DE19633899B4 - Maschine zur spanenden Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken - Google Patents

Maschine zur spanenden Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken Download PDF

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Abstract

Maschine zur spanenden Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken, mit einer Werkstück-Spannvorrichtung, mit einem in mehreren Achsen verstellbaren Bearbeitungskopf zur Bearbeitung eines freien Endbereichs des Werkstücks, mit einer Vorschubeinrichtung zur Verschiebung des Werkstücks bei gelöster Spannvorrichtung in der Werkstück-Längsrichtung zum Bearbeitungskopf hin und mit einer Abtrenneinrichtung zum Abtrennen des bearbeiteten Endbereichs des Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf (13) auf einem relativ zur Spannvorrichtung (22) drehbaren Rundtisch (11) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Maschine zur spanenden Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken, mit einer Werkstück-Spannvorrichtung, mit einem in mehreren Achsen verstellbaren Bearbeitungskopf zur Bearbeitung eines freien Endbereichs des Werkstücks, mit einer Vorschubeinrichtung zur Verschiebung des Werkstücks bei gelöster Spannvorrichtung in der Werkstück-Längsrichtung zum Bearbeitungskopf hin und mit einer Abtrenneinrichtung zum Abtrennen des bearbeitenden Endbereichs des Werkstücks.
  • Eine derartige Stangenbearbeitung lässt zum einen die Fertigung komplizierter Teile ohne aufwendige Haltevorrichtung zu, und die Maschine kann durch einfachen Vorschub der stangenförmigen Werkstücke sehr lange automatisch arbeiten, ohne dass ein manuelles Umspannen von Werkstücken erforderlich wäre.
  • Eine derartige Maschine der eingangs genannten Gattung ist beispielsweise aus der DE 94 11 090 U1 bekannt. Dort ist die Spannvorrichtung für das jeweilige stangenförmige Werkstück auf einem horizontalen Drehteller angeordnet, so dass das Werkstück zur Bearbeitung durch einen Bearbeitungskopf von verschiedenen Seiten her entsprechend geschwenkt werden kann. Der Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, dass insbesondere bei sehr langen stangenförmigen Werkstücken ein sehr großer Schwenkbereich erforderlich ist, der freigehalten und gesichert werden muss, so dass die Maschine eine sehr große Standfläche benötigt.
  • Bei einer aus der DE 38 18 903 A1 bekannten Maschine zur spanenden Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken muss ebenfalls die Werkstoffstange zur Bearbeitung bewegt werden, wofür ein motorisch angetriebener Rundtisch vorgesehen ist. Die Lagerung der Stange in einem drehbaren Rundtisch bedeutet insbesondere bei sehr langen und schweren Stangen eine hohe Beanspruchung an Lager und Antrieb.
    •
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die bekannte Maschine derart zu verbessern, dass die benötigte Standfläche einschließlich des Sicherheitsbereichs deutlich verkleinert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Bearbeitungskopf auf einem relativ zur Spannvorrichtung drehbaren Rundtisch angeordnet ist.
  • Die Vorteile bestehen insbesondere darin, dass nun nicht mehr das sehr lange stangenförmige Werkstück verschwenkt wird, sondern der Bearbeitungskopf, so dass die Stange immer ihre Längsrichtung beibehält. Ein durch Schwenken der Stange erforderli cher Sicherheitsbereich entfällt völlig. Es können sehr viel längere Stangen bearbeitet werden, wobei neben einer einfachen Zuführung der Stange auch ein einfaches Stangenmagazin realisiert werden kann. Dies führt auch zu einer deutlichen Senkung der Maschinenkosten. Die Drehlagerung des Rundtisches kann einfacher ausgelegt werden, da das sehr starke Kippmoment durch die sehr lange, einseitige eingespannte Stange entfällt.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Maschine möglich.
  • In einem Werkstückmagazin sind die stangenförmigen Werkstücke vorzugsweise parallel zueinander angeordnet, wobei das Werkstückmagazin insbesondere oberhalb oder neben der Vorschubeinrichtung angeordnet ist und Mittel zum einzelnen Absenken oder Einbringen von Werkstücken auf die Vorschubeinrichtung vorgesehen sind. Hierdurch können die stangenförmigen Werkstücke im Werkstückmagazin kompakt angeordnet und in einfacher Weise der Vorschubeinrichtung zugeführt werden, ohne dass große Umsetzbewegungen erforderlich wären.
  • Um die Bearbeitung des Endbereichs des jeweiligen Werkstücks von fünf Seiten her mühelos durchführen zu können, ist die Spannvorrichtung in vorteilhafter Weise zum Drehen des jeweils eingespannten Werkstücks um seine Längsachse oder zum seitliche Abkippen des das jeweils eingespannte Werkstück haltende Spannteils ausgebildet.
  • Zur variablen Bearbeitung eignet sich ein Bearbeitungskopf, der auf dem Rundtisch in drei Achsen verstellbar ist. Dabei weist der Bearbeitungskopf zweckmäßigerweise eine Werkzeugspindel auf.
  • Zum schnellen automatischen Werkzeugwechsel ist ein Werkzeugmagazin auf dem Rundtisch angeordnet, das vorzugsweise als Trommelmagazin ausgebildet und insbesondere oberhalb des Bearbeitungskopfes angeordnet ist. Hierdurch ist ein Werkzeugwechsel durch einfache Bewegungen des Bearbeitungskopfes möglich.
    •
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Maschine mit zum eingespannten Werkstück hin ausgerichteter Werkzeugspindel und
  • 2 dieselbe Ansicht bei um 90° um eine vertikale Achse geschwenktem Bearbeitungskopf.
  • Von der in den 1 und 2 dargestellten Maschine zur spanenden Bearbeitung von stangenförmigen-Werkstücken sind zur Vereinfachung lediglich die für die vorliegende Erfindung maßgeblichen Partien dargestellt.
  • Auf einem Untergestell 10 der ein Bearbeitungszentrum bildenden Maschine ist ein Rundtisch 11 um eine vertikale Achse drehbar gelagert und besitzt einen nicht dargestellten Drehantrieb. Auf diesem Rundtisch 11 ist ein Verstellantrieb 12 für einen Bearbeitungskopf 13 angeordnet, um diesen in den drei zueinander senkrechten Verstellrichtungen x, y und z motorisch angetrieben bewegen zu können. Der Bearbeitungskopf 13 weist eine Werkzeugspindel mit einer Werkzeugaufnahme 14 auf, in die verschiedene Bearbeitungswerkzeuge, wie Fräser, Schleifer, Sägen od. dgl., einsetzbar sind.
  • Oberhalb des Bearbeitungskopfes 13 ist ein als Trommelmagazin ausgebildetes Werkzeugmagazin 15 um eine horizontale Achse drehbar angeordnet und wird ebenfalls motorisch angetrieben. Es enthält eine Vielzahl von mit Bearbeitungswerkzeugen 16 bestückbaren Werkzeughalterungen 17. Zum Werkzeugwechsel wird das Werkzeugmagazin 15 zunächst in eine Position gebracht, in der eine leere Werkzeughalterung 17 an der untersten Stelle positioniert ist. Nun wird der Bearbeitungskopf 13 in der y-Richtung nach oben und dann in der z-Richtung zum Werkzeugmagazin 15 hinbewegt, bis der Bearbeitungskopf 13 die strichpunktierte Stellung 13a einnimmt. In dieser Stellung wird das Bearbeitungswerkzeug 16 dem Werkzeugmagazin 15 übergeben. Nun wird der Bearbeitungskopf 13 horizontal vom Werkzeug magazin 15 weggefahren und dieses dann gedreht, bis ein anderes, jetzt benötigtes Bearbeitungswerkzeug 16 die unterste Position einnimmt. Der Bearbeitungskopf 13 wird nun wieder zum Werkzeugmagazin 15 hinbewegt, das Bearbeitungswerkzeug 16 wird aufgenommen und der Bearbeitungskopf 13 wieder in seine Bearbeitungsstellung zurückgefahren.
  • Auf dem Untergestell 10 ist weiterhin neben dem Verstellantrieb 12 ein Stangenmagazin 18 angeordnet, das eine Vielzahl von stangenförmigen Werkstücken bzw. Stangen 19 enthält. Unterhalb des Stangenmagazins 18 ist eine Vorschubhalterung 20 angeordnet, auf die jeweils die zu bearbeitende Stange 19 abgesenkt bzw. abgelegt wird. Mittels einer elektromotorisch, pneumatisch oder elektrisch angetriebenen Vorschubeinrichtung 21 wird dann die auf der Vorschubhalterung 20 abgelegte Stange 19 zum Bearbeitungskopf 13 hinbewegt. Dabei wird sie durch eine Spannvorrichtung 22 hindurchgeschoben und dann so festgespannt, daß ein zu bearbeitender Endbereich der Stange 19 zum Bearbeitungskopf 13 hin aus der Spannvorrichtung 22 herausragt. Nun erfolgt die vorgesehene Bearbeitung dieses Endbereichs durch Fräsen, Schleifen, Sägen od. dgl., bis das gewünschte Teil hergestellt ist. Zur Bearbeitung kann sich der Bearbeitungskopf 13 nicht nur in den drei Bewegungsrichtungen x, y und z bewegen, sondern er kann auch noch mittels des Rundtisches 11 um beispielsweise 180 um diesen Stangen-Endbereich herumgeschwenkt werden. Bei Bedarf kann die Spannvorrichtung 22 auch noch um beispielsweise 90° gekippt werden, damit alle fünf Seiten des Stangen-Endbreichs besser bearbeitet werden können. Anstelle einer solchen Kippbewegung kann beispielsweise auch eine Drehbewegung der Stange 19 um ihre Längsrichtung mittels der Spannvorrichtung 22 erfolgen. Nach Beendigung der Bearbeitung wird der bearbeitete Endbereich von der Stange 19 abgetrennt. Hierzu kann entweder eine nicht dargestellte separate Trenneinrichtung vorgesehen sein, oder aber die Abtrennung erfolgt mittels des Bearbeitungskopfes 13, der hierzu ein Kreissägenwerkzeug aus dem Werkzeugmagazin 15 entnimmt.
  • In Abwandlung des dargestellten und beschriebenen Stangenmagazins 18 kann dieses auch neben der Vorschubhalterung 20 angeordnet sein. Die einzelnen Stangen werden beispielsweise taktweise mittels einer Antriebsvorrichtung, beispielsweise eines Kettenantriebs, seitlich auf die Vorschubhalterung 20 gebracht.
  • Anschließend wird nun die Stange 19 bei gelöster Spannvorrichtung 22 mittels der Vorschubeinrichtung 21 wieder ein Stück zum Bearbeitungskopf 13 hinbewegt und dann wieder festgespannt, so daß ein erneuter Bearbeitungs vorgang des freien Endbereichs der Stange 19 erfolgen kann. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis die Stange 19 vollständig bearbeitet ist. Dann wird eine neue Stange 19 aus dem Stangenmagazin 18 entnommen und der Spannvorrichtung 22 zur Bearbeitung zugeführt.
  • Anstelle der dargestellten und beschriebenen Vorschubeinrichtung kann prinzipiell auch eine Vorschubeinrichtung treten, wie sie im eingangs angegebenen Stand der Technik beschrieben ist.
  • In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann beispielsweise auch ein anderes bekanntes Werkzeugmagazin eingesetzt werden.
  • Zur Steuerung der beschriebenen Bearbeitungsvorgänge dient eine elektronische Steuereinrichtung 23, die beispielsweise als Steuercomputer ausgebildet ist. Damit lassen sich die beschriebenen Vorgänge vollautomatisch durchführen, bis alle Stangen 19 aus dem Stangenmagazin 18 bearbeitet sind.

Claims (9)

  1. Maschine zur spanenden Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken, mit einer Werkstück-Spannvorrichtung, mit einem in mehreren Achsen verstellbaren Bearbeitungskopf zur Bearbeitung eines freien Endbereichs des Werkstücks, mit einer Vorschubeinrichtung zur Verschiebung des Werkstücks bei gelöster Spannvorrichtung in der Werkstück-Längsrichtung zum Bearbeitungskopf hin und mit einer Abtrenneinrichtung zum Abtrennen des bearbeiteten Endbereichs des Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf (13) auf einem relativ zur Spannvorrichtung (22) drehbaren Rundtisch (11) angeordnet ist.
  2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstückmagazin (18) vorgesehen ist, in dem die stangenförmigen Werkstücke (19) parallel zueinander angeordnet sind.
  3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstückmagazin (18) oberhalb oder neben der Vorschubeinrichtung (21) angeordnet ist und daß Mittel zum einzelnen Absenken oder Einbringen von Werkstücken (19) auf die Vorschubeinrichtung (21) vorgesehen sind.
  4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (22) zum Drehen des jeweils eingespannten Werkstücks um seine Längsachse oder zum seitlichen Abkippen des das jeweils eingespannte Werkstück (19) haltenden Spannteils ausgebildet ist.
  5. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf (13) auf dem Rundtisch (11) in drei Achsen verstellbar ist.
  6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf (13) eine Werkzeugspindel aufweist.
  7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugmagazin (15) auf dem Rundtisch (11) angeordnet ist.
  8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin als Trommelmagazin ausgebildet und insbesondere oberhalb des Bearbeitungskopfes (13) angeordnet ist.
  9. Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf einen zum Werkzeugmagazin (15) hin reichenden Verstellbereich besitzt.
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