DE102017202109A1

DE102017202109A1 - Multi-spindle head

Info

Publication number: DE102017202109A1
Application number: DE102017202109.8A
Authority: DE
Inventors: Leopold Gangl; Helmut Mitterhauser; Susanne Wild
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2018-08-16

Abstract

Mehrspindelkopf, umfassend zumindest zwei Werkzeugaufnahmen, wobei der Mehrspindelkopf derart ausgebildet ist, dass die zumindest zwei Werkzeugaufnahmen gegenläufig antreibbar sind.

Multi-spindle head, comprising at least two tool holders, wherein the multi-spindle head is designed such that the at least two tool holders are driven in opposite directions.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrspindelkopf, ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken, ein Bearbeitungszentrum sowie eine Verwendung eines Mehrspindelkopfes.The present invention relates to a multi-spindle head, a method for machining workpieces, a machining center and a use of a multi-spindle head.

Bei der in Rede stehenden Bearbeitung geht es insbesondere um die spanende Bearbeitung von Werkstücken, wie beispielsweise das Fräsen. Insbesondere in der Serienfertigung kommt es häufig zu dem Problem, einen optimalen Kompromiss aus kurzen Bearbeitungszeiten und bestmöglichen Oberflächeneigenschaften zu realisieren. Insbesondere ein möglichst gratfreies Fräsen von Oberflächen steht dabei im Vordergrund. Die bekannten Werkzeuge und Verfahren ermöglichen zwar die Fertigung von Oberflächen hoher Güte und Qualität, allerdings bei entsprechend langen Bearbeitungszeiten bzw. umgekehrt.The processing in question is in particular the machining of workpieces, such as milling. In particular, in mass production, it often comes to the problem to realize an optimal compromise of short processing times and the best possible surface properties. In particular, a possible burr-free milling of surfaces is in the foreground. Although the known tools and methods allow the production of surfaces of high quality and quality, but with correspondingly long processing times and vice versa.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mehrspindelkopf, ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken, ein Bearbeitungszentrum sowie eine Verwendung eines Mehrspindelkopfes anzugeben, welche ein schnelles Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Oberflächen von Werkstücken, bei gleichzeitig besten Oberflächeneigenschaften ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide a multi-spindle head, a method for machining workpieces, a machining center and a use of a multi-spindle head, which allow a fast machining of workpieces, especially surfaces of workpieces, at the same time best surface properties.

Diese Aufgabe wird durch einen Mehrspindelkopf gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 9, ein Bearbeitungszentrum gemäß Anspruch 11 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 12 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.This object is achieved by a multi-spindle head according to claim 1, a method according to claim 9, a machining center according to claim 11 and by a use according to claim 12. Further advantages and features will become apparent from the dependent claims and the description and the accompanying figures.

Erfindungsgemäß umfasst ein Mehrspindelkopf zumindest zwei Werkzeugaufnahmen bzw. Werkzeugspindeln, wobei der Mehrspindelkopf derart ausgebildet ist, dass die zumindest zwei Werkzeugaufnahmen gegenläufig antreibbar, drehbar bzw. angetrieben sind. Insbesondere umfasst der Mehrspindelkopf also ein Getriebe, welches derart ausgelegt bzw. ausgebildet ist, dass die Werkzeugaufnahmen im Betrieb gegenläufig angetrieben werden (können). Gemäß einer Ausführungsform wird der Antrieb über eine entsprechend dimensionierte/ausgelegte Stirnradstufe ermöglicht. Zweckmäßigerweise umfasst der Mehrspindelkopf ein (Abtriebs-)Gehäuse, welches das Getriebe zur Übertragung der Rotation einer Antriebswelle auf die zumindest zwei Werkzeugaufnahmen aufweist.According to the invention, a multi-spindle head comprises at least two tool holders or tool spindles, wherein the multi-spindle head is designed such that the at least two tool holders are drivable, rotatable or driven in opposite directions. In particular, therefore, the multi-spindle head comprises a gear which is designed or designed in such a way that the tool holders are driven in opposite directions during operation. According to one embodiment, the drive is made possible via a correspondingly dimensioned / designed spur gear stage. Conveniently, the multi-spindle head comprises a (driven) housing, which has the transmission for transmitting the rotation of a drive shaft to the at least two tool holders.

Zur Anbindung an eine Werkzeugmaschine oder ein Bearbeitungszentrum weist der Mehrspindelkopf z. B. einen nach DIN bzw. ISO genormten Steilkegel auf, welcher sich entlang einer Spindel- bzw. Antriebsachse erstreckt und welcher zur Anordnung an eine Hauptspindel der Werkzeugmaschine oder des Bearbeitungszentrums ausgebildet ist. Zudem umfasst das Gehäuse zweckmäßigerweise eine Drehmomentstütze, welche ein Drehen des Gehäuses verhindert. Dabei ist das Gehäuse Teil der Drehmomentstütze, sodass die zumindest zwei Werkzeugaufnahmen in fester Beziehung zur Lage der Drehmomentstütze und in fester radialer Anordnung zur Spindelachse bzw. Antriebsachse des Mehrspindelkopfes und damit zur Hauptspindel des Spindelkopfes der Werkzeugmaschine bzw. des Bearbeitungszentrums steht. Die zumindest zwei Werkzeugaufnahmen stehen dabei koaxial zueinander, wobei zumindest eine der Werkzeugaufnahmen exzentrisch zur Antriebswelle bzw. zur Spindelachse angeordnet ist. Die Werkzeugaufnahmen dienen insbesondere zur Anordnung von Fräswerkzeugen, insbesondere von Stirnfräsern oder Planfräsern.For connection to a machine tool or a machining center, the multi-spindle head z. B. a DIN or ISO standard steep taper, which extends along a spindle or drive axis and which is designed to be arranged on a main spindle of the machine tool or the machining center. In addition, the housing expediently comprises a torque support, which prevents rotation of the housing. In this case, the housing is part of the torque arm, so that the at least two tool holders is in a fixed relationship to the position of the torque arm and in a fixed radial arrangement to the spindle axis or drive axis of the multi-spindle head and thus to the main spindle of the spindle head of the machine tool or the machining center. The at least two tool holders are coaxial with each other, wherein at least one of the tool holders is arranged eccentrically to the drive shaft or to the spindle axis. The tool holders are used in particular for the arrangement of milling tools, in particular of face milling cutters or face milling cutters.

Dadurch dass die Werkzeugaufnahmen bzw. die Stirnfräser oder Planfräser gegenläufig antreibbar bzw. angetrieben sind, dass also immer eine Werkzeugspindel rechts- und eine linksdrehend angetrieben wird bzw. werden kann, kann mit Vorteil einer Gratbildung beim Fräsen, insbesondere an den jeweiligen Werkstückkanten, entgegengewirkt werden. Von Vorteil ist dies insbesondere, wenn ein Werkstück in einem Arbeitsgang bearbeitet wird bzw. werden kann, der Mehrspindelkopf bzw. dessen Werkzeuge also derart dimensioniert sind, dass ein einzeiliges Bearbeiten möglich ist, wie es beispielsweise bei einem länglichen Werkstück bzw. einer länglichen Oberfläche, wie einer Dichtfläche einer Ölwanne eines Verbrennungsmotors, der Fall sein kann. Bei entsprechender Dimensionierung des Mehrspindelkopfes bzw. der eingesetzten Werkzeuge können aber auch breitere Flächen, wie z. B. die Dichtfläche eines Kurbelgehäuses, auf welcher die Zylinderkopfdichtung aufliegt, in einem Durchgang bearbeitet werden. Mit Vorteil können beide Werkstückkanten gleichzeitig im Gleichlauf oder gleichzeitig im Gegenlauf bearbeitet, insbesondere gefräst, werden. Dabei zeichnet sich das Gegenlauffräsen durch einen Reib- bzw. Poliereffekt aus, ermöglicht also gute Oberflächenkennwerte und kann bei Finishing Operationen vorteilhaft sein. Abhängig von der verwendeten Werkzeugmaschine treten ggf. weniger Vibrationen auf, was wiederum der Oberflächengüte, insbesondere der Rauigkeit und der Wellentiefe, zugutekommt. Die Werkstückoberfläche wird kaltverfestigt und die Grate beim Austritt sind sehr fest. Demgegenüber treten beim Gleichlauffräsen geringere Temperaturen auf, die Kaltverfestigung der Oberfläche ist geringer. Die Grate werden „weicher“ und beim Eintritt regelrecht abgeschnitten. Die Schnittkräfte sind zudem geringer.The fact that the tool holders or face mills or face milling cutters are drivable or driven in opposite directions, ie that a tool spindle is always driven right-handed and left-handed can advantageously be counteracted by burrs during milling, in particular at the respective workpiece edges , This is particularly advantageous when a workpiece is or can be machined in one operation, ie the multi-spindle head or its tools are dimensioned in such a way that one-line machining is possible, as is the case, for example, with an elongated workpiece or an elongate surface. as a sealing surface of an oil pan of an internal combustion engine, which may be the case. With appropriate dimensioning of the multi-spindle head or the tools used but also wider areas, such. B. the sealing surface of a crankcase, on which the cylinder head gasket rests, are processed in one pass. Advantageously, both workpiece edges can simultaneously be machined, in particular milled, in synchronism or simultaneously. In this case, the face milling is characterized by a rubbing or polishing effect, thus enabling good surface characteristics and can be advantageous in finishing operations. Depending on the machine tool used, possibly less vibration occurs, which in turn benefits the surface quality, in particular the roughness and the wave depth. The workpiece surface is work hardened and the burrs on exit are very firm. On the other hand, lower temperatures occur during synchronous milling, the work hardening of the surface is lower. The burrs become softer and are cut off on entry. The cutting forces are also lower.

Der Mehrspindelkopf ermöglicht dadurch eine deutliche Taktzeitreduzierung, unter anderem auch durch eine geringere Anzahl an Werkzeugwechseln. Durch den Entfall bzw. weniger Nachbearbeitungsschritte, aufgrund der geringeren Gratbildung, kann weiter eine deutliche Zeitersparnis erzielt werden. Gegebenenfalls kann sogar vollständig auf zusätzliche Bearbeitungsschritte zum Entgraten verzichtet werden. Als besonders vorteilhaft in Bezug auf die Gratbildung an den Werkstückkanten ist das (beidseitige) Gegenlauffräsen herauszustellen, da die Fräserschneiden hier beim Eintritt in die Werkstückkanten das Material „sauber“ trennen.The multi-spindle head thus allows a significant cycle time reduction, among other things by a smaller number of Tool changes. Due to the elimination or fewer post-processing steps, due to the lower burr formation, a significant time savings can be achieved. Optionally, even completely dispensed with additional processing steps for deburring. Particularly advantageous in relation to the burr formation on the workpiece edges is the (two-sided) countercurrent milling, as the cutters cut the material "cleanly" when entering the workpiece edges.

Gemäß einer Ausführungsform sind in den zumindest zwei Werkzeugaufnahmen Fräswerkzeuge, insbesondere Stirnfräser oder Planfräser, angeordnet.According to one embodiment, milling tools, in particular face milling cutters or face milling cutters, are arranged in the at least two tool holders.

Gemäß einer Ausführungsform sind in den zumindest zwei Werkzeugaufnahmen jeweils Werkzeuge angeordnet, welche zumindest stirnseitig angeordnete Eingriffsbereiche aufweisen, wobei die Eingriffsbereiche entlang einer Vorschubrichtung überlappend angeordnet sind. Mit Vorteil kann durch diese Überlappung bzw. durch diesen Überlappungsbereich in einem Arbeitsgang eine vollflächige Bearbeitung einer Werkstückfläche einer bestimmten Breite, welche sich durch einen äußeren Abstand der zumindest zwei Eingriffsbereiche, quer zur Vorschubrichtung gemessen, ergibt, erreicht werden.According to one embodiment, in each case tools are arranged in the at least two tool holders, which have at least frontally arranged engagement regions, wherein the engagement regions are arranged overlapping along a feed direction. Advantageously, by this overlap or by this overlap area in one operation, a full-surface machining of a workpiece surface of a certain width, which results by an outer distance of the at least two engagement regions, measured transversely to the feed direction results achieved.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass auch Werkstückoberflächen bearbeitet werden können, welche deutlich breiter als der Mehrspindelkopf sind, mit anderen Worten also ein mehrzeiliges Bearbeiten benötigen. Durch den vorgenannten Überlappungsbereich kann durch die gegenläufig angetriebenen Werkzeuge mit Vorteil eine Kombination des Gegenlauf- und des Gleichlauffräsens ermöglicht werden. Bei entlang der Vorschubrichtung versetzt angeordneten Werkzeugen kann so ein weiter vorne angeordneter Fräser im Gleichlauf arbeiten und eine weiter hinten angeordneter Fräser im Gegenlauf bzw. umgekehrt. Abhängig vom zu bearbeitenden Werkstoff können so die verschiedenen Vorteile der Bearbeitung im Gleichlauf bzw. im Gegenlauf kombiniert werden.It should be mentioned that also workpiece surfaces can be processed, which are significantly wider than the multi-spindle head, in other words need a multi-line editing. By the aforementioned overlap region can be made possible by the counter-rotating tools with advantage a combination of the counter-rotation and the synchronization milling. In offset along the feed direction tools arranged so a front-mounted cutter can work in synchronism and a further back arranged cutter in the opposite direction or vice versa. Depending on the material to be machined, the various advantages of machining in synchronism or in reverse can be combined.

Gemäß einer Ausführungsform sind die zumindest zwei Werkzeugaufnahmen entlang einer Geraden angeordnet, welche in einem Winkel zur Vorschubrichtung orientiert ist, wobei der Winkel in einem Bereich zwischen ca. 0 und 90°, insbesondere in einem Bereich von etwa 10 bis 80°, liegt. Mit anderen Worten sind die zumindest zwei Werkzeugaufnahmen in Bezug auf die Vorschubrichtung sozusagen diagonal angeordnet bzw. entlang der Vorschubrichtung versetzt. Die tatsächliche Ausgestaltung ist z. B. von der Anzahl der vorhandenen Werkzeugaufnahmen bzw. Werkzeugspindeln abhängig. Bei zwei Werkzeugaufnahmen liegt der Winkel gemäß bevorzugten Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 40-60°. Bei Verwendung von beispielsweise vier Werkzeugaufnahmen, welche z. B. paarweise angeordnet sind, liegt der Winkel z. B. in einem Bereich von etwa 70-80°. Für die Bearbeitung kann es von Vorteil sein, wenn die Gerade, entlang derer die zumindest zwei Werkzeugaufnahmen angeordnet sind, bezogen auf die Antriebsachse bzw. Spindelachse des Mehrspindelkopfes entlang der Vorschubrichtung bzw. entgegen dieser versetzt angeordnet ist, um sozusagen eine Art Vorlauf bzw. Nachlauf zu realisieren.According to one embodiment, the at least two tool holders are arranged along a straight line which is oriented at an angle to the feed direction, wherein the angle is in a range between approximately 0 and 90 °, in particular in a range of approximately 10 to 80 °. In other words, the at least two tool holders are arranged so to speak diagonally with respect to the feed direction or offset along the feed direction. The actual design is z. B. depending on the number of existing tool holders or tool spindles. In two tool holders, the angle is in a range of about 40-60 ° according to preferred embodiments. When using, for example, four tool holders, which z. B. are arranged in pairs, the angle is z. B. in a range of about 70-80 °. For the machining, it may be advantageous if the straight line, along which the at least two tool holders are arranged, is arranged offset relative to the drive axis or spindle axis of the multi-spindle head along the feed direction or counter to this, so to speak as a kind of supply or overrun to realize.

Gemäß einer Ausführungsform ist, entlang einer bzw. der Vorschubrichtung gesehen, zwischen den zumindest zwei Werkzeugaufnahmen zumindest eine dritte Werkzeugaufnahme vorgesehen. Bezogen auf die Vorschubrichtung ist die dritte Werkzeugaufnahme sozusagen im Nachlauf angeordnet, sodass die anderen beiden Werkzeugaufnahmen entsprechend im Vorlauf angeordnet sind. Gemäß einer Ausführungsform weist das im Nachlauf angeordnete Werkzeug einen Eingriffsbereich auf, welcher eine Breite aufweist, die eine Breite der zu bearbeitenden Werkstückfläche, zumindest geringfügig, überragt, wodurch durch das im Nachlauf angeordnete Werkzeug in einem Arbeitsschritt bzw. in der gleichen Vorschubbewegung eine vollflächige Nachbearbeitung der Werkzeugoberfläche erfolgen kann. Zweckmäßigerweise liegt ein Durchmesser oder eine Breite eines Eingriffsbereichs des Werkzeugs im Nachlauf, beispielsweise des Fräsers oder einer Bürste, etwa im Bereich eines äußeren Abstands der beiden Eingriffsbereiche der Werkzeuge im Vorlauf.According to one embodiment, viewed along one or the feed direction, at least one third tool holder is provided between the at least two tool holders. Relative to the feed direction, the third tool holder is arranged so to speak in the wake, so that the other two tool holders are arranged in accordance with the flow. According to one embodiment, the tool arranged in the caster has an engagement region which has a width that projects beyond the width of the workpiece surface to be machined, at least slightly, resulting in a full-surface post-processing by the tool arranged in the caster in one working step or in the same feed movement the tool surface can be done. Conveniently, a diameter or a width of an engagement region of the tool in the wake, for example, the cutter or a brush, approximately in the region of an outer distance of the two engagement regions of the tools in the flow.

Gemäß einer Ausführungsform sind in den Werkzeugaufnahmen unterschiedliche Werkzeuge angeordnet. Zurückkommend auf das vorgenannte Beispiel, welches die drei Werkzeugaufnahmen nennt, sind z. B. in den im Vorlauf angeordneten Werkzeugaufnahmen Fräswerkzeuge, insbesondere Vorlauffräser angeordnet, während in der im Nachlauf angeordneten Werkzeugaufnahme ein Nachlauffräser oder eine Nachlaufbürste angeordnet ist. Die Werkzeuge können sich dabei nicht nur hinsichtlich ihres Typs, sondern auch beispielsweise hinsichtlich ihrer Größe unterscheiden, sodass z. B. Stirnfräser oder Planfräser unterschiedlichen Durchmessers verwendet werden können.According to one embodiment, different tools are arranged in the tool holders. Coming back to the aforementioned example, which calls the three tool holders, z. B. arranged in the lead in the tool holders milling tools, in particular feed milling, while in the caster arranged tool holder a casserole cutter or a caster brush is arranged. The tools can not only differ in terms of their type, but also, for example, in terms of their size, so z. B. end mill or face milling cutter of different diameters can be used.

Wie bereits erwähnt, ist zumindest ein Werkzeug eine Nachlaufbürste oder ein Nachlauffräser. Mit Vorteil ist der Mehrspindelkopf also dahingehend ausgebildet, dass in einem Arbeitsgang bzw. bei einer Vorschubbewegung eine vollflächige und insbesondere auch eine vollständige Bearbeitung einer zu bearbeitenden Oberfläche realisiert wird, sodass auf weitere Bearbeitungsschritte mit Vorteil verzichtet werden kann. Der Mehrspindelkopf ermöglicht damit also eine mehrstufige Bearbeitung in (ggf.) nur einem Arbeitsgang.As already mentioned, at least one tool is a caster brush or a casserole cutter. Advantageously, the multi-spindle head is thus designed so that in a single operation or during a feed movement, a full-surface and in particular a complete processing of a surface to be processed is realized, so that can be dispensed with further processing steps with advantage. Thus, the multi-spindle head allows multi-stage machining in (possibly) only one operation.

Zweckmäßigerweise formen die zumindest zwei Werkzeugaufnahmen eine Werkzeugpaarung bzw. bilden diese, wobei gemäß einer Ausführungsform entlang der Vorschubrichtung mehrere, beispielsweise zumindest zwei, Werkzeugpaarungen vorgesehen bzw. angeordnet sind. Dementsprechend kann gemäß einer Ausführungsform z. B. mit einer ersten Werkzeugpaarung ein Gleichlauffräsen realisiert werden, und mit der zweiten Werkzeugpaarung ein Gegenlauffräsen bzw. umgekehrt. Alternativ kann mit beiden Werkzeugpaarungen ein Gleichlauffräsen realisiert werden bzw. ein Gegenlauffräsen etc. Expediently, the at least two tool holders form or form a pair of tools, wherein, according to one embodiment, several, for example at least two, tool pairings are provided or arranged along the feed direction. Accordingly, according to one embodiment, for. B. with a first pair of tools a synchronous milling can be realized, and with the second pair of tools a reverse milling or vice versa. Alternatively, a simultaneous milling can be realized with both tool pairings or a counter-milling etc.

Die Erfindung richtet sich weiter auf ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zum gratfreien Fräsen, umfassend die Schritte:

- Bereitstellen eines Mehrspindelkopfes, umfassend zumindest zwei Werkzeugaufnahmen;
- Gegenläufiges Antreiben der zumindest zwei Werkzeugaufnahmen beim Bearbeiten eines Werkstücks bzw. einer Werkstückoberfläche.

The invention is further directed to a method for machining workpieces, in particular for burr-free milling, comprising the steps:

- Providing a multi-spindle head comprising at least two tool holders;
- Opposing driving of the at least two tool holders when editing a workpiece or a workpiece surface.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter den Schritt:

- Ausrichten des Mehrspindelkopfes bzw. Anordnen der zumindest zwei Werkzeugaufnahmen derart, dass sich in den Werkzeugaufnahmen angeordnete Werkzeuge bzw. deren Eingriffsbereiche, entlang einer Vorschubrichtung gesehen, überlappen.

According to one embodiment, the method further comprises the step:

- Aligning the multi-spindle head or arranging the at least two tool holders such that in the tool holders arranged tools or their engagement areas, seen along a feed direction, overlap.

Gemäß einer Ausführungsform können die zumindest zwei Werkzeugaufnahmen auch exzentrisch in dem Mehrspindelkopf gelagert sein, sodass über ein Drehen der Werkzeugaufnahmen relativ zu dem Gehäuse des Mehrspindelkopfes ein Abstand der Werkzeugaufnahmen bzw. der darin angeordneten Werkzeuge ermöglicht wird.According to one embodiment, the at least two tool holders can also be mounted eccentrically in the multi-spindle head so that a spacing of the tool holders or the tools arranged therein is made possible by rotating the tool holders relative to the housing of the multi-spindle head.

Weiter richtet sich die Erfindung auf ein Bearbeitungszentrum oder eine Werkzeugmaschine, umfassend zumindest einen erfindungsgemäßen Mehrspindelkopf.Furthermore, the invention is directed to a machining center or a machine tool comprising at least one multi-spindle head according to the invention.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Verwendung eines Mehrspindelkopfes zum Fräsen, insbesondere zum Planfräsen, insbesondere zum gratfreien (Stirn-) Fräsen bzw. Planfräsen. Dabei wird der Mehrspindelkopf bezogen auf eine Vorschubrichtung mit Vorteil derart eingestellt, dass beispielsweise ein Überlappungsbereich der Eingriffsbereiche der im Mehrspindelkopf angeordneten Werkzeuge gebildet wird. Zweckmäßigerweise sind zumindest zwei Werkzeuge derart in dem Mehrspindelkopf angeordnet, dass, insbesondere stirnseitig angeordnete/ausgebildete, Arbeits- bzw. Eingriffsbereiche der Werkzeuge beim Vorschub eine gemeinsame, zusammenhängende Fläche bzw. Ebene, bearbeiten, insbesondere abfräsen.The invention is also directed to a use of a multi-spindle head for milling, in particular for face milling, in particular for burr-free (face) milling or face milling. In this case, the multi-spindle head with respect to a feed direction is advantageously set such that, for example, an overlap region of the engagement regions of the tools arranged in the multi-spindle head is formed. Conveniently, at least two tools are arranged in the multi-spindle head such that, in particular frontally arranged / trained, working or engagement areas of the tools when feeding a common, contiguous surface or plane, edit, in particular milled.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Mehrspindelkopf insbesondere ein erfindungsgemäßer Mehrspindelkopf.According to one embodiment, the multi-spindle head is in particular a multi-spindle head according to the invention.

Typische Anwendungsfälle ergeben sich im Bereich der Fertigung folgender Bauteile, wobei die Aufzählung nicht abschließend zu verstehen ist: Kurbelgehäuse, Zylinderkopf, Getriebegehäuse, E-Motorgehäuse, Ölwanne, Abschlussdeckel, Wasserpumpengehäuse etc.Typical applications arise in the field of manufacturing the following components, the enumeration is not conclusive to understand: crankcase, cylinder head, gearbox housing, e-motor housing, oil pan, end cap, water pump housing, etc.

Für das Verfahren, das Bearbeitungszentrum sowie für die Verwendung gelten die im Zusammenhang mit dem Mehrspindelkopf erwähnten Vorteile und Merkmale analog und entsprechend sowie umgekehrt und untereinander. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen von Mehrspindelköpfen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Verschiedene Merkmale der Ausführungsformen können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.For the method, the machining center and for use, the advantages and features mentioned in connection with the multi-spindle head apply analogously and correspondingly, as well as vice versa and with each other. Further advantages and features will become apparent from the following description of preferred embodiments of multi-spindle heads with reference to the accompanying figures. Various features of the embodiments can be combined with each other within the scope of the invention.

Es zeigen:

1: eine schematische Ansicht eines Mehrspindelkopfes;
2: zwei schematische Ansichten von Mehrspindelköpfen zur Veranschaulichung unterschiedlicher Antriebsvarianten;
3: zweit schematische Ansichten eines Mehrspindelkopfes mit drei bzw. vier Werkzeugaufnahmen;
4: zwei Prinzipskizzen zum Erläutern des gegenläufigen Antriebs in Bezug auf unterschiedlich breite Werkstücke.

Show it:

1 a schematic view of a multi-spindle head;
2 two schematic views of multi-spindle heads to illustrate different drive variants;
3 : second schematic views of a multi-spindle head with three or four tool holders;
4 Two schematic diagrams for explaining the counter drive in relation to different widths of workpieces.

1 zeigt einen Mehrspindelkopf, umfassend ein (Antriebs-)Gehäuse 10 und einen Antriebskegel 12, welche sich entlang einer Antriebsachse bzw. Spindelachse R erstrecken. Am Gehäuse 10 ist schematisch eine Drehmomentstütze 14 dargestellt, welche einer Arretierung des Gehäuses 10 relativ zu einer entsprechenden Aufnahme einer Werkzeugmaschine (hier nicht dargestellt) sicherstellt. Der Mehrspindelkopf umfasst zwei Werkzeugaufnahmen 20, welche sich entlang entsprechender Längsrichtungen L erstrecken, wobei in beiden Werkzeugaufnahmen 20 Werkzeuge 40, beispielsweise Fräswerkzeuge 44, insbesondere Stirnfräser oder Planfräser, angeordnet sind. Die Werkzeuge 40 bzw. die Fräswerkzeuge 44 weisen stirnseitig entsprechende Eingriffsbereiche 42 zur Bearbeitung eines hier nicht dargestellten Werkstücks auf. Die Werkzeugaufnahmen 20 bzw. die darin angeordneten Werkzeuge sind um ihre jeweiligen Längsachsen L rotierbar bzw. drehbar, was über die entsprechenden Pfeile angedeutet ist. Insbesondere ist der Mehrspindelkopf dahingehend ausgebildet, dass die zumindest zwei Werkzeugaufnahmen gegenläufig rotierbar bzw. antreibbar sind. Damit ergeben sich für den Mehrspindelkopf unterschiedliche Antriebsvarianten, welche beispielsweise in 2 weiter spezifiziert sind. 1 shows a multi-spindle head, comprising a (drive) housing 10 and a drive cone 12 which extend along a drive axis or spindle axis R extend. At the housing 10 is schematically a torque arm 14 shown, which a locking of the housing 10 relative to a corresponding receptacle of a machine tool (not shown here) ensures. The multi-spindle head comprises two tool holders 20 , which along corresponding longitudinal directions L extend, with in both tool holders 20 Tools 40 , for example, milling tools 44 , in particular end mill or face mill, are arranged. The tools 40 or the milling tools 44 have frontally corresponding engagement areas 42 for processing a workpiece, not shown here. The tool holders 20 or the tools arranged therein are about their respective longitudinal axes L rotatable or rotatable, which is indicated by the corresponding arrows. In particular, the multi-spindle head is designed such that the at least two tool receivers are rotatable or drivable in opposite directions. This results in the multi-spindle head different drive variants, which, for example, in 2 are further specified.

Die 2 zeigt schematisch zwei Mehrspindelköpfe, angeordnet über entsprechenden Werkstücken bzw. Werkstückoberflächen 60. Das Bezugszeichen V gibt eine Vorschubrichtung bzw. Vorschubbewegung der Mehrspindelköpfe an, wobei selbstverständlich auch das Werkstück 60 bzw. die Werkstücke 60 entsprechend bewegt werden könnten. Die beiden Mehrspindelköpfe umfassen je zwei Werkzeugaufnahmen mit darin angeordneten Werkzeugen, wobei vorliegend im Wesentlichen kreisrunde Eingriffsbereiche 42 zweier Fräswerkzeuge 44 schematisch dargestellt sind. Die Fräswerkzeuge 44 umfassen umfänglich angeordnete Fräserschneiden 45 (wobei hier nur eine schematisch dargestellt ist). Die Mehrspindelköpfe erstrecken sich entlang entsprechender Antriebs- bzw. Spindelachsen R. Die jeweiligen Werkzeuge rotieren um entsprechende Längsachsen L, wobei die Werkzeuge, wie durch die Pfeile skizziert, gegenläufig angetrieben werden können bzw. sind. In der linken Bildhälfte läuft das obere Werkzeug im Uhrzeigersinn und das untere gegen den Uhrzeigersinn, in der rechten Bildhälfte umgekehrt. In der linken Bildhälfte wird demnach das Prinzip des Gleichlauffräsens verwirklicht. Durch die wiederkehrende positive Eintrittsrichtung der Fräserschneiden (vgl. 45) wird einer Gratbildung an der Werkstückkante des Werkstücks 60 entgegengewirkt. In der rechten Bildhälfte wird das Prinzip des Gegenlauffräsens verwirklicht. Durch die wiederkehrende positive Austrittsrichtung der Fräserschneiden (vgl. 45) kann ebenfalls einer Gratbildung an der Werkstückkante des Werkstücks 60 entgegengewirkt. In der linken Bildhälfte ist weiter dargestellt, dass die beiden Fräswerkzeuge entlang einer Geraden G angeordnet sind, welche in einem Winkel α von etwa 40-50° relativ zur Vorschubbewegung orientiert ist. Unter anderem dadurch ergibt sich, entlang der Vorschubrichtung V gesehen, ein Überlappungsbereich D, welcher zweckmäßigerweise ermöglicht, dass das Werkstück 60 über seine gesamte Breite in einem Arbeitsgang vollständig bearbeitet werden kann. Bei den hier gezeigten Ausführungsformen geht die Gerade G, welche die Längsachsen der beiden Fräswerkzeuge 44 verbindet, durch die jeweiligen Rotationsachsen R. Alternativ könnte die Gerade G entlang bzw. entgegen der Vorschubrichtung V auch versetzt sein, wodurch beispielsweise das Laufverhalten des Mehrspindelkopfes beeinflusst werden kann.The 2 schematically shows two multi-spindle heads arranged over corresponding workpieces or workpiece surfaces 60 , The reference number V indicates a feed direction or feed movement of the multi-spindle heads, of course, the workpiece 60 or the workpieces 60 could be moved accordingly. The two multi-spindle heads each comprise two tool holders with tools arranged therein, wherein in the present case essentially circular engagement portions 42 of two milling tools 44 are shown schematically. The milling tools 44 include circumferentially arranged cutter blades 45 (here only one is shown schematically). The multi-spindle heads extend along corresponding drive or spindle axes R , The respective tools rotate about corresponding longitudinal axes L , wherein the tools, as outlined by the arrows, can be driven in opposite directions or are. In the left half of the picture, the upper tool runs clockwise and the lower counterclockwise, in the right half of the picture reversed. In the left half of the picture, therefore, the principle of synchronous milling is realized. The recurring positive entry direction of the cutter blades (see Fig. 45) causes burring on the workpiece edge of the workpiece 60 counteracted. In the right half of the picture the principle of counter-milling is realized. Due to the recurring positive exit direction of the cutter blades (see Fig. 45) can also burrs on the workpiece edge of the workpiece 60 counteracted. In the left half of the picture is further shown that the two milling tools along a straight line G are arranged, which at an angle α is oriented by about 40-50 ° relative to the feed motion. Among other things, this results, along the feed direction V seen, an overlap area D which expediently allows the workpiece 60 can be completely processed over its entire width in one operation. In the embodiments shown here, the straight line G showing the longitudinal axes of the two milling tools 44 connects, through the respective axes of rotation R , Alternatively, the straight line could G along or against the feed direction V also be offset, whereby, for example, the running behavior of the multi-spindle head can be influenced.

Die 3 zeigt, ähnlich der 2, zwei Mehrspindelköpfe mit entsprechenden Fräswerkzeugen 44, welche im Wesentlichen kreisrunde Eingriffsbereiche 42 aufweisen. In der linken Bildhälfte ist ein Mehrspindelkopf mit drei Werkzeugen gezeigt, wobei entsprechend drei Eingriffsbereiche 42 skizziert sind, wobei mit dem Bezugszeichen 46 ein Nachlauffräser bzw. mit dem Bezugszeichen 48 eine (Nachlauf-)Bürste angedeutet ist. Bei den entlang der Vorschubrichtung V angeordneten Eingriffsbereichen 42 handelt es sich um Eingriffsbereiche von entsprechenden Fräswerkzeugen 44, insbesondere von entsprechenden Vorlauffräsern. Der Nachlauffräser 46 bzw. die Nachlaufbürste 48 ist dabei so dimensioniert, dass in einem Arbeitsgang eine gesamte Breite eines Werkstückes 60 bearbeitet werden kann. In der rechten Bildhälfte ist eine Ausgestaltung mit insgesamt vier Werkzeugen skizziert, wobei es sich bei den, bezogen auf die Vorschubrichtung V, zuerst angeordneten Werkzeugen um Fräswerkzeuge 44 mit entsprechenden Eingriffsbereichen 42 handelt. Nachgelagert dazu sind zwei Nachlauffräser oder Bürsten 46 bzw. 48. Insofern sind hier zwei Werkzeugpaarungen hintereinander angeordnet, wobei die Werkzeuge einer Werkzeugpaarung immer gegenläufig angetrieben werden können bzw. sind, wie es durch die Pfeile signalisiert ist. The 3 shows, similar to the 2 , two multi-spindle heads with corresponding milling tools 44 , which are essentially circular areas of intervention 42 exhibit. In the left half of the picture, a multi-spindle head with three tools is shown, with correspondingly three engagement areas 42 are sketched, with the reference numeral 46 a tracking cutter or by the reference numeral 48 a (follower) brush is indicated. When along the feed direction V arranged engagement areas 42 These are engagement areas of corresponding milling tools 44 , in particular of corresponding flow cutters. The tailing cutter 46 or the caster brush 48 is dimensioned so that in one operation an entire width of a workpiece 60 can be edited. In the right half of a design is sketched with a total of four tools, which, with respect to the feed direction V , first arranged tools around milling tools 44 with corresponding engagement areas 42 is. Downstream of this are two followers or brushes 46 and 48. In this respect, two pairs of tools are arranged one behind the other, the tools of a pair of tools can always be driven in opposite directions or are, as it is signaled by the arrows.

Bei Verwendung derartiger Mehrspindelköpfe bzw. derartiger Verfahren, beispielsweise in der Serienproduktion der mechanischen Fertigung, kann eine Taktzeitreduktion aufgrund der geringeren Anzahl an Werkzeugwechseln realisiert werden. Ein weiterer Aspekt, der der Qualität der zu bearbeitenden Flächen zugutekommt, stellt die Zusammenlegung von mehreren Prozessschritten, z. B. Fräsen und Bürsten, dar.When using such multi-spindle heads or such methods, for example in the series production of mechanical manufacturing, a cycle time reduction due to the smaller number of tool changes can be realized. Another aspect that benefits the quality of the areas to be treated is the merger of several process steps, eg. As milling and brushes, is.

4 zeigt zwei Skizzen, welche schematisch das Gleichlauf- und das Gegenlaufräsen mit zwei gegenläufig angetrieben Fräswerkzeugen 44 eines Mehrspindelkopfes an unterschiedlich breiten Werkstücken erläutern sollen (die Schraffur kennzeichnet den bereits bearbeiteten Bereich). Mit dem Bezugszeichen 61 sind die entsprechenden Werkstückkanten bezeichnet. Zu erkennen ist, dass in der rechten Skizze beide Fräswerkzeuge 44 im Gleichlauf arbeiten. Die vorteilhaften Effekte in Bezug auf die Gratbildung an den Werkstückkanten 61 wurden bereits beschrieben. In der linken Bildhälfte wird im dem gleichen Mehrspindelkopf ein Kombination des Gleichlauf- und des Gegenlauffräsens realisiert. Das linke Fräswerkzeug 44 arbeitet im Gleichlauf, während das rechte Fräswerkzeug 44 im Gegenlauf arbeitet. Abhängig vom zu bearbeitenden Werkstoff, den verwendeten Scheidwerkstoffen sowie den Eigenschaften und Fähigkeiten der Werkzeugmaschine etc. können so verschiedene Vorteile miteinander kombiniert werden. Abschließend sei erwähnt, dass beim Stirnfräsen grundsätzlich eine Kombination des Gleichlauffräsens und des Gegenlauffräsens erfolgt, zumindest soweit der Fräser beiderseits seiner Drehachse im Eingriff ist. Durch den gegenläufigen Antrieb in Kombination mit dem Überlappungsbereich kann mit Vorteil eingestellt bzw. variiert werden, inwieweit die Fräser im Gleichlauf bzw. im Gegenlauf arbeiten. 4 shows two sketches, which schematically the synchronous and countercurrent milling with two counter-rotating milling tools 44 of a multi-spindle head to explain workpieces of different widths (the hatching marks the already processed area). The reference numeral 61 designates the corresponding workpiece edges. It can be seen that in the right sketch both milling tools 44 to work in synchronization. The advantageous effects with respect to the burr formation on the workpiece edges 61 have already been described. In the left half of the picture, a combination of synchronous and reverse milling is realized in the same multi-spindle head. The left milling tool 44 works in synchronism while the right milling tool 44 working in reverse. Depending on the material to be machined, the cutting materials used as well as the properties and capabilities of the machine tool, etc., so various advantages can be combined. Finally, it should be mentioned that in the face milling basically a combination of the synchronous milling and the counter-rotation milling takes place, at least as far as the cutter on both sides of its axis of rotation is engaged. By the opposite drive in combination with the overlap region can be set or varied with advantage, to what extent the cutter work in synchronism or in the opposite direction.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: (Antriebs-)Gehäuse(Drive) housing
1212: Antriebskegeldrive pinion
1414: Drehmomentstützetorque arm
2020: Werkzeugaufnahmetool holder
4040: WerkzeugTool
4242: Eingriffsbereichengagement area
4444: Fräswerkzeug, Stirnfräser, PlanfräserMilling tool, face milling cutter, face milling cutter
4545: Fräserschneidecutting edge
4646: Nachlauffräsertrailing cutters
4848: Bürstebrush
6060: Werkstück, WerkstückoberflächeWorkpiece, workpiece surface
6262: WerkstückkanteWorkpiece edge
GG: GeradeJust
RR: Antriebsachse, SpindelachseDrive axle, spindle axis
LL: Längsrichtunglongitudinal direction
VV: Vorschubrichtungfeed direction
DD: Überlappungsbereichoverlap area
αα: Winkelangle

Claims

Multi-spindle head, comprising at least two tool holders (20), wherein the multi-spindle head is designed such that the at least two tool holders (20) can be driven in opposite directions.

Multi-spindle head after Claim 1 , wherein in the at least two tool holders (20) milling tools (44), in particular end mill or face milling cutters are arranged.

Multi-spindle head after Claim 1 or 2 , wherein in the at least two tool holders (20) each tools (40) are arranged, which at least frontally arranged engaging portions (42), and wherein the engagement portions (42) along a feed direction (V) are arranged overlapping.

Multi-spindle head according to one of the preceding claims, wherein the at least two tool receivers (20) are arranged along a straight line which is oriented at an angle (α) in a range of about 10 to 80 ° to a feed direction (V).

Multi-spindle head according to one of the preceding claims, wherein, viewed along a feed direction (V), between the at least two tool holders (20) at least one third tool holder (20) is provided.

Multi-spindle head according to one of the preceding claims, wherein in the tool holders (20) different tools (40) are arranged.

Multi-spindle head according to one of the preceding claims, wherein at least one tool (40) is a follower brush (48) or a follower cutter (46).

Multi-spindle head after Claim 1 , wherein the at least two tool holders (20) form a pair of tools, and wherein along a feed direction (V) a plurality of pairs of tools are provided.

Method for machining workpieces (60), in particular for burr-free milling, comprising the steps: - Providing a multi-spindle head comprising at least two tool holders (20); - Opposing driving of the at least two tool holders (40) when machining a workpiece (60).

Method according to Claim 9 comprising the step of: - aligning the multi-spindle head or arranging the at least two tool receivers (20) in such a way that tools (40) or their engagement areas (42) arranged in the tool holders (20) are seen along a feed direction (V), overlap.

Machining center, comprising at least one multi-spindle head according to one of Claims 1 - 8th ,

Use of a multi-spindle head for milling, in particular for face milling.