DE19856738C1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken mit einer Hauptspindel mit Werkstückeinspannung und mit wenigstens einer Werkzeughalterung mit Werkzeugkopf und wenigstens einem Werkzeug, wobei die Werkzeughalterung wenigstens in einer Richtung verfahrbar ist und eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, soll so verbessert werden, daß eine Übertragung von schädlichen Schwingungen vom Bearbeitungswerkzeug auf weitere Maschinenteile, insbesondere die Werkzeugvorschubeinrichtung, zuverlässig vermieden werden, wobei außerdem auch eine Beeinflussung des Werkzeuges möglich sein soll. DOLLAR A Dies wird dadurch erreicht, daß die Werkzeughalterung (7) mittels eines Wälzgewindetriebes (11, 12) verfahrbar ist und die Spindelmutter (12) des Wälzgewindetriebes gegenüber der Werkzeughalterung (7) beidseitig über eine Hydraulikeinheit (14) eingespannt ist, wobei die Hydraulikeinheiten (14) mit einer gemeinsamen Steuerung (C) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Werkzeugmaschinen unterschiedlichster Art für umformende oder spanende Bearbeitung von Werkstücken sind in vielfälti­ gen Ausgestaltungen bekannt. Bei solchen Werkzeugmaschinen treten beim Bearbeitungsvorgang unvermeidlich mehr oder we­ niger starke Vibrationen am Bearbeitungswerkzeug auf, welche sich auf die Werkzeughalterung und weitere Maschinenteile übertragen und zu Schädigungen dieser Teile führen können. Eine solche, als Drückmaschine ausgebildete Werkzeugmaschine ist beispielsweise aus EP 0 491 212 A1 bekannt. Dort soll zur Vermeidung des Aufbaus von unerwünschten Schwingungen oder eines Aufschaukelns der Rollenhalter, also der Werk­ zeughalter selbst, mit einer Hydraulikeinheit ausgerüstet sein, wodurch die von der Drückrolle auf das Werkstück aus­ übbare Kraft begrenzt werden soll.

Eine solche Begrenzung der auf das Werkstück ausübbaren Kraft mag zwar in Einzelfällen wünschenswert sein, eine aus­ reichende Dämpfung von entstehenden Schwingungen für die weiteren Maschinenteile, insbesondere die Werkzeughalterung und den Vorschub der Werkzeughalterung, läßt sich mit dieser Lösung jedoch nicht erreichen.

Aus DE-Z: TECHNICA 24/93, S. 43-51, Hamann, J. u. Wiegärt­ ner, G.: "Mit der richtigen Kupplung weniger Schwingungen" ist es grundsätzlich bekannt, Wälzgewindetriebe mit Dämpfungseinrichtungen auszurüsten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschine so zu verbessern, daß eine Übertragung von schädlichen Schwingun­ gen vom Bearbeitungswerkzeug auf weitere Maschinenteile, insbesondere die Werkzeugvorschubeinrichtung, zuverlässig vermieden werden, wobei außerdem auch eine Beeinflussung des Werkzeuges möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird mit einer Werkzeugmaschine der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Werkzeughalterung mittels eines Wälzgewindetriebes mit einer Wälzgewindespindel und einer Spindelmutter verfahrbar ist und daß die Spindelmutter des Wälzgewindetriebes gegenüber der Werkzeughalterung beidseitig über jeweils eine Hydrau­ likeinheit eingespannt ist, wobei die Hydraulikeinheiten mit einer gemeinsamen Steuerung verbunden sind.

Anders als beim vorgenannten Stand der Technik wird somit nicht das Werkzeug selbst mit einer Dämpfungseinrichtung ausgerüstet, sondern diese wird in den als Wälzgewindetrieb ausgebildeten Werkzeugvorschub integriert. Dabei läßt sich über die Steuerung der Hydraulikeinheiten eine kontrollierte Mittellage der Spindelmutter einstellen und Vibrationen kön­ nen durch den Abbau der hydraulischen Druckspitzen gezielt abgefangen werden. Andererseits ist es auch möglich, die Dämpfungskurve über die gemeinsame Steuerung gezielt zu ver­ ändern, um bestimmte Werkzeugeinstellungen vornehmen zu kön­ nen.

Zur Einstellung der Lage der Spindelmutter und zur Regulie­ rung derselben ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Spindel­ mutter mit einem Wegaufnehmer verbunden ist, der seinerseits mit der Steuerung verbunden ist. Ferner ist vorgesehen, daß die Steuerung über ein Servoventil oder dergl. mit den Hy­ draulikeinheiten verbunden ist. Durch Auswahl eines geeigne­ ten Servoventils können hydraulische Druckspitzen gezielt im Bereich des Ventilfrequenzganges (z. B. 200 bis 300 Hz) abge­ fangen werden. Über die Steuerung läßt sich beispielsweise auch gezielt eine Außermittelageanordnung der Spindelmutter und damit der Werkzeughalterung vorgeben, um die Werkzeugpo­ sition gezielt einstellen zu können. Außerdem ist es mög­ lich, gezielt eine Vibration der Umformrolle im Bereich bis z. B. 200 Hz einzustellen, um eine Unterstützung des Mate­ rialfließvermögens des Werkstückes durch einen Override in der Steuerung zu erzielen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zum Verfahren der Werkzeughalterung in zwei Richtungen we­ nigstens zwei senkrecht zueinander angeordnete Wälzgewinde­ triebe vorgesehen sind, die dann selbstverständlich jeweils mit einer entsprechenden Dämpfungseinrichtung ausgerüstet sind.

Erkennbar ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Werk­ zeugmaschinen nicht nur für Umformmaschinen geeignet, son­ dern generell auch für andere Werkzeugmaschinentypen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen bei­ spielsweise näher erläutert. Diese zeigen in:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Werk­ zeugmaschine ohne Darstellung der Dämpfungseinrich­ tung und

Fig. 2 die Dämpfungseinrichtung der Werkzeugmaschine nach Fig. 1.

Von einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine sind in den Fi­ guren nur die für die Erfindung wesentlichen Teile darge­ stellt. Die Werkzeugmaschine weist zunächst eine nur ange­ deutete Hauptspindel 1 auf, die mit einer nicht näher darge­ stellten Werkstückeinspannung zur Aufnahme eines ebenfalls nicht dargestellten Werkstückes ausgerüstet ist. Fluchtend mit der Hauptspindelachse 2 ist darüber hinaus eine Pinole 3 mit Pinolenwerkzeughalterung 4 vorgesehen, die in axialer Richtung, d. h. parallel zur Hauptspindelachse 2, verfahrbar ausgebildet ist.

Die Werkzeugmaschine weist darüber hinaus einen Werkzeugkopf 5 (hier Rollenhalter) mit einem Werkzeug 6 (hier einer Um­ formrolle) auf. Der Werkzeugkopf 5 ist in geeigneter Weise an einer Werkzeughalterung 7 vorzugsweise lösbar befestigt, die Werkzeughalterung 7 ist dabei beim dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel in der durch den Doppelpfeil X bezeichneten Richtung quer zur Hauptspindelachse 2 verfahrbar ausgebil­ det.

Zur Verschiebung der Werkzeughalterung 7 in Richtung des Doppelpfeiles X ist ein Vorschubmotor 8 vorgesehen, der mit einem Vorschubgetriebe 9 gekoppelt ist, dessen Abtriebswelle 10 mit einer Wälzgewindespindel 11 eines Wälzgewindetriebes verbunden ist. Die Spindelmutter dieses Wälzgewindetriebes ist mit 12 bezeichnet und mit einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung versehen. Dazu ist die Spindelmutter 12 in einem Mutterngehäuse 13 angeordnet, welches mit der Werk­ zeughalterung 7 verbunden ist. Die Spindelmutter 12 ist da­ bei beidseitig über je einen Hydraulikzylinder 14 im Mut­ terngehäuse 13 in Richtung des Doppelpfeiles X eingespannt. Die beiden Hydraulikzylinder 14 sind über Hydraulikleitungen 15, 16 mit einem Servoventil 17 gekoppelt, welches seiner­ seits mit einer Steuerung C verbunden ist. Die Steuerung C ist darüber hinaus mit einem Wegaufnehmer 18 verbunden, der zur Messung der Lage der Spindelmutter 12 mit dieser verbun­ den ist.

Wird beim Bearbeitungsvorgang in Richtung des Pfeiles K eine Druckkraft auf die Umformrolle 6 ausgeübt, so überträgt sich diese auf die Werkzeughalterung 7 und prinzipiell auch auf den Wälzgewindetrieb. Durch die Anordnung der Spindelmutter 12 jedoch erfolgt eine gezielte Dämpfung, es lassen sich Vibrationen durch Abbau der hydraulischen Druckspitzen im Bereich des Ventilfrequenzganges des Servoventils 17 (ca. 200 bis 300 Hz) abfangen. Außerdem ist es möglich, die Dämpfungskurve über die Steuerung C zu verändern, es kann auch eine gezielte Außermittelageeinstellung der Spindelmut­ ter 12 mit entsprechender Eingabe in die Steuerung C vorge­ nommen werden. Dadurch läßt sich beispielsweise eine Vibra­ tion der Umformrolle im Bereich bis z. B. 200 Hz zur Unter­ stützung des Materialfließvermögens des Werkstückes einstel­ len, und zwar durch einen entsprechenden Override in der Steuerung C.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Aus­ führungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung nicht nur in der dar­ gestellten Richtung X vorgesehen sein, sondern auch in einer weiteren dazu senkrechten Richtung Z, falls ein entsprechen­ der Werkzeugvorschub auch in dieser Richtung vorgesehen ist. Der Werkzeugvorschub ist dann in entsprechender Weise ausge­ staltet. Außerdem eignet sich die erfindungsgemäße Lösung nicht nur für Umformmaschinen, sondern grundsätzlich für alle Typen von Werkzeugmaschinen.

Claims (4)

1. Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken mit einer Hauptspindel mit Werkstückeinspannung und mit wenigstens einer Werkzeughalterung mit Werkzeugkopf und wenigstens einem Werkzeug, wobei die Werkzeughalterung wenigstens in einer Richtung mit einem Vorschubmotor mit Steuerung ver­ fahrbar ist und eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalterung (7) mittels eines Wälzgewindetrie­ bes (11, 12) mit einer Wälzgewindespindel (11) und einer Spindelmutter (12) verfahrbar ist und daß die Spindelmutter (12) des Wälzgewindetriebes gegenüber der Werkzeughalterung (7) beidseitig über jeweils eine Hydraulikeinheit (14) ein­ gespannt ist, wobei die Hydraulikeinheiten (14) mit einer gemeinsamen Steuerung (C) verbunden sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (12) mit einem Wegaufnehmer (18) verbunden ist, der seinerseits mit der Steuerung (C) verbunden ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (C) über ein Servoventil (17) oder dergl. mit den Hydraulikeinheiten (14) verbunden ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verfahren der Werkzeughalterung (7) in zwei Richtungen (X, Z) wenigstens zwei senkrecht zueinander angeordnete Wälzgewindegetriebe (11, 12) vorgesehen sind.