-
Werkzeugmaschine Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit
einem mindestens eine Werkstückaufnahme aufweisenden Drehtisch, der schrittweise
in verschiedene Stellungen fortschaltbar ist und in diesen Stellungen gegen Drehung
gesichert werden und unabhängig von der Fortschaltbewegung in Richtung seiner Drehachse
einen Bearbeitungshub erfahren kann, um die Werkstückaufnahme bzw. -aufnahmen und
darauf angeordnete Werkstücke einer oder mehreren Bearbeitungsvorrichtungen zuzuführen.
Solche Werkzeugmaschinen werden beispielsweise als Mehrspindelfräsmaschinen ausgebildet,
wobei Werkstückaufnahmen längs des Umfangs des Drehtisches angeordnet sind und wobei
über dem Drehtisch an mehreren Bearbeitungsstellen Werkzeugspindeln angeordnet sind.
Der Drehtisch wird in seinen Bearbeitungsstellungen gegen die Werkzeuge angehoben,
wobei an mehreren Bearbeitungsstellen verschiedene Bearbeitungsgänge vorgenommen
werden. Dabei sind die in Richtung der Drehachse des Drehtisches wirkenden Arbeitsdrücke
im allgemeinen an den verschiedenen Bearneitungsstellen verschieden, was eine ungleichmäßige
Belastung des Arbeitstisches und somit ein auf den-#ielben wirkendes Kippmoment
verursacht. Werden diese Arbeitsdrücke vom Drehtisch auf seine Welle übertragen,
was bei bekannten Maschinen dieser Art stets der Fall ist, so ergibt sich eine gewisse
ungleichmäßige Deformation des Drehtisches und vor allem ein leichtes Kippen der
Drehtischachse in ihren Lagern. Diese Drehtischdeformation und vor allem die Kippbewegung
in der Drehtischlagerung sind für die verschiedenen Bearbeitungsstellungen des Drehtisches
ungleich, wodurch sich an entsprechenden Bearbeitungsstellen bei aufeinanderfolgend
bearbeiteten Werkstücken verschiedene Bearbeitungstiefen ergeben. Wenn auch diese
Unterschiede durch spielarme Lagerung und starre Ausführung des Drehtisches verhältnismäßig
klein gehalten werden können, so genügt doch die erreichbare Genauigkeit den heutigen
Anforderungen in vielen Fällen, insbesondere bei der Bearbeitung von Uhrenteilen,
nicht mehr. Ähnliche Probleme und Nachteile ergeben sich bei sogenannten Konsolfräsmaschinen,
deren Kreuzschlitten an einer zentralen Stelle durch Einwirkung von Nocken oder
einer Spindelmutter auf eine Hubstange verstellt werden kann. Auch in diesem Fall
wird der Arbeitsdruck im allgemeinen außerhalb der Hubstange angreifen, was zu Deformationen
des Kreuzschlittens bzw. leichtem Kippen in den Führungen führen kann, woraus sich
die oben bereits angegebenen Ungenauigkeiten ergeben.
-
Es ist auch bereits bekannt, einen Drehtisch am Umfang bzw. an seiner
außerhalb der Drehachse liegenden Fläche durch öldruckkissen in seiner Arbeitsstellung
zu unterstützen und damit die außerhalb der Drehachse auf den Drehtisch wirkenden
Arbeitsdrücke unmittelbar aufzunehmen und Verformungen des Drehtisches herabzusetzen.
Diese Maßnahme ist jedoch mit erheblichen Nachteilen verbunden. Durch die Anordnung
der Gegenlager der öldruckkissen in einem feststehenden, starren Maschinenteil ist
es nicht möglich, dem Drehtisch einen Zustellhub zu erteilen. Die Zustellbewegung
muß daher den Werkzeugen erteilt werden, womit sich für die Werkzeuge erst wieder
das Problem ergibt, Ungenauigkeiten in der Bearbeitungstiefe durch Formänderungen
der Werkzeughalter unter Einwirkung der Arbeitsdrücke zu verhindern. Diese vorbekannten
Anordnungen mit öldruckkissen haben daher gar keine Lösung für das Problem gebracht,
eine Zustellbewegung von stets starr vorbestimmtem Ausmaße zu erzeugen. Außerdem
ist es klar, daß auch die tragenden öldruckkissen eine nicht eindeutig bestimmte
Dicke aufweisen, also an stark belasteten Stellen dünner sind als an drucklosen
Stellen. Es wurde daher auch aus diesem Grunde hier nicht das Problem in befriedigender
Weise gelöst, eine für jeden Arbeitsgang eindeutige Lage der Werkstückaufnahmen
bzw. der darin befindlichen Werkstücke zu erreichen.
-
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Werkstückaufnahmen im
Drehtisch oder sonstigen
Förderorgan beweglich anzuordnen und bei
den Bearbeitungsstellen durch Auflaufen auf starre Nocken oder Führungen gegen die
Werkzeuge anzuheben. Der große Nachteil dieser Vorschläge liegt jedoch darin, daß
keine unabhängige Steuerung der Fortschaltbewegung von einer Arbeitsstelle zur anderen
und der Zustellbewegung mehr möglich ist, weil die Fortschaltbewegung selbst die
Werkstückaufnahmen auf die Nocken oder Führungen auflaufen läßt, so daß die Werkstücke
während der im allgemeinen quer zur Bearbeitungsrichtung verlaufenden Fortschaltbewegung
bereits zugestellt werden. Wenn daher nicht gemäß einem der Vorschläge Profile in
Fortschaltrichtung zu fräsen sind, muß nach der gemeinsamen Fortschalt- und Zustellbewegung
erst noch eine besondere Zustellbewegung der Werkzeuge herbeigeführt werden. Gemäß
obenstehendem unterscheidet sich die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine bereits in
ihrer Zielsetzung dadurch von den Vorschlägen, daß der Bearbeitungshub unabhängig
von der Fortschaltbewegung des Drehtisches erteilt werden kann.
-
Um auch unter diesen Voraussetzungen allen Werkstückaufnahmen einen
gleichen bzw. einen vorbestimmten Bearbeitungshub zu erteilen, ist die erfindungsgemäße
Werkzeugmaschine dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Drehlagers des Drehtisches
längs desselben in einem festen Maschinenteil abgestützte, hydraulisch oder pneumatisch
betätigbare Kolben od. dgl. angeordnet sind, deren Hub durch starre Anschläge begrenzt
ist und dem Drehtisch bzw. dessen Werkstückaufnahme bzw. -aufnahmen gleichmäßig
mitgeteilt wird. Durch diese Maßnahmen treten Verformungen des Drehtisches praktisch
nicht mehr auf, und Kippbelastungen in der Lagerung des Drehtisches können vollständig
vermieden werden, so daß die oben beschriebenen Mängel bekannter ähnlicher Maschinen
sich vermeiden lassen.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die erfindungsgemäße
Werkzeugmaschine dadurch gekennzeichnet, daß zum Anheben jeder vorhandenen Werkstückaufnahme
unabhängig vom wirksamen Arbeitsdruck um einen genau vorbestimmten Betrag jeder
möglichen Arbeitsstellung der Werkstückaufnahmen ein Hubzylinder gesondert zugeordnet
ist bzw. eine Anzahl von Hubzylindern in gleichmäßiger Verteilung längs des Umfangs
des Drehtisches angeordnet sind, welche Hubzylinder in einem festen Maschinenteil
in Hubrichtung verstellbar, z. B. einstellbar verschraubt sind, und wobei die Hübe
der einzelnen Hubzylinder durch starre, z. B. an den Dekkeln der Hubzylinder angebrachte
Anschläge bestimmt sind. Zur Feineinstellung des Hubes an den einzelnen Stellen
kann daher lediglich der an der betreffenden Stelle wirkende Hubzylinder fein eingestellt
werden. Es ist auch möglich, die leicht zugänglichen Zylinder auszubauen und gegen
solche mit anderem Hub, anderer Hubkraft oder sonstigen anderen Eigenschaften zu
vertauschen.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschine dargestellt. Die in der einzigen Figur im Axialschnitt dargestellte
Maschine weist ein Gestell l auf, mit dem ein ringartiger Träger 2 verschraubt ist.
Mit dem Träger 2 ist ein massiver, möglichst starrer Ring 3 (in nicht dargestellter
Weise) fest verbunden. Im Träger 2 ist ferner ein Lager 4 für die hohle Welle 5
eines Drehtisches 6 montiert. Am unteren (nicht dargestellten) Teil der Welle 5
sind an sich bekannte Fortschaltmittel für den Drehtisch 6 und weitere Lager für
die Welle 5 vorgesehen. Am Drehtisch 6 sind im Ausführungsbeispiel vier schematisch
dargestellte Werkstückaufnahmen 7 vorgesehen, in die an der in der Figur links dargestellten
Stelle unbearbeitete Werkstücke eingespannt werden können. Alle Werkstückaufnahmen
sind mit einem federbelasteten Auswerfmechanismus 8 ausgerüstet, dessen Betätigungsstift
9 auf der Unterseite des Drehtisches 6 vorsteht und beim Erreichen der in der Figur
links dargestellten Ladestellung zum Auswerfen des bearbeiteten Werkstückes von
einem Nocken 10 angehoben wird. Das ausgeworfene Werkstück wird z. B. in an sich
bekannter Weise in den konischen Mittelteil 11 des Drehtisches ausgestoßen,
von wo es durch die Hohlwelle 5 in einen Behälter gelangt.
-
über dem Drehtisch 6 sind drei je um 90° gegeneinander versetzte Werkzeugspindeln
12 angeordnet, die (in nicht dargestellter Weise) von Motoren 13 angetrieben werden.
Jeder Werkzeugspinde112 ist ein Niederhalter 14 zugeordnet, der dazu bestimmt ist,
das Werkstück während der Bearbeitung in der vorgeschriebenen Lage zu sichern.
-
Der Ring 3 ist mit Bohrungen 15 versehen, die am unteren Ende ein
Innengewinde 16 aufweisen. Mit dem Gewinde 16 jeder Bohrung 15 ist ein Zylinder
17 verschraubt, in dem ein Kolben 18 entgegen der Wirkung einer Druckfeder 19 aus
der dargestellten Ruhelage nach oben verschoben werden kann, wenn durch eine Leitung
20 Drucköl oder Druckluft unter den Kolben 18 eingelassen wird. Die mit einer Schulter
21 versehene Kolbenstange 22 des Kolbens 18 ragt durch eine Bohrung des Zylinderdeckels
23 und eine Bohrung 24 des Trägers 2 bis unmittelbar unter eine ebene Stützfläche
25 des Drehtisches 6. Am Zylinderdeckel. 23 ist eine Anschlagfläche 26 gebildet,
die in später beschriebener Weise mit der Schulter 21 der Kolbenstange 22 zusammenarbeitet.
Der mit dem Zylindermantel 17 verschraubte Zylinderdeckel 23 ist mittels
im Träger 2 eingelassener Madenschrauben 27 gegen Drehung gesichert. Wird der Kolben
hydraulisch betätigt, so ist am Zylinderboden ein Entlüftungsventil 28 vorgesehen.
Vorzugsweise werden die Zylinder 17 bzw. Hubkolben 18 in gleichmäßiger Verteilung
längs des Umfangs des Drehtisches 6 bzw. des Ringes 3 angeordnet. In der Zeichnung
ist jedoch der Einfachheit halber nur ein einziger Zylinder 17 dargestellt. Die
Zylinder können beispielsweise so angeordnet sein, daß die Kolbenstangen 22 je in
einer symmetrisch oder annähernd symmetrisch durch jede Werkstückaufnahme 7 verlaufenden
Axialebene des Drehtisches liegen. In diesem Falle würde also in unmittelbarer Nähe
jeder Bearbeitungsstelle einschließlich der Ladestelle je ein Hubzylinder 17 vorhanden
sein. Unter Umständen kann es jedoch aus Platzgründen vorteilhafter sein, symmetrisch
zwischen je zwei benachbarten Bearbeitungsstellen unterhalb des Drehtisches 6 einen
Hubzylinder 17 anzuordnen. Es können auch mehr oder weniger Hubzylinder als
Arbeitsstellen vorgesehen sein.
-
Die dargestellte Mehrspindelfräsmaschine arbeitet wie folgt: Bei der
dargestellten Lage herrscht in den Hubzylindern 17 kein Druck und die Kolben 18
werden daher von der Feder 19 in ihrer dargestellten unteren Endlage gehalten, bei
welcher die oberen Enden der Kolbenstangen 22 leicht von der Stützfläche 25 des
Drehtisches 6 abgehoben sind. Der Drehtisch 6 wird in dieser Lage von einem (nicht
dargestellten)
mit der Welle 5 verbundenen Axiallager getragen.
Ist an der in der Figur links dargestellten Ladestellung das bearbeitete Werkstück
ausgestoßen und ein nicht bearbeitetes Werkstück eingesetzt worden, so wird der
Drehtisch 6 um 90° fortgeschaltet und in der neuen Bearbeitungsstellung gegen weitere
Drehung verriegelt. Durch automatisch arbeitende Steuerventile wird nun Drucköl
durch die Leitungen 20 in die Zylinder 17 eingelassen, womit die Kolben 18 gegen
die Druckkraft der Federn 19 angehoben werden, bis die Schultern 21 gegen die starren
Anschlagflächen 21 der Zylinderdeckel 23 anstoßen und damit den Hub des Kolbens
18 bzw. der Kolbenstange 23 begrenzen. Dabei sind nun die verschiedenen Kolbenstangen
auf die Stützfläche 25 des Drehtisches 6 aufgetroffen und haben diesen Drehtisch
an allen Stellen um einen durch den Hub der Kolbenstangen genau bestimmten Betrag
gegen die (nicht dargestellten) Werkzeuge angehoben und in Bearbeitungslage gebracht.
Nach der Bearbeitung der Werkstücke durch die verschiedenen Werkzeuge wird das Drucköl
wieder aus den Zylindern 17 abgelassen, womit der Drehtisch 6 in die dargestellte
Lage abgesenkt wird. Inzwischen ist bereits ein neues Werkstück eingesetzt worden,
so daß mit der Fortschaltung des Drehtisches sofort ein neuer Bearbeitungsgang beginnen
kann.
-
Dank der Anordnung mehrerer, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang
des Drehtisches verteilter Hubzylinder bzw. Hubkolben wird der Drehtisch 6 auch
bei stark unterschiedlichen Arbeitsdrükken durch die verschiedenen Werkzeuge an
allen Stellen um genau denselben Betrag angehoben, wobei Verformungen des Drehtisches
und Kippbewegungen der Drehtischwelle in ihrer Lagerung praktisch ausgeschlossen
sind und somit keinen nachteiligen Einfluß auf die Bearbeitungsgenauigkeit ausüben
können. Voraussetzung für die Erzielung der angestrebten hohen Genauigkeit ist es
allerdings, daß die Hübe aller Kolben 18 genau gleich eingestellt sind. Das wird
durch genauestes Einstellen der Zylinder 17 erreicht, und zwar in der Weise, daß
der einzustellende Zylinder mit seinem Gewinde 17' mehr oder weniger tief in das
Gewinde 16 des Trägers 3 eingeschraubt wird. Damit wird auch die Anschlagfläche
26 des Zylinderdeckels 23 fein eingestellt und bewirkt somit eine Einstellung des
Kolbenhubes. Erfordert die Bearbeitung einer neuen Serie anders gearteter Werkstücke
einen andern Drehtischhub, so kann dieser Hub in gewissen Grenzen ebenfalls durch
Verstellung der Zylinder 17 in ihren Gewinden 16 erreicht werden. Soll der Hub um
größere Beträge geändert werden, als dies durch Verstellung der Zylinder 17 möglich
ist, so können die Zylinder nach Abtrennung der Druckleitungen 20 durch andere Zylinder
ersetzt werden, die in einem andern Hubbereich zu arbeiten gestatten.
-
Wie bereits angedeutet, können natürlich an Stelle hydraulischer Zylinder
auch pneumatische Zylinder verwendet werden. Es wäre jedoch auch möglich, an Stelle
von Kolben für jede Stützstelle eine starke Druckfeder vorzusehen, welche die ihr
zugeordnete Hubstange 22 gegen einen Anschlag anzuheben gestattet und deren Kraft
größer ist als der von der Hubstange 22 aufzunehmende Anteil des Drehtischgewichtes
und der Bearbeitungsdrücke. In diesem Falle könnten dann rein mechanisch wirkende
Nokken, Exzenter od. dgl. vorgesehen sein, welche die Hubstangen 22 entgegen der
Wirkung der erwähnten Druckfedern wieder vom Drehtisch abzuheben gestatten.
-
Wie erwähnt, können natürlich andere zahlenmäßige Anordnungen von
Bearbeitungsstellen oder von Hubeinrichtungen 22 vorgesehen sein, und es kann unter
Umständen auch nur eine einzige Bearbeitungsstelle vorhanden sein. Auch braucht
die Erfindung nicht auf vertikalachsige Drehtische beschränkt zu sein, sondern hat
ihre Bedeutung auch für Drehtische mit schiefstehender oder horizontaler Achse.