DE19521846B4

DE19521846B4 - Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE19521846B4
Application number: DE1995121846
Authority: DE
Inventors: Reinhard Schröder
Original assignee: Gildemeister AG
Current assignee: DMG Mori AG
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2015-06-17
Also published as: DE19521846A1

Abstract

Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine, insbesondere Drehmaschine, mit zwei Spindelstöcken (2, 3), in denen je eine Werkstückspindel (20, 21) rotierend antreibbar gelagert ist und von denen mindestens einer in einer horizontalen, ersten Richtung verfahrbar ist und die um eine zur Spindelachsrichtung senkrechte Richtung schwenkbar sind und an einer Seite Spannmittel (24, 25) zur Aufnahme von Werkstücken (26, 62) tragen, die in einer Schwenkstellung einander zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spindelstock (2, 3) an der dem Werkstückspannmittel (24, 25) gegenüberliegenden Seite mindestens eine Werkzeugaufnahme (27) trägt, daß mindestens einer der Spindelstöcke (2, 3) in vertikaler Richtung verfahrbar ist und daß die Werkstückspannmittel (24, 25) der Spindelstöcke (2, 3) in der einander zugewandten Schwenkstellung in eine koaxiale Lage bringbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Maschine ist aus DD 258 955 A1 bekannt. Bei dieser Maschine sind in getrennten Spindelstöcken zwei parallel gelagerte Drehspindeln vorgesehen, die senkrecht zu ihrer Drehachse geschwenkt werden können, so dass in der geschwenkten Lage die beiden Spannmittel einander zugewandt sind und die Drehspindeln eine gemeinsame Achse haben. Auf diese Weise läßt sich eine Vorder- und Rückseitenbearbeitung an Drehteilen durchführen, ohne daß eine zusätzliche Wendestation vorgesehen werden muß. Mit den Werkzeugen der Werkzeugträger läßt sich außerdem eine Bearbeitung an Werkstücken in der geschwenkten Stellung der Werkstückspindeln ausführen.

Die Bearbeitung beschränkt sich allerdings auf mittige und achsparallele Bearbeitungen, so daß die Bearbeitungsmöglichkeiten eingeschränkt sind. Wegen der Anordnung der Werkzeugträger muß mit Kollisionen gerechnet werden. Außerdem muß die Erstaufnahme des Werkstücks und die Entnahme des Werkstücks durch Handhabungseinrichtungen erfolgen, da die Drehmaschine selbst dazu nicht in der Lage ist und eine manuelle Beschickung wegen der Platzverhältnisse nicht in Frage kommt.

In DE 195 15 044 C2 ist eine Drehmaschine für vorder- und rückseitige Werkstückbearbeitung beschrieben. Die Drehmaschine weist eine fixe Drehspindel und eine 90° zur Spindelachse schwenkbare und mit der fixen Drehspindel ausrichtbare zweite Drehspindel auf. An der zweiten Drehspindel ist an der gegenüberliegenden Seite der Werkstückaufnahme mindestens ein antreibbares Werkzeug angebracht.

Bei einer weiteren Drehmaschine gemäß der DE 42 36 866 A1 sind auf einem Maschinenbett zwei Werkstückspindelstöcke mit einander gegenüberliegenden Spannfuttern und ein Werkzeugträger vorgesehen, der in den 3 Achsen X, Y und Z verfahrbar ist. Die Spindelstöcke sind um eine quer zur Spindelachsrichtung liegende und horizontale Achse in eine vertikale Lage schwenkbar, in der ein automatischer Spannfutterwechsel ausgeführt werden kann. Einer der Spindelstöcke ist außerdem in Spindelachsrichtung verfahrbar. Mit dem in drei Achsen verschieblichen und um eine weitere Achse schwenkbaren Werkzeugträger lassen sich nacheinander vielfältige Bearbeitungen an den Werkstücken der beiden Werkstückspindeln durchführen. Auch eine Zweiseitenbearbeitung ist ohne den Einsatz einer Wendestation möglich. Schließlich ist ein Werkzeugmagazin mit einer Werkzeugwechseleinrichtung vorgesehen, die die Werkzeuge im Werkzeugträger austauscht.

Die Spindelstöcke sind allerdings nur in eine vertikale Lage mit nach oben gerichtetem Spannfutter schwenkbar. Zur Beschickung mit Rohteilen und zur Entnahme der fertig bearbeiteten Werkstücke ist deshalb auch hier eine Werkstückhandhabungseinrichtung erforderlich. Die manuelle Beschickung ist zwar möglich, aber durch die Höhe der Spannfutter im geschwenkten Zustand beschwerlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vielfältige Komplettbearbeitung der Vorder- und Rückseite von rotationssymmetrischen Werkstücken zu ermöglichen, wobei der Materialfluß durch die Bearbeitungsmaschine weitgehend selbsttätig durch die Maschine selbst erfolgen soll.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Die Bearbeitungsmaschine ist in der Lage, das zu bearbeitende Rohteil von einer Abhohlposition zu ergreifen, in die erforderliche Arbeitslage zu schwenken und der Gegenspindel zur Rückseitenbearbeitung zu übergeben, die das fertig bearbeitete Werkstück auf einer Ausgabeposition selbsttätig ablegt. Durch die Schwenkbewegung der Spindelstöcke ist eine Bearbeitung unter beliebigem Winkel zur Werkstückachse sowohl der Vor- als auch der Rückseite möglich. Wenn die Schwenkachsen als numerisch gesteurte Vorschubachsen ausgeführt sind, können auch komplizierte Werkstückkonturen erzeugt werden.

Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1 eine schematische Frontansicht der Drehmaschine;
2 die Stirnansicht einer Drehmaschine;
3 bis 6 Darstellungen von Bearbeitungsmöglichkeiten mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine;
7 einen Spindelstock im Schnitt.
Auf dem Bett 1 einer Drehmaschine mit einem paar Führungsbahnen 4, 5 sind zwei Längsschlitten 6, 7 auf diesen angeordnet, die von jeweils einem Vorschubmotor 8, 9 über Gewindespindeln 10, 11 verschoben werden. Die Längsschlitten 6, 7 tragen ihrerseits Führungsbahnen 12, 13, auf denen je ein Planschlitten 14, 15 in einer vertikalen Richtung durch einen Planvorschubmotor 16, 17 über Gewindespindeln 18, 19 verfahren werden. Auf den Planschlitten 14, 15 sind Spindelstöcke 2, 3 schwenkbar befestigt, in denen mindestens eine Werkstückspindel 20, 21 drehbar gelagert ist. Die Werkstückspindeln 20, 21 können durch Spindelantriebsmotoren 22, 23 angetrieben werden. Der Antrieb wird durch ein nicht dargestelltes Kegelradgetriebe auf die Werkstückspindel übertragen. Es kann auch ein spindelintegrierter Antriebsmotor verwendet werden.
Die Werkstückspindeln 20, 21 tragen auf ihrer einen Seite ein Werkstückspannfutter 24, 25, das ein Werkstück 26 in Rotation versetzen kann. In dem dargestellten Beispiel durchdringen die Werkstückspindeln 20, 21 die Spindelstöcke 2, 3 und tragen auf ihrer dem Werkstückspannmittel 24, 25 gegenüberliegenden Seite eine Werkzeugaufnahme 27, in die Fräs-, Bohr-, Schleif- und Drehwerkzeuge 28, 29 eingespannt werden können.
Unterhalb der Schwenkachsen 30, 31 der Spindelstöcke 2, 3 sind eine Rohteilabgabe 32 und eine Fertigteilannahme 33 vorgesehen. Rohteilabgabe 32 und Fertigteilannahme 33 können durch Transportbänder 34 oder Werkstückpaletten 35 gebildet werden, wobei die Rohteile 36 von den Werkstückspannmitteln 24, 25 ergriffen und die Fertigteile 37 von den Werkstückspannmitteln 24, 25 an der Fertigteilannahme 33 abgelegt werden müssen.
Der Werkstücktransport durch die erfindungsgemäße Maschine geschieht folgendermaßen: Die Roteile 36 werden unterhalb des Spindelstocks 3 bereitgestellt, so daß die Drehachse des Spannmittels 25, mit der Rohteilmitte zur Flucht gebracht werden kann, wenn der Spindelstock 3 derart geschwenkt wird, daß das Werkstückspannmittel 25 senkrecht nach unten zeigt. Durch den Längsschlitten 7 können mehrere Bereitstellungspositionen für Rohteile 36 angefahren werden, die auf Werkstückpaletten 35 ausgerichtet bereitgehalten werden. Das ergriffene Rohteil 36 wird in eine horizontale Lage geschwenkt und von einem Werkzeug 28 des anderen Spindelstocks 2 bearbeitet. Das teilweise bearbeitete Werkstück 26 kann dem Werkstückspannmittel 24 des Spindelstocks 2 dadurch übergeben werden, daß ein oder beide Längsschlitten in horizontaler Richtung verschoben werden, während die Spannmittel 21, 24 koaxial einander gegenüberstehen. Nach der Übergabe ist die Rückseite des Werkstücks 26 für ein in der zweiten Werkstückspindel 21 eingespanntes Werkzeug 29 zur Bearbeitung zugänglich. Nach Abschluß der Bearbeitung an der Vorder- und Rückseite schwenkt die Werkstückspindel 20 in eine vertikale Position, so daß das Werkstückspannmittel 24 nach unten weist. Durch Verfahren des Planschlittens 14 kann das Fertigteil 37 nun auf einer weiteren Palette oder auf einem Transportband 34 abgelegt werden und verläßt so die Drehmaschine. Selbstverständlich kann der Werkstückfluß auch in umgekehrter Richtung durch die Maschine erfolgen.
Oberhalb der Schwenkachsen 30, 31 der Spindelstöcke 2, 3 sind Werkzeuge 40 in einem Werkzeugmagazin 41 derart untergebracht, daß ihre Spannzapfen 42 nach unten weisen. In der vertikalen Schwenkstelllung der Spindelstöcke 2, 3 weisen die Werkzeugaufnahmen 27 der Werkstückspindeln nach oben und können mit der Achse der Spannzapfen 42 in Übereinstimmung gebracht werden. Durch die Vorschubbewegung der Planschlitten 14, 15 kann ein Werkzeug 40 in die Werkzeugaufnahme 27 der Werkstückspindel 20, 21 eingeführt werden oder ein in der Werkzeugaufnhme 27 befindliches Werkzeug 28, 29 in einer leeren Aufnahme des Werkzeugmagazins 41 abgelegt werden. Das Werkzeugmagazin 41 kann stationär ausgebildet sein. Es kann jedoch auch an dem Querbalken 43 eines Portals 44 verschiebbar geführt werden, wodurch die Anzahl der austauschbaren Werkzeuge 40 erhöht werden kann.
Die in 2 dargestellte Drehmaschine in Stirnansicht unterscheidet sich von der vorbeschriebenen durch eine zusätzliche Vorschubachse. Das Drehmaschinenbett 50 ist als Schrägbett ausgeführt und trägt den Bettschlitten 51, der durch eine Gewindespindel 53 in Z-Richtung verfahren wird. Der Bettschlitten 51 hat Führungsbahnen 54 für einen Y-Schlitten 55, der keilförmig ausgebildet ist, so daß die Schlittenführungen 56 für den Planschlitten in einer vertikalen Ebene liegen. Y-Schlitten 55 und Planschlitten 57 werden von Vorschubmotoren 58, 59 über Gewindetriebe 60, 61 verschoben. Auf dem Planschlitten 57 ist der erfindungsgemäße Spindelstock 3 mit darin gelagerter Werkstückspindel 21 schwenkbar gehalten. Die zweite identische Spindelstockeinheit 2 befindet sich in einer tiefer gelegenen Zeichnungsebene und ist daher in 2 nicht erkennbar.
In der dargestellten Schwenkstellung des Spindelstocks 3 kann durch Verfahren des Planschlittens 57 ein Werkstück 62 auf einem Werkstückspeicher abgelegt und ein anderes Werkstück 63 aufgenommen werden. Durch Verfahren des Y-Schlittens 55 wird die Drehachse 64 der Werkstückspindel 21 in eine parallele Ebene verschoben. Die dabei auftretende Verlagerung in Planrichtung kann durch gleichzeitiges Verfahren des Planschlittens 57 kompensiert werden.
Mit den Drehmaschinen nach 1 und 2 können beispielsweise die in den 3 bis 6 dargestellten Bearbeitungen vorgenommen werden, wobei lediglich die Spindelstöcke 2, 3 mit Werkstückspannmitteln 24, 25 und Werkzeugaufnahmen 27 dargestellt sind.
In 3 ist in der einen Werkzeugaufnahme 27 des Spindelstocks 3 ein Fräswerkzeug 65 eingespannt, das ein Werkstück im Werkstückspannmittel 24 an der Stirnfläche bearbeiten soll. Die Werkzeugaufnahme 27 des Spindelstocks 2 trägt dagegen ein Drehwerkzeug 66.
In 4 ist eine Querbohroperation dargestellt. Der Spindelstock 2 ist dazu in eine senkrechte Lage geschwenkt, so daß der Bohrer 67 das von der Werkstückspindel 21 drehfest gehaltene Werkstück bearbeiten kann. In dieser Konfiguration ist bei der Drehmaschine der 2 auch die Herstellung einer ebenen Fläche durch Verfahren des Y-Schlittens 55 möglich.
Die Bearbeitung eines Werkstücks 26 kann in jeder beliebigen Schwenkstellung des Spindelstocks 2 durch ein rotierend angetriebenes Fräswerkzeug 68 erfolgen (5), wobei sowohl der eine Spindelstock 2 als auch der andere Spindelstock 3 und auch beide Spindelstöcke 2,3 geschwenkt sein können. Wird die Schwenkbewegung eines der Spindelstöcke 2,3 oder beider Spindelstöcke als Vorschubbewegung ausgeführt, können beliebig räumlich gekrümmte Flächen erzeugt werden.
Die Drehbearbeitung eines im Spindelstock 2 rotierend gehaltenen Werkstücks durch einen Drehmeißel 69 ist in 6 gezeigt.
Die 7 zeigt einen Spindelstock 70 mit zwei koaxial angeordneten Spindeln 71, 72, die von einem Spindelantriebsmotor 73 in Drehung versetzt werden. Die Ausgangswelle 74 des Spindelantriebsmotors 73 trägt dazu ein Kegelrad 75, das mit einem auf der Werkstückspindel 72 befestigten Kegelrad 76 und mit einem auf der Werkzeugspindel 71 befestigten Kegelrad 77 kämmt. Die Werkstückspindel 72 ist mit einer Scheibenbremse 78 versehen, um das Werkstück an der Rotation zu hindern, wenn es von einem rotierend angetriebenen Werkzeug bearbeitet werden soll. Ebenso ist die Werkzeugspindel 71 mit einer Scheibenbremse 79 ausgestattet, um die Aufnahme von feststehenden Drehwerkzeugen zu erlauben.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Spindelstock 70 gegenüber dem Planschlitten 80 durch Stirnzahnringe 81, 82, 83 festgelegt. Dazu ist ein Stirnzahnring 82 mit dem Spindelstock 70 fest verbunden. Ein zum ersten Stirnzahnring 82 konzentrischer und gleichgerichteter Stirnzahnring 83 ist in der gleichen Ebene mit dem Planschlitten 80 verbunden. Den beiden Stirnzahnringen 82, 83 ist ein dritter Stirnzahnring 81 entgegengerichtet, der die Stirnverzahnungen beider Stirnzahnringe 82, 83 überdeckt und im Planschlitten 80 einen Ringkolben bildet, so daß die Verzahnungen in Eingriff gebracht und getrennt werden können. Der Zylinderraum 84 des Ringkolbens wird durch eine Leitung 85 mit Druckmittel versorgt.
Die Schwenkbewegung des Spindelstocks 70 kann bei entriegelten Stirnzahnringen 82, 83 durch den Spindelantriebsmotor 73 bewirkt werden. Dazu werden die Werkstückspindel 72 und die Werkzeugspindel 71 durch die Scheibenbremsen blockiert, so daß das Antriebsmoment des Spindelantriebsmotors 73 in eine Drehung des Motorgehäuses und des damit verbundenen Spindelstocks 70 umgesetzt wird.

Claims

Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine, insbesondere Drehmaschine, mit zwei Spindelstöcken (2, 3), in denen je eine Werkstückspindel (20, 21) rotierend antreibbar gelagert ist und von denen mindestens einer in einer horizontalen, ersten Richtung verfahrbar ist und die um eine zur Spindelachsrichtung senkrechte Richtung schwenkbar sind und an einer Seite Spannmittel (24, 25) zur Aufnahme von Werkstücken (26, 62) tragen, die in einer Schwenkstellung einander zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spindelstock (2, 3) an der dem Werkstückspannmittel (24, 25) gegenüberliegenden Seite mindestens eine Werkzeugaufnahme (27) trägt, daß mindestens einer der Spindelstöcke (2, 3) in vertikaler Richtung verfahrbar ist und daß die Werkstückspannmittel (24, 25) der Spindelstöcke (2, 3) in der einander zugewandten Schwenkstellung in eine koaxiale Lage bringbar sind.
Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Spindelstöcke (2, 3) in einer zur horizontalen ersten Richtung und zur vertikalen Richtung senkrechten Richtung verfahrbar ist.
Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahme (27) rotierend antreibbar ist.
Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkzeugspindel (71) zur Aufnahme von Werkzeugen (28, 29) im Spindelstock (70) drehbar gelagert ist, die zur Werkstückspindel (72) koaxial ist.
Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Werkzeuge (28, 29) am dem Werkstückspannmittel (24, 25) gegenüberliegenden Ende der Werkstückspindel (20, 21) befestigt sind.
Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Schwenkachsen (30, 31) der Spindelstöcke (2, 3) ein Werkzeugmagazin (41) vorgesehen ist, das mindestens ein Werkzeug (40) in einer Wechselposition in einer senkrechten Ausrichtung bereithält, die von der Werkzeugaufnahme (27) erreichbar ist.
Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Schwenkachsen (30, 31) der Spindelstöcke (2, 3) eine Werkstückaufnahme- (33) und eine Werkstückabgabevorrichtung (32) vorgesehen sind.
Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Schwenkachse (30, 31) der Spindelstöcke (2, 3) eine Werkstückzuführ- (35) und eine Werkstückabführeinrichtung (34) angeordnet sind.
Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel (72) und die Werkzeugspindel (71) von demselben Antriebsmotor (73) angetrieben werden, der die Schwenkbewegung des Spindelstocks (70) bewirkt.
Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Spindelstöcke (2, 3) in X-, Y- und Z-Richtung Vorschubbewegungen ausführen.
Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindeln (71) und/oder die Werkstückspindeln (20, 21, 72) in ihrer Drehlage positionierbar und festlegbar sind.
Numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (22, 23, 73) für die Werkstückspindel (20, 21, 72) und die Werkzeugspindel (71) ein regelbarer Servomotor ist und die Werkstückspindel (20, 21, 72) und/oder die Werkzeugspindel (71) mit einer Festhalteeinrichtung (78, 79) versehen sind.