DE1552393C - - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwerwerk- Voraussetzungen für eine möglichst weitgehende zeugmaschine mit einer drehbaren Werkstück- Fertigstellung eines Werkstückes in einer Aufspanaufnahme in Form einer Planscheibe bzw. eines Auf- nung bietet.

spanntisches und einer an einem linear verstellbaren Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß Werkzeugträger schwenkbar angeordneten Kopf mit 5 der am Werkzeugträger vorgesehene Kopf mit der einer drehantreibbaren Werkzeugspindel, wobei die Werkzeugspindel mittels numerisch steuerbarer An-Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werk- triebe um zwei Achsen dreh- oder schwenkbar ist. stück in drei linearen Achsen und um wenigstens Durch Verwendung einer Bahnsteuerung kann bei zwei Dreh- oder Schwenkachsen numerisch steuerbar gleichzeitigem Ablauf dieser Bewegungen das Werksind, ίο zeug auf einer beliebigen räumlichen Bahn geführt

Es ist eine numerisch gesteuerte Werkzeug- werden. Dies ist von besonderem Vorteil, weil nun maschine bekannt (USA.-Patentschrift 3 232 141), der im Verhältnis zum Werkstück kleinere und leichbei der eine drehbare Werkstückaufnahme auf einem tere Kopf Bewegungen übernehmen kann, die sonst Kreuztisch angeordnet ist, so daß die Werkstück- vom Werkstück bzw. das Werkstück tragenden EIeaufnahme außer der Drehbewegung lineare Bewegun- 15 menten auszuführen wären. Die erfindungsgemäße gen in zwei verschiedenen horizontalen Richtungen Maschine ermöglicht es also, komplizierte Formen ausführen kann. An einem Ständer der Maschine ist in drei Dimensionen in sehr günstiger Weise herein Schlitten vertikal verstellbar, der einen um eine zustellen. Wird der Kopf mit einem feststehenden horizontale Achse drehbaren Kopf mit einer Werk- Werkzeug versehen, so lassen sich z. B. Dreharbeiten zeugspindel aufweist. An dem drehbaren Kopf läßt ao wie auf einer konventionellen Karusselldrehmaschine sich zusätzlich noch eine parallel zu· der Werkzeug- ausführen' wobei die Einstellbarkeit des Kopfs ebenspindel axial verschiebbare Hilfsspindel vorsehen. falls von Vorteil ist. Durch die Erfindung ist somit Die Werkzeugspindel selbst kann bei dieser Maschine eine Universal-Werkzeugmaschine geschaffen, auf der nur zwei Bewegungen ausführen, nämlich eine Werkstücke der verschiedensten Art in Unterschied-Schwenkung durch Drehen des Kopfes und eine 35 licher Weise besonders zweckmäßig bearbeitet wervertikale Bewegung durch Verstellen des den Kopf den können.

tragenden Schlittens. Alle anderen Bewegungen müs- Das drehend antreibbare Werkzeug kann z. B. ein sen vom Werkstück ausgeführt werden. Dies ist von Stirnfräser oder Messerkopf sein. Es wird durch die Nachteil, wenn z. B. Ausnehmungen am Werkstück numerische Steuerung mit seiner Drehachse in gehergestellt oder vertieft liegende Konturen bearbeitet 30 wünschter Zuordnung zur Flächennormale des jewerden sollen, beispielsweise durch Fräsen. Dazu weils bearbeiteten Elements am Werkstück geführt, müssen dem Werkstück dann wenigstens zwei ver- . Weiterhin kann das Werkzeug auch eine Schleifschiedene Bewegungen erteilt werden. scheibe sein, z. B. eine Topfscheibe.

In der modernen Technik gibt es Werkstücke, Eine zweckmäßige Ausführung der Maschine beinsbesondere auch solche von erheblichen Ausmaßen, 35 steht darin, daß der Werkzeugträger in an sich bedie nicht nur Fräsarbeitsgänge erfordern, sondern an kannter Weise vertikal verstellbar an einem Support denen auch eine Drehbearbeitung vorgenommen wer- angeordnet ist, der seinerseits horizontal an einem den muß. Bei Senkrechtdrehmaschinen ist es be- von einem Ständer gehaltenen Querbalken verschiebkannt, einen Werkzeugträger so zu gestalten, daß in bar ist. Es körinen mit einer so ausgebildeten Maihn außer einem Halter für ein Drehwerkzeug wahl- 40 schine auch sehr hohe oder unregelmäßige Werkweise auch andere Werkzeughalter mit drehbaren stücke mit räumlich gekrümmten Flächen ohne Werkzeugen einsetzbar sind (deutsche Auslegeschrift Schwierigkeiten bearbeitet werden.
(1 180 603), so daß ζ. B. in das Werkstück Löcher Zusätzlich zu den bestehenden Möglichkeiten kann gebohrt oder Nuten eingefräst werden können. Für auch die Drehbewegung der Werkstückaufnahme um diese Zwecke kann die Planscheibe einer Karussell- 45 ihre Drehachse in an sich bekannter Weise numerisch drehmaschine außer einer mittels Hauptantriebs be- steuerbar sein, wodurch sich eine weitere Vergrößewirkten Umlaufbewegung für die Drehoperationen rung des Einsatzbereiches der Maschine ergibt,
einen Schleichgang als Rundlaufvorschub erhalten, Die numerische Steuerung kann außer zur Bearbei- bzw. es kann eine Teilvorrichtung vorgesehen wer- tung räumlich gekrümmter Flächen mittels eines den. Bekannt ist auch ein Zweiständer-Fräs- und 50 Fräs- oder Schleifwerkzeuges auch zur Durchführung Bohrwerk (deutsche Patentschrift 946 500), bei dem von Drehoperationen eingesetzt werden. Dabei werein Spindelstock mit einem Universalfräskopf und mit den beispielsweise nur die linearen Bewegungen des einem Werkzeugträger zum Senkrechtdrehen aus- Werkzeugträgers in zwei Richtungen bahngesteuert, gerüstet werden kann. Mit derartigen Maschinen Selbstverständlich kann die Steuerung hierbei außerist es jedoch nicht möglich, außer der Durchführung 55 dem das Schalten der Drehzahlen der Planscheibe von Drehoperationen mit umlaufendem Werkstück und weitere für den Arbeitsablauf wichtige Komauch räumlich gekrümmte Flächen zu erzeugen. mandos übernehmen. Insbesondere läßt sich die

Ziel der Erfindung ist es, bestehende Unzulänglich- Maschine auch mit einem durch die Steuerung schaltkeiten und Nachteile zu überwinden und eine nume- baren Revolverkopf ausstatten,
risch gesteuerte Maschine der eingangs genannten 60 Außer Dreh-, Fräs- und Schleifwerkzeugen können Art zu schaffen, die vielseitig einsetzbar ist und in weiterhin auch Bohrwerkzeuge, Honwerkzeuge oder he:;ondcrs zweckmäßiger Weise die Bearbeitung von sonstige Werkzeuge zum Einsatz gelangen. Die Ma-Wcrkstücken mit komplizierten Formen gestattet, schine läßt sich ferner mit einem Werkzeugwechselinsbesondere auch großer und schwerer Werkstücke, magazin ausstatten.

wie sie z. B. in der modernen Luftfahrttechnik und 65 Die erfindungsgemäße Maschine stellt ein echtes

in der Raumfahrt- und Raketentechnik benötigt wer- Maschinen- oder Bearbeitungszentrum dar, welches

den. Die Erfindung strebt weiterhin die Schaffung die Bearbeitung komplizierter räumlicher Formen

•-■inor Maschine an, die als Bearbeitungszentrum alle ohne Modell od. dgl. ermöglicht und außerdem in

der Lage ist, Arbeitsgänge wie Drehen, Bohren, Fräsen, Schleifen usw. mit der Leistung einer sonst jeweils benötigten konventionellen Einzelmaschine auszuführen, sei es über Handeingabe oder von einem Informationsträger numerisch gesteuert.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Maschine. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der Maschine,

F i g. 2 den unteren Teil eines Werkzeugträgers in vergrößerter Darstellung,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig.2,

Fig.4 ein Beispiel für ein auf der Maschine zu bearbeitendes Werkstück in Draufsicht und

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 4.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Maschine ist ein Ständer 1 auf einem Bett 2 verschiebbar angeordnet. Am Ständer 1 ist in vertikaler Richtung ein Querbalken 3 verstellbar, an dem ein Planschlitten oder Support 4 horizontal verschiebbar ist. Im Support 4 ist ein Werkzeugträger 5 in Form eines Stößels oder Schiebers vertikal verstellbar. Dieser Werkzeugträger ist an seinem unteren Ende mit einem um eine Achse α schwenkbaren Kopf 6 ausgerüstet, der sowohl ein drehend antreibbares Werkzeug 7 als auch ein oder mehrere feststehende Werkzeuge aufnehmen kann. Zum Antrieb drehbarer Werkzeuge dient ein Elektromotor 9 und gegebenenfalls ein im Werkzeugträger 5 untergebrachtes, nicht wiedergegebenes Getriebe. Der schwenkbare Kopf 6 ist in einem gabelförmigen Halter 8 gelagert, der seinerseits um eine Längsachse b des Werkzeugträgers 5 drehbar ist.

Wie aus den F i g. 2 und 3 im einzelnen hervorgeht, weist der im Werkzeugträger 5 mit Hilfe von Wälzlagern 20 drehbar gelagerte gabelförmige Halter 8 einen Zahnkranz 21 auf, in den das Ritzel 22 eines spielfreien Getriebes eingreift, das in beiden Drehrichtungen mittels eines Antriebs 23 angetrieben werden kann.

Ein weiterer Antrieb 24 dient zum Schwenken des im Halter 8 mittels Wälzlager 25 gelagerten Kopfes 6, wobei das Ritzel 26 eines spielfreien Getriebes in ein Zahnsegment 27 des Kopfes eingreift.

Im Kopf 6 ist die Werkzeugspindel 28 gelagert, die z. B. einen Stirnfräser 7 oder aber auch ein anderes Werkzeug aufnehmen kann und die vom Elektromotor9 (Fig. 1) und gegebenenfalls einem drehzahlveränderbaren Getriebe durch eine Welle 29 über Kegel- und Stirnräder 30 antreibbar ist.

Wie in den F i g. 2 und 3 strichpunktiert angedeutet ist, läßt sich nach Entfernen des drehend antreibbaren Werkzeuges 7 auf den Kopf 6 ein Werkzeughalter 31 für ein oder mehrere feststehende Werkzeuge, wie Drehmeißel 32 od. dgl., aufsetzen. Es ist aber auch möglich, die Anbringung eines schaltbaren Revolverkopfes vorzusehen.

Im rechten Winkel zu dem den Ständer 1 tragenden Bett 2 ist ein weiteres Bett 10 angeordnet, auf dem. ein Schlitten 11 verschiebbar ist, der einen Untersatz 12 mit einer um die Achse c drehbaren Planscheibe 13 trägt. Die Planscheibe 13 ist mittels eines beispielsweise im Untersatz oder im Schlitten angeordneten Hauptantriebes zur Durchführung von Drehoperationen antreibbar, und sie ist ferner mittels eines gesonderten Rundvorschubantriebes um die Achse c spielfrei drehbar.

Mittels einer in ihren einzelnen Elementen nicht besonders dargestellten numerischen Bahnsteuerung an sich bekannter Ausführung lassen sich die durch Pfeile x, y, ζ angegebenen linearen Bewegungen des Bettschlittens 11 in der einen horizontalen Ko-

5 Ordinate, des Supportes 4 in der zweiten horizontalen Koordinate und des Werkzeugträgers 5 in der vertikalen Koordinate steuern. Als numerisch steuerbare Winkelbewegungen können vorhanden sein eine Vorschubbewegung der Planscheibe 13 um die Achse c

ίο sowie eine Schwenkbewegung des Kopfes 6 um die Achse α bzw. um die Achse b mit Hilfe der Antriebe 23 und 24. Es ist normalerweise jedoch nicht erforderlich, sechs Bewegungen numerisch zu steuern, sondern es genügt selbst zur Bearbeitung sphärischer Flächen eine fünfachsige Bahnsteuerung.

Abweichend von der dargestellten Ausführung kann z. B. der Support 4 auch einen verschwenkbaren Drehteil aufweisen, in dem dann der Werkzeugträger verschiebbar gehalten ist. Die Bewegung

ao des Drehteik kann dabei eventuell auch numerisch gesteuert werden und z. B. an die Stelle einer anderen numerisch gesteuerten Winkelbewegung treten.

Mit der Erfindung ist eine universelle Werkzeugmaschine geschaffen worden. Bei Drehoperationen sind alle Vorteile wie auch z. B. bei einer Einständer-Karusselldrehmaschine oder einer ähnlichen Drehmaschine gegeben. Außerdem können auf derselben Maschine schwierige sphärische Raumformen gefräst werden durch die simultane Steuerung der einzelnen Achsen in der jeweiligen Kombination. Schließlich lassen sich auch sonstige Bearbeitungsgänge entsprechend der Arbeitsweise konventioneller Einzweckmaschinen durchführen. Es bestehen dabei vielfältige Möglichkeiten durch entsprechenden Werkzeugwechsel und Teilbetrieb der numerischen Steuerung bzw. durch Austausch eines Fräskopfes gegen einen Revolverkopf oder durch zusätzliche Anbringung eines Werkzeugwechselmagazins.

In den F i g. 4 und 5 ist als Beispiel ein Werkstück dargestellt, wie es ohne Schwierigkeiten in ein und derselben Aufspannung mit der erfindungsgemäßen Maschine bearbeitet werden kann, wobei der Ausgangszustand der in F i g. 5 gestrichelt eingezeichneten Linie entsprechen kann. Die radial verlaufenden, sattelartig gekrümmten Erhebungen 35 werden durch numerisch gesteuertes Profilfräsen herausgearbeitet. Der Flansch 36 und das mittlere Durchgangsloch 37 können gedreht werden. Letzteres kann außerdem auch noch geschliffen werden. Ferner können die einzelnen Bohrungen 38 gebohrt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schwerwerkzeugmaschine mit einer drehbaren Werkstückaufnahme in Form einer Planscheibe bzw. eines Aufspanntisches und einem an einem linear verstellbaren Werkzeugträger schwenkbar angeordneten Kopf mit einer drehantreibbaren Werkzeugspindel, wobei die ReIativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück in drei linearen Achsen und um wenigstens zwei Dreh- oder Schwenkachsen numerisch steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der am Werkzeugträger (5) vorgesehene Kopf (6) mit der Werkzeugspindel (28) mittels numerisch steuerbarer Antriebe (23, 24) um zwei Achsen (α, b) dreh- oder schwenkbar ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, da-

durch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (5) in an sich bekannter Weise vertikal verstellbar an einem Support (4) angeordnet ist, der seinerseits horizontal an einem von einem Ständer (1) gehaltenen Querbalken (3) verschiebbar ist.

3. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Drehbewegung der Werkstückaufnahme (13) um ihre Drehachse (c) in an sich bekannte« Weise numerisch steuerbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen