DE102013020911A1

DE102013020911A1 - Werkzeugmaschine zum Schleifen oder Wälzfräsen

Info

Publication number: DE102013020911A1
Application number: DE102013020911.0A
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Böhringer; Otto Brüntrup
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken (1) mit einem Maschinengestell (2) mit einer Vorderwand (5), mit einer Werkstückspindel (6), mit einem Bearbeitungskopf (9) mit einem Werkzeughalter (7), mit einem rotatorisch antreibbaren Werkzeug (8), wobei Werkstück (1) und Werkzeug (8) relativ zueinander entlang zweier zueinander orthogonaler Achsen (X, Z) linear beweglich geführt und miteinander in Bearbeitungseingriff bringbar sind, wobei der Bearbeitungskopf (9) auf einem Schlitten (10) an der Vorderwand (5) des Maschinengestells (2) auf Führungen (4) axial zum Werkstück (1) in Richtung der Z-Achse linear beweglich geführt ist und wobei der Bearbeitungskopf (9) um eine Schwenkachse (11) drehbar gelagert ist, wobei die Werkstückspindel (6) während der Bearbeitung des Werkstücks (1) ortsfest am Maschinengestell (2) fixiert ist, wobei der Bearbeitungskopf (9) relativ zum Schlitten (10) entlang der Schwenkachse (11) radial zum Werkstück (1) in Richtung der X-Achse linearbeweglich geführt ist und wobei der Werkzeughalter (7) auf dem Bearbeitungskopf (9) entlang einer dritten Achse (Shiftachse), orthogonal zur Schwenkachse (11) linear beweglich geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Schleifen oder Wälzfräsen. Aus der EP 0 614 406 B1 ist eine Zahnradwälzfräsmaschine bekannt. Diese Maschine weist ein quaderförmiges Maschinenbett mit zwei Fahrständern auf. Der Werkzeugfahrständer ist auf dem Maschinenbett in Richtung der X-Achse verfahrbar und trägt seinerseits Führungen für den Vertikalschlitten mit dem Wälzfräskopf. Der Wälzfräskopf kann um die A-Achse geschwenkt werden. Neben dem Werkzeugfahrständer ist der Fahrständer mit dem Werkstückträger, bestehend aus Spindel und Reitstock, auf dem Maschinegestell in Y-Richtung verfahrbar. Diese Anordnung ermöglicht eine Shiftbewegung relativ zum Werkzeug ohne den Wälzfräskopfes bewegen zu müssen. Nachteilig ist jedoch die große Wegstrecke, die der Kraftfluss vom Reitstock bis zum Werkzeug überwinden muss.
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 einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung führt das Werkzeug alle erforderlichen Relativbewegungen zur Bearbeitung aus. Dadurch können Reitstock und Werkstückspindel während der Bearbeitung ortsfest am Maschinengestell fixiert werden. Mit dieser Anordnung wird ein optimaler Kraftfluss erreicht und eine platzsparende Bauweise ermöglicht.
1 zeigt die schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine zum Schleifen oder Wälzfräsen in der Seitenansicht. Das Maschinengestell 2 ist als Säule mit quadratischem Querschnitt ausgeführt und weist vertikale Seitenwände 3, 3' und eine ebenfalls vertikale Vorderwand 5 mit vertikalen Führungen 4 für den Schlitten 10 auf. Dieser wird in Richtung der Z-Achse vom Motor 23 und der Kugelrollspindel 24 numerisch gesteuert bewegt. Am Schlitten 10 ist der Bearbeitungskopf 9 in einem Pinolengehäuse 13 gelagert. Er kann mit einem Schwenkantrieb 17 um eine horizontale Schwenkachse 11 geschwenkt und zu Zustellungszwecken in Richtung der Schwenkachse 11 linear bewegt werden. Im Maschinengestell 2 ist eine Ausnehmung 25 vorgesehen, in welche das Pinolengehäuse 13 hineinragt. Dadurch kann der Abstand des Bearbeitungskopfes 9 zur Vorderwand 5 besonders gering bleich und ein kurzer symmetrischer Kraftfluss erzielt werden. Die ist eine wichtige Voraussetzung für eine hohe statische und dynamische Maschinensteifigkeit. Der Bearbeitungskopf 9 trägt den Werkzeughalter 7 mit dem Werkzeug 8. Das Werkstück 1 ist zwischen einer Werkstückspindel 6 und einem Reitstock 22 eingespannt. Zum Einspannen von Werkstücken unterschiedlicher Länge ist der Reitstock 22 auf den Führungen 4 verschiebbar und kann über die Kugelrollspindel 24' vom Motor 23' bewegt werden. Gemäß 1 ist zur Verringerung der Nebenzeiten neben der Werkstückspindel 6 eine zweite Werkstückspindel 6' vorgesehen. Die beiden Werkstückspindeln 6, 6' sind auf einem Drehtisch 18 angeordnet. Sie werden durch Schwenken des Drehtisches 18 um die Drehachse 26 aus einer Arbeitsposition 19 in eine Beladeposition 20 und umgekehrt bewegt. Durch die Trennwand 21 wird die in der Beladeposition 20 befindliche Spindel gegen Verunreinigungen geschützt. Die durch die Anordnung der Bewegungsachsen verbesserte Maschinensteifigkeit ist von der Beladung der Maschine unabhängig und wird ebenso mit einer einspindligen Maschine erreicht.
2 zeigt die Werkzeugmaschine in der Frontansicht. Am Maschinengestell 2 ist in der Mitte zwischen den beiden Führungen 4 die Ausnehmung 25 vorgesehen, in welche das in dieser Ansicht vom Schlitten 10 verdeckte Pinolengehäuse 13 hineinragt. Die symmetrische Anordnung wirkt sich positiv auf den Kraftfluss und die Maschinensteifigkeit aus. Der Werkzeughalter 7 ist auf dem Bearbeitungskopf 9 verschiebbar und kann das Werkzeug 8 zur Durchführung von Shiftbewegungen entlang seiner Rotationsachse bewegen.
3 zeigt das Pinolengehäuse 13 im Querschnitt. Das Pinolengehäuse 13 ist fest mit dem Schlitten 10 verbunden und zusammen mit diesem in den Führungsschuhen 27 an den Führungen 4 verfahrbar angeordnet. Der Bearbeitungskopf 9 ist über die Welle 12 im Pinolengehäuse 13 um die Schwenkachse 11 drehbar gelagert. Da der Bearbeitungskopf 9 außerdem zur Zustellung linearbeweglich geführt wird, ist zusätzlich zu den Wälzlagern 14 ein hochpräzises hydrostatisches Lager 15 eingebaut. Für die Zustellbewegung ist ein Kugelgewindetrieb vorgesehen. Dessen Mutter 28 wird vom Linearantrieb 16 in Rotation versetzt und bewirkt dann die gewünschte Verschiebung. Der Schwenkantrieb 17 steht direkt mit der Welle 12 ohne mechanische Zwischenglieder in Wirkverbindung. Bei Antriebe 16, 17 sind als Torquemotoren ausgeführt. Deren Statoren sind fest mit dem Pinolengehäuse 13 verbunden, während die Rotoren von der Welle 12, bzw. der Mutter 28 gebildet werden.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
2: Maschinengestell
3 3': Seitenwand
4: Führungen
5: Vorderwand
6 6': Werkstückspindel
7: Werkzeughalter
8: Werkzeug
9: Bearbeitungskopf
10: Schlitten
11: Schwenkachse
12: Welle
13: Pinolengehäuse
14: Wälzlager
15: Hydrostatisches Lager
16: Linearantrieb
17: Schwenkantrieb
18: Drehtisch
19: Arbeitsposition
20: Beladeposition
21: Trennwand
22: Reitstock
23 23': Motor
24 24': Kugelrollspindel
25: Ausnehmung
26: Drehachse
27: Führungsschuh
28: Mutter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0614406 B1 [0001]

Claims

Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken (1) mit einem Maschinengestell (2) mit einer Vorderwand (5), mit einer Werkstückspindel (6), mit einem Bearbeitungskopf (9) mit einem Werkzeughalter (7), mit einem rotatorisch antreibbaren Werkzeug (8), wobei Werkstück (1) und Werkzeug (8) relativ zueinander entlang zweier zueinander orthogonaler Achsen (X, Z) linear beweglich geführt und miteinander in Bearbeitungseingriff bringbar sind, wobei der Bearbeitungskopf (9) auf einem Schlitten (10) an der Vorderwand (5) des Maschinengestells (2) auf Führungen (4) axial zum Werkstück (1) in Richtung der Z-Achse linear beweglich geführt ist und wobei der Bearbeitungskopf (9) um eine Schwenkachse (11) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindel (6) während der Bearbeitung des Werkstücks (1) ortsfest am Maschinengestell (2) fixiert ist, dass der Bearbeitungskopf (9) relativ zum Schlitten (10) entlang der Schwenkachse (11) radial zum Werkstück (1) in Richtung der X-Achse linearbeweglich geführt ist und dass der Werkzeughalter (7) auf dem Bearbeitungskopf (9) entlang einer Achse (Shiftachse), orthogonal zur Schwenkachse (11) linear beweglich geführt ist.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1, wobei der Bearbeitungskopf (9) mit einer Welle (12) drehsteif verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (12) in einem am Schlitten (10) angeordneten Pinolengehäuse (13) in einem kombinierten Axial- und Schwenklager gelagert ist.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorderwand (5) zwischen den Führungen (4) eine Ausnehmung (25) vorgesehen ist, in welche das Pinolengehäuse (13) hineinragt.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung der Welle (12) mindestens ein Wälzlager (14) und ein hydrostatisches Lager (15) vorgesehen sind.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Pinolengehäuse (13) sowohl den Linearantrieb (16) für Bewegungen entlang der X-Achse als auch den Schwenkantrieb (17) für Drehbewegungen um die Schwenkachse (11) aufnimmt.
Werkzeugmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 5 mit zwei Werkstückspindeln (6, 6'), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Werkstückspindeln (6, 6') auf einem Drehtisch (18) angeordnet und wechselweise aus einer Arbeitsposition (19) in eine Beladeposition (20) und umgekehrt bewegbar sind.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Arbeitsposition (19) befindliche Werkstückspindel (6, 6') durch eine Trennwand (21) abgeschirmt ist, so dass die andere Werkstückspindel (6, 6') in der Beladeposition (20) hauptzeitparallel beladbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 7 mit vertikaler Werkstückspindel (6, 6'), dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindel (6, 6') stehend angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückspindel (6, 6') ein Reitstock (22) zugeordnet ist und dass der Reitstock (22) an der Vorderwand (5) des Maschinengestells (2) fixierbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das antreibbare Werkzeug (8) ein Werkzeug zum Schleifen oder Wälzfräsen ist.