DE10312445A1

DE10312445A1 - Ultraschall-Schneidgerät und CNC-Werkzeugmaschine zur Verwendung mit einem derartigen Gerät

Info

Publication number: DE10312445A1
Application number: DE2003112445
Authority: DE
Inventors: Max Mayer
Original assignee: MAKA - MAX MAYER MASCHINENBAU GmbH; MAKA MAX MAYER MASCHB GmbH
Current assignee: MAKA - MAX MAYER MASCHINENBAU GmbH; MAKA MAX MAYER MASCHB GmbH
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-21
Also published as: DE10312445B4

Abstract

Beschrieben wird ein Ultraschall-Schneidgerät, welches ohne eigenen Bahnsteuerantrieb an das Werkzeugmaschinen-Aggregat einer CNC-Werkzeugmaschine angeschlossen werden kann. Das erfindungsgemäße Ultraschall-Schneidgerät wird wie andere Werkzeuge aus dem Werkzeugmagazin oder aus Sonderablageplätzen durch die Maschine programmgesteuert eingewechselt und mit der Motorspindel gekuppelt. Die Führung des Ultraschallmessers auf beliebigen im Raum liegenden Schneidbahnen wird durch die Frässpindel des voll gesteuerten Bearbeitungsmotors bewirkt. Ein am Maschinenaggregat festlegbarer Adapter besitzt einen Werkzeugaufnahme-Anschluss, der entsprechend den üblichen Werkzeugaufnahme-Anschlüssen ausgebildet und mit der Frässpindel des Werkzeugaggregats kuppelbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine CNC-Bearbeitungsmaschine. Diese Maschinen arbeiten programmgesteuert mit einem Werkzeug-Wechselsystem, mit dem die verschiedensten Werkzeuge automatisch aus einem Werkzeugmagazin geholt und in das Antriebssystem eingewechselt, d.h. mit der Frässpindel des Werkzeugaggregates gekoppelt werden.

Verschiedene Bearbeitungswerkzeuge, beispielsweise über Sonotroden in Ultraschallschwingungen versetzte Ultraschallmesser, können nicht direkt mit der Fässpindel des Werkzeugaggregates der CNC-Maschine gekoppelt werden. Aus diesem Grunde wurden bisher bei CNC-Maschinen gesonderte Ultraschallmesser-Aggregate mit einem eigenen Antriebssystem eingesetzt. Zu diesem Zweck gibt es fix installierte Vorrichtungen zum räumlichen Schneiden von dünnwandigen Formteilen mit einem Ultraschallmesser, d.h. es wurden gesonderte Werkzeugaggregate für Ultraschallbearbeitung bzw. Fräsbearbeitung am Portal der Maschine aufgehängt.

Es ist ferner bekannt, bei einer CNC-Werkzeugmaschine das Fräser-Werkzeugaggregat manuell austauschbar gegen eine Ultraschall-Schneidvorrichtung mit Motorantrieb zu gestalten. Hierdurch ergab sich zwar eine Ersparnis im Hinblick auf den Trägeraufbau, jedoch schloss die erforderliche manuelle Umrüstung einen automatischen Fertigungsvorgang aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, durch die es möglich wird, in einem kontinuierlichen CNC-gesteuerten Arbeitsablauf auch Ultraschallmesser-Aggregate oder ähnliche Aggregate einzuschalten, die nicht unmittelbar in das Spannfutter der Frässpindel einsetzbar sind.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.

Durch die Erfindung wird es möglich, im Verlauf eines Produktionsprozesses abwechselnd hintereinander verschiedene Bearbeitungswerkzeuge in Verbindung mit Ultraschall-Schneidgeräten einzusetzen. Das Wesen der Erfindung beruht demgemäß auf einer Adapter-Anordnung, die automatisch mit dem Werkzeugaggregat kuppelbar ist, wobei erforderlichenfalls die Spindeldrehzahl auf die für die Bahnsteuerung des betreffenden Werkzeugs geeignete Drehzahl eingestellt werden kann, das dann numerisch über den Fräsmotor gesteuert jeder vorgegebenen Kurve interpolierend folgen kann. Ein getrennter Steuerantrieb für das Ultraschallmesser ist daher nicht erforderlich.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine CNC-Werkzeugmaschine mit einem Ultraschall-Schneidgerät nach den Ansprüchen 1 bis 7. Hierbei kann der Bearbeitungsmotor gegenüber dem um eine vertikale vierte Achse schwenkbaren Träger um eine fünfte Achse schwenkbar sein, die gegenüber der vierten Achse vorzugsweise um 90° oder um ca. 50° angestellt ist.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Ultraschall-Schneidgerät zur Einwechslung in eine in der Zeichnung schematisch dargestellte CNC-Bearbeitungsmaschine;
2 eine der 1 entsprechende Ansicht mit einem abgewandelten Aufbau der CNC-Bearbeitungsmaschine.
Am nicht dargestellten Portal einer CNC-Werkzeugmaschine ist ein Träger 10 über ein Drehgelenk 12 aufgehängt. Das Drehgelenk 12 mit einer vierten Achse A ist in der dritten Achse Z höhenverstellbar. Am Träger 10 ist über ein weiteres Drehgelenk 14 mit einer fünften Achse B ein Werkzeugaggregat 16 mit einer Frässpindel 18 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 verläuft die fünfte Drehachse B in einem Winkel von 90° gegenüber der Vertikalen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist die fünfte Achse B unter einem Winkel von 50° gegenüber der Vertikalen angestellt. Die Frässpindel 18 ist um eine sechste Achse C CNC-gesteuert drehbar.
Das in der Zeichnung dargestellte Ultraschall-Schneidgerät 20 ist in die Bearbeitungsmaschine einwechselbar, und zu diesem Zweck ist ein Träger des Ultraschallmessers am Werkzeugaggregat 16 drehfest ankoppelbar. Im Betrieb holt die Maschine programmgesteuert die verschiedenen Werkzeuge bzw. den Träger mit dem Ultraschall-Schneidgerät nacheinander aus dem Werkzeugmagazin oder Sonderablageplätzen und kuppelt das jeweilige Werkzeug mit dem Anschluss der Frässpindel bzw. mit dem Werkzeugaggregat 16. Zu diesem Zweck weist das Ultraschall-Schneidgerät einen mit dem Werkzeugaggregat drehfest kuppelbaren Trägerrahmen 26 und einen Werkzeugaufnahme-Anschluss 22 in diesem Rahmen auf, der in gleicher Weise wie die Werkzeugaufnahmen der benutzten Werkzeuge ausgebildet und automatisch mit dem Anschluss 24 der Frässpindel 18 kuppelbar ist. Der Werkzeugaufnahme-Anschluss 22 ist in dem Rahmen 26 um eine Achse 28 drehbar gelagert und über ein Untersetzungsgetriebe 30 mit einem Lager 32 eines Ultraschallmessers 34 verbunden, welches CNC-gesteuert um die Achse 36 CNC-gesteuert derart durch die Frässpindel eingestellt wird, dass die Schneide des Messers auf die Schneidbahn ausgerichtet ist. Das Ultraschallmesser wird über einen Ultraschall-Prozessor 38 in Schwingungen versetzt. Die Achse 36 des Ultraschallmessers liegt zweckmäßig – wie im Ausführungsbeispiel dargestellt – parallel zur Achse 28' des Werkzeugaufnahme-Anschlusses 22, könnte aber auch in einem Winkel hierzu angestellt sein. Ein Steckeranschluss 40 des Rahmens 26 wird beim Einwechseln des Ultraschall-Schneidgerätes mit einem Steckeranschluss 42 des Werkzeugaggregates 16 in Verbindung gebracht, um die Energiezuführung nach dem Ultraschall-Prozessor 38 zu sichern. Am Rahmen 26 sind weiter Passstifte 44 eingesetzt, die mit Passausnehmungen 46 des Werkzeugaggregates 16 zusammenwirken, um eine Drehmomentstütze zu bilden. Nach dem Ausführungsbeispiel liegt die den Ultraschall-Prozessor bildende Sonotrode im Betrieb seitlich zum Motoraggregat.
Durch die Erfindung wird es möglich, ein Ultraschall-Schneidgerät ohne eigenen Führungsantrieb in eine CNC-Maschine einzuwechseln, deren mit einem Werkzeug-Wechselsystem ausgerüstetes Werkzeugaggregat über eine CNC-Steuerung den Antrieb und die Führung des Ultraschallmessers bewirkt. Durch die Erfindung wird ein Adapter geschaffen, mit dem Werkzeuge, die nicht direkt zur Kopplung mit einem Werkzeug-Wechselsystem geeignet sind, mit dem Werkzeugaggregat der CNC-Maschine gekoppelt werden können. Die Erfindung ist in einer Linie auf Ultraschall-Schneidegeräte gerichtet, jedoch auch für andere Werkzeuge anwendbar, für die ähnliche Bedingungen vorliegen, z.B. Rollschneidaggregate.

10: Träger
12: Drehgelenk
14: Drehgelenk
16: Werkzeugaggregat
18: Frässpindel
20: Ultraschall-Schneidgerät
22: Werkzeug-Aufnahmeanschluss
24: Anschluss
26: Rahmen
28: Achse
30: Untersetzungsgetriebe
32: Lager
34: Ultraschallmesser
36: Achse
38: Ultraschall-Prozessor
40: Steckeranschluss
42: Steckeranschluss
44: Passstifte
46: Passausnehmungen

Claims

Ultraschall-Schneidgerät (20) für eine CNC-Werkzeugmaschine mit einem voll gesteuerten mit Frässpindel (18) ausgerüsteten Werkzeugaggregat (16) und einem Werkzeug-Wechselsystem, gekennzeichnet durch einen mit einem Werkzeug-Aufnahmeanschluss (22) versehenen, am Werkzeugaggregat (16) ankoppelbaren Adapter (26), der ein getrieblich mit dem Anschluss (22) verbundenes durch die Frässpindel (18) bahngesteuertes Ultraschallmesser (34) lagert.
Ultraschall-Schneidgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – der Adapter weist einen Rahmen (26) auf, der am Motoraggregat (16) festlegbar ist; – der Rahmen (26) lagert die Werkzeugaufnahme (22) zur drehfesten Kupplung mit der Spindelwelle (18) des Werkzeugaggregates; – die Werkzeugaufnahme (22) ist über ein Untersetzungsgetriebe (30) mit einem Lager (32) des Ultraschallmessers (34) verbunden; – das Ultraschallmesser (34) steht mit einem Ultraschall-Prozessor (38) in Wirkverbindung; – der Rahmen (26) ist mit den von ihm getragenen Bauteilen CNC-gesteuert aus dem Werkzeugmagazin in die Hauptspindel einwechselbar.
Ultraschall-Schneidgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (26) einen Steckeranschluss (40) trägt, der beim Einwechseln mit einem am Träger des Bearbeitungsmotors (16) angeordneten Gegenkontakt (42) zusammenwirkt.
Ultraschall-Schneidgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Drehmomentenstütze (44, 46) zwischen Rahmen (26) und Motorträger.
Ultraschall-Schneidgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Passstifte (44) am Rahmen (26) mit parallel zur Spindelachse liegenden Achsen, die in Anschlussstellung in Passlöcher (46) am Motorträger eingreifen.
Ultraschall-Schneidgerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Ultraschallmessers (34) parallel zur Achse der Werkzeugaufnahme verläuft.
Ultraschall-Schneidgerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Ultraschallmessers (34) im Winkel zur Achse der Werkzeugaufnahme angestellt ist.
Ultraschall-Schneidgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Ultraschallmessers (34) CNC-gesteuert ist.
CNC-Werkzeugmaschine mit einem Ultraschall-Schneidgerät nach den Ansprüchen 1 bis 8.
CNC-Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, bei der der Bearbeitungsmotor (16) gegenüber dem um eine vertikale vierte Achse (A) schwenkbaren Träger (10) um eine fünfte Achse (B) schwenkbar ist, die gegenüber der vierten Achse um 90° angestellt ist.
CNC-Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, bei der der Bearbeitungsmotor (16) gegenüber dem um eine vertikale vierte Achse (A) schwenkbaren Träger (10) um eine fünfte Achse (B) schwenkbar ist, die gegenüber der vierten Achse um ca. 50° angestellt ist.