DE102011052012B4

DE102011052012B4 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102011052012B4
Application number: DE102011052012A
Authority: DE
Inventors: Manfred Klösener
Original assignee: ELHA MASCHINENBAU LIEMKE KG; ELHA-MASCHINENBAU LIEMKE KG
Current assignee: ELHA MASCHINENBAU LIEMKE KG; ELHA-MASCHINENBAU LIEMKE KG
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2031-07-22
Also published as: DE102011052012A1

Abstract

Eine Werkzeugmaschine, mit mindestens einem fest stehenden, antreibbaren Werkzeug (5) sowie einer mehrachsig translatorisch verfahrbaren, im Sinne eines Kragarmes vorstehenden Werkstückaufnahme (1), ist so ausgebildet, dass in Funktionsstellung der Werkstückaufnahme (1) an deren freiem Endbereich eine Spanneinrichtung angreift, mit der während der Bearbeitung eines Werkstücks die Werkstückaufnahme (1) gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige aus der EP 1 642 673 A1 bekannte spanende Werkzeugmaschine weist eine Vielzahl fest stehender, d. h. nicht translatorisch bewegbarer Werkzeuge auf, beispielsweise Bohrer oder Fräser, die mittels Spindeln lediglich rotieren.
Das an der Werkstückaufnahme befestigte Werkstück wird zu dem jeweiligen Werkzeug verfahren, wodurch sich eine sehr hohe Wirtschaftlichkeit ergibt, gegenüber einer solchen Werkzeugmaschine, bei der das Werkstück fest steht und die Werkzeuge in den Arbeitsbereich verfahrbar sind.
Die Werkstückaufnahme ist dabei an der Stirnseite einer Trägerwelle befestigt, die in einem Maschinengestell in jede Richtung translatorisch bewegbar gelagert ist, gegebenenfalls auch drehbar.
Im Sinne eines Kragarmes, d. h. als einseitig eingespannter Träger, ragt die Werkstückaufnahme in den Arbeitsbereich, wobei das zu bearbeitende Werkstück an der Werkstückaufnahme befestigt ist.
Insbesondere, wenn das Werkzeug derart zum Einsatz kommt, dass eine Querkraft auf die Werkstückaufnahme wirksam wird, also bei einer seitlichen Belastung, kann es zu einer Verbiegung des Kragarmes kommen, die letztendlich zu einer nicht akzeptablen Ungenauigkeit der Bearbeitung führt.
Vor allem bei tiefen, hochgenauen Bearbeitungen, wie beispielsweise Tieflochbohrungen, ist eine Abweichung durch Verbiegen zu beklagen.
Um hierzu eine Verbesserung des Bearbeitungsergebnisses zu erhalten, ist beispielsweise schon versucht worden, durch mehrstufiges Bohren die Durchbiegung zu minimieren, jedoch ist zum einen die Wirksamkeit dieser Maßnahme eingeschränkt sowie nicht für jeden Bearbeitungsfall einsetzbar, zum andern ist diese Arbeitsweise unwirtschaftlich und steht einer angestrebten Fertigungsoptimierung diametral entgegen.
In der DE 10 2004 014 912 A1 ist eine Werkzeugmaschine zur Schwerzerspanung geoffenbart, bei der allerdings, entgegen einer gattungsgemäßen, das Werkzeug gegen das Werkstück verfahrbar ist. Um eine Entlastung des Maschinengestells, d. h. ein Aufbiegen bei der Bearbeitung des Werkstücks zu vermeiden, ist an einem verfahrbaren Schlitten ein Zuganker befestigt, der mit seinem anderen Ende ortsfest gehalten ist. Eine vergleichbare Konstruktion ist in der WO 94/17977 A1 thematisiert, in der eine Spritzgußgießmaschine gezeigt und beschrieben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der gattungsgemäßen Art mit geringem konstruktiven Aufwand so weiterzuentwickeln, dass bei im Wesentlichen unveränderter Bearbeitungszeit die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Damit wird eine Werkzeugmaschine geschaffen, bei der die Werkstückaufnahme nicht mehr im Sinne eines Kragarmes frei in den Arbeitsbereich ragt, sondern quasi als zweiseitig eingespannter Träger positioniert ist, mit einer gänzlich anderen Biegemomentverteilung, die nicht dazu führt, dass die beispielsweise Tieflochbohrungen aufgrund einer Verbiegung ungenau eingebracht werden.
Insofern stellt die Erfindung eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar, zumal die Realisierung der Spannvorrichtung mit relativ geringem konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand möglich ist.
Gemäß dem Gattungsbegriff ist das Werkzeug ortsfest gehalten, während das zu bearbeitende Werkstück und damit die Werkstückaufnahme relativ dazu verfahrbar ist.
Wesentlich für die Funktionsfähigkeit der Spanneinrichtung ist daher, dass ein form- oder kraftschlüssig am freien Endbereich der Werkstückaufnahme angreifender Zuganker der Spanneinrichtung synchron mit der Werkstückaufnahme translatorisch bewegt wird, gleichzeitig jedoch gespannt bleibt.
Hierzu ist der Zuganker an einem ortsfesten Antrieb angeschlossen, der im Zusammenwirken mit dem Zuganker als Linearantrieb ausgebildet ist, beispielsweise in Form eines Kugelgewindetriebs oder Spindelantriebs.
Zum form- und/oder kraftschlüssigen Angriff des Zugankers an der Werkstückaufnahme sind korrespondierende Formschlussteile einerseits der Werkstückaufnahme und andererseits an dem dieser zugewandten Endbereich des Zugankers vorgesehen.
Das Formschlusselement der Werkstückaufnahme kann im Sinne einer hinterschnittenen Nut, d. h. einer T-Nut ausgebildet sein, die zumindest einseitig quer zur Bearbeitungsrichtung offen ist. Der Endbereich des Zugankers ist daran angepasst, beispielsweise hammerkopfartig ausgebildet. Denkbar sind jedoch auch andere gleich wirkende Halteteile.
Zum Einführen des Hammerkopfes in die T-Nut der Werkstückaufnahme wird diese so verfahren, dass der Hammerkopf mit axialem Spiel in der T-Nut positioniert ist. Danach wird der Zuganker linear gespannt, um Spielfreiheit zum Anschlusselement zu erreichen. Erkannt wird die Spielfreiheit über einen Stromanstieg des Antriebs. Durch dieses stetig neue Ankoppeln werden Abweichungen durch Wärmegang oder Verschleiß vermieden.
Wie erwähnt, erfolgt dann die axiale Verstellung des Zugankers synchron zum Bearbeitungsvorschub der Werkstückaufnahme bzw. der eingespannten Werkstücke.
Selbstverständlich kann die Halteeinrichtung statt an der dem Werkzeug zugewandten Seite auch an der abgewandten Seite an der Werkstückaufnahme angreifen.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Teil einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in einer perspektivischen Ansicht
2 die Einzelheit nach 1 in einer Draufsicht.
Die Figuren zeigen eine mehrachsig translatorisch verfahrbare, im Sinne eines Kragarmes vorstehende Werkstückaufnahme 1, die stirnseitig an einer Trägerwelle 2 gehalten ist und an der seitlich mehrere, zu bearbeitende Werkstücke 6 eingespannt sind.
Zur spanenden Bearbeitung der Werkstücke 6 sind Werkzeuge 5, beispielsweise Bohrer, in antreibbaren Werkzeugspindeln 4 angeordnet, die wiederum in einem Spindelkopf 3 gelagert sind, wobei der Spindelkopf 3 und damit die Werkzeugspindeln 4 stationär, d. h. ortsfest gehalten sind. Im Beispiel wird die Werkstückaufnahme 1 im Koordinatensystem in X-Richtung gegen die Werkzeuge 5 verfahren.
Die Figuren zeigen die Werkstückaufnahme 1 in Funktions-, d. h. in Bearbeitungsstellung, in der am freien Ende der Werkstückaufnahme 1 ein Zuganker 7 angreift, der bei dieser Ausführungsvariante formschlüssig mit der Werkstückaufnahme 1 verbunden ist.
Andererseits ist der stangenförmige Zuganker 7 in einen ortsfesten Antrieb 8 eingespannt, mit dem er synchron in der Bearbeitungsrichtung der Werkstückaufnahme 1 verfahrbar ist.
Der Antrieb 8, beispielsweise als Kugelgewindetrieb ausgebildet, in jedem Fall jedoch als Linearantrieb, ist maschinenseitig, z. B. am Maschinengestell oder, wie im dargestellten Beispiel am Spindelkopf 3 befestigt, wobei der Zuganker 7 verschieblich im Spindelkopf 3 geführt ist.
Die formschlüssige Verbindung zwischen dem Zuganker 7 und der Werkstückaufnahme 1 wird durch ein Anschlusselement 9 erreicht, das, wie die 2 sehr deutlich wiedergibt, aus einer an der Werkstückaufnahme 1 angeschlossenen Aufnahme 10 mit einer T-Nut 11 und einem am zugeordneten Endbereich des Zugankers 7 angeformten Hammerkopf 12 besteht.
Die T-Nut 11 ist dabei zumindest an einer Seite quer zur Längsachse des Zugankers 7 offen.
Nachdem die Werkstückaufnahme 1 in Y-Richtung so weit abgesenkt ist, dass der Hammerkopf 12 mit Spiel in der T-Nut 11 liegt, wird der Zuganker 7 linear verfahren bis kein Spiel mehr zum Anschlusselement 9 vorhanden ist. Mit Erkennen eines Stromanstiegs des Antriebs 8 aufgrund des nun erhöhten Widerstandes erfolgt eine mit dem Bearbeitungsvorschub der Werkstückaufnahme 1 synchrone Linearbewegung des Zugankers 7 in X-Richtung, so dass eine Verbiegung der Werkstückaufnahme 1 beim Bearbeiten ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Werkstückaufnahme
2: Trägerwelle
3: Spindelkopf
4: Werkzeugspindel
5: Werkzeug
6: Werkstück
7: Zuganker
8: Antrieb
9: Anschlusselement
10: Aufnahme
11: T-Nut
12: Hammerkopf

Claims

Werkzeugmaschine, mit mindestens einem fest stehenden, antreibbaren Werkzeug (5) sowie einer mehrachsig translatorisch verfahrbaren, im Sinne eines Kragarmes vorstehenden Werkstückaufnahme (1), dadurch gekennzeichnet, dass in Funktionsstellung der Werkstückaufnahme (1) an deren freiem Endbereich eine Spanneinrichtung angreift, mit der während der Bearbeitung eines Werkstücks die Werkstückaufnahme (1) gehalten wird, wobei die Spanneinrichtung einen mit der Werkstückaufnahme (1) form- oder kraftschlüssig verbundenen Zuganker (7) aufweist, der in einen ortsfesten Antrieb (8) eingespannt ist und durch diesen synchron mit der Werkstückaufnahme (1) in einer translatorischen Bearbeitungsrichtung verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker (7) stangenförmig ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (8) als Linearantrieb, vorzugsweise als Kugelgewindetrieb oder dergleichen ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker (7) mittels eines Anschlusselementes (9) formschlüssig an der Werkstückaufnahme (1) gehalten ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (9) eine mit der Werkstückaufnahme (1) verbundene Aufnahme (10) mit einer hinterschnittenen Nut (11) aufweist, in die ein daran angepasster Endbereich des Zugankers (11) eingreift.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hinterschnittene Nut (11) zu einer Seite, quer zur Längserstreckung des Zugankers (7) hin offen ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker (7) längs verschieblich in einem Spindelkopf (3) geführt ist.