DE10307977B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Ausgleichsgehäusen - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Innen- und Außenbearbeiten
von Werkstücken,
insbesondere Ausgleichsgehäusen,
in einer Werkzeugmaschine mit einer Werkstückspindel 1, und mit mindestens
einer Motorspindel 10, mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Aufnahme des Werkstücks 9 von der Transporteinrichtung 21 durch die Werkstückspindel 1 mittels eines Spannmittels 8;
b) Bewegen des Werkstücks 9 in den Wirkbereich der Motorspindel 10;
c) Bearbeiten des Werkstücks 9 unter Verwendung wenigstens eines Werkzeugs 19;
d) Ändern der Bearbeitungsrichtung durch Drehen der Werkstückspindel 1;
e) Bearbeiten des Werkstücks 9 unter Verwendung wenigstens eines Werkzeugs 19;
f) Bearbeiten der Innenflächen des Werkstücks 9 durch Werkzeuge 15, 15', welche durch die Öffnungen 35 im Innern des Werkstücks positioniert und auf die Motorspindel 10 aufgefädelt werden;
g) Wiederholen der Schritte d) bis f), bis alle Bearbeitungsschritte am Werkstück 9 ausgeführt sind;
h) Ablage des Werkstücks 9 auf die Transporteinrichtung 21,
dadurch gekennzeichnet, dass...
a) Aufnahme des Werkstücks 9 von der Transporteinrichtung 21 durch die Werkstückspindel 1 mittels eines Spannmittels 8;
b) Bewegen des Werkstücks 9 in den Wirkbereich der Motorspindel 10;
c) Bearbeiten des Werkstücks 9 unter Verwendung wenigstens eines Werkzeugs 19;
d) Ändern der Bearbeitungsrichtung durch Drehen der Werkstückspindel 1;
e) Bearbeiten des Werkstücks 9 unter Verwendung wenigstens eines Werkzeugs 19;
f) Bearbeiten der Innenflächen des Werkstücks 9 durch Werkzeuge 15, 15', welche durch die Öffnungen 35 im Innern des Werkstücks positioniert und auf die Motorspindel 10 aufgefädelt werden;
g) Wiederholen der Schritte d) bis f), bis alle Bearbeitungsschritte am Werkstück 9 ausgeführt sind;
h) Ablage des Werkstücks 9 auf die Transporteinrichtung 21,
dadurch gekennzeichnet, dass...
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Werkzeugmaschine zum Innen- und Außenbearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Ausgleichsgehäusen.
- Ausgleichsgehäuse sind aus mindestens vier verschiedenen, im rechten Winkel zueinanderstehenden Richtungen, zu bearbeiten. Dabei sind enge Fertigungstoleranzen einzuhalten.
- Aus der
DE 41 42 121 A1 ist es bekannt, die Achs- und Querbohrungen sowie die Flansch- und Kugelflächen an Ausgleichsgehäusen auf Transferstraßen zu bearbeiten. Dazu sind mehrere spezifisch eingerichtete Bearbeitungsstationen vorgesehen, die über eine Transfereinrichtung verkettet sind. Die Bearbeitungsstationen sind dabei weitgehend auf bestimmte Arbeitsgänge spezialisiert, die an jedem durchlaufenden Werkstück in der gleichen Weise ausgeführt werden. Ferner ist aus derDE 44 22 416 C1 ein Bearbeitungszentrum mit einem Werkstückträger bekannt, wobei das Werkstück mittels einer am Werkstückträger angeordneten Spannvorrichtung lösbar festgespannt ist. Bei beiden Bearbeitungsmaschinen ist das selbsttätige Einführen von Werkzeugen durch Werkstücköffnungen nicht vorgesehen. DieDE 197 16 491 C2 offenbart eine Werkzeugmaschine mit einer Greiferhand zum selbsttätigen Einführen von Werkzeugen durch die Werkstücköffnungen. Die Werkstü cke werden beispielsweise mit Spannpratzen aufgespannt. Für eine automatische Werkstückzuführung ist diese Maschine nicht geeignet. DieDE 37 22 180 C2 zeigt eine Transfermaschine zur aufeinanderfolgenden Bearbeitung von Werkstücken mit einer taktweise arbeitenden Fördereinrichtung, wobei eine Bearbeitungseinheit Einrichtungen zur Kupplung mit wenigstens einem Werkzeug sowie Antriebs- und Vorschubmittel aufweist. Die Spannvorrichtungen für die Werkstücke werden vorzugsweise mit einer selbsttätigen Ladevorrichtung be- und entladen. Das Bearbeitungszentrum nach der WO 02/00390 A1 weist neben mehreren Bearbeitungseinheiten einen Werkstückhalter auf, der entlag der drei Hauptachsen (X, Y, Z) des Maschinenkoordinatensystems verfahrbar ist und außerdem um drei Schwenkachsen geschwenkt werden kann. Das selbsttätige Einführen von Werkzeugen durch Werkstücköffnungen nicht vorgesehen. - [Aufgabe der Erfindung]
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein flexibles Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere von Ausgleichsgehäusen, und eine Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
- Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 5.
- Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin; die Ausgleichsgehäuse mit einer nach dem Pick-up-Prinzip arbeitenden Werkstückspindel zu greifen und zu spannen und mindestens einem drehangetriebenen Werkzeug zur Bearbeitung zuzuführen. Durch Weiterdrehen der Werkstückspindel um jeweils 90° kann das Werkstück nacheinander in vier, im rechten Winkel zueinanderstehenden Bearbeitungsrichtungen bearbeitet werden. Auf diese Weise ist die Einhaltung sehr enger Fertigungstoleranzen gewährleistet.
- Zur Bearbeitung der Achs- und Querbohrungen werden die erforderlichen Werkzeuge, beispielsweise zum Bohren, Drehen, Reiben, Räumen, Senken usw. in einem Magazin bereitgestellt und bei Bedarf in die Werkzeugspindel eingewechselt.
- Bei der Serienfertigung ist es zur Verringerung der Span-zu-Span-Zeit vorteilhaft, Kombiwerkzeuge einzusetzen und für jedes dieser Werkzeuge eine separate Werkzeugspindel vorzusehen.
- Zur Bearbeitung der Innenseiten des Ausgleichsgehäuses werden Drehwerkzeuge durch die seitlichen Gehäuseöffnungen im Gehäuseinneren positioniert und dort auf einen Dorn der mit einer drehantreibbare Werkzeugspindel verbunden ist, aufgefädelt. Für die Einhaltung der Fertigungstoleranzen ist es von Vorteil, die Werkzeuge auf der der Werkzeugspindel abgewandten Seite mit einer Pinole abzustützen.
- Bei einer weiteren Ausführung ist zum Halten der Werkzeuge im Spannmittel ein weitere Spannvorrichtung vorgesehen. Damit können in einem Magazin bereitgestellte Werkzeuge direkt aufgenommen werden. Dabei kann das Werkzeugmagazin vorteilhafter Weise auch außerhalb des Arbeitraumes angeordnet sein.
- Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben:
-
1 zeigt den Querschnitt einer Werkzeugmaschine -
2 Werkzeugmaschine, Ansicht von oben -
3a ,3b Ausdrehen von Bohrungen -
4a ,4b Reiben von Bohrungen -
5 Bearbeitung der Kugelsegmentflächen -
6 Bearbeitung der Anspiegelung -
7 Spannmittel mit Greifeinrichtung - In
1 ist eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine im Querschnitt schematisch dargestellt. Der Bettschlitten2 ist auf Führungsbahnen5 auf dem Grundkörper6 beweglich geführt und trägt den Kreuzschlitten3 , der auf den Führungsbahnen7 bewegbar ist. Die Führungsbahnen7 verlaufen in einer Richtung senkrecht zu den Führungsbahnen5 . Der Kreuzschlitten3 trägt die Werkstückspindel1 , welche an ihrer Unterseite mit einem Spannmittel8 Werkstücke9 greifen, spannen und transportieren kann. Die Werkstückspindel1 ist um die Rotationsachse4 drehantreibbar gelagert und im Kreuzschlitten3 in senkrechter Richtung bewegbar. Die Motorspindel10 ist mit dem Grundkörper6 starr verbunden. Die Pinole11 dient zum Abstützen von Werkzeugen im Innern der Werkstücke9 und ist auf Führungsbahnen12 am Grundkörper6 beweglich geführt. Motorspindel10 und Pinole11 rotieren um eine gemeinsame Drehachse13 . -
2 zeigt eine Werkzeugmaschine zur Serienfertigung in schematischer Darstellung in der Ansicht von oben: Über die Transporteinrichtung21 gelangen zu bearbeitende Werkstücke9 in den Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine hinein und bearbeitete Werkstücke aus dem Arbeitsbereich heraus. Die Motorspindel18 ist mit einem Werkzeug19 bestückt, mit welchem die Bohrungen des Werkstücks9 ausgedreht werden. In der Motorspindel17 befindet sich ein Werkzeug20 zum Reiben. Die Motorspindel10 trägt einen Aufnahmedorn für Werkzeuge15' . Im Werkzeugmagazin14 sind weitere Werkzeuge15 bereitgestellt, welche bei Bedarf mit dem Werkzeugwechsler16 in die Motorspindel10 eingewechselt werden. Zur Einhaltung der geforderten Fertigungstoleranzen werden die Werkzeuge15 ,15' während der Bearbeitung des Werkstücks9 von der Pinole11 abgestützt. - Ein Bearbeitungszyklus beginnt damit, dass sich der Spindelstock
32 entlang der Führungsschienen2 bewegt und die Werkstückspindel1 in eine Position oberhalb der Transporteinrichtung21 bringt. Die Werkstückspindel1 greift mit dem Spannmittel8 eines von den zu bearbeitenden Werkstücken9 und transportiert es in den Wirkbereich der Motorspindel18 . Dort werden die Bohrungen des Werkstücks9 vom Werkzeug19 ausgedreht. Da mit dem Werkzeug19 Bohrungen unterschiedlicher Durchmesser bearbeitet werden können, lassen sich die vier Bohrungen des Werkstücks9 nacheinander bearbeiten, wobei die Werkstückspindel1 jeweils eine 90° – Schwenkbewegung ausführt, um die nachfolgende Bohrung in eine Bearbeitungsposition zu bringen. - In
3a ist das Ausdrehen der Bohrung27 schematisch dargestellt. Die Bearbeitung erfolgt durch die Schneide26 und die Vorschubbewegung erfolgt durch Verfahren des Kreuzschlittens3 entlang der Führungsbahnen7 . - Gemäß
3b wurde das Werkstück gegenüber der Darstellung in3a um 90° gedreht. Die Drehung erfolgte durch eine entsprechende Schwenkbewegung der Werkstückspindel1 . Die Bohrung29 wird von der Schneide28 des Werkzeugs19 bearbeitet. Die Bearbeitung der Bohrungen30 und31 erfolgt entsprechend. - Anschließend werden die Bohrungen des Werkstücks
9 an der Motorspindel17 durch Reiben mit dem Werkzeug20 nachbearbeitet. Da in Analogie zum Ausdrehen auch beim Reiben die vier Bohrungen durch Schwenkbewegungen der Werkstückspindel1 in die jeweilige Bearbeitungsposition gebracht werden, können auch bei dieser Bearbeitung auf Grund der hohen Positioniergenauigkeit der Werkstückspindel1 sehr enge Fertigungstoleranzen sichergestellt werden. - Wie in
4a ersichtlich, wird die Bohrung27 von der Schneide33 bearbeitet und4b zeigt die Bearbeitung der Bohrung29 durch die Schneide34 . Das Reiben der Bohrungen30 und31 erfolgt entsprechend. - Zur Bearbeitung der Innenseiten des Werkstücks
9 werden Werkzeuge15 ,15' vom Werkzeugwechsler16 durch die seitlichen Gehäuseöffnungen35 im Inneren des Werkstücks positioniert, dort auf einen Aufnahmedorn36 der Motorspindel10 aufgefädelt und fixiert. In einer vorteilhaften Ausführung werden die Werkzeuge15 ,15' auf der der Motorspindel10 gegenüberliegenden Seite mit einer Pinole11 abgestützt. -
5 zeigt die Bearbeitung von Kugelsegmentflächen37 durch das Werkzeug15 . Die Pinole11 ist mit einem Stützdorn39 versehen, welcher durch Verfahren der Pinole entlang der Führungsbahnen12 in die Zentrierbohrung40 des Werkzeugs15 bewegt wird. - Zur Bearbeitung der Anspiegelungen
38 wurde das Werkstück9 in6 gegenüber der Darstellung in5 um 90° gedreht. Die Drehung erfolgte durch eine entsprechende Schwenkbewegung der Werkstückspindel1 . - In
7 ist im Spannmittel8 ein weitere Spanneinrichtung 41 zum Greifen von Werkzeugen15' vorgesehen. Zum Aufnehmen eines neuen Werkzeugs verfährt der Spindelstock32 in eine Position oberhalb des Werkzeugmagazins14 und die Spannein richtung41 erfasst das Werkzeug15' . Anschließend bewegt sich der Spindelstock32 zurück in den Wirkbereich der Motorspindel10 . Dort wird das Werkzeug15' durch die Öffnungen des Werkstücks hindurch auf den Aufnahmedorn36 aufgefädelt und vom Stützdorn39 der Pinole11 abgestützt. Die Verbindung zum Greifer41 wird gelöst und das Werkstück kann mit dem Werkzeug15' bearbeitet werden. - Die Vorschubbewegung erfolgt bei der Bearbeitung der Innenflächen, ebenso wie beim Ausdrehen und Reiben, durch Verfahren des Kreuzschlittens
3 entlang der Führungsbahnen7 . Nach erfolgter Bearbeitung wird das Werkstück9 wieder auf die Transporteinrichtung21 abgelegt. - Mit dieser Anordnung ist eine besonders flexible Bearbeitung von Ausgleichsgehäusen möglich, da bei Varianten mit abweichenden Maßen lediglich die Motorspindeln mit entsprechenden Werkzeugen zu bestücken und zur Bearbeitung der Innenflächen die jeweiligen Werkzeuge im Werkzeugmagazin bereitzustellen sind.
-
- 1
- Werkstückspindel
- 2
- Bettschlitten
- 3
- Kreuzschlitten
- 4
- Rotationsachse
- 5
- Führungsbahnen
- 6
- Grundkörper
- 7
- Führungsbahn
- 8
- Spannmittel
- 9
- Werkstück
- 10
- Motorspindel
- 11
- Pinole
- 12
- Führungsbahn
- 13
- Drehachse
- 14
- Werkzeugmagazin
- 15
- Werkzeug
- 15'
- Werkzeug
- 16
- Werkzeugwechsler
- 17
- Motorspindel
- 18
- Motorspindel
- 19
- Werkzeug
- 20
- Werkzeug
- 21
- Transporteinrichtung
- 24
- Anspiegelung
- 25
- Kugelsegmentfläche
- 26
- Schneide
- 27
- Bohrung
- 28
- Schneide
- 29
- Bohrung
- 30
- Bohrung
- 31
- Bohrung
- 32
- Spindelstock
- 33
- Schneide
- 34
- Schneide
- 35
- Gehäuseöffnung
- 36
- Aufnahmedorn
- 37
- Kugelsegmentfläche
- 38
- Anspiegelung
- 39
- Stützdorn
- 40
- Zentrierbohrung
- 41
- Spanneinrichtung
Claims (8)
- Verfahren zum Innen- und Außenbearbeiten von Werkstücken, insbesondere Ausgleichsgehäusen, in einer Werkzeugmaschine mit einer Werkstückspindel
1 , und mit mindestens einer Motorspindel10 , mit folgenden Verfahrensschritten: a) Aufnahme des Werkstücks9 von der Transporteinrichtung21 durch die Werkstückspindel1 mittels eines Spannmittels8 ; b) Bewegen des Werkstücks9 in den Wirkbereich der Motorspindel10 ; c) Bearbeiten des Werkstücks9 unter Verwendung wenigstens eines Werkzeugs19 ; d) Ändern der Bearbeitungsrichtung durch Drehen der Werkstückspindel1 ; e) Bearbeiten des Werkstücks9 unter Verwendung wenigstens eines Werkzeugs19 ; f) Bearbeiten der Innenflächen des Werkstücks9 durch Werkzeuge15 ,15' , welche durch die Öffnungen35 im Innern des Werkstücks positioniert und auf die Motorspindel10 aufgefädelt werden; g) Wiederholen der Schritte d) bis f), bis alle Bearbeitungsschritte am Werkstück9 ausgeführt sind; h) Ablage des Werkstücks9 auf die Transporteinrichtung21 , dadurch gekennzeichnet, dass alle Bearbeitungsschritte in einer Aufspannung erfolgen. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück
9 nacheinander in vier Bearbeitungsrichtungen auf zwei zueinander senkrecht angeordneten Achsen durch Schwenken der Werkstückspindel 1 um jeweils 90° bearbeitet wird. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge
15 ,15' auf der der Motorspindel10 gegenüberliegenden Seite mit einer Pinole11 abgestützt werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubbewegung durch Verfahren des Kreuzschlittens
3 entlang der Führungsbahnen7 erfolgt. - Werkzeugmaschine, zum Innen- und Außenbearbeiten von Werkstücken, insbesondere Ausgleichsgehäusen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer auf einem Kreuzschlitten
3 angeordneten Werkstückspindel1 zum Greifen, Spannen, Transportieren, Positionieren und Ablegen von Werkstücken9 , mit einer Spannvorrichtung41 im Spannmittel8 zum Auffädeln von Werkzeugen15 ,15' durch die Werkzeugöffnung35 auf den Spanndorn36 der Motorspindel10 , mit einer Transporteinrichtung21 , wobei die Werkzeugspindel1 in eine Position oberhalb der Transporteinrichtung21 verfahrbar ist, wobei die Werkstückspindel1 zum Ändern der Bearbei tungsrichtung drehbar gelagert ist. - Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auffädeln von Werkzeugen
15 ,15' durch die Werkzeugöffnung35 auf den Aufnahmedorn36 der Motorspindel10 ein Werkzeugwechsler16 vorgesehen ist. - Werkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abstützen der Werkzeuge
15 ,15' eine Pinole11 vorgesehen ist. - Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorspindel
10 fest mit dem Gehäuse 6 verbunden und die Pinole11 auf Führungsbahnen12 beweglich geführt ist.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Owner name: EMAG HOLDING GMBH, 73084 SALACH, DE |
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R034 | Decision of examining division/federal patent court maintaining patent in limited form now final |
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