (1, 1') erstreckt, wobei die Schwenkeinrichtung (11) einen auf die Drehachse (10) wirkenden Drehantrieb (12) aufweist und wobei die Werkstückaufnahmen (5, 5') durch eine Betätigung des Drehantriebes (12) zwischen einer der Finisheinheit (4) zugeordneten Bearbeitungsposition (I) und mindestens einer weiteren Position (II), in der ein Werkstückwechsel möglich ist, bewegbar sind.Machine for finishing workpieces, in particular long workpieces, with a machine frame ( 2 ), at least one finishing unit ( 4 ) for workpiece machining and at least two parallel aligned workpiece holders ( 5 . 5 ' ), each one spindle head ( 6 ) with spindle drive ( 7 ) and a facility ( 8th ) for workpiece support, wherein the workpiece holders ( 5 . 5 ' ) to a rotation axis ( 10 ) one on the machine frame ( 2 ) arranged pivoting device ( 11 ) whose axis of rotation ( 10 ) parallel to the workpiece axis in the workpiece holders ( 5 . 5 ' ) tensionable workpieces ( 1 . 1' ), wherein the pivoting device ( 11 ) one on the axis of rotation ( 10 ) acting rotary drive ( 12 ) and wherein the workpiece holders ( 5 . 5 ' ) by an actuation of the rotary drive ( 12 ) between one of the finishing units ( 4 ) associated processing position ( I ) and at least one other position ( II ), in which a workpiece change is possible, are movable. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (8) zur Werkstückabstützung als Reitstöcke oder Lünetten ausgebildet sind, die eine Spitze oder Rollen zur Werkstückzentrierung aufweisen.Machine according to claim 1, characterized in that the devices ( 8th ) are designed for workpiece support as tailstocks or lunettes having a tip or rollers for workpiece centering. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (8) zur Werkstückabstützung Spanneinrichtungen aufweisen, die unabhängig voneinander betätigbar sind.Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the devices ( 8th ) for workpiece support clamping devices which are independently operable. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelköpfe (6) auf einem Spindelträger (14) angeordnet sind, der axialfest und drehfest mit der Drehachse (10) verbunden ist.Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the spindle heads ( 6 ) on a spindle carrier ( 14 ) are arranged, the axially fixed and rotationally fixed with the axis of rotation ( 10 ) connected is. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (8) zur Werkstückabstützung auf einem Träger (15) angeordnet sind, der mit der Drehachse (10) drehfest verbunden und entlang der Drehachse (10) linear verstellbar ist.Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the devices ( 8th ) for workpiece support on a support ( 15 ) arranged with the axis of rotation ( 10 ) rotatably connected and along the axis of rotation ( 10 ) is linearly adjustable. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (10) eine Einrichtung zur Linearverstellung des Trägers (15) aufweist.Machine according to claim 5, characterized in that the axis of rotation ( 10 ) means for linear adjustment of the carrier ( 15 ) having. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Linearverstellung des Trägers (15) an einen Antrieb (16) angeschlossen ist, der an einem freien Ende der Drehachse (10) angeordnet ist.Machine according to claim 6, characterized in that the means for linear adjustment of the carrier ( 15 ) to a drive ( 16 ) connected to a free end of the axis of rotation ( 10 ) is arranged.
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