DE19635258C1 - Bohr- und Fräswerk zum Verarbeiten von Werkstoffstangen - Google Patents
Bohr- und Fräswerk zum Verarbeiten von WerkstoffstangenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Bohr- und Fräswerk nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Bohr- und Fräswerk dieser Gattung (EP 0 368 996 B1)
hat die Spannachse, um die der Werkstückträger drehan
treibbar ist, eine durch die Anordnung des Maschinenbettes fest
gelegte, zu dessen Längsrichtung parallele, waagerechte Lage;
dementsprechend ist die Werkstoffstange, deren Achse mit der
Spannachse übereinstimmt, immer waagerecht parallel zur Längs
richtung des Maschinenbettes angeordnet. Die vom Fahrständer
getragene Werkzeugspindel ist senkrecht angeordnet und läßt
sich zur Bearbeitung eines von einem vorderen Endabschnitt ei
ner Werkstoffstange gebildeten Werkstücks nacheinander mit meh
reren Werkzeugen, beispielsweise Bohrern oder Fräsern, be
stücken. Am Fahrständer ist zusätzlich eine unabhängig von der
Werkzeugspindel arbeitende Abtrenneinheit zum Abtrennen des auf
diese Weise bearbeiteten Werkstücks angeordnet. In Längsrich
tung des Maschinenbettes ist ein vom Fahrständer unabhängiger
Schlitten verfahrbar, auf dem eine Greif- und Schwenkeinheit
angeordnet ist. Diese weist ein Spannfutter auf, das während
der Bearbeitung des noch mit der Werkstoffstange verbundenen
Werkstücks als Gegenhalter einsetzbar ist und das Werkstück,
sobald es von der Werkstoffstange abgetrennt worden ist, ganz
übernimmt, so daß dessen Rückseite von einem oder mehreren
nacheinander an der Werkzeugspindel angeordneten Werkzeugen
bearbeitet werden kann. Das Spannfutter ist um eine zur
Spannachse des Werkstückträgers und zur Spindelachse normale,
also waagerechte Achse schwenkbar, so daß an dem im Spannfutter
der Greif- und Schwenkeinheit gespannten Werkstück auch bei
spielsweise schräge Einschnitte oder Bohrungen angebracht wer
den können. Nach der Übergabe des Werkstücks von der Spannein
richtung am Werkstückträger an das Spannfutter der Greif- und
Schwenkeinheit läßt sich allerdings eine ebenso hohe Bearbei
tungsgenauigkeit wie vor der Übergabe im allgemeinen nicht mehr
erzielen, da sich bei jeder Werkstückübergabe Ungenauigkeiten
einschleichen können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, beim Verar
beiten von Werkstoffstangen auf einem Bohr- und Fräswerk eine
besonders vielseitige Bearbeitung des jeweils vordersten, noch
mit der Werkstoffstange zusammenhängenden Werkstücks zu ermög
lichen und insoweit die Bearbeitungsgenauigkeit zu steigern.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß das noch mit der Werkstoff
stange zusammenhängende und ausschließlich durch diese in sei
ner Lage definierte Werkstück in jede beliebige durch Drehen um
die Spannachse und Schwenken um die Schwenkachse erreichbare
Lage gebracht werden kann, ohne daß die ursprüngliche Einspan
nung der Werkstoffstange in der Spanneinrichtung gelöst wird.
Dies hat zur Folge, daß bei allen Arbeitsgängen, die von an der
Werkzeugspindel befestigten Werkzeugen am Werkstück ausgeführt
werden, grundsätzlich die gleiche hohe Genauigkeit erreichbar
ist, unabhängig davon, welchen Winkel die Spindelachse mit der
Spannachse einschließt. Wegen der Möglichkeit, diesen Winkel im
Bereich von mindestens 90° zu verändern und das Werkstück zu
gleich bei Bedarf um die Spannachse zu drehen, kann beispiels
weise aus einer Vierkantstange ein Werkstück nicht nur an sei
ner Vorderseite und an seinen vier Längsseiten bearbeitet wer
den sondern weitgehend auch schon an seiner Rückseite, solange
noch eine ausreichend starke Verbindung des Werkstücks mit dem
Rest der Werkstoffstange besteht. Zum Schluß kann diese Ver
bindung von einem an der Werkzeugspindel befestigten Werkzeug
durchtrennt werden, beispielsweise von einer Kreissäge, wobei
die Spannachse eine zur Spindelachse parallele Stellung ein
nehmen kann. Eine gesonderte Abtrenneinheit der beim eingangs
genannten bekannten Bohr- und Fräswerk vorgesehenen Art ist
also entbehrlich.
Bei einem erfindungsgemäßen Bohr- und Fräswerk ist aus den ge
nannten Gründen eine gesonderte Greif- und Schwenkeinheit für
eine rückseitige Bearbeitung der Werkstücke in den meisten Fäl
len ebenfalls entbehrlich; es ist jedoch möglich, eine solche
Einheit in gleicher oder ähnlicher Weise vorzusehen, wie in der
genannten EP 0 368 996 B1 dargestellt.
Die Schwenkachse des Werkstückträgers kann so angeordnet sein,
daß sie dessen Spannachse in einem Abstand kreuzt. Im allge
meinen ist jedoch die Steuerung der verschiedenen Maschinenbe
wegungen einfacher programmierbar, wenn die Schwenkachse des
Werkstückträgers dessen Spannachse schneidet, diese beiden
Achsen also in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Um das Einführen von Werkstoffstangen in den Werkstückträger zu
erleichtern, ist das erfindungsgemäße Bohr- und Fräswerk zweck
mäßigerweise dadurch weitergebildet, daß
- - der Werkstückträger in eine Aufnahmestellung schwenkbar ist, in der die Spannachse, betrachtet in der Richtung, in der die Werkstoffstange durch die Spanneinrichtung hindurchgeschoben wird, abwärts geneigt ist, und
- - dem Werkstückträger eine entsprechend geneigte Stangenführung vorgelagert ist.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Werkstückträger um die
Spannachse mit einer für Drehbearbeitungen ausreichenden Dreh
geschwindigkeit drehantreibbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand
schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 die Draufsicht eines erfindungsgemäßen Bohr- und
Fräswerks,
Fig. 2 die Seitenansicht in Richtung des Pfeils II in Fig. 1,
Fig. 3 die Vorderansicht in Richtung des Pfeils III in Fig. 2,
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3,
Fig. 5 die Draufsicht in Richtung des Pfeils V in Fig. 4 und
Fig. 6 bis 12 stärker schematisierte Vorderansichten des Bohr- und
Fräswerks in sieben aufeinanderfolgenden Phasen einer
Werkstückbearbeitung.
Das dargestellte Bohr- und Fräswerk hat ein Maschinenbett 10,
auf dem ein Fahrständer 12 in einer waagerechten Ebene gesteu
ert verstellbar ist, nämlich in einer Längsrichtung X und in
einer Querrichtung Y. Am Fahrständer 12 ist ein Vertikalschlit
ten 14 angeordnet, der eine Spindeleinheit 16 mit einer senk
rechten Werkzeugspindel 18 trägt und längs der Spindelachse Z
gesteuert verstellbar ist. Das Bohr- und Fräswerk ist in erster
Linie dazu vorgesehen, aus Werkstoffstangen W mit Vierkant-
oder sonstigem Polygonprofil, aber auch aus runden Werkstoff
stangen mit einem Durchmesser von beispielsweise bis zu 60 mm,
Werkstücke W1 herzustellen und diese weitgehend fertig zu be
arbeiten.
Zum Halten, Drehen und Schwenken jeweils einer Werkstoffstange
W ist ein Werkstückträger 20 mit einer Spanneinrichtung 22 üb
licher Art, beispielsweise in Form einer Spannpatrone oder ei
nes Mehrbackenfutters, vorgesehen. Die Spanneinrichtung 22 de
finiert eine Spannachse C, mit der die Achse der Werkstoffstan
ge W übereinstimmt, und längs der diese durch den Werkstück
träger 20 und die Spanneinrichtung 22 schrittweise hindurch
schiebbar ist, nämlich in Fig. 1, 3, 4 und 6 bis 12 von links
nach rechts. Der Werkstückträger 20 ist um die Spannachse C
drehbar in einer Brücke 24 gelagert, die zwischen zwei am
Maschinenbett 10 befestigten Lagerböcken 26 und 28 angeordnet
und Bestandteil eines Schwenktisches 30 ist. Der Schwenktisch
30 ist mittels eines numerisch gesteuerten Schwenkantriebs 32
um eine Schwenkachse D schwenkbar, die sich parallel zur Quer
richtung Y, im dargestellten Beispiel also waagerecht, erstreckt
und die Spannachse C rechtwinklig schneidet. Der Werkstückträger
20 ist samt der Spanneinrichtung 22 mittels eines numerisch
gesteuerten Drehantriebs 34 um die Spannachse C dreheinstellbar
und ist außerdem mit wählbaren Drehzahlen von beispielsweise
4000 bis 6000 Umdrehungen pro Minute drehbar, so daß an der
Werkstoffstange W neben üblichen Bohr- und Fräsarbeiten auch
Dreharbeiten ausgeführt werden können.
Die Lagerböcke 26 und 28 sind so hoch und auf einem solchen
Unterbau befestigt, daß zwischen ihnen ein Schwenkraum 36 frei
bleibt, der es ermöglicht, eine Werkstoffstange W von zum Her
stellen zahlreicher Werkstücke W1 ausreichender Stangenlänge L,
z. B. 800 oder 1000 mm, in die Senkrechte zu schwenken, wie in
Fig. 1 bis 5 und in Fig. 10 dargestellt.
Um das Einführen jeweils einer Werkstoffstange W in die Spann
einrichtung 22 zu erleichtern, ist ihr im gemäß Fig. 1, 3, 4 und
6 bis 12 linken Bereich des Bohr- und Fräswerks eine mit übli
chen Prismenführungen ausgestattete Stangenführung 38 vorge
schaltet, die in einstellbarer Höhe nach rechts abwärts geneigt
am Maschinenbett 10 abgestützt ist. Die Stangenführung 38 ist
derart freiliegend angeordnet, daß bei Bedarf ein dran verwen
det werden kann, um eine Werkstoffstange W auf ihr abzulegen.
Ferner ist auf dem Maschinenbett 10 eine Zuführeinrichtung 40
abgestützt, die im dargestellten Beispiel eine pneumatische
Kolbenzylindereinheit mit einem Vorschubfinger 42 aufweist, der
an das hintere, in Fig. 1 und 3 linke Ende der Werkstoffstange W
anlegbar ist, um diese vorwärts zu schieben.
Für die Werkzeugspindel 18 wird eine Vielzahl von Werkzeugen
bereitgehalten, darunter ein Anschlag 44, Bohrer 46, Fräser 48,
ein oder mehrere nicht dargestellte Drehwerkzeuge und eine
Kreissäge 50, die an je einem auswechselbaren Werkzeughalter 52
eingespannt sind. Zum dargestellten Bohr- und Fräswerk gehört
ein Werkzeugmagazin 54 in Form eines Kettenmagazins, in dem die
Werkzeughalter 52 mit den jeweils nicht benötigten Werkzeugen
abgelegt und für ihren nächsten Einsatz geordnet bereitgehalten
werden.
Schließlich sind in den Zeichnungen eine Werkstückrutsche 56,
ein Späneförderer 58 üblicher Bauart sowie ein Schaltschrank 60
dargestellt, der u. a. numerische Steuerungen für die beschrie
benen Bewegungen enthält.
Fig. 6 bis 12 zeigen, wie eine Werkstoffstange W zu Werkstücken
W1 verarbeitet wird. Die Werkstoffstange W hat beispielsweise
ein quadratisches Profil von 50 mm Seitenlänge und eine Gesamt
länge von 800 mm, die für beispielsweise zwanzig Werkstücke aus
reicht. Gemäß Fig. 6 wird der Werkstückträger 20 mittels des
Schwenkantriebs 32 in eine gegen die Längsrichtung X nach
rechts unten geneigte, zur Stangenführung 38 parallele Lage
gebracht, und die Werkstoffstange W wird auf der Stangenführung
38 abgelegt, nachdem deren Höhenlage derart eingestellt worden
ist, daß die Stangenachse mit der Spannachse C der Spannein
richtung 22 fluchtet.
Sodann wird die Werkstoffstange W gemäß Fig. 7 manuell auf der
Stangenführung 38 nach rechts abwärts in die Spanneinrichtung
22 hinein und durch sie hindurchgeschoben, so daß der als er
stes Werkstück W1 vorgesehene vordere Abschnitt der Werkstoff
stange W nach rechts aus der Spanneinrichtung 22 hinausragt und
gegen einen Anschlag 44 stößt. Der Anschlag 44 ist zu diesem
Zweck mit seinem Werkzeughalter 52 an der Werkzeugspindel 18
befestigt und in Stellung gebracht worden. Das hintere Ende der
Werkstoffstange W hat die Stangenführung 38 verlassen; diese
hat von der Schwenkachse D einen Abstand in der Größenordnung
der Länge L der Werkstoffstange W, so daß die folgenden Bewe
gungen der Werkstoffstange W von der Stangenführung 38 nicht
behindert werden können.
Gemäß Fig. 8 wird nun der Werkstückträger 20 in eine Ausgangs
stellung geschwenkt, bei der sich die Spannachse C parallel zur
Längsachse X erstreckt. In dieser Ausgangsstellung wird die
Werkstoffstange L beispielsweise mit hoher Geschwindigkeit ge
dreht, damit an ihr mit üblichen, selbst nicht rotierenden
Drehmeißeln od. dgl. Dreharbeitsgänge ausgeführt werden können,
und anschließend wird die Werkstoffstange W, immer noch in der
waagerechten Lage gemäß Fig. 8, numerisch gesteuert in verschie
dene Drehwinkelstellungen gebracht, damit an ihr Bohr- und Fräs
arbeiten ausgeführt werden können.
Daraufhin wird der Werkstückträger 20 gemäß Fig. 9 in eine
schräg nach oben weisende Stellung der Spannachse C geschwenkt,
und in dieser Stellung werden weitere Bohrarbeiten und/oder bei
stillstehendem oder um die Spannachse C drehendem Werkstückträ
ger 20, weitere Fräsarbeiten ausgeführt.
Danach wird der Werkstückträger 20 gemäß Fig. 10 in eine senk
rechte Stellung der Spannachse C geschwenkt, und das im wesent
lichen fertig bearbeitete erste Werkstück W1 wird von einer nun
an der Werkzeugspindel 18 befestigten Kreissäge 50 weitgehend,
jedoch noch nicht vollständig, vom Rest der Werkstoffstange W
getrennt.
Schließlich wird der Werkstückträger 20 gemäß Fig. 11 wieder in
die waagerechte Lage der Spannachse C geschwenkt und das Werk
stück W1 wird mittels eines Fräsers 48 vollständig vom Rest der
Werkstoffstange W abgetrennt, so daß das Werkstück W1 in die
Werkstückrutsche 56 fällt. Falls ein vollständig gratfreies
Abtrennen und/oder eine Rückseitenbearbeitung des Werkstücks W1
erforderlich ist, kann eine Gegenspanneinrichtung bekannter Art
vorgesehen sein, in der das Werkstück W1 für eine solche Rück
seitenbearbeitung aufgenommen wird.
Gemäß Fig. 12 beginnt der nächste Arbeitszyklus damit, daß in
die Werkstückspindel 18 wieder der Anschlag 44 eingesetzt wird
und die Werkstoffstange W von der Zuführeinrichtung 40 mit
ihrem an der Rückseite der Werkstoffstange angreifenden Vor
schubfinger 42 vorgeschoben wird, bis das vordere Ende der
Werkstoffstange W gegen den Anschlag 44 stößt. Anschließend
wird der Vorschubfinger 42 soweit zurückgefahren, daß er im
weiteren Verlauf des Arbeitszyklus die Werkstoffstange W nicht
mehr berühren kann. Vorzugsweise wird der Vorschubfinger 42
jeweils sofort nach dem Vorschieben der Werkstoffstange W
automatisch in eine hintere Endstellung gebracht.
Claims (4)
1. Bohr- und Fräswerk zum Verarbeiten von Werkstoffstangen (W)
zu einzelnen Werkstücken (W1), mit
- - einem Maschinenbett (10), das eine Längsrichtung (X) und eine Querrichtung (Y) definiert,
- - einem Fahrständer (12), der auf dem Maschinenbett (10) längs und quer gesteuert verstellbar ist,
- - zumindest einer Werkzeugspindel (18), die am Fahrständer (12) entlang einer zur Längsrichtung (X) und zur Querrichtung (Y) normalen Spindelachse (Z) gesteuert verstellbar ist,
- - einem Werkstückträger (20), der eine Spannachse (C) defi niert, um diese Spannachse (C) gesteuert dreheinstellbar ist und eine Spanneinrichtung (22) enthält, durch die eine Werkstoff stange (W) hindurchschiebbar ist, und in der die Werkstoffstan ge (W) festspannbar ist, wobei ein vorderer Abschnitt der Werk stoffstange (W) als zu bearbeitendes Werkstück (W1) im Arbeits bereich der Werkzeugspindel (18) angeordnet ist, und
- - einer Zuführeinrichtung (40) zum Hindurchschieben der Werk stoffstange (W) durch die Spanneinrichtung (22), dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (20) um eine zur Spannachse (C) sowie zur Spindelachse (Z) normale Schwenkachse (D) gesteuert in einem Bereich schwenkbar ist, der sich mindestens von einer zur Spin delachse (Z) normalen Lage der Spannachse (C) bis zu einer zur Spindelachse (Z) parallelen Lage der Spannachse (C) erstreckt.
2. Bohr- und Fräswerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (D) des
Werkstückträgers (20) dessen Spannachse (C) schneidet.
3. Bohr- und Fräswerk nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Werkstückträger (20) in eine Aufnahmestellung (Fig. 6) schwenkbar ist, in der die Spannachse (C), betrachtet in der Richtung, in der die Werkstoffstange (W) durch die Spannein richtung hindurchgeschoben wird, abwärts geneigt ist, und
- - dem Werkstückträger (20) eine entsprechend geneigten Stangenführung (38) vorgelagert ist.
4. Bohr- und Fräswerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (20) um die
Spannachse (C) mit einer für Drehbearbeitungen ausreichenden
Drehgeschwindigkeit drehantreibbar ist.
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