DE19904860C2 - Vertikaldrehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vertikaldrehmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine bekannte, numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine (DE 195 21 846 A1) ist so einsetzbar, daß sie als Vertikal­ drehmaschine angesprochen werden kann. Oberhalb zweier Werkstückspindeln ist auf dem Querbalken eines Portals ein Werkzeugmagazin verschieblich. Aus dem Werkzeugmagazin wer­ den Werkzeuge in an den Werkstückspindeln vorgesehene Werk­ zeugaufnahmen eingewechselt. Jede Spindel kann damit ab­ wechselnd als Werkstückspindel und als Werkzeugspindel ein­ gesetzt werden. Die Werkstückspindeln sind auf gemeinsamen horizontalen Führungen verfahrbar. Bei einer senkrechten Ausrichtung der Werkstückspindeln stehen nur noch kurze Vorschubwege für die Bearbeitung zur Verfügung. Daher sind die Bearbeitungsmöglichkeiten begrenzt.

Bei einer weiteren bekannten Drehmaschine (DE 42 12 175 A1) ist die Werkstückspindel in Richtung dreier orthogonal zueinander verlaufender Achsen X, Y und Z verschieblich.

Die Werkstückspindel ist zwischen in X-Richtung verlaufen­ den, horizontalen Führungen angeordnet. Sie kann um eine in Richtung der X-Achse verlaufende Achse geschwenkt werden. Die Schwenkbewegung und damit die Bearbeitungsmöglichkeiten werden durch die Führungen des X-Schlittens bzw. durch die die Führungen tragenden Seitenwände des Maschinenbetts be­ grenzt. Bei der Schwenkbewegung der Werkstückspindel bewegt sich das eingespannte Werkstück auf einem Kreisbogen. Die in Richtung der Y- und der Z-Achse verlaufenden Anteile des Kreisbogens müssen durch entsprechende Vorschübe ausgegli­ chen werden. Für diesen Ausgleich der Werkstückverlagerung gegenüber einem in Bearbeitungslage befindlichen, ortsfes­ ten Werkzeug steht der Werkstückspindel nur ein relativ ge­ ringer Vorschubweg in Richtung der Y-Achse zur Verfügung. Auch dadurch werden die Bearbeitungsmöglichkeiten stark eingeschränkt.

Weiterhin ist eine Horizontaldrehbank mit zwei Werkstück­ spindeln bekannt (DD 258 955 A1), bei der die Werkzeugträ­ ger auf horizontalen, in X- und Z-Richtung verlaufenden Füh­ rungsbahnen verfahrbar sind. Die Werkstückspindeln sind in einer horizontalen Ebene so weit verschwenkbar, daß ein Werkstück von einer Spindel zur anderen übergeben werden kann. Dazu kann eine Werkstückspindel in Richtung der X- Achse verfahren werden. Das Abholen eines Rohteils aus einer Bereitstellungsposition oder das Ablegen eines bear­ beiteten Werkstücks in eine Ablageposition kann bei dieser Drehmaschine nicht durch die Werkstückspindel erfolgen.

Es ist auch eine selbstladende, numerisch gesteuerte Verti­ kaldrehmaschine bekannt (DE 44 30 389 A1), welche eine nicht schwenkbare Werkstückspindel aufweist. Unterhalb die­ ser Werkstückspindel ist ein Werkzeugträger mit einem Prä­ zisionsstellantrieb vorgesehen, der den Arbeitshub in einer Vorschubrichtung ausführt. Der in gleicher Richtung wirken­ de Vorschub der Werkstückspindel dient lediglich noch zum Werkstückwechsel. Obwohl der Aufwand für zwei gesteuerte Vorschubantriebe beträchtlich ist, wird die Bearbeitungs­ vielfalt nicht vergrößert.

Schließlich ist eine weitere Vertikaldrehmaschine bekannt (DE 196 07 883 A1), welche ebenfalls eine nicht schwenkbare Werkstückspindel aufweist, unterhalb deren zwei Werkzeug­ träger vorgesehen sind. Ein erster Werkzeugträger ist un­ verstellbar ortsfest vorgesehen. Der zweite Werkzeugträger weist einen Stellantrieb auf, damit an dem von der Werk­ stückspindel gehaltenen Werkstück ein Werkzeug von jedem Werkzeugträger gleichzeitig eingesetzt werden kann. Da die Werkzeuge beider Werkzeugträger in gleicher Weise auf das mit vertikaler Rotationsachse gehaltene Werkstück einwir­ ken, bleibt die Zahl der Bearbeitungsmöglichkeiten deutlich begrenzt.

Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Tech­ nik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verti­ kaldrehmaschine der als bekannt vorausgesetzten Art zu schaffen, welche trotz einer Vielzahl von unterschiedlichen Bearbeitungsmöglichkeiten vergleichsweise einfach aufgebaut ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Vertikaldrehmaschine erlaubt eine Be­ arbeitung eines Werkstücks bei geschwenkter Werkstückspin­ del mit nur zwei Vorschubachsen. Die Ausrichtbarkeit der Werkzeugaufnahme schafft einen großen Bearbeitungsbereich.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Drehma­ schine mit vertikal verlaufender Werkstück­ spindel;

Fig. 2 eine Ansicht der Drehmaschine nach Fig. 1 mit geneigter Werkstückspindel;

Fig. 3 eine Ansicht nach Fig. 1 mit in die Horizonta­ le geschwenkter Werkstückspindel.

Die in Fig. 1 dargestellte Drehmaschine weist ein Maschi­ nenbett 1 und eine Werkstückspindel 5 auf. An der vertika­ len Frontseite des quaderförmigen Maschinenbettes 1 sind zwei zueinander parallele Führungen 1a vorgesehen, auf de­ nen eine Werkzeugaufnahme 7 ausgerichtet werden kann. Das Maschinenbett 1 ist als Rahmen ausgebildet, der an seiner Oberseite Bettführungen 1b trägt. Auf den Bettführungen 1b ist ein X-Schlitten 2 mittels Führungsschuhen 2b horizontal in Richtung der X-Achse verschieblich. Der X-Schlitten 2 trägt einen Oberschlitten 3, an dem ein Längsschlitten 4 geführt ist. An dem Längsschlitten 4 ist ein Schwenktisch 6 verschwenkbar befestigt, der die als integrierte Motorspin­ del ausgebildete Werkstückspindel 5 trägt. Der Schwenktisch 6 schwenkt die Werkstückspindel 5 um eine horizontale, in Y-Richtung verlaufende Achse.

Der Oberschlitten 3 ist als Konsole ausgeführt, an dessen Unterseite Planführungen 3a vorgesehen sind. Die Planfüh­ rungen 3a gleiten in Führungschuhen 2a auf der Oberseite des X-Schlittens 2. An der Frontseite des Oberschlittens 3 sind Längsführungen vorgesehen, in denen der Längs­ schlitten 4 in vertikaler Richtung verfahrbar ist. Die Vor­ schubantriebe für die Schlitten 2, 3 und 4 sind nicht dar­ gestellt.

Die Werkstückspindel 5 ist an ihrem unteren Ende mit einem Spannfutter 5a versehen, in das die zu bearbeitenden Werk­ stücke eingespannt werden. Das Spannfutter 5a wird dazu von einem Spannzylinder 5c geöffnet und geschlossen. Die Werk­ stückspindel 5 wird von einem Spindelmotor 5b rotierend an­ getrieben, dessen Stator die Werkstückspindel 5 bzw. die mit dieser verbundene Rotorbereiche umgeben.

In der vertikalen Schwenklage der Werkstückspindel 5 weist das Spannfutter 5a nach unten. Das von ihm gehaltene, nicht dargestellte Werkstück ist den an der Werkzeugaufnahme 7 vorgesehenen, ebenfalls nicht dargestellten Werkzeugen ge­ genübergestellt, von denen es bearbeitet wird. Als Werk­ zeugaufnahme 7 dient ein Werkzeugrevolver 7a, dessen Revol­ verscheibe 7d um eine horizontale Achse schaltbar ist. Am Außenumfang der Revolverscheibe 7d sind Aufnahmebohrungen 7c vorgesehen, in die Drehwerkzeuge, Bohrstangen und rotie­ rend antreibbare Schneidwerkzeuge einsetzbar sind.

Die Werkstückspindel 5 kann in der vertikalen Schwenklage Werkstücke von einer nicht dargestellten horizontalen Werk­ stückauflage auf einer Seite der Werkzeugaufnahme 7 selbst­ tätig aufnehmen und ein bearbeitetes Werkstück auf einer horizontalen Werkstückauflage auf der anderen Seite der Werkzeugaufnahme 7 ablegen. Die Werkstückauflagen können an den Führungen 1a des Maschinenbettes 1 befestigt sein.

In der vertikalen Schwenklage der Werkstückspindel 5 werden vorzugsweise Flächen erzeugt, die konzentrisch oder recht­ winklig zur Rotationsachse der Werkstückspindel 5 verlau­ fen. Wenn Flächen erzeugt werden sollen, die unter einem davon abweichenden Winkel zur Rotationachse verlaufen, wird die Werkstückspindel 5, wie in Fig. 2 dargestellt, in eine entsprechende Winkellage geschwenkt und in dieser Lage ar­ retiert. Die Drehbearbeitung an einem Werkstück bei geneig­ ter Rotationsachse der Werkstückspindel 5 führt beispiels­ weise zu einer Kegelfläche.

Der Arbeits- und Bewegungsbereich der Werkstückspindel 5 erstreckt sich dabei vor der Frontseite des Maschinenbettes 1 und wird durch die Länge der Führungen bestimmt. Durch die Schwenkbewegung der Werkstückspindel 5 wird das im Spannfutter 5a gehaltene Werkstück nicht nur gedreht son­ dern auch entsprechend seinem Abstand zur Schwenkachse auf einem Kreisbogen verlagert. Wenn die Kompensation dieser Verlagerung zu erheblichen Verfahrwegen des Bettschlittens führt, kann statt dessen auch die Werkzeugaufnahme 7 ver­ setzt oder verschoben werden.

In der horizontalen Lage der Werkstückspindel 5 können auf einfache Weise Schlüsselflächen an einem im Spannmittel 5a gehaltenes Werkstück durch rotierend angetriebene Schneid­ werkzeuge der Werkzeugaufnahme 7 erzeugt werden. Dazu sind keine gekröpften Werkzeuge oder Sonderhalter für das Ein­ spannen der Werkzeuge erforderlich.

In der horizontalen Lage können der Werkstückspindel auch schlanke Werkstücke oder Stangenabschnitte zugeführt wer­ den, die auf horizontalen Werkstückauflagen nicht bereitge­ stellt werden können. Das Zu- und Abführen und die Bearbei­ tung sind auf beiden Seiten der Schwenkachse möglich, wenn die Werkstückspindel 5 um 180 Grad verschwenkbar ist.

Claims (8)

1. Vertikaldrehmaschine mit einer am Maschinenbett (1) ge­ lagerten, mit einem Spannmittel (5a) zur Aufnahme der Werkstücke versehenen Werkstückspindel (5), die in ei­ nem Schlitten (2) angeordnet ist, der auf horizontal in X-Achsrichtung verlaufenden Führungen (1) verfahrbar ist, wobei die Werkstückspindel (5) zusätzlich in Rich­ tung einer vertikal verlaufenden Z-Achse verfahrbar und um eine zu ihrer Rotationsachse senkrechte Schwenkachse verschwenkbar ist, wobei die Schwenkachse senkrecht zur X-Achse verläuft und die Werkstückspindel (5) in belie­ bigen Schwenklagen arretierbar ist, und wobei die Schwenkebene der Rotationsachse während der Bearbeitung von der Bedienungsseite aus gesehen vor den Führungen (1b) der X-Achse liegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkzeugaufnahme (7) unterhalb der Werkstück­ spindel (5) angeordnet und diese Werkzeugaufnahme (7) auf einer horizontalen Achse in unterschiedliche, feste Bearbeitungspositionen am Maschinenbett ausrichtbar ist.

2. Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Ausrichten der Werkzeugaufnahme (7) Führungen (1a) aufweist, auf denen die Werkzeugauf­ nahme (7) längsverschieblich und fixierbar gelagert ist.

3. Vertikaldrehmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2; dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinenbett (1) im wesentlichen quaderförmig ist und auf der Oberseite Führungen (1b) für den in Richtung der X-Achse verfahrbaren Schlitten (2) und auf einer Bedienungsseite Führungen (1a) für die Werkzeug­ aufnahme (7) aufweist.

4. Vertikaldrehmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel (5) in eine horizontale Lage schwenkbar ist.

5. Vertikaldrehmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel (5) aus ihrer vertikalen Lage im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn um jeweils 90 Grad schwenkbar ist.

6. Vertikaldrehmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Werkzeugaufnahme (7) horizontale Auflagebereiche für das Aufnehmen bzw. Ablegen der Werk­ stücke durch die Werkstückspindel (5) vorgesehen sind.

7. Vertikaldrehmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel (5) als integrierte Motorspin­ del ausgebildet ist.

8. Vertikaldrehmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel (5) quer zur X- und Z-Achs­ richtung verschieblich ist.