DE10205463A1 - Vorrichtung zum Bearbeiten eines Drehteils - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum weiteren Bearbeiten eines Drehteils in einer Drehmaschine weist einen Werkzeughalter (6) für ein Drehwerkzeug auf. Eine Bohr-/Fräseinheit (1) ist an dem Werkzeughalter (6) für das Drehwerkzeug und/oder einem zusätzlichen Halter, insbesondere einem an sich üblichen Werkzeughalter (4) in oder außerhalb, insbesondere hinter der Drehmitte angebracht. Die Bohr-/Fräseinheit (1) weist eine Werkzeugaufnahme (14) und einen eigenen Antrieb (15) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Drehteils in ei­ ner Drehmaschine, welche einen Werkzeughalter für ein Drehwerkzeug auf­ weist.

Bei der Herstellung von Werkstücken auf einfachen Drehmaschinen ohne C- Achse sind vor der Fertigstellung meistens noch weitere Arbeitsschritte wie Zentrieren, Bohren oder Fräsen nötig. Das Bauteil muß in eine andere Ma­ schine eingespannt und neu ausgerichtet werden. Anschließend wird es nachgearbeitet bzw. fertiggearbeitet.

Es gibt zwar spezielle Maschinen für die Durchführung der Komplettbear­ beitung. Dies sind beispielsweise Drehmaschinen mit angetriebenen Werk­ zeugen in der sogenannte C-Achse. Deren Anschaffung ist jedoch kostspie­ lig und die Programmierung äußerst aufwendig. Außerdem wird der Arbeits­ raum einer Maschine erheblich eingeschränkt und birgt somit die Gefahr von Kollisionen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit größtmögliche vollständige Fertigung von Bauteilen in einer beliebigen Drehmaschine durchführen zu können.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des An­ spruchs 1. Es wird hierzu an den Werkzeughalter der Drehmaschine ein re­ lativ einfaches Zusatzgerät, nämlich eine Bohr-/Fräseinheit angebracht. Die­ se Bohr-/Fräseinheit wird an dem Werkzeughalter der Drehmaschine oder einem zusätzlichem Werkzeughalter angeordnet. Der Werkzeughalter der Drehmaschine oder der zusätzliche Werkzeughalter sind in oder außerhalb, insbesondere hinter der Drehmitte angeordnet. Hierdurch ist eine spanende Bohr- oder Fräsbearbeitung an dem Werkstück an der Umfangsfläche oder der Stirnfläche möglich. Bei dem zusätzlichen Werkzeughalter ist es beson­ ders vorteilhaft, wenn dieser hinter der Drehmitte angebracht ist. So kann die eigentliche Drehbearbeitung des Werkstückes mit dem ersten Werkzeug­ halter erfolgen, während die anschließende Bohr- oder Fräsbearbeitung durch den zuerst in Ruhestellung befindlichen zweiten Werkzeughalter, wel­ cher die Bohr- und Fräseinheit trägt, erfolgt. Das Werkstück kann dabei ins­ besondere nach der Drehbearbeitung in der Drehmaschine eingespannt bleiben. Die Bohr- und Fräseinheit wird dem Werkstück zugestellt und die entsprechende Bearbeitung durchgeführt.

Um die Bohr- und Fräseinheit nahezu jeder beliebigen Drehmaschine einset­ zen zu können, ist diese weitgehend autark ausgebildet. Sie weist hierzu eine Werkzeugaufnahme und einen eigenen Antrieb auf. Es ist hierdurch eine selbständige Einheit geschaffen, welche unabhängig von der übrigen Maschine einsetzbar ist. An der üblichen Drehmaschine sind so gut wie kei­ ne Umbaumaßnahmen erforderlich. Die Bohr-/Fräseinheit kann unmittelbar der Drehmaschine zugeordnet und eingesetzt werden.

Der größte Vorteil dieser Bohr- und Fräseinheit besteht darin, daß sie jeder­ zeit von Hand nach-, auf- oder abgerüstet werden kann. Die Gefahr von Kol­ lisionen des Werkstücks mit dem Werkzeug sinkt dabei erheblich. Außerdem kann die Bohr-/Fräseinheit bei Bedarf auch bei mehreren Maschinen einge­ setzt werden. Sie wird jeweils nur wenn sie benötigt wird an der Drehma­ schine angeordnet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bohr-/Fräseinheit in dem Werkzeug­ halter anstelle des Drehwerkzeuges eingespannt ist. Es können hierdurch beispielsweise die Stirnflächen des Werkstückes bearbeitet werden, ohne daß zusätzliche bauliche Vorkehrungen an der Drehmaschine erforderlich sind. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Bohr-/Fräseinheit ist dar­ über hinaus auch die Bearbeitung der Mantelfläche des Drehwerkstückes ermöglicht. Dies ist selbstverständlich auch durch die Anordnung der Bohr- /Fräseinheit an einem zusätzlichen Werkzeughalter der Drehmaschine mög­ lich, welcher speziell für die Aufnahme der Bohr-/Fräseinheit vorgesehen ist.

Ist die Bohr-/Fräseinheit in der x-y-Achse mit einem Planschlitten, auf wel­ chem der Werkzeughalter angeordnet ist, verstell- und justierbar, so ist auf besonders einfache Weise eine sehr hohe Flexibilität, d. h. eine sehr breite Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht. Der Planschlitten, welcher üblicherweise in der Drehmaschine vorhanden ist, dient hierdurch der Aufnahme der Bohr-/Fräseinheit, diese kann mittels des Planschlittens in Bezug auf das Werkstück verfahren werden.

Zur Verstellung der Bohr-/Fräseinheit in der z-Achse ist vorteilhafterweise eine Justierschraube vorgesehen. Mit dieser Justierschraube wird eine Be­ arbeitung des Werkstückes in der z-Achse ermöglicht. Die Justierschraube ist dabei entweder direkt an der Bohr-/Fräseinheit oder vorteilhafterweise an dem Halter bzw. Werkzeughalter angeordnet.

In besonders vorteilhafter Ausführung der Erfindung ist die Bohr-/Fräseinheit mit einem Adapter an dem Halter bzw. Werkzeughalter befestigt. Hierdurch ist es möglich, daß die Bohr-/Fräseinheit an verschieden ausgebildeten Hal­ tern bzw. Werkzeughaltern verschiedener Drehmaschinen oder Drehma­ schinentypen angeordnet werden kann. Die Bohr-/Fräseinheit ist hierdurch besonders vielseitig einsetzbar.

Durch einen programmierbaren Frequenzumformer an der Bohr-/Fräseinheit ist ein gesteuerter Antrieb der Bohr-/Fräseinheit möglich. Die Bohr- /Fräseinheit ist auch hierdurch besonders vielseitig einsetzbar.

In vorteilhafter Weise ist der Bohr-/Fräseinheit ein Lochkreiszyklus zuge­ schaltet zum Durchführen verschiedener Fräs- und Bohrarbeitsgänge an der Mantelfläche. Durch den zugeschalteten Lochkreiszyklus wird eine beson­ ders hochwertige Zusatzvorrichtung geschaffen.

Ist die Bohr-/Fräseinheit als eine eigenständige Baueinheit ausgebildet, so kann sie mit oder ohne Nachrüstung eines zweiten Halters bzw. Werkzeug­ halters auch an konventionellen oder alten Drehmaschinen nachgerüstet werden. Arbeitsgänge wie Zentrieren, Bohren und Nutfräsen sind hierdurch auf der Drehmaschine realisierbar.

Durch die Bohr-/Fräseinheit ist es nunmehr möglich, daß an der Drehma­ schine Zentrierungen und Bohrungen an der Mantelfläche des Werkstückes angebracht werden können. Die Bohr-/Fräseinheit wird hierfür so an der Drehmaschine angeordnet, daß das Werkzeug der Bohr-/Fräseinheit die Mantelfläche des Werkstückes bearbeiten kann. Hierfür eignet sich insbe­ sondere ein zu dem üblichen Werkzeughalter der Drehmaschine zusätzlich angeordneter Halter für die Bohr-/Fräseinheit.

Ist die Bohr-/Fräseinheit derart an der Drehmaschine angeordnet, daß sie auf Spitzenhöhe eingestellt werden kann, so sind mit Lochkreiszyklen und ohne Softwareunterstützung Fräsarbeiten aller Art, wie beispielsweise Zen­ trieren, Bohren oder Nutfräsen möglich. Durch Verstellung der Spitzenhöhe in Verbindung mit Lochkreiszyklen können Schlüsselflächen, Polygonen, Nuten und andere Fräsfiguren innerhalb und außerhalb der Mittelachse an Mantel-, Stirn- und Kegelflächen durchgeführt werden. Die erfindungsgemä­ ße Vorrichtung kann sowohl bei konventionellen, zyklengesteuerten als auch CNC-Drehmaschinen Anwendung finden. Durch die Vorrichtung können An­ schaffungs- und Arbeitskosten im Betrieb drastisch gesenkt werden, da Rüst- und Programmieraufwand gering und unkompliziert sind. Die Vorrich­ tung selbst ist sehr kostengünstig herstellbar. Darüber hinaus weist die Vor­ richtung den Vorteil auf, daß der Platzbedarf sehr gering ist und somit ihre Einsatzmöglichkeiten sehr flexibel sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Stahlplatte mit Adapter,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der im Werkzeughalter einge­ spannten Bohr-/Fräseinheit,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Drehmaschine mit Bohr- /Fräseinheit und dem herkömmlichen Werkzeughalter,

Fig. 4 eine Drehmaschine mit beiden Werkzeughaltern,

Fig. 5 am Gehäuse der Drehmaschine angebrachter Frequenzumfor­ mer und

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht mit dem Fräsfix im Werkzeughal­ ter zur stirnseitigen Bearbeitung.

Fig. 1 zeigt einen Adapter 2, welcher in einen Werkzeughalter 4, 6 einge­ spannt werden kann, in Vorderansicht und Draufsicht. Der Adapter 2 wird mit seiner einen, gewellten Seite 12 in einem Werkzeughalter fixiert. Die andere Seite 13 dient zur Aufnahme einer Bohr-/Fräseinheit 1. Zur Justierung der Bohr-/Fräseinheit 1 in z-Richtung ist in dem Adapter 2 eine Justierschraube 8 angeordnet. Durch die Justierschraube 8 wird der Adapter 2 in dem Werk­ zeughalter in seiner Höhe verstellt. Die Bohr-/Fräseinheit 1 wird zusammen mit dem Adapter 2 ebenfalls in der Höhe hierdurch eingestellt. Es sind damit verschiedene Fräs- und Bohrarbeiten an einem Werkstück 17 in Bezug auf die Drehmitte des Werkstückes 17 durchführbar.

Die Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der in einem Werkzeughalter 4 eingespannten Bohr-/Fräseinheit 1. Zwischen dem Werkzeughalter 4 und der Bohr-/Fräseinheit 1 ist der Adapter 2 angeordnet. Die Bohr-/Fräseinheit 1 weist eine Werkzeugaufnahme 14 und einen Antriebsmotor 15 auf. Die Bohr-/Fräseinheit 1 ist somit ein selbständig arbeitendes Bauteil, welches nahezu jeder beliebigen Drehmaschine zugestellt werden kann. Mit der Ju­ stierschraube 8 wird die Bohr-/Fräseinheit 1 innerhalb des Werkzeughalters 4 in ihrer Höhe verstellt, indem die Justierschraube 8 mehr oder weniger tief in den Adapter 2 eingeschraubt wird und durch eine Abstützung auf der Werkzeughalteraufnahme den Adapter 2 in seiner Höhe verstellt. Nach der Höhenjustierung wird der Werkzeughalter 4 geschlossen und fixiert somit die Bohr-/Fräseinheit 1 an der gewünschten Stelle.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Drehmaschine mit Bohr- /Fräseinheit 1 und einem herkömmlichen Werkzeughalter 6. An der Drehma­ schine, deren Werkstückaufnahme 16 und deren Planschlitten 7 dargestellt ist, ist auf dem Planschlitten 7 ein zweiter Werkzeughalter 4 hinter der Drehmitte zusätzlich zu dem üblichen Werkzeughalter 6 angeordnet. Werk­ zeughalter 6 und Werkzeughalter 4 können mittels des Planschlittens 7 in x- und y-Richtung der Drehmaschine verstellt werden. Der erste Werkzeughal­ ter 6 kann dabei zum Konturdrehen des Werkstückes verwendet werden, während der zweite Werkzeughalter 4 zum Konturabstechen benutzt werden kann. Beide Werkzeughalter dienen darüber hinaus zur Aufnahme der Bohr- /Fräseinheit 1. In der Darstellung der Fig. 3 ist die Bohr-/Fräseinheit 1 an dem zweiten Werkzeughalter 4 angeordnet, wodurch Bohr- und Fräsarbeiten an der Mantelfläche des Werkstückes 17 durchgeführt werden können.

Durch entsprechende Winkelvorsätze, Verdrehung des Werkzeughalters 4 oder durch Anordnung der Bohr-/Fräseinheit 1 an dem Werkzeughalter 6 können ebenfalls Arbeiten an der Stirnseite des Drehteiles 17 durchgeführt werden.

Fig. 4 zeig nochmals eine perspektivische Ansicht der Drehmaschine mit den beiden Werkzeughaltern 4 und 6. Beide sind auf dem Planschlitten 7 angeordnet und können somit in x- und y-Richtung verfahren werden.

Ein programmierbarer Frequenzumformer 5, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, ermöglicht eine Schnittgeschwindigkeitsanpassung mit Hilfe eines verstellba­ ren Potenziometers von beispielsweise 0-240% der normalerweise kon­ stanten Drehzahl. Hierdurch kann auf unterschiedliche Materialien oder Be­ arbeitungsvorgänge optimal eingegangen werden.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht, wobei die Bohr-/Fräseinheit 1 in dem ersten Werkzeughalter 6 angeordnet ist. Hierdurch wird eine Bearbei­ tung der Stirnseite des Werkstückes 17 ermöglicht. Die Bohr-/Fräseinheit 1 ist wiederum mit dem Adapter 2 nunmehr in dem Werkzeughalter 6 ange­ ordnet.

Durch eine Softwareoption "Lochkreiszyklus" kann eine sehr umfassende Bearbeitung des Werkstückes erfolgen. Dadurch, daß bei der Drehmaschine statt eines normalen Drehwerkzeuges eine Bohr-/Fräseinheit 1 in die Werk­ zeugaufnahme 4 oder 6 eingespannt wird, ist auf eine sehr einfache Art und Weise eine übliche Drehmaschine in ihrem Einsatzspektrum stark erweiter­ bar. Die Bohr-/Fräseinheit 1 wird dabei wie ein normales Drehwerkzeug in die Werkzeughalterung 4 oder 6 eingespannt und führt die zusätzliche Werkstückbearbeitungen im Grunde unabhängig von der Drehmaschine durch. Die Drehmaschine dient dabei im wesentlichen nur der Werkstück­ aufnahme und der Zustellbewegungen der Bohr-/Fräseinheit 1. Diese gün­ stige Konzeption ermöglicht es, daß die Bohr-/Fräseinheit 1 manuell kurzfri­ stig auf- und abgerüstet werden kann.

Der zweite Werkzeugträger 4 oder auch ein anders ausgebildeter Halter kann zusammen mit den daraus resultierenden zusätzlichen Möglichkeiten der Werkstückbearbeitung auf älteren Drehmaschinen nachgerüstet werden.

Selbstverständlich kann er auch neuen Drehmaschinen zugeordnet werden. Wird an der Justierschraube 8 die Bohr-/Fräseinheit 1 über die Mittelachse des Werkstückes gestellt, so kann eine Fläche angefräst werden. Wird zu dieser Arbeit an einer gesteuerten Maschine ein vorhandener Lochkreiszy­ klus dazugeschaltet, so kann jede Schlüsselfläche oder jedes Polygon stirn­ seitig hergestellt werden. Gleichermaßen können an der Stirnseite verschie­ dene Lochkreise gebohrt oder ähnlich bearbeitet werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele be­ schränkt. Es sind vielfältige andere Anwendungsmöglichkeiten mit der Erfin­ dung eröffnet. Insbesondere die konkrete Ausgestaltung der Befestigung der Bohr-/Fräseinheit an der Drehmaschine ist nicht auf die dargestellte Ausfüh­ rung eingeschränkt. Auch die Bohr-/Fräseinheit 1 selbst kann anders als hier dargestellt ausgeführt werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum weiteren Bearbeiten eines Drehteils in einer Drehmaschine, welche einen Werkzeughalter (6) für ein Drehwerkzeug aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohr-/Fräseinheit (1) an dem Werkzeughalter (6) für das Drehwerkzeug und/oder einem zusätzlichen Halter, insbesondere einem an sich üblichen Werkzeughalter (4) in oder außerhalb, insbesondere hinter der Drehmitte angebracht ist, und dass die Bohr-/Fräseinheit (1) eine Werkzeugaufnahme (14) und einen eigenen Antrieb (15) aufweist.

2. Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohr-/Fräseinheit (1) in der x-y-Achse mit einem Planschlitten (7), auf welchem der Halter/Werkzeughalter (4, 6) angeordnet ist, verstell- und justierbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohr-/Fräseinheit (1) in der z-Achse mit einer Justierschraube (8) verstell- und justierbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohr-/Fräseinheit (1) mit einem Adapter (2, 3) an dem Halter/Werkzeughalter (4, 6) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohr-/Fräseinheit (1) ein programmierbarer Frequenzumformer (5) zugeordnet ist zum gesteuerten Antrieb der Bohr­ /Fräseinheit (1).

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohr-/Fräseinheit (1) ein Lochkreiszykluss dazugeschaltet ist zum Durchführen verschiedener Fräs- und Bohrarbeitsgänge an der Mantelfläche.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohr-/Fräseinheit (1) eine eigenständige Baueinheit ist, so dass mit oder ohne Nachrüstung eines zweiten Halters/Werkzeughalters (4) die Bohr-/Fräseinheit (1) auch an konventionellen und alten Drehmaschinen nachrüstbar ist und Arbeitsvorgänge wie Zentrieren, Bohren und Nutfräsen durchführbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohr-/Fräseinheit (1) derart angeordnet ist, dass an der Mantelfläche des Werkstückes Zentrierungen und Bohrungen angebracht werden können.

9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohr-/Fräseinheit (1) derart angeordnet ist, dass sie auf Spitzenhöhe eingestellt, mit Lochkreiszyklen und ohne Software-Unterstützung, Fräsarbeiten aller Art wie Zentrieren, Bohren und Nutfräsen und durch Verstellung der Spitzenhöhe in Verbindung mit Lochkreiszyklen, Schlüsselflächen, Polygone, Nuten und andere Fräsfiguren innerhalb und außerhalb der Mittelachse an Mantel-, Stirn- und Kegelflächen durchführen kann.