DE102012012331B4 - Werkzeugmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung wellenförmiger Werkstücke (7) mit einem Maschinengestell mit einer Säule (1) mit einer senkrechten Vorderwand (3) und zwei rechtwinklig dazu angeordneten Seitenwänden (2, 2'), mit einer an der Vorderwand (3) angeordneten Werkstückhaltevorrichtung (8) und mit mindestens einem Werkzeughalter (10) mit Werkzeugen (14, 14'), wobei der mindestens eine Werkzeughalter (10) relativ zum Maschinengestell in vertikaler Richtung (Z-Achse) und in horizontaler Richtung (X-Achse) verfahrbar ist, wobei der Eingriff der Werkzeuge (14, 14') am Werkstück (7) ausschließlich vor der Vorderwand (3) erfolgt, wobei der Werkzeughalter (10) zusammen mit dem Vertikalschlitten (4) an vertikalen Führungen (5) an der Seitenwand (2) gesteuert beweglich geführt ist und auf einem Horizontalschlitten (15) am Vertikalschlitten (4) auf horizontalen Führungsschienen (16) in X-Richtung parallel zur Vorderwand (3) geführt ist, wobei die Vorderwand (3) innerhalb einer gedachten Ebene ”E” liegt und wobei die Führungen (5) und die Werkstückhaltevorrichtung (8) auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene ”E” angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung wellenförmiger Werkstücke. Im Stand der Technik sind derartige Werkzeugmaschinen bekannt. Die DE 20 2007 012 887 U1 offenbart eine Vertikalbearbeitungsmaschine zur beidseitigen Endenbearbeitung eines wellenförmigen Werkstücks. Es sind zwei Einspanneinrichtungen zum Drehen des eingespannten Werkstücks vorgesehen. Wenigstens eine Einspanneinrichtung ist als Mittenspanneinrichtung ausgeführt. Sowohl die Einspanneinrichtungen als auch die beiden Kreuzschlitten mit den Werkzeugrevolvern sind an einer vorderen vertikalen Wand des Maschinengestells angebracht. Daraus ergibt sich zwangsläufig ein relativ großer Abstand von den vertikalen Schlittenführungen zur Einspanneinrichtung, wodurch das Maschinengestell relativ breit wird. Aus der DE 10 2006 026 184 A1 ist ein Drehbearbeitungszentrum mit einem Maschinengestell bekannt, dessen Maschinenbett aus zwei in einem Abstand zueinander angeordneten Säulen gebildet wird. Zur Aufnahme der Werkstücke ist eine Werkstückspindel und eine Gegenspindel vorgesehen. Diese sind an den Säulen in Richtung der Z-Achse verfahrbar. Zur Dreh- oder Fräsbearbeitung ist beiden Spindeln eine Werkzeugträgereinheit zugeordnet, die in Richtung der X- und Y-Achse bewegbar ist und außerdem um eine B-Achse geschwenkt werden kann.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit kompakter Bauweise und verbesserter Maschinensteifigkeit anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Im Folgenden wir die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine Werkzeugmaschine mit Werkzeugrevolver von der Bedienseite her gesehen
  • 2 eine Endenbearbeitungsmaschine mit Spannstock
  • 3 eine Werkzeugmaschine mit Gegenspindel
  • 3a bis 3c die Endenbearbeitung in der Werkzeugmaschine nach 3
  • 3d eine Werkzeugmaschine mit Y-Achsen
  • 4 eine Schleifmaschine
  • 5 die Schleifmaschine nach 4 in der Draufsicht
  • 6 eine 4-achsige Schleifmaschine zum Synchronschleifen
  • 1 zeigt die Werkzeugmaschine in schematischer Darstellung. Das Maschinengestell ist als Säule 1 mit quadratischem Querschnitt, vertikalen Seitenwänden 2, 2' und einer ebenfalls vertikalen Vorderwand 3 ausgeführt. Die Vorderwand 3 liegt innerhalb einer gedachten Ebene „E” und die Seitenwand 2 liegt innerhalb einer gedachten Ebene „F”, in der auch die Führungen 5 für den Vertikalschlitten 4 in vertikaler Richtung (Z-Achse) angeordnet sind. Der Antrieb erfolgt über den Motor 6 und eine nicht dargestellte Kugelrollspindel. Am Vertikalschlitten 4 ist der Horizontalschlitten 15 auf Führungsschienen 16 in horizontaler Richtung (X-Achse) beweglich geführt. Daran ist der Werkzeughalter 10 um eine horizontale Schwenkachse 17 drehbar gelagert. Der Werkzeughalter 10 trägt Werkzeuge 14, 14' und einen Greifer 11. Die Werkstückhaltevorrichtung 8 ist an der Vorderwand 3 angeordnet. Sie umfasst die auf Schienen 19 verfahrbare Werkstückspindel 9 und den Reitstock 22. Die Werkstückspindel 9 kann vom Motor 6' in vertikaler Richtung bewegt werden. Eine Transportvorrichtung 26 transportiert unbearbeitete Werkstücke 7 zur Ladeposition 20 und bearbeitete von dieser weg. Zum Beladen entnimmt der Greifer 11 die Werkstücke 7 aus der Ladeposition 20 und führt sie der Werkstückspindel 9 zu. Die Ebene „F” mit der Seitenwand 2 ist rechtwinklig zur Ebene „E” mit der Vorderwand 3 angeordnet. Die Werkzeugmaschine nach 2 zeigt eine Endenbearbeitungsmaschine. Dabei wird das Werkstück 7 in einen Spannstock 29 eingespannt. Punktsymmetrisch zum ersten Werkzeughalter 10 ist auf der rechten Maschinenseite ein zweiter Werkzeughalter 10' vorgesehen. Dieser ist über den Vertikalschlitten 4' an der Seitenwand 2' auf Führungen 5' in vertikaler Z-Richtung und über den Horizontalschlitten 15' in horizontaler X-Richtung verfahrbar. Durch die punktsymmetrische Anordnung können die Werkstücke 7 an beiden Stirnflächen gleichzeitig bearbeitet werden. Während die Werkstücke 7 in der Endenbearbeitungsmaschine im Spannstock 29 fest eingespannt sind, können in der Werkzeugmaschine nach 3 rotatorisch angetriebene Werkstücke 7 an ihrer Mantelfläche und an ihren Enden in zwei Aufspannungen bearbeitet werden. Zu diesem Zweck ist der Werkstückspindel 9 eine Gegenspindel 18 zugeordnet. Vorteilhaft sind die beiden Werkzeuge 14, 14' punktsymmetrisch angeordnet. Dadurch können diese konzentrisch zur Werkstückspindel 9, bzw. Gegenspindel 18 angeordnet werden und ebenfalls beide Werkstückenden gleichzeitig bearbeiten. Vorteilhaft ist am Werkstückhalter 10 eine Reitspitze 28 vorgesehen. Damit kann das Werkstück 7 abgestützt werden, wenn die Bearbeitung eine Einspannung in der Gegenspindel 18 nicht zulässt. Zur Endenbearbeitung wird das Werkstück 7 zunächst in der Werkstückspindel 9 eingespannt und das nach unten herausragende Ende wird mit dem Werkzeug 14 bearbeitet (3a). Dann verfährt die Werkstückspindel 9 nach unten (3b) und übergibt das Werkstück 7 an die Gegenspindel 18. Nach dem die Werkstückspindel 9 wieder die Ursprungslage erreicht hat, bewegt sich Werkzeughalter 10 in horizontaler Richtung und schwenkt um die Schwenkachse 17 bis das Werkzeug 14 konzentrisch zur Gegenspindel 18 angeordnet ist. Dann kann das nach oben aus der Gegenspindel 18 herausragende Ende des Werkstücks 7 bearbeitet werden (3c). Wie aus 3d ersichtlich, können die an den Seitenwänden 2, 2' vertikal verfahrbaren Schlitten vorteilhaft mit Y-Achsen ausgerüstet werden. Dazu sind die Vertikalschlitten 4, 4' als Bettschlitten ausgeführt. Sie tragen an der dem Gestell abwandten Seite Y-Führungen 32 für die Y-Schlitten 33. Auf den Y-Schlitten 33 sind die Horizontalschlitten 15 auf Führungsschienen 16 in horizontaler Richtung (X-Achse) beweglich geführt. An den Horizontalschlitten 15 sind die Werkzeughalter 10 jeweils um eine vertikale Schwenkachse 17 drehbar gelagert. Da das Maschinengestell als Säule 1 mit parallelen Seitenwänden 2, 2' ausgeführt ist, können die Y-Führungen und die Werkstückhaltevorrichtung 8 auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene „E”, in der die Vorderwand 3 liegt, angeordnet werden. Mit dieser Anordnung wird der Abstand zwischen Werkzeugeingriff am Werkstück und Maschinengestell maßgeblich verkürzt. Somit können der Kraftfluss verbessert und die Maschinensteifigkeit deutlich erhöht werden. Auch bei der Schleifmaschine nach 4 sind wie bei den Werkzeugmaschinen zur Endenbearbeitung jeweils zwei Vertikalschlitten 4, 4' und Horizontalschlitten 15, 15' an den Seitenwänden 2, 2' der Säule 1 in vertikaler Richtung auf Führungen 5, 5' verfahrbar. Der Schleifspindelstock 24 mit der Schleifscheibe 25 ist am Horizontalschlitten 15' auf Führungsschienen 16 in horizontaler Richtung dem Werkstück 7 zustellbar. Auf der gegenüberliegenden Seite des Werkstücks 7 ist dem Schleifspindelstock 24 eine Mehrfunktionseinheit 23 zugeordnet. Diese ist auf dem Horizontalschlitten 15 um eine vertikale Schwenkachse 17 drehbar gelagert. An der Mehrfunktionseinheit 23 sind unterschiedliche Aggregate angeordnet. Zum Abstützen und Inprozessmessen der Werkstücke 7 sind eine selbstzentrierende Lünette 21 und zwei Messfühler 12 vorgesehen. Die Messfühler 12 sind konzentrisch zur Lünette 21 angeordnet, so dass während des Schleifens der Werkstückdurchmesser abgetastet werden kann und gleichzeitig eine Abstützung durch die Lünette 21 erfolgt. Außerdem kann die Schleifscheibe 25 mit der Abrichteinheit 13 abgerichtet werden. Wie in 1 erfolgt das Be- und Entladen mit einem Greifer 11. 5 zeigt die Schleifmaschine in der Draufsicht. An den Seitenwänden 2, 2' der Säule 1 sind die Vertikalschlitten 4, 4' in Führungsschuhen 27 auf den Führungen 5, 5' in vertikaler Richtung gesteuert bewegbar. An der Vorderwand 3 ist die Werkstückhaltevorrichtung 8 mit dem Reitstock 23 angeordnet. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind die Werkstückspindel 9 und der Messfühler 12 hier nicht dargestellt. Die Anordnung der Vertikalschlitten 4, 4' an den beiden Seitenwänden 2, 2' und der Werkstückhaltevorrichtung an der Vorderwand 3 der Säule 1 bewirkt eine besonders steife Maschinenkonstruktion. Trotzdem ist die Schleifmaschine äußerst kompakt und beansprucht nur eine geringe Stellfläche. Zudem ist sie flexibel einsetzbar, weil mit der Mehrfunktionseinheit 23 mit unterschiedlichen Werkzeugen 14 und der Lünette 21 komplexe Bearbeitungsschritte ausgeführt werden können. Da der Greifer 11, die Messfühler 12 und die Abrichteinheit 13 gemeinsam an einer in zwei Achsrichtungen verfahrbaren Mehrfunktionseinheit 23 angeordnet sind, werden insgesamt nur vier gesteuerte Linearachsen benötigt. Zum Be- und Entladen entnimmt der Greifer 11 die Werkstücke 7 aus der Ladeposition 20 und führt sie der Werkstückspindel 9 zu. Dabei verfährt der Horizontalschlitten entlang der Führungsschienen 16 und der Werkzeughalter 10 schwenkt um die Schwenkachse 16. Die 6 betrifft eine vierachsige Schleifmaschine zum Synchronschleifen. Dabei sind zwei Schleifspindelstöcke 24, 24' spiegelbildlich angeordnet und jeweils zwei auf Vertikal-, 4, 4' und Horizontalschlitten 15, 15' in X- und Z-Richtung verfahrbar. Mit dieser Anordnung können beispielsweise die Hauptlager 30 einer Kurbelwelle geschliffen werden. Ebenso können auch die Hublager 31 einer zentrisch eingespannten Kurbelwelle nach den Pendelhubverfahren bearbeitet werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Säule
    2 2'
    Seitenwand
    3
    Vorderwand
    4 4'
    Vertikalschlitten
    5 5'
    Führungen
    6 6'
    Motor
    7
    Werkstück
    8
    Werkstückhaltevorrichtung
    9
    Werkstückspindel
    10 10'
    Werkzeughalter
    11
    Greifer
    12
    Messfühler
    13
    Abrichteinheit
    14 14'
    Werkzeug
    15 15'
    Horizontalschlitten
    16
    Führungsschienen
    17
    Schwenkachse
    18
    Gegenspindel
    19
    Schienen
    20
    Ladeposition
    21
    Lünette
    22
    Reitstock
    23
    Mehrfunktionseinheit
    24 24'
    Schleifspindelstock
    25 25'
    Schleifscheibe
    26
    Transportvorrichtung
    27
    Führungsschuhe
    28
    Reitspitze
    29
    Spannstock
    30
    Hauptlager
    31
    Hublager
    32
    Y-Führungen
    33
    Y-Schlitten

Claims (10)

  1. Werkzeugmaschine zur Bearbeitung wellenförmiger Werkstücke (7) mit einem Maschinengestell mit einer Säule (1) mit einer senkrechten Vorderwand (3) und zwei rechtwinklig dazu angeordneten Seitenwänden (2, 2'), mit einer an der Vorderwand (3) angeordneten Werkstückhaltevorrichtung (8) und mit mindestens einem Werkzeughalter (10) mit Werkzeugen (14, 14'), wobei der mindestens eine Werkzeughalter (10) relativ zum Maschinengestell in vertikaler Richtung (Z-Achse) und in horizontaler Richtung (X-Achse) verfahrbar ist, wobei der Eingriff der Werkzeuge (14, 14') am Werkstück (7) ausschließlich vor der Vorderwand (3) erfolgt, wobei der Werkzeughalter (10) zusammen mit einem Vertikalschlitten (4) an vertikalen Führungen (5) an einer der Seitenwände (2, 2') gesteuert beweglich geführt ist und auf einem Horizontalschlitten (15) am Vertikalschlitten (4) auf horizontalen Führungsschienen (16) in X-Richtung parallel zur Vorderwand (3) geführt ist, wobei die Vorderwand (3) innerhalb einer gedachten Ebene „E” liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (5) und die Werkstückhaltevorrichtung (8) auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene „E” angeordnet sind.
  2. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1 zur Endenbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstückhaltevorrichtung (8) ein Spannstock (29) vorgesehen ist.
  3. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1 zur Bearbeitung rotatorisch angetriebener Werkstücke (7), dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstückhaltevorrichtung (8) eine Werkstückspindel (9) mit einem Reitstock (22) vorgesehen ist.
  4. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1 zur Bearbeitung rotatorisch angetriebener Werkstücke (7), dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstückhalter (8) eine Werkstückspindel (9) mit einer Gegenspindel (18) vorgesehen ist.
  5. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (10) am Horizontalschlitten (15) um eine horizontale Schwenkachse (17) drehbar gelagert ist und dass das Werkzeug (14') konzentrisch zur Gegenspindel (18) anordenbar ist.
  6. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1 zum Schleifen rotatorisch angetriebener Werkstücke (7), mit einer an der Vorderwand (3) angeordneten Werkstückspindel (9) und einem Reitstock (22), mit einem zweiten Vertikalschlitten (4') und einem zweiten Horizontalschlitten (15'), mit einem Schleifspindelstock (24) mit einer Schleifscheibe (25), wobei der Schleifspindelstock (24) mit dem Vertikalschlitten (4') an vertikalen Führungen (5') an der Seitenwand (2') bewegbar ist und auf dem Horizontalschlitten (15') am Vertikalschlitten (4') auf horizontalen Führungsschienen (16) in X-Richtung parallel zur Vorderwand (3) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkzeughalter (10) eine Mehrfunktionseinheit (23) mit einem Greifer (11) und einer Lünette (21) vorgesehen ist.
  7. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lünette (21) mindestens ein Messfühler (12) zugeordnet ist.
  8. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abrichten der Schleifscheibe (25) an der Mehrfunktionseinheit (23) eine Abrichteinheit (13) vorgesehen ist.
  9. Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1 zum Schleifen rotatorisch angetriebener Werkstücke (7), mit einer an der Vorderwand (3) angeordneten Werkstückspindel (9) und einem Reitstock (22), mit einem zweiten Vertikalschlitten (4') und einem zweiten Horizontalschlitten (15'), mit zwei Schleifspindelstöcken (24, 24') mit zwei Schleifscheiben (25, 25'), wobei die Schleifspindelstöcke (24, 24') relativ zum Maschinengestell in vertikaler Richtung (Z-Achse) und in horizontaler Richtung (X-Achse) verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifspindelstock (24) mit dem Vertikalschlitten (4') an vertikalen Führungen (5') an der Seitenwand (2') und der Schleifspindelstock (24') mit dem Vertikalschlitten (4) an vertikalen Führungen (5) an der Seitenwand (2) bewegbar ist und beide Schleifspindelstöcke (24, 24') auf den jeweiligen Horizontalschlitten (15, 15') auf horizontalen Führungsschienen (16) in X-Richtung parallel zur Vorderwand (3) geführt sind.
  10. Werkzeugmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 9 mit einer Y-Achse, wobei die Vertikalschlitten (4, 4') als Bettschlitten mit Y-Führungen (32) für die Y-Schlitten (33) ausgeführt sind, worauf die Horizontalschlitten (15) in Richtung der Y-Achse beweglich geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Y-Führungen (32) und die Werkstückhaltevorrichtung (8) auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene „E” angeordnet sind.
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