DE19841485A1 - Kombinierte Bearbeitungsvorrichtung für Kolbenringe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Bearbeitungswerkzeug und insbesondere auf eine kombinierte Bearbeitungsvorrichtung zur speziellen Anwendung in der Herstellung oder Fertigung eines Kolbenringes oder eines gleichartigen Produkts, die es erlaubt, daß ein Produktrohmaterial oder Werkstück an seinen Innen- und Außenumfangsoberflächen bearbeitet wird und trenngeschnitten wird, während es in den verschiedenen Bearbeitungsprozeßstufen im wesentlichen in seiner Position unverändert verbleibt oder in einer identischen Position verbleibt, um ein Endprodukt zu ergeben.

Stand der Technik

Ein in einem Motor eingebauter Kolbenring ist üblicherweise aus seinem Rohmaterial oder aus einem Werkstück gefertigt worden, das aus einem "Kolbenringaggregat" besteht, das aus einer Vielzahl von nicht kreisförmigen aufeinander gestapelten Ringen besteht. Das Werkstück wird an seinen Innen- und Außenumfangsoberflächen bearbeitet, um Innen- und Außenkonturen mit vorbestimmter geometrischer Erfordernis vorzusehen. Das derart bearbeitete Aggregat wird anschließend an zwei Kolben durch einen Schnitt auseinander getrennt oder aufgeteilt, und zwar in einer Richtung seiner Längsachse. Anschließend können die beiden gegenüberliegenden Schnittoberflächen des Rings zusammengebracht und -gepaßt werden, wodurch sich der Durchmesser der Ringe verringert, um einen Kolbenring mit bearbeitetem Außenumfang mit einer erforderlichen Rundung und Geometrie zu schaffen.

Ein Bearbeitungswerkzeug oder eine Vorrichtung, die die Innen- und Außenumfangsoberflächen eines Werkstückes in der Form eines Aggregats aufeinander gestapelter nicht kreisförmiger Ringe bearbeitet, ist generell beispielsweise aus der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. Sho 54-21691 und der japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. Hei 6-75814 bekannt.

Aus der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. Sho 54-21691 ist eine Bearbeitungsvorrichtung bekannt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Arbeitsspindel, an der ein Kolbenringaggregat montierbar ist, eine Werkzeugstützeinrichtung, die in einer radialen Richtung des Kolbenrings als eine Funktion der Krümmung einer nicht kreisförmigen gekrümmten Oberfläche des Kolbenrings um einen Betrag verschiebbar ist, und zumindest zwei computergesteuerte elektromechanische Schrittantriebseinrichtungen zur Verstellung der Werkzeugstützeinrichtung in einer radialen Richtung des Kolbenrings aufweist, die hintereinander in Richtung ihrer Betätigung angeordnet sind. Die Vorrichtung ist in der Lage, mit einer zweckmäßigen Genauigkeit die Innen- und Außenumfangsoberflächen eines Werkstückes mit nicht kreisförmig gekrümmten Oberflächen, die aus frei verlaufenden Krümmungen bestehen, gleichzeitig zu bearbeiten, und zwar mit Hilfe der Schrittantriebseinrichtung, die unter Computersteuerung arbeitet, während sich das (aus dem Kolbenringaggregat bestehende) Werkstück an der Arbeitsspindel dreht.

Die japanische geprüfte Patentveröffentlichung Nr. Hei 6-75814 beschreibt eine numerisch gesteuerte Drehbank, in der ein Werkzeug zum Schneiden eines Werkstücks an einem Träger montiert ist, der mittels eines Linearmotors in Richtung auf das Werkstück und davon weg bewegbar ist. Mit dem unter einer computerunterstützten numerischen Steuerung betriebenen Linearmotor ist die Vorrichtung entworfen, um einen Randumfang an einem Werkstück, wie etwa einem Kolbenring, zu bearbeiten. In dieser Maschine ist eine Vielzahl von Drehelementsätzen und eine Vorspannvorrichtung in einer Führungsgruppe vorgesehen, die eine Hin- und Herbewegung des Schlittens stützt, und zwar zum Zwecke einer Aufnahme einer Reaktionskraft, die an dem Schneidwerkzeug erzeugt wird, während das Werkstück geschnitten wird. Diese Einrichtung gestattet es dem Träger, hin- und herbewegt zu werden, und zwar ohne ein Rütteln oder ein Ablenken in irgendeiner Weise, wodurch es gestattet ist, das Werkstück mit Genauigkeit zu schneiden.

Die in der oben erwähnten japanischen Patentschrift 54-21691 beschriebene Bearbeitungsvorrichtung ermöglicht es, sowohl die Innen- als auch Außenumfangsoberflächen eines Werkstückes gleichzeitig zu bearbeiten. Es erfordert allerdings, daß das derart bearbeitete Werkstück (Kolbenringaggregat) bei einer Herausnahme zu einer anderen Stelle anschließend mit einer Hilfe einer separaten Trennschnittbearbeitungsvorrichtung, die separat installiert ist, trenngeschnitten wird.

Es ist somit erforderlich, daß das an seinen Innen- und Außenumfangsoberflächen bearbeitete Werkstück von den Innen- und Außenumfangsoberflächen einer Bearbeitungseinheit, die darauf eingewirkt hat, herausgenommen wird und in ein System transferiert wird, und anschließend abermals in seiner Phase sowie seiner dreidimensionalen Position zu registrieren und anzuordnen ist. Eine solche Herausnahme, ein Transfer und wiederholte Registrierungsanforderungen involvieren zeitaufwendige Arbeitsvorgänge, die in einer geringen Produktivität des herkömmlichen Systems resultierten und daher unzweckmäßig sind.

Ferner erfordert nicht nur der Bedarf an zwei separaten Vorrichtungen in einem System einen großen Raum zur Installierung des gesamten Systems, sondern ergeben auch diese Herausnahme-, Transfer- und wiederholten Registrierungsanforderungen das Problem, daß das trennzuschneidende Werkstück fehlerhaft zentriert wird, was oftmals das herkömmliche System unzweckmäßiger Weise daran gehindert hat, ein zur Anwendung akzeptabler Kolbenringprodukt von exakter Genauigkeit zu erzielen.

Andererseits ist eine Bearbeitungsvorrichtung der in der oben erwähnten japanischen Patentschrift 6-75814 beschriebenen Bauart eine numerisch gesteuerte Drehbank, die funktionell darauf beschränkt ist, die Außenumfangsoberfläche eines Werkstückes zu bearbeiten, und nicht in der Lage ist, sowohl die Innen- als auch Umfangsoberfläche gleichzeitig zu bearbeiten. Somit ergibt sich nicht nur der Bedarf eines Systems, das weiterhin eine separate Vorrichtung zur Bearbeitung der Innenumfangsoberfläche erfordert, woraus sich eine noch schlechtere Produktivität ergibt, sondern auch eines solchen Systems, welches es erfordert, die Innen- und Außenoberflächen eines Werkstückes separat zu bearbeiten, wodurch das Werkstück anfällig dafür wird, in den beiden unterschiedlichen Vorrichtungen ungleichmäßig ausgerichtet und gemittelt zu werden, wodurch dieses dahingehend unzweckmäßig ist, daß ein weiteres Problem bezüglich einer Bearbeitungsungenauigkeit entsteht.

Das Werkstück in einem solchen System, das somit an seinen Innen- und Außenumfangsoberflächen separat bearbeitet worden ist, muß hierbei wiederum zu einer separaten Trennschnittmaschine transferiert und darin bearbeitet werden. Somit ist auch dieses System mit den gleichen Schwierigkeiten behaftet, wie sie vorhergehend mit Bezug auf das System gemäß der ersten Schrift erwähnt sind, und muß davon ausgegangen werden, daß es noch unzweckmäßiger ist mit Hinblick auf einen gesteigerten Platzbedarf zur Installation und gesteigerte Kosten für die Ausrüstung.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten vorangegangenen Probleme zu lösen und eine Bearbeitungsvorrichtung kombinierter oder zusammengesetzter Bauart zu schaffen für eine Anwendung bei der Herstellung eines Kolbenrings oder eines gleichartigen Produkts, in der ein Werkstück sowohl an seiner Innen- und Außenumfangsoberflächen bearbeitet werden kann als auch nachfolgend trenngeschnitten werden kann, und zwar in derselben Einzelbearbeitungsvorrichtung, während es in seiner Position unverändert bleibt, d. h. an einer identischen Position gehalten wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Um die vorbeschriebene Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß eine kombinierte Bearbeitungsvorrichtung geschaffen worden, die bei der Herstellung eines Kolbenrings oder dergleichen aus einem Werkstück anwendbar ist, mit:
einer an einem Fundament montierten Umfangsbearbeitungseinheit, die numerisch gesteuert wird und eine Außenumfangsbearbeitungsgruppe und eine Innenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe aufweist, wobei die Gruppen miteinander betätigbar sind, um eine Außenumfangsoberfläche und eine Innenumfangsoberfläche des Werkstückes gleichzeitig zu bearbeiten; und
einer an dem Fundament montierten Trennschnittbearbeitungseinheit, die in einer Weise auf das mittels der Umfangsbearbeitungseinheit an seiner Außen- und Innenumfangsoberflächen bearbeiteten Werkstück anwendbar ist, wonach das bearbeitete Werkstück durch ein Trennschneiden bearbeitet wird, während es in seiner Position unverändert verbleibt.

In der vorbeschriebenen Konstruktion wird gewährleistet, daß ein Werkstück sowohl für eine Umfangsoberflächenbearbeitungsprozeßstufe (Innen- und Außenumfangsoberflächen) als auch für eine Trennschnittbearbeitungsprozeßstufe unverändert in seiner Position gehalten wird, wodurch es nicht von seinem Zentrum abweichen kann, was geschehen könnte, wenn es von der ersten Bearbeitungsprozeßstufe zu der zweiten Bearbeitungsprozeßstufe transferiert wird. Somit wird nicht nur eine exakte letztendliche Bearbeitungsgenauigkeit gewährleistet, sondern ist in dem System ein Bedarf für einen solchen Transfer nicht länger nicht notwendig, wodurch eine beträchtliche Einsparung an Zeit und Einrichtungen erzielt werden kann, die ansonsten für Werkstücktransferarbeitsvorgänge notwendig wären.

Ebenso ist hierbei ein Bedarf zur separaten Installierung einer Innen- und Außenumfangsoberflächenprozeßvorrichtung und einer Trennschnittprozeßvorrichtung beseitigt. Dies gestattet, daß die beiden unterschiedlichen Bearbeitungsprozesse hintereinander durchgeführt werden und macht Einrichtungen und Arbeitsvorgänge zur Speicherung von halbfertiggestellten Produkten oder Werkstücken (lediglich die Innen- und/oder Außenumfangsoberflächen sind fertiggestellt) überflüssig.

In der vorbeschriebenen Konstruktion ist es bevorzugt, daß die Trennschnittbearbeitungseinheit ein Einzeldrehschneidwerkzeug einschließt, das das Werkstück mehr als einmal trennschneiden kann (an mehr als einer Stelle in einer Abfolge), während es in seiner Position unverändert verbleibt.

Diese bestimmte Konstruktion beseitigt den Bedarf für eine beschwerliche, komplizierte, arbeitsaufwendige und Geschick verlangende Handhabung einer manuellen Einstellung der Schneidwerkzeugposition bezüglich der vielen Achsen, wodurch die Zeitdauer zum Betriebsaufbau und zu Betriebsvorbereitungen in großem Maße reduziert wird, und ein Versuchsschnitt überflüssig wird, so daß eine gesteigerte Arbeitseffizienz gewährleistet wird.

In der vorbeschriebenen Konstruktion ist es ebenso bevorzugt, das die Umfangsbearbeitungseinheit aufweist:
eine Werkstückstützeinrichtung zum vertikalen Klemmen des Werkstückes drehbar um seine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Längsachse;
eine C-Achsenantriebseinrichtung, die zur Drehung des Werkstückes um die eine C-Achse darstellende Längsachse mittels der Werkstückstützeinrichtung numerisch steuerbar ist, wobei
die Außenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe in einer sich senkrecht zu der Längsachse des Werkstückes erstreckenden Richtung einer X-Achse bewegbar eingerichtet ist und mit einer ersten Schneidwerkzeugeinrichtung betriebsfähig ist, die numerisch steuerbar ist, um synchron mit der C-Achsenantriebseinrichtung zu arbeiten, die zur Bearbeitung der Außenumfangsoberfläche des Werkstückes mit der ersten Schneidwerkzeugeinrichtung betrieben wird, und wobei
die Innenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe in einer Richtung einer U-Achse beweglich eingerichtet ist, die sich parallel zur X-Achse erstreckt und mit einer zweiten Schneidwerkzeugeinrichtung betriebsfähig ist, die ausgehend von einer Endseite des Werkstückes einsetzbar ist und numerisch steuerbar ist, um synchron mit der C-Achsenantriebseinrichtung zu arbeiten, die zur Bearbeitung der Innenumfangsoberfläche des Werkstückes mit der zweiten Schneidwerkzeugeinrichtung betrieben wird, und
eine Z-Achsenantriebseinrichtung, die numerisch steuerbar ist zur Bewegung des Werkstückes in einer Richtung der Längsachse.

Diese bestimmte Konstruktion gestattet es, daß Schneidstaub, der erzeugt wird, während die Innenumfangsoberfläche geschnitten wird, nach unten abläuft und verhindert wird, daß dieser sich in dem Schneidebereich anstaut. Jegliche Verschlechterung einer durch einen solchen Staub verursachten Schneidegenauigkeit wird somit vermieden. Dadurch, daß ferner separate Staubabzüge überflüssig werden, wird der gesamte Aufbau der Vorrichtung vereinfacht.

Ebenso ist die Stützeinrichtung, die eingerichtet ist, um ein Werkstück (Produktrohmaterial) in der Form eines Aggregats von Rohmaterialelementen vertikal aufgestapelt zu klemmen, vorteilhafter als eine Vorrichtung zur Klemmung des Werkstückes in einer Seitenrichtung, und zwar in Hinblick darauf, die Körpergröße der beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung zu verkleinern, die eine Einrichtung zur Druckbeaufschlagung inhärent stützen muß. Dies vereinfacht ebenso den Aufbau der Vorrichtung und verringert die Kosten.

Es ist ebenso bevorzugt, daß die Trennschnittbearbeitungseinheit aufweist:
gemeinsam mit der Umfangsbearbeitungseinheit eine Werkstückstützeinrichtung zum vertikalen Klemmen des Werkstückes drehbar um seine Längsachse,
gemeinsam mit der Umfangsbearbeitungseinheit eine C-Achsenantriebseinrichtung zur Drehung des Werkstückes um die eine C-Achse darstellende Längsachse mittels der Werkstückstützeinrichtung, wodurch eine Trennschnittposition für das Werkstück registriert oder bestimmt wird,
gemeinsam mit der Umfangsbearbeitungseinheit eine Z-Achsenantriebseinrichtung, die numerisch steuerbar ist zur Bewegung des Werkstückes in einer Richtung der Längsachse,
eine V-Achsenantriebseinrichtung, die mit einem Schneidwerkzeug zum Trennschneiden des Werkstückes betriebsfähig ist und einen V-Achsenmotor aufweist, sowie numerisch steuerbar ist zur Bewegung des Schneidwerkzeugs in Eingriff mit dem Werkstück und davon weg in einer Richtung einer V-Achse, und
eine W-Achsenantriebseinrichtung mit einem W-Achsenschlitten zur Stützung der V-Achsenantriebseinrichtung, die einen W-Achsenmotor hat und angepaßt ist, um zur Bewegung des Werkstückes in eine sich senkrecht zu der Längsachse des Werkstückes erstreckende Richtung der W-Achse numerisch gesteuert zu werden, wodurch eine Abweichung des Schneidwerkzeugs von der Trennschnittposition für das Werkstück korrigiert wird, die sich aus einer Abweichung eines Trennschnittzentrums relativ zu einem C-Achsenzentrum ergibt.

Diese bestimmte Konstruktion, die es gestattet, daß eine Einzelwerkstückstützeinrichtung, eine Einzel-C-Ach­ senantriebseinrichtung und eine Einzel-X-Ach­ senantriebseinrichtung sowie eine Einzel-NC-Steuerung gemeinsam für beide Bearbeitungseinheiten vorgesehen ist, verringert in größeren Maßen die Kosten für die Vorrichtung als wenn diese für jede der Bearbeitungseinheiten vorgesehen sind, wodurch der Bedarf für eine separate Schaffung einer Einrichtung zur Registrierung oder Bestimmung einer Trennschnittposition beseitigt wird und es ermöglicht wird, daß die Trennschnittbearbeitungsposition selbst mit weniger Kosten aufgebaut wird.

Es ist ebenso bevorzugt, daß eine Werkstücktransfereinrichtung vor der Umfangsoberflächenbearbeitungseinheit und der Trennschnittbearbeitungseinheit angeordnet ist.

Diese bestimmte Konstruktion bringt die Vorrichtung in die Lage, alle notwendigen oder möglichen Werkstücktransfervorgänge, einschließlich einer Einführung des Werkstückes in das System, seinen Transfer zwischen den beiden Bearbeitungseinheiten, und eine Durchführung eines jeden davon zu automatisieren, wodurch die Vorrichtung in einem unbemannten Zustand betriebsfähig ist, so daß sich die Arbeitskosten in großem Maße verringern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, die bestimmte veranschaulichende Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß derartige in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichte Ausführungsbeispiele in keiner Weise die vorliegende Erfindung beschränken sollen, sonder eine Veranschaulichung und deren Verständnis erleichtern soll. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht, die eine kombinierte Bearbeitungsvorrichtung zur Anwendung bei der Herstellung eines Kolbenrings oder eines gleichartigen Produkts zeigt, die in einem bestimmten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist;

Fig. 2 eine Draufsicht der kombinierten Bearbeitungsvorrichtung;

Fig. 3 eine Schnittansicht, die einen C-Achsenantrieb und einen Z-Achsenantrieb in der kombinierten Bearbeitungsvorrichtung zeigt;

Fig. 4 eine Schnittansicht, die eine Werkstückstütze in der kombinierten Bearbeitungsvorrichtung zeigt;

Fig. 5 eine Schnittansicht, die eine Außenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe einer Innen- und Außenumfangsoberflächenbearbeitungseinheit in der kombinierten Bearbeitungsvorrichtung zeigt;

Fig. 6 eine Seitenansicht, die eine Innenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe einer Innen- und Außenumfangsoberflächenbearbeitungseinheit in der kombinierten Bearbeitungsvorrichtung zeigt;

Fig. 7 eine Draufsicht, die eine Innenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe einer Innen- und Außenumfangsoberflächenbearbeitungseinheit in der kombinierten Bearbeitungsvorrichtung zeigt;

Fig. 8 eine Seitenansicht entlang der Linie VII und von der gezeigten Pfeilrichtung aus betrachtet;

Fig. 9 eine Seitenansicht, die eine Trennschnittbearbeitungseinheit in der kombinierten Bearbeitungsvorrichtung zeigt;

Fig. 10 eine Draufsicht der Trennschnittbearbeitungseinheit in der kombinierten Bearbeitungsvorrichtung;

Fig. 11 eine schaubildliche Ansicht, die den Fall veranschaulicht, wonach ein Werkstück trenngeschnitten ist, wobei ein Zentrum des Trennschnitts an einem Zentrum der C-Achse angeordnet ist, und in dem Fall, wonach ein Werkstück trenngeschnitten ist, wobei das Trennschnittzentrum von dem Zentrum der C-Achse abweicht, und zwar unter Anwendung der in Fig. 10 gezeigten Trennschnittbearbeitungseinheit; und

Fig. 12A und 12B schaubildliche Ansichten, die ein Werkstück zeigen, das trenngeschnitten ist, während das Trennschnittzentrum an dem Zentrum der C-Achse angeordnet ist, und ein Werkstück zeigen, das trenngeschnitten ist, während das Trennschnittzentrum von dem Zentrum der C-Achse abweicht, und zwar unter Anwendung der Trennschnittbearbeitungseinheit gemäß Fig. 10.

Beste Betriebsweisen zur Durchführung der Erfindung

Nachstehend sind zweckmäßige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bezüglich einer kombinierten Bearbeitungsvorrichtung anhand der beigefügten Zeichnungen dargelegt.

Fig. 1 und 2 zeigen in einer Vorder- und Draufsicht eine kombinierte Bearbeitungsmaschine, die angepaßt ist, um sowohl die gleichzeitige Bearbeitung an den Innen- und Außenumfangsoberflächen als auch die nachfolgende Trennschnittbearbeitung eines an einer gleichbleibenden Stelle unverändert positionierten Kolbenringrohstückes oder eines Werkstückes durchzuführen. Wie gezeigt, sind sowohl eine Innen- und Außenumfangsbearbeitungseinheit 1 (Fräsmaschine) als auch eine Trennschnittbearbeitungseinheit 41 (Schneidmaschine) an einem gemeinsamen Maschinenfundament 1a montiert.

Die Innen-/Außenumfangsbearbeitungseinheit 1 hat vor einer an dem Fundament 1a montierten Säule 1b einen Z-Achsenschlitten 2, der mittels eines Z-Achsenantriebs 3 vertikal, oder in der Richtung einer Z-Achse, bewegbar ist.

Der Z-Achsenschlitten- 2 ist an einer Führungsschiene 1c gelagert, die eine lineare Führung hat, die an einer Vorderfläche der Säule 1b angelegt ist und sich in der Richtung der Z-Achse derart erstreckt, daß sie mittels eines Z-Achsenmotors 4 vertikal bewegbar ist, der durch einen Servomotor ausgebildet ist und oberhalb der Säule 1b montiert ist.

Insbesondere ist die Drehachse 4a des Z-Achsenmotors 4, wie in Fig. 3 gezeigt, mit einer Gewindewelle 5 verbunden, die eine Kugelschraube (Führungsschraube) hat, die in Verzahnung mit einem Mutterelement 5a ist, das an dem Z-Achsenschlitten 2 befestigt ist, so daß eine Normal- oder Umkehrdrehung der Gewindeschraube 5 mittels des Z-Achsenmotors 4 verursachen kann, daß sich der Z-Achsenschlitten 2 entlang der Führungsschiene 1c vertikal bewegt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Anwendung eines Gegengewichts, das mittels einer (in keiner der Figuren gezeigten) Leine aufgehängt ist, die an einem Scheitel des Schlittens 2 befestigt ist, es dem Z-Achsenmotor von einer lediglich geringen Kapazität gestattet, den Z-Achsenschlitten vertikal zu bewegen.

Vertikal voneinander beabstandet sind eine obere Werkstückstütze 10 und eine untere Werkstückstütze 11 ebenso an dem Z-Achsenschlitten 2 montiert gezeigt.

Die obere Werkstückstütze 10 ist gemäß Fig. 4 unterhalb einer hydraulischen Zylinderanordnung 12 montiert, die oberhalb des Z-Achsenschlittens 2 angeordnet ist, und hat eine obere Spindel 10a, die sich unterhalb eines Kolbens 12a befindet, der in einem oberen Teil der hydraulischen Zylinderanordnung 12 aufgenommen ist.

Die zylindrische obere Spindel 10a ist abgestützt, um sich über eine Vielzahl von Lagerungen 13 mittels des Unterteils der hydraulischen Zylinderanordnung 12 nach unten zu erstrecken, so daß sie entlang einer C-Achse vertikal bewegbar ist, die eine Längsachse der oberen Spindel 10a parallel zu der X-Achse ist und ebenso um die C-Achse gedreht werden kann. Ferner ist ein Ring 10b um die obere Spindel 10a angebracht und ist dessen obere Fläche über ein Axiallager 14 in Kontakt mit der unteren Endseite des Kolbens 12a gebracht, so daß eine Zufuhr einer Druckflüssigkeit in eine Druckkammer 12b der hydraulischen Zylinderanordnung 12 verursachen kann, daß die obere Spindel 10a über den Kolben 12a nach unten zu pressen ist.

Zentral in der hydraulischen Zylinderanordnung 12 ist eine ortsfeste Welle 10c an einer oberen Oberfläche der hydraulischen Zylinderanordnung 12 befestigt.

Die ortsfeste Welle 10c geht in Richtung auf ihre untere Seite durch den Kolben 12a, um einen Mittelbereich der oberen Spindel 10a zu erreichen. Die ortsfeste Welle 10c hat ebenso einen an ihrem unteren Ende angebrachten Federsitz 10d, an dem eine Vielzahl von Kompressionsfedern 10e angeordnet ist, die die Neigung zeigen, die obere Spindel 10a nach oben zu bewegen.

Unter der oberen Spindel 10a hat die obere Werkstückstütze 10 einen oberen Klemmkopf 10f zum Klemmen eines Werkstücks 16, wobei ein unterer Klemmkopf 11f in der unteren Werkstückstütze 11 eingeschlossen ist. Ferner ist in einem Außenumfangsabschnitt der oberen Spindel 10a ein angetriebenes Zahnrad 18b eines Getriebezugs 18a, das einen C-Achsenantrieb 18 ausmacht, darin eingekeilt vorgesehen.

Der C-Achsenantrieb 18 hat gemäß Fig. 3 einen C-Achsenmotor 19, der einen oberhalb der Säule 1b eingerichteten Servomotor aufweist, wobei der C-Achsenmotor 19 mit einer Eingabewelle 20a eines Untersetzungsgetriebes 20 gekoppelt ist.

Die Eingabewelle 20a des Untersetzungsgetriebes 20 hat ein daran angebrachtes Schwungrad 20b, das entworfen ist, um eine Drehung des Werkstückes 16 zu stabilisieren und herzustellen, wodurch es während der Bearbeitung gleichmäßig gedreht wird. Das Untersetzungsgetriebe 20 hat eine Ausgabewelle 20c, die verkeilt ist, um mit dem oberen Ende einer Antriebswelle 18c zu kämmen, die ebenso mit dem C-Achsenantrieb 18 verkeilt ist, so daß die Antriebswelle 18c über das Untersetzungsgetriebe 20 mittels des C-Achsenmotors 19 normal oder umgekehrt gedreht werden kann.

Die Antriebswelle 18c des C-Achsenantriebs 18 ist drehbar gestützt, und zwar vertikal ausgerichtet, um zu einer Längsachse des Werkstückes 16 parallel zu sein. Die Mittel- und unteren Endabschnitte der Antriebswelle 18c sind verkeilt, um jeweils mit einem Antriebszahnrad 18d des Getriebszugs 18a in der oberen Werkstückstütze 10 und mit dem in der unteren Werkstückstütze 11 zu kämmen.

Diese Antriebszahnräder 18d und 18d sind mit den Mitlaufzahnrädern 10b und 10b in Verzahnung, die jeweils an dem Außenumfang der oberen Spindel 10a und an dem Außenumfang der unteren Spindel 11a ausgebildet sind, so daß die oberen und unteren Spindeln 10a und 11a mittels des C-Achsenmotors 19 über die Antriebswelle 18c und Getriebezüge 18a und 18a synchron in einer identischen Richtung gedreht werden können.

Die untere Spindel 11a, wie auch die obere Spindel 10a, ist zylindrisch ausgebildet und mittels des Z-Achsenschlittens 2 drehbar gestützt, und zwar in diesem Falle über die Lagerung 21. Ebenso ist zwischen dem Z-Achsenschlitten 2 und dem Mitlaufzahnrad 18b eine Axiallagerung 22 zwischengesetzt, die an dem Außenumfang der unteren Spindel 11a verkeilt ist.

Der Klemmkopf 11f, der nach Vorbeschreibung dazu dient, das Werkstück 16 zu klemmen, und der an der oberen Spindel 10a in der oberen Werkstückstütze 10 angebrachte obere Klemmkopf 10f ist oberhalb der unteren Spindel 11a in der unteren Werkstückstütze 11 eingerichtet.

Hierbei sei erwähnt, daß, wenn die oberen und unteren Spindeln 10a und 11a mittels des C-Achsenmotors 19 synchron gedreht werden, ein Spiel in der Verkeilung der Antriebswelle 18c oder des Getriebezugs 18a eine Ungleichmäßigkeit in den Drehungen der oberen und unteren Spindeln 10a und 11a und deswegen eine Abweichung im Phasenwinkel zwischen den beiden Spindeln verursacht werden kann.

Um eine solche Abweichung zu verhindern, kann, wenn ein Werkstück 16 bearbeitet wird, eine zweckmäßige Verriegelungseinrichtung, wie etwa eine (nicht gezeigte) Feststellung vorgesehen werden, um einer zwischen der unteren Spindel 11a und dem unteren Klemmkopf 11f angebrachten Platte 11g zu gestatten, mit einem in den oberen und unteren Getriebezügen beseitigten Spiel an die untere Spindel 11a gesichert zu werden.

Eine Außenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe 24 ist an einem Zwischenabschnitt der Säule 1b zur Bearbeitung (beispielsweise Fräsen) einer Außenumfangsfläche des Werkstückes 16 montiert. Eine Innenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe 25 ist an dem Fundament 1a montiert zur Bearbeitung oder zum Fräsen einer Innenumfangsoberfläche des Werkstückes 16, während die Außenumfangsoberfläche mittels der Einheit 24 bearbeitet wird.

In der Außenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe 24 ist, wie in Fig. 5 gezeigt, ein Werkzeugstützelement 24c in einem Führungselement 24a angeordnet, das horizontal an der Säule 1b befestigt ist und in der Richtung einer X-Achse (senkrecht zur C-Achse) über eine Kugelverkeilung 24b beweglich gestützt ist.

Das Werkzeugstützelement 24c hat ein Schneidwerkzeug 26, das an dessen einem Ende über ein Werkzeugmontierelement 24d lösbar an der Seite des Werkstückes 16 gehalten ist. Das Stützelement 24c hat ebenso ein Mutterelement 27a, das an dessen gegenüberliegenden Ende befestigt ist, wobei das Mutterelement 27a in Verzahnung mit einem Ende einer Gewindewelle 27 ist, das eine Kugelschraube (Führungsschraube) aufweist.

Das andere Ende der Gewindewelle 27 ist mit einem X-Achsenmotor 29 gekoppelt, der einen Servomotor aufweist, der über einen Träger 28 an der Säule 1b montiert ist, so daß eine normale oder umgekehrte Drehung der Gewindewelle 27 mittels des X-Ach­ senmotors 29 das Schneidwerkzeug 26 zum Werkstück 16 hin und davon weg verstellen kann.

Andererseits hat die Innenumfangsbearbeitungsgruppe 25 zur Bearbeitung oder zum Fräsen einer Innenumfangsoberfläche des Werkstückes 16 gemäß den Fig. 6 bis 8 einen U-Achsenschlitten 25a, der an einer Führungsschiene 31 gestützt ist, die eine Linearführung der Rollenart hat, die an dem Fundament 1a in der Richtung einer U-Achse parallel zu der X-Achse angelegt ist.

Ein oberhalb des U-Achsenschlittens 25a befindlicher Raum ist durch eine Dachabdeckung 25c eingeschlossen, die entworfen ist, um ein Abführen des Schneidestaubs zu erleichtern. Ein U-Ach­ senmotor 32 mit einem Linearservomotor ist zwischen einem unteren Teil des U-Achsenschlittens 25a und einer oberen Fläche des Fundaments 1a montiert, und zwar zum Antrieb des U-Ach­ senschlittens 25a in den Richtungen der U-Achse.

Die Endseite des U-Achsenschlittens 25a reicht bis unterhalb der unteren Spindel 11a, wobei deren unteres Ende eine daran befestigte und sich im wesentlichen vertikal dazu erstreckende Ausbohrspindel 25b hat.

Die obere Endseite der Ausbohrspindel 25b erstreckt sich bis innerhalb des Werkstückes 16 durch das Innere der unteren Spindel 11a hindurch und hat ein Schneidwerkzeug 33, das lösbar daran montiert ist, um die Innenoberfläche des Werkstückes 16 zu schneiden.

Gemäß den Fig. 6 und 7 sind eine U-Achsen­ ausgangspunkterfassungsvorrichtung 34 zur Erfassung der Ausgangsposition des U-Achsenschlittens 25a und eine Schlittenpositionserfassungsvorrichtung 35 vorgesehen, die beispielsweise einen Linearmaßstab zur Erfassung der Position des U-Achsenschlittens 25a aufweist, wobei die Erfassungsvorrichtungen 34 und 35 Signale erzeugen, die zu einer NC-Einheit 53 (siehe Fig. 1 und 2) geleitet werden, um den Z-Achsenmotor 4, den C-Achsenmotor 19, den X-Achsenmotor 29 und den U-Achsenmotor 32 numerisch zu steuern.

Nachdem die Konstruktion der Innen- und Außenumfangsoberflächenbearbeitungseinheit 1 beschrieben worden ist, sei nunmehr auf die Fig. 9 und 10 zur Erläuterung der Konstruktion der Trennschnittbearbeitungseinheit 41 Bezug genommen.

Die Trennschnittbearbeitungseinheit 41 ist entworfen, um auf das Werkstück 16, das mittels der Innen- und Außenumfangsoberflächenbearbeitungseinheit 1 an seinen Innen- und Außenumfangsoberflächen bearbeitet worden ist, in einer Weise einzuwirken, daß durch Trennschneiden das somit bearbeitete Werkstück 16 unverändert in Position gehalten wird oder in einer Position, die identisch mit derjenigen ist, bei der das Werkstück mittels der Umfangsbearbeitungseinheit 1 an seine Innen- und Außenumfangsoberfläche bearbeitet worden ist. Für diesen Zweck verwendet die Trennschnittbearbeitungseinheit 41 unter weiteren Antriebsachsen die gleiche Z-Achse und C-Achse wie die Umfangsoberflächenbearbeitungseinheit 1. Ferner verwendet die Trennschnittbearbeitungseinheit 41 die gleichen oberen und unteren Werkstückstützen 10 und 11 wie die Umfangsbearbeitungseinheit 1, damit ein Werkstück 16, das an seine Innen- und Außenumfangsoberflächen bearbeitet worden ist, trenngeschnitten werden kann, während es wie zuvor geklemmt verbleibt.

Somit ist vor der Säule 1b der Innen- und Außenumfangsoberflächenbearbeitungseinheit 1, wie in Fig. 9 gezeigt, ein an dieser befestigtes, sich horizontal erstreckendes Stützelement 42 an dem ein W-Achsenantrieb 43 montiert.

Der W-Achsenantrieb 43 hat einen W-Achsenschlitten 43b, der an einem Paar von Führungsschienen 43a verschiebbar abgestützt ist, wobei jede eine linear Führung aufweist, die an dem Stützelement 42 angelegt ist, um sich nach hinten und nach vorne, d. h. in der Richtung einer W-Achse, zu erstrecken.

Zwischen den Führungsschienen 43a und 43a und sich dazu parallel erstreckend ist eine Gewindewelle 43c angeordnet, die eine Kugelschraube oder Führungsschraube aufweist, die in Verzahnung ist mit einem an eine untere Oberfläche des W-Achsenschlittens 43b gesicherten Mutterelement 43d. Ein Ende der Gewindewelle 43c ist mit einem W-Achsenmotor 48 gekoppelt, der einen Servomotor aufweist, der an das Vorderende des Stützelements 42 angebracht ist. Ein Drehen der Gewindewelle 43c normal und rückwärts mittels des W-Achsenmotors 48 gestattet dem W-Achsenschlitten 43b, sich in der Richtung der W-Achse vor und zurück zu bewegen.

Ein Spindelkopf 45 ist über dem W-Achsenschlitten 43b angeordnet, und zwar bewegbar mittels eines V-Achsenantriebs 44 in der Richtung einer zur W-Achse senkrechten V-Achse.

Der V-Achsenantrieb 44 hat ein Paar von Führungsschienen 44a, von denen jede eine linear Führung aufweist, die vertikal voneinander beabstandet sind und sich parallel zueinander in der Richtung der V-Achse an einer Seitenoberfläche einer Stützplatte 43e erstrecken, die vertikal an einem W-Achsenschlitten 43b montiert ist. Der Spindelkopf 45 ist an den Führungsschienen 44a in der V-Achsenrichtung beweglich abgestützt.

Zwischen den Führungsschienen 44a und 44a und sich parallel dazu erstreckend ist eine Gewindewelle 44b angeordnet, die eine Kugelschraube oder eine Führungsschraube aufweist, die in Verzahnung ist mit einem an dem Spindelkopf 45 befestigten Mutterelement 44c. Ein Ende der Gewindewelle 44b ist über einen Endlosriemen 44d mit einem einen Servomotor aufweisenden V-Ach­ senmotor 46 gekoppelt, der an einem oberen Teil des W-Achsen­ schlittens 43b montiert ist. Eine Drehung der Gewindewelle 44b mittels des V-Achsenmotors 46 in eine normale oder umgekehrte Richtung verursacht eine Bewegung des Spindelkopfes 45 in einer Richtung der V-Achse.

Die vordere Endseite des Spindelkopfes 45 kann in der Richtung eines dazwischen mittels der oberen und unteren Werkstückstützen 10 und 11 gelagerten Werkstückes 16 vorragen und dort in ein Paar von Ausläufern 45a und 45b gegabelt sein. Hierbei ist einer dieser Ausläufer - 45a ist von dem anderen, 45b, entfernbar, um ein Herausnehmen des Schneidwerkzeugs 47 zu erleichtern - und eine sich zur W-Achse axial erstreckende Spindel 45c über die Zentren der Ausläufer 45a und 45b hinweg drehbar gestützt.

Die Spindel 45c hat in ihrer Mitte das daran montierte Schneidwerkzeug 47, das eine scheibenförmige Metallsäge aufweisen kann. Ein Ende der in Fig. 10 gezeigten Spindel 45c ist über ein Kraftgetriebe 49, wie etwa ein Getriebezug, mit der Drehwelle 50a eines Spindelmotors 50 gekoppelt, der einen invertergesteuerten, auf einen allgemeinen Verwendungszweck gerichteten Motor hat, der an seiner Basisendseite an den Spindelkopf 45 angebracht ist, um zu verursachen, daß sich das Schneidwerkzeug 47 mittels des Spindelmotors 50 über die Spindel 46c dreht.

In den Fig. 5 und 9 ist mit 52 eine Kühlmitteldüse zum Ausspritzen eines Schneidefluids oder -kühlmittels auf das Schneidwerkzeug 26 während des Bearbeitungsprozesses bezeichnet.

Ebenso sind in Fig. 2 eine Spanfördereinrichtung 54 und ein Kühlmittelbehälter 55 gezeigt.

Nachstehend wird ein Betrieb zur Bearbeitung eines Werkstückes 16 erklärt, das hierbei als ein aufgestapeltes Kolbenringaggregat ausgebildet ist, und zwar unter Anwendung der nach Vorbeschreibung konstruierten kombinierten Bearbeitungsvorrichtung.

In Fig. 10 ist ein Werkstück 16 gezeigt, das ein aufgestapeltes Rohkolbenringaggregat aufweist, dessen Innen- und Außenumfangsoberflächen nicht kreisförmig gekrümmt sind, wobei deren Konfigurationen nicht miteinander identisch sind. Daher ergibt sich der Bedarf, daß die Außenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe 24 und die Innenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe 25 mittels einer NC-Einheit 53 (numerische Steuerung) mit separaten NC-Instruktionen separat betrieben werden.

Ebenso erfordert eine gleichzeitige Bearbeitung der Innen- und Außenumfangsoberflächen eines mittels des C-Achsenmotors 19 gedrehten Werkstückes 16, daß der X-Achsenmotor 29, der U-Achsenmotor 32 und der Z-Achsenmotor 4 im Gleichlauf bzw. synchron mit dem drehenden C-Achsenmotor 19 gesteuert werden. Dieses Erfordernis ist begründet, da die Anwendung in einem gewöhnlichen Bearbeitungskreisbetrieb insofern einen zeitaufwendigen Vorgang darstellt, als Bewegungsdaten erarbeitet werden müssen, wodurch es schwierig wird, die Bearbeitung effizient durchzuführen.

Die erfindungsgemäße kombinierte Bearbeitungsvorrichtung wird demgemäß unter numerischer Steuerung (NC) betrieben und durchgeführt, und zwar beispielsweise in einem NC-Schnellkreisbearbeitungsbetrieb oder einem DNC-Be­ arbeitungsvorgang (unmittelbare numerische Steuerung).

Wenn ein Bearbeitungsvorgang in einem NC-Schnell­ bearbeitungssystem durchgeführt wird, werden in einem Bewegungsbetrag pro Zeiteinheit umgewandelte Daten einer Basisverarbeitung und eine Wiederholungsanzahl des Kreislaufes in einem Datenbereich und einer Steuereinheit in einer NC-Einheit registriert, um es zu gestatten, daß ein Schnellkreislaufbearbeitungsbetrieb in einem Hauptbearbeitungsprogramm durchgeführt wird.

Zur Vorbereitung eines Bearbeitungsvorganges mit Hilfe der vorbeschriebenen kombinierten Bearbeitungsvorrichtung werden eine Vielzahl von aufeinander gestapelten Rohkolbenringen zusammen in einer Phase-zu-Phase-Beziehung aufgestapelt, um derart aufeinander gestapelt ein zylindrisches Werkstück 16 zu bilden. Das Werkstück 16 - das mittels (nicht gezeigter) Handträgerspanneinrichtungen in seiner Längsrichtung eingeklemmt ist - wird in die Innen- und Außenum­ fangsoberflächenbearbeitungseinheit 1 gefördert und in einer Position zwischen den oberen und unteren Klammerköpfen 10f und 11f der oberen und unteren Spindeln 10a und 11a festgelegt.

In diesem Zustand wird ein Druckmittel in die Flüssigkeitsdruckkammer 12b der hydraulischen Zylinderanordnung 12 eingeführt, um den Kolben 12a und die obere Spindel 10a derart zu senken, daß das Werkstück 16 zwischen den Klemmkopf 10f der oberen Spindel 10 und dem Klemmkopf 11f der unteren Spindel 11a geklemmt werden kann, um eine Längsachse des Werkstückes 16 in Ausrichtung mit jenen der oberen und unteren Spindeln 10a und 11a zu bringen.

Nachdem es phasenregistriert worden ist, wird anschließend das Werkstück 16 durch ein synchrones Drehen der oberen und unteren Spindeln 10a und 11a mit dem C-Achsenmotor 19 in dem C-Achsenantrieb 18 in Drehung gebracht. Das Werkstück 16 wird an seiner Außenumfangsoberfläche, z. B. ausgehend von seiner unteren Endseite, mit dem in der, Außenumfangsoberflächenbearbeitungseinheit vorgesehenen Schneidewerkstück 26 und gleichzeitig an seiner Innenumfangsoberfläche und anschließend von seiner unteren Endseite aus mit dem in der Innenumfangsoberflächenbearbeitungseinheit 25 vorgesehenen Schneidwerkzeug 33 bearbeitet.

Die Innen- und Außenumfangsoberfläche des Werkstückes 16, die frei und nicht identisch gekrümmt sind, werden gleichzeitig mit dem X-Achsenmotor 29 und dem U-Achsenmotor 32 bearbeitet, die separat NC-gesteuert werden, und zwar synchron mit dem zur Drehung vorgesehenen C-Achsenmotor 19. Während die Bearbeitung voranschreitet, wird der Z-Achsenschlitten 2 mit dem Z-Achsenmotor 4 gesenkt, damit diese Innen- und Außenumfangsoberflächen über eine gesamte Länge des Werkstückes 16 bearbeitet werden können. Ein an der bearbeiteten Innenumfangsoberfläche des Werkstückes 16 erzeugter Bearbeitungsstaub kann durch die untere Spindel 11a nach unten fallen, ohne sich in dem Werkstück 16 zu stauen. Somit würde sich nicht nur kein möglicher Schaden an einer Werkstückoberfläche oder an dem Schneidwerkzeug 33 aufgrund eines zwischen dem Werkstück 16 und dem Schneidwerkzeug 33 eingefangenen Bearbeitungsstabes ergeben, sondern ergibt sich auch nahezu kein frühzeitiger Verschleiß oder keine Verkürzung der Lebensdauer des Schneidwerkzeugs und keine beeinträchtigte Bearbeitungsgenauigkeit, die durch einen solchen Staubeinschluß verursacht wird.

Nachdem die Innen- und Außenumfangsoberflächen des Werkstückes bearbeitet worden sind, wird verursacht, daß das Werkstückstützelement 24 und der U-Achsenschlitten 25 zu ihren Ursprungspositionen zurückkehren, und zwar jeweils mit dem X-Achsenmotor 29 und dem U-Achsenmotor 32, wobei der Z-Achsenschlitten 2 mit dem Z-Achsenmotor 4 bis zu seiner Ursprungsposition rückgeführt wird. Anschließend wird durch Betätigung der Trennschneidebearbeitungseinheit 41 ein Trennschnittbearbeitungsbetrieb für das an seinen Innen- und Außenumfangsoberflächen bearbeitete Werkstück 16 gestartet, wobei das Werkstück 16 in seiner Ursprungslage oder an Ort und Stelle - geklemmt und positioniert gehalten - verbleibt.

Bei dem Start eines Trennschneidebearbeitungsvorganges für das Werkstück 16 wird eine Trennschnittposition des Werkstückes 16 registriert oder bestimmt, indem das Werkstück 16 mit dem C-Ach­ senmotor 19 gedreht wird. Wenn anschließend das Werkstück 16 trenngeschnitten wird - mit dem an dem Drehzentrum des Werkstückes 16 (C-Achsenzentrum O2) angeordneten Trennschnittzentrum O1 - entwickelt sich ein Bearbeitungsbemessungsfehler, der gleich ist der Dicke t des Schneidwerkzeugs. Dies hat zur Konsequenz, daß ein Reduzieren des Durchmessers des Werkstückes 16, das trenngeschnitten worden ist, um die Schnittoberflächen in Anlagekontakt zu bringen, eine Öffnung zwischen den Anlagekontaktoberflächen erzeugt, wie in den Fig. 12A dargestellt ist, so daß ein in Fig. 12B gezeigter Kolbenring nicht wunschgemäß erhalten werden kann.

Zur Verhinderung einer solchen Unannehmlichkeit, ist es erforderlich, daß das Trennschnittzentrum O1 um eine bestimmte Strecke ε relativ zu dem C-Achsenzentrum O2 verstellt wird, um einen Trennschnittbearbeitungsbetrieb durchzuführen.

Demgemäß wird in der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung ein Trennschnittbearbeitungsbetrieb nach einem Verstellen des Trennschnittzentrums O1 um ε weg von dem C-Achsenzentrum O2 durchgeführt und für diesen Zweck das Schneidwerkzeug 47 um eine entsprechende Strecke ± δ in der Richtung der W-Achse verstellt positioniert. Anschließend erhaltene Schnittflächen des Werkstückes 16 resultieren in einem engen Anlagekontakt ohne eine Öffnung und somit in einem gemäß Fig. 12B zufriedenstellend ausgebildeten Kolbenring.

In einem solchen Korrekturverfahren, insbesondere nachdem ein Werkstück 16 an seinen Innen- und Außenumfangsoberflächen bearbeitet worden ist, wird eine Starttrennschnittposition (+α/2° + δ) registriert oder bestimmt. Für diese Registrierung oder Bestimmung instruiert die NC-Einheit 53 den C-Achsenmotor 19, das Werkstück 1 um das C-Achsenzentrum O2 zu drehen, und zwar um einen Drehwinkel von +α/2°, und den W-Achsenmotor 48, um die Gewindewelle 43c zu drehen, um den W-Achsenschlitten 43b um einen Abstand +δ° zu bewegen, wodurch das Schneidwerkzeug 47 an der Starttrennschnittposition festgelegt wird.

Instruktionen oder Befehle werden anschließend ausgegeben, um den Spindelmotor 50 anzuweisen, das Schneidwerkzeug 47 zu drehen, und um zwischenzeitlich den V-Achsenmotor 46 anzuweisen, die Gewindewelle 44b zu drehen, um den Spindelkopf 45 zu einer in Fig. 10 gezeigten Position vorzurücken, um anschließend in diesem Zustand den Z-Achsenmotor 4 anzuweisen, den Z-Ach­ senschlitten 2 in der Richtung einer Z-Achse zu senken, wodurch ein erforderlicher Trennschnittbearbeitungsbetrieb gestartet wird, und zwar in Abfolge von der unteren Endseite in Richtung auf die obere Endseite des Werkstücks 16.

Wenn anschließend das Schneidwerkzeug 47 an einem Bereich der oberen Endseite des Werkstückes 16 ankommt und somit der Trennschnittbearbeitungsbetrieb an der Starttrennschnittposition beendet worden ist, wird der V-Achsenmotor 46 angewiesen, die Drehung der Gewindewelle 44b umzukehren, um den Spindelkopf 45 zurück zu seiner Ursprungsposition zu bewegen, wobei der Z-Achsenmotor 4 angewiesen wird, den Z-Achsenschlitten 2 zu seiner Ursprungsposition zu heben.

Anschließend wird in diesem Zustand eine nächste Trennschnittposition (-α2° + δ) registriert oder bestimmt. Für diesen Zweck instruiert die NC-Einheit 53 den C-Achsenmotor 19, das Werkstück 16 um einen Drehwinkel von -α/2° um das C-Achsenzentrum O2 zu drehen, und den W-Achsenmotor 48, um die Gewindewelle 43c zu drehen, um den W-Achsenschlitten 43b um eine Strecke -δ° zu bewegen, wodurch das Schneidwerkzeug 47 an der zweiten oder darauffolgenden Trennschnittposition festgelegt wird.

Anschließend werden Instruktionen und Befehle gegeben, um den Spindelmotor 50 anzuweisen, das Schneidwerkzeug 47 zu drehen, und um zwischenzeitlich den V-Achsenmotor 46 anzuweisen, die Gewindewelle 44b zu drehen, um den Spindelkopf 45 zu einer in Fig. 10 gezeigten Position vorzurücken, um anschließend in diesem Zustand den Z-Achsenmotor 4 anzuweisen, den Z-Achsenschlitten 2 in der Richtung einer Z-Achse zu senken, wodurch ein erforderlicher Trennschnittbearbeitungsbetrieb gestartet wird, und zwar in Abfolge von der unteren Endseite in Richtung auf die obere Endseite des Werkstücks 16.

Wenn anschließend das Schneidwerkzeug 47 an einem Bereich der oberen Endseite des Werkstückes 16 ankommt und somit der Trennschnittbearbeitungsbetrieb an der Starttrennschnittposition beendet worden ist, wird der V-Achsenmotor 46 angewiesen, die Drehung der Gewindewelle 44b umzukehren, um den Spindelkopf 45 zurück zu seiner Ursprungsposition zu bewegen, wobei der Z-Achsenmotor 4 angewiesen wird, den Z-Achsenschlitten 2 zu seiner Ursprungsposition zu heben.

Somit wird es möglich, eine gleichzeitige Bearbeitung der Innen- und Außenumfangsoberflächen eines Werkstückes 16 und eine nachfolgende Trennschnittbearbeitung des Werkstückes an einer identischen Position durchzuführen, während das Werkstück an Ort und Stelle positioniert oder positioniert gehalten wird. Dies gewährleistet, daß ein Werkstück 16 in den beiden unterschiedlichen Bearbeitungsbetrieben exakt identisch gemittelt ist, wodurch gestattet ist, daß sich ein mit verbesserter Genauigkeit hergestellter Kolbenring oder ein gleichartiges Produkt ergibt. Ferner wird der Bedarf, ein Werkstück von einer Startumfangsbearbeitungsstufe zu einer nachfolgenden Trennschnittbearbeitungsstufe zu transferieren, beseitigt, so daß Einrichtungen zum Materialtransfer beträchtlich eingespart und verringert werden können.

Ferner sollt angemerkt werden, daß eine Werkstücktransfereinrichtung vorteilhafterweise vor der Umfangsoberflächenbearbeitungseinheit 1 und der Trennschnittbearbeitungseinheit 41 eingerichtet ist. Ein solches Vorsehen ist insbesondere zweckmäßig, um zu gestatten, daß alle benötigten Arbeitsvorgänge eines Werkstücktransfers, die in der hiermit offenbarten kombinierten Bearbeitungsvorrichtung erforderlich sind vollständig automatisch durchgeführt werden.

Während die vorliegende Erfindung vorgehend mit Hinblick auf bestimmte veranschaulichende Ausführungsbeispiele dargelegt worden ist, ist es für einen Fachmann naheliegend, daß vielerlei Abwandlungen davon durchführbar sind, ohne von dem Wesen und dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demgemäß ist verständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben dargelegten bestimmten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern alle möglichen Ausführungsbeispiele einschließt, die innerhalb des Bereiches der in den beigefügten Patentansprüchen dargelegten Merkmale eingeschlossen sind.

Vorhergehend ist eine kombinierte Bearbeitungsvorrichtung offenbart worden zur bestimmten Anwendung bei der Herstellung eines Kolbenringes oder dergleichen aus einem Werkstück 16, in der an einem gemeinsamen Fundament 1a montiert sind: eine Innen- und Außenumfangsbearbeitungseinheit 1, die numerisch gesteuert wird und eine Außenumfangsbearbeitungsgruppe 24 und eine Innenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe 25 aufweist, die miteinander betätigbar sind, um eine Außenumfangsoberfläche und eine Innenumfangsoberfläche des Werkstückes 16 gleichzeitig zu bearbeiten; und eine Trennschnittbearbeitungseinheit 41, die in einer Weise auf das mittels der Innen- und Außenumfangsbearbeitungseinheit 1 an seiner Außen- und Innenumfangsoberflächen bearbeiteten Werkstück 16 anwendbar ist, wonach das bearbeitete Werkstück 16 durch ein Trennschneiden bearbeitet wird, während es in seiner Position unverändert verbleibt.

Claims (6)

1. Kombinierte Bearbeitungsvorrichtung, die zur Herstellung eines Kolbenringes oder dergleichen aus einem Werkstück (16) anwendbar ist, mit
einer an einem Fundament (1a) montierten Umfangsbearbeitungseinheit (1), die numerisch gesteuert wird und eine Außenumfangsbearbeitungsgruppe (24) und eine Innenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe (25) aufweist, wobei die Gruppen miteinander betätigbar sind, um eine Außenumfangsoberfläche und eine Innenumfangsoberfläche des Werkstückes (16) gleichzeitig zu bearbeiten; und
einer an dem Fundament (1a) montierten Trennschnittbearbeitungseinheit (41), die in einer Weise auf das mittels der Umfangsbearbeitungseinheit (1) an seiner Außen- und Innenumfangsoberflächen bearbeiteten Werkstück (16) anwendbar ist, wonach das bearbeitete Werkstück (16) durch ein Trennschneiden bearbeitet wird, während es in seiner Position unverändert verbleibt.

2. Kombinierte Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Trennschnittbearbeitungseinheit (41) ein Einzeldrehschneidwerkzeug einschließt, das das Werkstück (16) mehrfach trennschneiden kann, während dieses in seiner Position unverändert verbleibt.

3. Kombinierte Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umfangsbearbeitungseinheit (1) aufweist:
eine Werkstückstützeinrichtung (10, 11) zum vertikalen Klemmen des Werkstückes (16) drehbar um seine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Längsachse;
eine C-Achsenantriebseinrichtung (18), die zur Drehung des Werkstückes (16) um die eine C-Achse darstellende Längsachse mittels der Werkstückstützeinrichtung (10, 11) numerisch steuerbar ist, wobei
die Außenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe (24) in einer sich senkrecht zu der Längsachse des Werkstückes (16) erstreckenden Richtung einer X-Achse bewegbar eingerichtet ist und mit einer ersten Schneidwerkzeugeinrichtung (26) betriebsfähig ist, die numerisch steuerbar ist, um synchron mit der C-Achsenantriebseinrichtung (18) zu arbeiten, die zur Bearbeitung der Außenumfangsoberfläche des Werkstückes (16) mit der ersten Schneidwerkzeugeinrichtung (26) betrieben wird, und wobei
die Innenumfangsoberflächenbearbeitungsgruppe (25) in einer Richtung einer U-Achse beweglich eingerichtet ist, die sich parallel zur X-Achse erstreckt und mit einer zweiten Schneidwerkzeugeinrichtung (33) betriebsfähig ist, die ausgehend von einer Endseite des Werkstückes (16) einsetzbar ist und numerisch steuerbar ist, um synchron mit der C-Achsenantriebseinrichtung (18) zu arbeiten, die zur Bearbeitung der Innenumfangsoberfläche des Werkstückes (16) mit der zweiten Schneidwerkzeugeinrichtung (26) betrieben wird, und
eine Z-Achsenantriebseinrichtung (4), die numerisch steuerbar ist zur Bewegung des Werkstückes (16) in einer Richtung der Längsachse.

4. Kombinierte Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in der die Trennschnittbearbeitungseinheit (41) aufweist:
gemeinsam mit der Umfangsbearbeitungseinheit (1) eine Werkstückstützeinrichtung (10, 11) zum vertikalen Klemmen des Werkstückes (16) drehbar um seine Längsachse,
gemeinsam mit der Umfangsbearbeitungseinheit (1) eine C-Achsen­ antriebseinrichtung (18) zur Drehung des Werkstückes (16) um die eine C-Achse darstellende Längsachse mittels der Werkstückstützeinrichtung (10, 11), wodurch eine Trennschnittposition (O2) für das Werkstück (16) registriert oder bestimmt wird;
gemeinsam mit der Umfangsbearbeitungseinheit (1) eine Z-Achsen­ antriebseinrichtung (4), die numerisch steuerbar ist zur Bewegung des Werkstückes (16) in einer Richtung der Längsachse,
eine V-Achsenantriebseinrichtung (44), die mit einem Schneidwerkzeug (47) zum Trennschneiden des Werkstückes (16) betriebsfähig ist und einen V-Achsenmotor (46) aufweist, sowie numerisch steuerbar ist zur Bewegung des Schneidwerkzeugs (47) in Eingriff mit dem Werkstück (16) und davon weg in einer Richtung einer V-Achse, und
eine W-Achsenantriebseinrichtung (48) mit einem W-Achsen­ schlitten (43b) zur Stützung der V-Achsenan­ triebseinrichtung (48), die einen W-Achsenmotor hat und angepaßt ist, um zur Bewegung des Werkstückes (16) in eine sich senkrecht zu der Längsachse des Werkstückes (16) erstreckende Richtung der W-Achse numerisch gesteuert zu werden, wodurch eine Abweichung des Schneidwerkzeugs (47) von der Trennschnittposition (O2) für das Werkstück (16) korrigiert wird, die sich aus einer Abweichung eines Trennschnittzentrums (O1) relativ zu einem C-Achsenzentrum (O2) ergibt.

5. Kombinierte Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, in der die Trennschnittbearbeitungseinheit (41) aufweist:
gemeinsam mit der Außen- und Innenumfangsbearbeitungseinheit (1) eine Werkstückstützeinrichtung (10, 11) zum vertikalen Klemmen des Werkstückes (16) drehbar um seine Längsachse,
gemeinsam mit der Außen- und Innenumfangsbearbeitungseinheit (1) eine C-Achsenantriebseinrichtung (18) zur Drehung des Werkstückes (16) mittels der Werkstückstützeinrichtung (10, 11), wodurch eine Trennschnittposition (O2) für das Werkstück (16) registriert oder bestimmt wird,
gemeinsam mit der Außen- und Innenumfangsbearbeitungseinheit (1) eine Z-Achsenantriebseinrichtung (4), die numerisch steuerbar ist zur Bewegung des Werkstückes (16) in einer Richtung der Längsachse,
eine V-Achsenantriebseinrichtung (44), die mit einem Schneidwerkzeug (47) zum Trennschneiden des Werkstückes (16) betriebsfähig ist und einen V-Achsenmotor (46) aufweist, sowie numerisch steuerbar ist zur Bewegung des Schneidwerkzeugs (47) in Eingriff mit dem Werkstück (16) und davon weg in einer Richtung einer V-Achse, und
eine W-Achsenantriebseinrichtung (48) mit einem W-Ach­ senschlitten (43b) zur Stützung der V-Achsen­ antriebseinrichtung (48), die einen W-Achsenmotor hat und angepaßt ist, um zur Bewegung des Werkstückes (16) in eine sich senkrecht zu der Längsachse des Werkstückes (16) erstreckende Richtung der W-Achse numerisch gesteuert zu werden, wodurch eine Abweichung des Schneidwerkzeugs (47) von der Trennschnittposition (O2) für das Werkstück (16) korrigiert wird, die sich aus einer Abweichung eines Trennschnittzentrums (O1) relativ zu einem C-Achsenzentrum (O2) ergibt.

6. Kombinierte Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einer Werkstücktransfereinrichtung, die vor der Umfangsoberflächenbearbeitungseinheit (1) und der Trennschnittbearbeitungseinheit (41) angeordnet ist.