DE19963863A1 - Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von Freiformflächen an Werkstücken des Formen-, Gesenk-, Vorrichtungs- und Modellbaus - Google Patents

Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von Freiformflächen an Werkstücken des Formen-, Gesenk-, Vorrichtungs- und Modellbaus

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von Freiformflächen an Werkstücken des Formen-, Gesenk-, Vorrichtungs- und Modellbaus mit einem Werkstücktisch (1) zur Positionierung eines Werkstückes, mit einem beidseits des Werkstücktisches (1) sich erstreckenden Maschinenrahmen (2), mit zwei Traversen (3, 4), die an den Maschinenrahmen (2) in Werkstücklängsrichtung über denselben Arbeitsweg in X-Richtung verfahrbar sind, mit an den Traversen (3, 4) angeordneten Bearbeitungsvorrichtungen (7, 8) und mit einer Mikroprozessorsteuerung, welche die Positionierung der Bearbeitungsvorrichtungen (7, 8) und Orientierung der Bearbeitungswerkzeuge an dem Werkstück steuert. Mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung (8) ist für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt und weist einen mit einer hochtourigen Motorspindel ausgerüsteten Spindelkopf (10) auf, der an Teleskopaktoren (11) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von Freiformflächen an Werkstücken des Formen-, Gesenk-, Vorrichtungs- und Modellbaus.
Im Großformenbau sind Werkstücke, z. B. Formen für Fahr­ zeugkarosserieteile, zu bearbeiten, die Längen von einigen Metern aufweisen können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur wirtschaftlichen spanenden Bear­ beitung von Freiflächen an großen Werkstücken, wie sie im Großformbau möglich sind, anzugeben.
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist eine Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von Frei­ formflächen an Werkstücken des Formen-, Gesenk-, Vorrich­ tungs- und Modellbaus, mit
einem Werkstücktisch zur Positionierung eines Werk­ stückes,
einem beiderseits des Werkstücktisches sich er­ streckenden Maschinenrahmen,
zwei Traversen, die an dem Maschinenrahmen in Werk­ stücklängsrichtung über denselben Arbeitsweg in X-Richtung verfahrbar sind,
an den Traversen angeordneten Bearbeitungsvorrich­ tungen und
einer Mikroprozessorsteuerung, welche die Positionie­ rung der Bearbeitungsvorrichtungen und Orientierung der Bearbeitungswerkzeuge an dem Werkstück steuert,
wobei mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt ist und einen mit einer hochtourigen Motorspindel ausgerüsteten Spindelkopf aufweist, der an Teleskopaktoren angeschlossen ist. Die Teleskopaktoren wirken jeweils direkt auf den Spindelkopf. Eine solche Anordnung wird auch als Parallelkinematik bezeichnet. Dank der direkten Wirkungsweise der Teleskop­ aktoren treten nur Zug- und Druckzustände auf, was kleine Querschnitte der Teleskopaktoren und geringe Massen ermöglicht. Die Leichtbauweise in Verbindung mit einer steifen Maschinenstruktur, die für eine Parallelkinematik charakteristisch ist, ermöglicht hohe Beschleunigungen bei den erforderlichen Stellbewegungen für die Orientierung des Werkzeuges gegenüber den zu bearbeitenden Freiformflächen.
Der Spindelkopf für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung kann an eine Hexapodstruktur aus sechs Teleskopaktoren angeschlossen sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Spindelkopf an einem Kugel- oder Kardangelenk beweglich gehalten, wobei die Orientierung des Spindelkopfes durch drei Teleskopaktoren steuerbar ist.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß an beiden Traversen eine Bearbeitungsvorrichtung für eine Hochgeschwindig­ keitsbearbeitung angeschlossen ist, wobei beide Vorrich­ tungen in der zuvor beschriebenen Weise ausgebildet sind. Dabei ist die Mikroprozessorsteuerung so eingerichtet, daß die Positionierung der Traversen sowie die Stellbewegungen zur Werkzeugorientierung an beiden Bearbeitungsvorrich­ tungen zeitgleich erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der zweiten Quertraverse eine Bearbeitungsvorrichtung zur Werkstückvorbearbeitung vorgesehen. Die zur Werk­ stückvorbearbeitung ausgelegte Bearbeitungsvorrichtung weist einen Spindelstock mit Motorspindel auf, die zum Schruppen für die Übertragung großer Drehmomente ausgelegt ist. Durch entsprechende Dimensionierung der Schruppspindel können je nach Material 3 mm bis 5 mm des Werkstückes in einem Zug abgearbeitet werden. Der Spindelstock kann mit einem zweiachsigen Fräskopf, der z. B. als Gabelfräskopf oder als Schrägachsenfräskopf ausgeführt ist, ausgebildet sein.
An den Traversen ist zweckmäßig ein in Y-Richtung verfahr­ barer Schlitten mit einem in Z-Richtung verstellbaren Spindelstock angeschlossen, der eine Schnittstelle zum Anschluß an der Bearbeitungsvorrichtung aufweist.
Die Traverse, an der die Bearbeitungsvorrichtung für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung angeordnet ist, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Leichtbauteil aus einem Verbundmaterial, welches einen Aluminiumschaumkern und Stahlblechauflagen aufweist, gefertigt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von Freiformflächen an Großformen, z. B. an Formen für Fahrzeugkarosserieteile.
Die Bearbeitungsanlage weist einen Werkstücktisch 1 von mehreren Metern Länge zur Positionierung eines Werkstückes auf. Übliche Meßeinrichtungen für die Werkstückvermessung und Justierung sowie zum Abtasten komplizierter Formen sind vorgesehen. Beiderseits des Werkstücktisches 1 erstreckt sich ein Maschinenrahmen 2, an dem zwei Traversen 3, 4 in Werkstücklängsrichtung über denselben Arbeitsweg in X- Richtung verfahrbar sind. Für positionsgenaue Stellbe­ wegungen können Linearantriebe oder elektromechanische Antriebe vorgesehen sein. An den Traversen 3, 4 ist jeweils ein in Y-Richtung verfahrbarer Schlitten 5 mit einem in Z- Richtung verstellbaren Spindelstock 6 angeordnet. Der Spindelstock 6 weist eine Schnittstelle zum Anschluß jeweils einer Bearbeitungsvorrichtung 7, 8 auf.
Eine Bearbeitungsvorrichtung 7 ist zur spanenden Vorbear­ beitung ausgelegt. Die zur Werkstückvorbearbeitung einge­ setzte Bearbeitungsvorrichtung weist einen Spindelstock 6 mit Motorspindel auf, die als Schruppspindel für die Übertragung großer Drehmomente ausgelegt ist. Das Fräswerkzeug arbeitet niedertourig, wobei ein dicker Span abgetragen wird. Für die Orientierung des Fräswerkzeuges an den zu bearbeitenden Werkstückflächen ist ein zweiachsiger Winkelkopf 9 vorgesehen.
Die an der zweiten Traverse 4 angeordnete Bearbeitungs­ vorrichtung 8 ist für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung Die an der zweiten Traverse 4 angeordnete Bearbeitungs­ vorrichtung 8 ist für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt und weist einen mit einer hochtourigen Motorspindel ausgerüsteten Spindelkopf 10 auf, der an Teleskopaktoren 11 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Spindelkopf 10 an einem Kugel- oder Kardangelenk 12 beweglich gehalten und durch drei Teleskopaktoren 11 steuerbar. Die Anordnung zeichnet durch große Steifigkeit und hohe Dynamik aus. Vorteilhaft ist die Entkopplung der von den Teleskopaktoren 11 gesteuerten Schwenkbewegungen und den Stellbewegungen der seriellen Linearachsen in den Raumkoordinaten X, Y und Z. Die Traverse 4 ist als Leichtbauteil aus einem Verbundmaterial, welches einen Aluminiumschaumkern und Stahlblechauflagen aufweist, gefertigt.

Claims (6)

1. Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von Freiformflächen an Werkstücken des Formen-, Gesenk-, Vorrichtungs- und Modellbaus, - mit
einem Werkstücktisch (1) zur Positionierung eines Werkstückes,
einem beiderseits des Werkstücktisches (1) sich er­ streckenden Maschinenrahmen (2),
zwei Traversen (3, 4), die an den Maschinenrahmen (2) in Werkstücklängsrichtung über denselben Arbeitsweg in X-Richtung verfahrbar sind,
an den Traversen (3, 4) angeordneten Bearbeitungs­ vorrichtungen (7, 8) und
einer Mikroprozessorsteuerung, welche die Positionie­ rung der Bearbeitungsvorrichtungen (7, 8) und Orien­ tierung der Bearbeitungswerkzeuge an dem Werkstück steuert,
wobei mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung (8) für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt ist und einen mit einer hochtourigen Motorspindel ausgerüsteten Spindelkopf (10) aufweist, der an Teleskopaktoren (11) angeschlossen ist.
2. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 1, wobei der Spindel­ kopf (10) für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung an eine Hexapodstruktur aus sechs Teleskopaktoren angeschlossen ist.
3. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 1, wobei der Spindel­ kopf (10) an einem Kugel- oder Kardangelenk (12) beweglich gehalten ist und seine Orientierung durch drei Teles­ kopaktoren (11) steuerbar ist.
4. Bearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die an der anderen Quertraverse (2) angeordnete Bear­ beitungsvorrichtung (7) einen Spindelstock (6) mit Motor­ spindel aufweist, die zum Schruppen für die Übertragung großer Drehmomente ausgelegt ist.
5. Bearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei an den Traversen (3, 4) jeweils ein in Y-Richtung verfahrbarer Schlitten (5) mit einem in Z-Richtung verstellbaren Spindelstock (6) angeordnet ist und wobei die Bearbeitungsvorrichtung (7 oder 8) an den Spindelstock angeschlossen ist.
6. Bearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Traverse (4), an der die Bearbeitungsvorrichtung (8) für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung angeschlossen ist, als Leichtbauteil aus einem Verbundmaterial, welches einen Aluminiumschaumkern und Stahlblechauflagen aufweist, gefertigt ist.
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