-
Koordinaten-Bohr- und Fräsmaschine Die Erfindung betrifft eine Koordinaten-Bohr-
und Fräsmaschine aus einem Maschinenständer und einem in zwei zueinander senkrechten
Richtungen verschiebbaren IVaSChinentlSCh, mit einem die Bearbeitungswerkzeuge in
senkrechter Stellung aufnehmenden Werkzeugmagazin und einer automatischen Werkzeugwechseleinrichtung,
die die Werkzeuge aus dem Ntagazin in die in senkrechter Richtung verfahrbare Arbeitsspindel
einführt und wieder zurückbringt.
-
Es sind Koordinaten-Bohr- und Fräsmaschinen obiger Gattung bekannt,
bei denen das Werkzeugmagazin in Form einer Drehscheibe als sogenanntes Trorrimelmagazin
ausgebildet und das die Werkzeuge achsparallel zur Arbeitungseinrichtung aufnehmende
Trommelmagazin unmittelbar neben oder vor dein Arbeits-spindelstock angeordnet ist.
Diese Anordnung wird als nachteilig angesehen, da sie die freie Zugänglichkeit im
Bearbeitungsraum der Werkstücke empfindlich hindert, den Antransport der Werkstücke
in Bearbeitungsstellung mit Hilfe von Rebzügen stört und die freie Ver fahrbarkeit
der Werkstücke mit dem Maschinentisch durch zum Maschinentisch hinunterragende Bearbeitungswerkzeuge
einschränkt.
-
Man hat versucht, diese reit dein Verbauen des freien Zugaffiges zur
Arbeitsspindel und zum Maschinentisch verbundenen Nachteile dadurch zu vermindern,
daß man statt eines großen zwei kleine Magazine, die an beiden Seiten der Arbeitsspindel
angebracht sind, verwendete (Machinery, 29. Sept. 1965, Seite 7o4. Abgesehen davon,
daß. das Anbringen eines zweiten Magazines zusätzlichen steuerungstechnischen und
maschinenbaulichen
Aufwand für dieses und seine Übergabeeinrichtung bedeutet, wurde das Ziel, Bewegungsfreiheit
im Arbeitsspindelbereich zu schaffen, nur unbefriedigend erreicht; denn es wurde
der Gewinn an Zugänglichkeit von der einen Seite durch einen entsprechenden Verlust
an der anderen Seite ausgeglichen. Es ist auch versucht worden, eine bessere Zugänglichkeit
zur Arbeitsspindel durch Verwendung eines einzigen kleineren Magazines zu erreichen.
Bei kleinen Magazinen ist jedoch die Zahl der einsetzbaren Werkzeuge beschränkt,
wodurch die Maschine nicht mehr wirtschaftlich arbeitet. Zur Verbesserung der Zugänglichkeit
der Arbeitsspindel ist ferner bekannt, die Achse der Trommelmagazine mit ihren koaxial
gehaltenen Werkzeugen gegenüber der Achse der Arbeitsspindel zu kippen. US-Patent
Re-Re 25.737 und ArrLericom-Machinist Spezial-Report Nr. 494 v. 8.8.196o,
Seite 164. Dies bedingt jedoch einen großen zusätzlichen Aufwand für die Übergabeeinrichtung
der Werkzeuge von der Trommel zur Arbeitsspindel und zurück. Des weiteren ist bekannt,
das Werkzeugtnagazin als eine endlose, über zwei Kettenräder laufende Kette, als
sogenanntes Kettenmagazin, auszubilden. Dabei befindet sich ein Kettenrad in der
Nähe der Arbeitsspindel. Derartige Kettenmagazine haben ca. das gleiche Fassungsvermögen
wie ein Trommelniagazin und erfordern in der Nähe der Arbeitsspindel einen etwas
geringeren Raum; sie sind jedoch bedeutend aufwendiger im Bau.
-
Sämtlichen bekannten Koordinatenbohr- und Fräsmaschinen ist gemeinsam,
daß das Problem, den Raum um die Arbeitsspindel für die Werkzeughandhabung freizuhalten,
trotz hohen Aufwandes nur unbefriedigend gelöst ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koordinaten-Bohr- und
Fräsmaschine der erörterten Gattung so auszugestalten, daß bei einfacher Konstruktion
der Raum um die Werkzeugspindel weitgehend frei zugängig ist und die Werkzeuge schnell
automatisch gewechselt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch den Vorschlag gelöst, die Maschine in der Weise zu gestalten, daß
das Werkzeugmagazin innerhalb des Maschinenständer s gelagert -ist. Durch die Lagerung
des Werkzeugmagazines in einem entsprechend ausgebildeten Durchbruch des lviaschinenständers
ist der Raurii um die Arbeitsspindel frei zu gängig, selbst bei sehr großen- unci
daher wirtschaftlich arbeitenden W erkzeiigiziagaziiien. Des weiteren ermöglicht
die erfindungsgemäße Anordnung, die Werkzeugmagazine mit paralleler Achsrichtung
zur Arbeitsspindel und paralleler Achsrichtung der Bearbeitungswerkzeuge zu lagern;
ohne daß eine Beschränkung der Zugängigkeit zur Werkzeugspindel eintritt. Diese
achsparallele Lagerung der- Werkzeuge zur Werkzeugspindel ermöglicht den Einsatz
einer mechanisch und elektrisch einfachen und sehr schnell arbeitenden Übergabeeinrichtung.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die @Yerkzeuge und das Werkzeugmagazin
weitgehend gegen Staub und Späne abgedeckt- sind. Das gilt insbesondere auch für
die Einsatzkornsse der Werkzeuge, niit der Folge, daß die Werkzeuglebensdauer heraufgesetzt
und die von der Güte des Paßsitzes abhängige Genauigiceit der Werkzeugzentrierung
gesteigert ist. E:ki weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung wird darin erblickt,
daß die Freizügigkeit bezüglich der Verschiebung des Werkstückes finit Hilfe des
Maschinentisches- größer ist. Bei den bekannten Maschinen, deren Magazin über dem
Werkstück bzw. über den Verfahrbereich des Werkstückes angeordnet ist, kann das
Werkstück an seiner höchsten Stelle nämlich nur so hoch sein, daß es unter dem längsten
im Magazin befindlichen Werkzeug ohne Anstoßen verschoben werden kann. Bei der erfindungsgemäßen
Maschine dagegen befindet sich jeweils nur das in der Arbeitsspindel eingespannte
Werkzeug im Verfahrbereich oberhalb des Werkstückes. Dadurch ist dessen Höhe allein
durch dasjenige Werkzeug beschränkt,- das" jeweils zur Bearbeitung des entsprechenden
Werkstückteiles eingesetzt wird. Irn einzelnen kann die Erfindung in folgender
Weise besonders -vorteilhaft weiter ausgestaltet sein..
Um die freie
Zugänglichkeit zur Arbeitsspindel nicht nur von beiden Seiten der Maschine und von
vorn, sondern auch in rückwärtiger Richtung auf den Maschinenständer zu zu erreichen,
ist das Magazin so innerhalb des Maschinenständers gelagert, daß die der Arbeitsspindel-
zugekehrte Kante des Magazins von der Arbeitsspindel einen Abstand hat, der größer
ist als der Magazinhalbmesser, gemessen in der senkrechten Richtung vom Magazin
zur Werkzeugspindel. Bei Trommelmagazinen ist dieser Halbmesser gleich dem halben
Durchmesser der Trommel; bei Kettenmagazinen ist er gleich dem halben Durchmesser
des der Werkzeugspindel zugekehrten Kettenrades.
-
Die Maschine erreicht einen sehr schnellen Werkzeugwechsel durch eine
Werkzeugwechseleinrichtung, die zweiarmig ausgebildet ist und die gleichzeitig ein
Werkzeug aus dem Magazin zur Arbeitsspindel und ein anderes Werkzeug von der Arbeitsspindel
zum Magazin befördert.
-
Die Werkzeuge des Magazins sind, z. B. zur Änderung des Bearbeitungsprogramms,
dadurch leicht auswechselbar, daß das Werkzeugmagazin an der der Arbeitsspindel
entgegengesetzten Seite durch eine Ausnehmung in der Wand des Maschinenständers
über dessen Oberfläche hinausragt und so frei zugängig ist.
-
Eine Öffnung im Maschinenständer an der der Arbeitsspindel zugekehrten
Seite ist weit nach unten gezogen. Diese Öffnung ist unten als Kasten für Späne
und Behälter für Kühlmittel ausgebildet und ermöglicht es, daß die Abdeckungen der
Führungsbahn des Maschinentisches für die Bewegung in Richtung Arbeitsspindel-Maschinenständer
in den Maschinenständer hineinragen.
-
Bei einem Werkzeugbedarf bis zu rund 2o Werkzeugen für den automatisch
ablaufenden Bearbeitungsvorgang empfiehlt die Erfindung, das Werkzeugmagazin als
kreisförmige Scheibe auszubilden. Diese Bauart ist besonders wirtschaftlich wegen
der einfachen Lagerung der Scheibe und des geringen Aufwandes für eine genaue Justierung
von deren Aufnahmekonussen für die Werkzeuge.
Bei größerem. Werkzeugbedarf
für den automatisch ablaufenden Bearbeitungsvorgang ist es vorteilhafter, das Werkzeugmagazin
in Form einer geschlossenen Kette auszubilden, die über zwei Zahnräder läuft, von
denen eines angetrieben wird. Bei dieser Ausführungsart der Erfindung werden zahlreiche
Werkzeuge in einem Magazin untergebracht, ohne daß die Maschine entsprechend breiter
wird.
-
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnung erläutert. Es zeigen im einzelnen
| Fig. 1 die Koordinatenbohrmaschine von der |
| Arbeitsspindelseite her gesehen, |
| Fig. 2 die dazu senkrechte seitliche Ansicht, |
| teilweise im Schnitt, |
| Fig. 3 und 4 waagerechte Schnitte gemäß den Linien |
| III - III und IV - IV in Fig. 2 |
Die Koordinatenbohr- und Fräsmaschine besteht aus einem Maschinenständer 1 und einem
in zwei zueinander senkrechten Richtungen x., y verschiebbaren Maschinentisch 2,
einem die Bearbeitungswerkzeuge 3, 4 aufnehmenden Werkzeugmagazin 5 und der Werkzeugwechseleinrichtung
6, die die Werkzeuge aus dem Magazin 5 in die Arbeitsspindel 7 einführt und wieder
zurückbringt. Das Werkzeugmagazin 5 ist innerhalb *des Maschinenständers 1 gelagert.
Dabei hat die Kante S des Werkzeugmagazins 5, die der Arbeitsspindel 7 zugekehrt
ist, von dieser einen Abstand a, (Fig. 2) der größer ist als der Halbmesser des
Werkzeugmagazins 5 (Fig. 1). Die Werkzeugwechseleinrichtung 6 ist zweiarmig ausgebildet
und befördert gleichzeitig ein Werkzeug 4 aus dem Magazin zur Arbeitsspindel 7 und
ein Werkzeug 9 aus der Arbeitsspindel 7 in das Magazin 5. Dieses ragt an der der
Arbeitsspindel entgegengesetzter Seite 1o durch eine Ausnehrnnung in der Wand des
Maschinenständer 1 über dessen Oberfläche hinaus, so daß die Werkzeuge im Werkzeugmagazin
leicht ausgetauscht werden können. Die der Arbeitsspindel zugekehrte Seite des Maschinenständers
1 hat eine weit nach unten gezogene Öffnung 11; diese
ist unten
a;s Kasten 12 für Späne und Behälter 13 für Kühlmittel ausgebildet. Des weiteren
erlaubt sie, daß' beim Verfahren des Maschinentisches in y-Richtung die Abdeckbleche
14 für die Führungsbahnen 15 in den Maschinenständer 1 eintauchen. Im folgenden
soll der Funktionsablauf des Werkzeugwechsels beschrieben werden. Die Arbeitsspindel
7 mit dem sie tragenden Arbeitsspindelstock 16 befindet sich in Arbeitsstellung
und bearbeitet ein Werkstück. Während der Bearbeitung ist die Werkzeugwechseleinrichtung
6 entsprechend Fig. 3 in eine solche Stellung gedreht, daß ihre beiden Greifarme
17, 18 senkrecht zur Richtung der Verbindungslinie zwischen dem Werkzeug 4 - das
als nächstes Werkzeug eingesetzt werden soll - und der Arbeitsspindel 7 stehen,
wodurch die Greifarme 17, 18 weder das Magazin 5 noch die Arbeitsspindel 7 an ihren
Bewegungen hindern. Nach Beendigung des Bearbeitungsvorganges mit dem Werkzeug 9
fährt der Spindelstock 16 in seine obere Endlage, in der der Konus 19 des Werkzeuges
9 in der gleichen Höhe ist wie der Konus 2o des Werkzeuges 4. In dieser Stellung
der beiden Werkzeuge 4 und 9 schwenkt die Werkzeugwechseleinrichtung 6 um 9o0 und
die Greifarmzangen 21, 22 erfassen die Werkzeuge 9 und 4. Nach automatischem Spannen
der Greifarmzangen 21, 22 und Lösen der Spannvorrichtungen von Werkzeugmagazin 5
und Arbeitsspindel 7 wird die Werkzeugwechseleinrichtung 6 in die in Fig. 2 strichliert
eingezeichnete Stellung abgesenkt, wodurch die Konusse 19, 2o mit ihren Oberkanten
unterhalb ihrer Aufnahmekonusse in dem Magazin 5 und der Spindel 7 liegen. Dann
wird die Werkzeugwechseleinrichtung 6 um 18o0 gedreht und durch Heben der Werkzeugwechseleinrichtung
das Werkzeug
4 in die Arbeitsspindel 7 und das Werkzeug 9 in das Werkzeugmagazin
5 eingeführt. Nach Anspannen der Klemmvorrichtungen von Arbeitsspindel 7 und Werkzeugmagazin
5 und Lösen der Klemmvorrichtungen der Zangen 21, 22 der Werkzeugwechselvorrichtung
kehrt diese in ihre Ruhestellung zurück. Während der Bearbeitung des Werkstückes
mit dem Werkzeug 4 wird entsprechend der programmierten Bearbeitungsfolge das nächste
Werkzeug durch Drehen des Magazins in Bereitschaftsstellung gebracht.