DE19919645A1 - Werkzeugmaschine mit Werkzeugspindel und Revolverkopf - Google Patents

Werkzeugmaschine mit Werkzeugspindel und Revolverkopf

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Abstract

Eine Werkzeugmaschine (10) umfaßt einen Werkstückträger (14) zum Einspannen von zu bearbeitenden Werkstücken (32) und einen Bohr- und Fräskopf (15), in dem eine drehangetriebene Werkzeugspindel (16) gelagert ist. An ihrem unteren Ende (18) ist die Werkzeugspindel (16) mit einer Werkzeugaufnahme (19) zum Einspannen von Werkzeugen (21) für die Bearbeitung der Werkstücke (32) versehen. Der Werkstückträger (14) und der Bohr- und Fräskopf (15) sind relativ zueinander im Raum verfahrbar. Der Werkstückträger (14) ist dabei mit einem Drehantrieb (33) versehen, um ein eingespanntes Werkstück (32) für eine Bearbeitung mit einem Drehwerkzeug (41) um eine Drehachse in Rotation zu versetzen. Für die Drehwerkzeuge (41) ist eine von der Werkzeugspindel (16) gesonderte Einspannvorrichtung (38) vorgesehen (Fig. 1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem Werkstückträger zum Einspannen von zu bearbeitenden Werk­ stücken und einem Bohr- und Fräskopf, in dem eine dreh­ angetriebene Werkzeugspindel gelagert ist, an deren unterem Ende eine Werkzeugaufnahme zum Einspannen von Werkzeugen zur Bearbeitung der Werkstücke vorgesehen ist, wobei der Werk­ stückträger und der Bohr- und Fräskopf relativ zueinander im Raum verfahrbar sind und der Werkstückträger mit einem Dreh­ antrieb versehen ist, um ein eingespanntes Werkstück für eine Bearbeitung mit einem Drehwerkzeug um eine Drehachse in Rota­ tion zu versetzen.
Eine derartige Werkzeugmaschine ist aus der DE 196 35 258 C1 bekannt.
Die bekannte Werkzeugmaschine ist eine Fahrständermaschine zum Bearbeiten von Werkstückstangen. Die Werkstückstangen werden in einen Werkstückträger eingespannt, der mit einem Drehantrieb versehen ist, der die Stange mit für Dreharbeiten ausreichender Drehzahl in Rotation versetzen kann.
Die Drehwerkzeuge sind zusammen mit Fräs- und Bohrwerkzeugen in einem üblichen Werkzeugmagazin gehalten und werden wahlweise in die Werkzeugspindel des Bohr- und Fräskopfes eingesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, mit einem Bohr- und Fräskopf sowohl Dreharbeiten als auch Bohr- und Fräsarbeiten an einem Werkstück durchzuführen. Bei den Bohr- und Fräsarbeiten wird dabei das Werkstück drehfest in dem Werkstückträger gehalten, während sich das Bohr- oder Fräswerkzeug um eine Längsachse der Werk­ zeugspindel dreht. Bei Dreharbeiten steht dagegen das Drehwerk­ zeug still, während das Werkstück in hinreichende Rotation ver­ setzt wird.
Obwohl mit der bekannten Werkzeugmaschine sowohl Dreh- als auch Bohr- und Fräsarbeiten durchgeführt werden können, ergeben sich doch eine Reihe von Nachteilen im Zusammenhang mit der Dreh­ bearbeitung von Werkstücken. So ist es erforderlich, die Werk­ zeugspindel während der Dreharbeit in einer definierten Stel­ lung drehfest zu arretieren, damit das Drehwerkzeug lagerichtig in Eingriff mit dem rotierenden Werkstück gelangt. Es hat sich nun herausgestellt, daß sowohl die Einspannung der Dreh­ werkzeuge in die Spindel als auch die Arretierung der Spindel im Drehbetrieb eine geringere Steifigkeit als erwünscht zeigen, so daß die Drehbearbeitung eines Werkstückes mit einer geringeren Genauigkeit durchgeführt werden kann als die Bohr- und Fräsarbeiten.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Er­ findung, die eingangs genannte Werkzeugmaschine derart weiter­ zubilden, daß die Bearbeitungsgenauigkeit auch beim Drehen mit geringem konstruktivem Aufwand erhöht wird.
Bei der eingangs genannten Werkzeugmaschine wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine von der Werkzeug­ spindel gesonderte Einspannvorrichtung für Drehwerkzeuge vorge­ sehen ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Weil jetzt für die Drehwerkzeuge eine eigene Einspann­ vorrichtung vorgesehen ist, kann diese Einspannvorrichtung be­ züglich der Steifigkeit optimiert werden, die Drehwerkzeuge müssen nicht mehr mit einem Werkzeughalter versehen werden, der in die genormte Werkzeugaufnahme am unteren Ende der Werk­ zeugspindel einsetzbar ist. Auch das Positionieren der Dreh­ werkzeuge stellt kein Problem mehr dar, denn die Einspann­ vorrichtung kann so angeordnet werden, daß die Drehwerkzeuge immer lagerichtig gehalten sind. Insgesamt führt die erhöhte Steifigkeit zu einer besseren Bearbeitungsgenauigkeit, wobei auch eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit erzielbar ist, denn das Drehwerkzeug wird ständig in der Einspannvorrichtung bereitgehalten. Beim Wechsel von Fräs- zum Drehbetrieb muß da­ her lediglich das Drehwerkzeug auf das Werkstück zugestellt werden, was z. B. über einen eigenen Kreuzschlitten der Ein­ spannvorrichtung erfolgen kann.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die Einspannvorrichtung einen Revolverkopf umfaßt, in dem mehrere Drehwerkzeuge eingespannt sind, die wahlweise in Bearbeitungsposition bringbar sind, wo­ bei der Revolverkopf vorzugsweise einen eigenen Verstellantrieb aufweist, um die von ihm getragenen Drehwerkzeuge wahlweise in Arbeitsstellung zu bringen.
Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, daß überhaupt keine Dreh­ werkzeuge mehr im üblichen Werkzeugmagazin gespeichert werden müssen, sämtliche Drehwerkzeuge, die im Laufe einer Bearbeitung eines Werkstückes benötigt werden, sind jetzt in den Revolver­ kopf eingespannt.
Ein Revolverkopf ist darüber hinaus ein Standardbauteil, bei dem eine gesicherte feste Halterung der Drehwerkzeuge gegeben ist, so daß durch das Vorsehen eines Revolverkopfes bei einer Bohr- und Fräsmaschine für eine erprobte Halterung und damit große Steifigkeit des Drehwerkzeuges gesorgt werden kann.
Diese Maßnahme bietet ferner einen Zeitvorteil bei der kombi­ nierten Bearbeitung, denn während eines Fräsvorganges kann parallel bereits ein Drehwerkzeug in Arbeitsstellung gebracht werden und umgekehrt, so daß unmittelbar nach einer Fräs­ bearbeitung das nächste Drehwerkzeug zugestellt werden kann.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in dem üblichen Werk­ zeugmagazin kein Platz mehr für die Drehwerkzeuge benötigt wird, so daß die Zahl der zur Verfügung stehenden Bohr- und Fräswerkzeuge optimal ausgenutzt werden kann.
Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn die Einspannvorrichtung fest mit dem Bohr- und Fräskopf verbunden und vorzugsweise an einer Stirnseite des Bohr- und Fräskopfes oberhalb der Werk­ zeugaufnahme montiert ist.
Diese Maßnahme ist konstruktiv von Vorteil, denn für die Ein­ spannvorrichtung, vorzugsweise den Revolverkopf, ist kein eigener Antrieb oder Kreuzschlitten erforderlich. Bei einer Fahrständermaschine wird der Revolverkopf mit dem Fahrständer bewegt, wobei die Montage an einer Stirnseite des Bohr- und Fräskopfes oberhalb der Werkzeugaufnahme auch die Nachrüstung bereits bestehender Werkzeugmaschinen ermöglicht, denn dort ist in der Regel genügend Raum vorhanden, um den - verglichen mit den Abmaßen der übrigen Werkzeugmaschine - relativ kleinen Revolverkopf zu montieren.
Diese Maßnahme ist auch nochmals mit einem großen Zeitvorteil verbunden, denn der Fahrständer kann in einem einzigen Be­ wegungsablauf sowohl ein Fräswerkzeug außer Eingriff als auch ein Drehwerkzeug in Eingriff mit dem Werkstück bringen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der bei­ gefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinatio­ nen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Werkzeug­ maschine mit Werkzeugspindel und Revolverkopf;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine aus Fig. 1 von links; und
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer in den Fig. 1 und 2 lediglich schematisch dargestellten Werkzeugmaschine mit Werkzeugspindel und Revolver­ kopf.
In Fig. 1 ist mit 10 eine Werkzeugmaschine dargestellt, die ein Maschinenbett 11 umfaßt, auf der ein Fahrständer 12 sowie ein Werkstückträger 14 montiert sind. Die Werkzeugmaschine 10 in Fig. 1 ist lediglich schematisch in einer Seitenansicht ge­ zeigt.
Der Fahrständer 12 trägt einen üblichen Bohr- und Fräskopf 15, in dem drehangetrieben eine Werkzeugspindel 16 angeordnet ist, die bei einer Bohr- und Fräsbearbeitung um eine Drehachse 17 in Rotation versetzt wird.
An ihrem unteren Ende 18 weist die Werkzeugspindel 16 eine üb­ liche Werkzeugaufnahme 19 auf, in die ein Werkzeug 21 einge­ spannt ist.
Der Bohr- und Fräskopf 15 ist an einer Z-Führung 22 in Z-Rich­ tung höhenverstellbar gelagert. Die Z-Führung 22 sitzt an einem Y-Schlitten 23, der über eine Y-Führung 24 an einem X-Schlitten 25 in Y-Richtung verstellbar gelagert ist. Der X-Schlitten 25 ist auf X-Führungen 26 angeordnet und somit in X-Richtung ver­ fahrbar. Auf diese Weise ist der Bohr- und Fräskopf 15 in allen drei Raumrichtungen X, Y, Z gegenüber dem Werkstückträger 14 verfahrbar.
Der Werkstückträger 14 umfaßt eine Spannvorrichtung 30 mit einer Drehhalterung 31 für zu bearbeitende Werkstücke 32. Ferner ist ein Drehantrieb 33 vorgesehen, mit dem das Werkstück 32 um seine Längsachse in Rotation versetzt werden kann, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 2 noch erklärt werden wird.
Der Werkstückträger 14 umfaßt ferner eine Schwenkvorrichtung 34, durch die die gesamte Spannvorrichtung 30 um eine bei 35 angedeutete Schwenkachse verkippt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, das Werkstück 32 gegenüber einem Werkzeug 21 schräg anzuordnen, so daß auch Arbeiten in einem Winkel kleiner 90° zur Längsachse des Werkstückes 30 möglich sind.
An einer Stirnseite 37 des Bohr- und Fräskopfes 15 ist eine Einspannvorrichtung 38 in Form eines Revolverkopfes 39 vorge­ sehen, in den verschiedene Drehwerkzeuge 41 eingespannt sind. Der Revolverkopf 38 ist um eine bei 43 angedeutete Drehachse verstellbar, so daß wahlweise eines der Drehwerkzeuge 41 in die nach unten weisende Arbeitsstellung gebracht werden kann, die mit 41' bezeichnet ist.
Es sei noch erwähnt, daß der Revolverkopf 39 mittels eines Distanzstückes 44 an dem Bohr- und Fräskopf befestigt ist, so daß ein hinreichender seitlicher Abstand zwischen dem Werkzeug 21 für Bohr- und Fräsarbeiten sowie dem Drehwerkzeug 41' vorge­ sehen werden kann.
Ferner ist noch zu erwähnen, daß der Revolverkopf 39 oberhalb der Werkzeugaufnahme 16 angeordnet ist, so daß die Drehwerk­ zeuge 41 bei den üblichen Fräsarbeiten, bei denen der Fahr­ ständer 12 in allen Raumrichtungen verfährt, nicht mit dem Werkstück 32 kollidieren können.
Ferner ist dadurch eine Kollision des Werkzeuges 21 mit dem Werkstück 32 während des Drehbetriebes ausgeschlossen, denn bei dieser Bearbeitungsweise befindet sich das Werkzeug 21 unter­ halb und hinter dem Werkstück.
In der in Fig. 2 gezeigten Seitenansicht der Werkzeugmaschine 10 aus Fig. 1 ist zunächst zu erkennen, daß die Schwenk­ vorrichtung 34 einen eigenen Schwenkantrieb 45 aufweist, über den das Werkstück 32, das im gezeigten Beispiel eine Werkstück­ stange ist, so geschwenkt werden kann, wie dies durch einen Pfeil 46 angedeutet ist.
Ferner ist in Fig. 2 noch zu erkennen, daß das Werkstück 32 um seine bei 46 angedeutete Längsachse in Rotation versetzt wird, wenn eine Drehbearbeitung mit einem Drehwerkzeug 41 gewünscht wird.
Die Bearbeitung erfolgt übrigens an einem in Fig. 2 rechts von der Schwenkvorrichtung 34 vorgesehenen Bearbeitungsende 48 des Werkstückes 32. Nach erfolgter Bearbeitung wird das Be­ arbeitungsende 48 von der Werkstückstange abgetrennt und diese in Fig. 2 nach rechts vorgeschoben, so daß ein neues Be­ arbeitungsende der Werkstückstange zur Bearbeitung zur Ver­ fügung steht.
In Fig. 3 ist in einem gegenständlichen Beispiel die in Fig. 1 und 2 schematisch angedeutete Werkzeugmaschine perspektivisch dargestellt. Die Bezugszeichen entsprechen den Bezugszeichen aus den Fig. 1 und 2.
Es ist zu erkennen, daß der Revolverkopf 39 - verglichen mit den Abmaßen der übrigen Werkzeugmaschine - relativ geringe Ab­ maße aufweist, so daß er problemlos auch nachträglich bei be­ stehenden Werkzeugmaschinen auf der Stirnseite 37 des Bohr- und Fräskopfes 15 nachgerüstet werden kann. Das Verstellen der Drehwerkzeuge 41 erfolgt über einen bei 49 angedeuteten, ge­ sonderten Verstellantrieb des Revolverkopfes 39.
Es sei noch erwähnt, daß die Steifigkeit der Einspannung der Drehwerkzeuge 41 in dem Revolverkopf 39 für eine Dreh­ bearbeitung des Werkstückes 32 optimiert ist.

Claims (5)

1. Werkzeugmaschine mit einem Werkstückträger (14) zum Ein­ spannen von zu bearbeitenden Werkstücken (32) und einem Bohr- und Fräskopf (15), in dem eine drehangetriebene Werkzeugspindel (16) gelagert ist, an deren unterem Ende (18) eine Werkzeugaufnahme (19) zum Einspannen von Werk­ zeugen (21) zur Bearbeitung der Werkstücke (32) vorgesehen ist, wobei der Werkstückträger (14) und der Bohr- und Fräskopf (15) relativ zueinander im Raum verfahrbar sind und der Werkstückträger (14) mit einem Drehantrieb (33) versehen ist, um ein eingespanntes Werkstück (32) für eine Bearbeitung mit einem Drehwerkzeug (41) um eine Drehachse (47) in Rotation zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Werkzeugspindel (16) gesonderte Einspannvorrichtung (38) für Drehwerkzeuge (41) vorgesehen ist.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung (38) einen Revolverkopf (39) umfaßt, in dem mehrere Drehwerkzeuge (41) eingespannt sind, die wahlweise in Bearbeitungsposition (41') bringbar sind.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einspannvorrichtung (38) fest mit dem Bohr- und Fräskopf (15) verbunden ist.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung (38) an einer Stirnseite (37) des Bohr- und Fräskopfes (15) oberhalb der Werkzeug­ aufnahme (19) montiert ist.
5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Revolverkopf (39) einen eigenen Verstellantrieb (49) aufweist, um die von ihm getragenen Drehwerkzeuge (41) wahlweise in Arbeitsstellung (41') zu bringen.
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