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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Feinbearbeitung
von Futterteilen, insbesondere vertikale Rundschleifvorrichtung
zum Finish-Innen- und Aussenbearbeiten von Werkstücken, mit
einem integrierten Werkstückhandling,
mit einer Werkstückhaltevorrichtung,
insbesondere Werkstückspindel
und Spannmittel, und mindestens einem in einer gemeinsamen vertikalen
Ebene der Werkstückhaltevorrichtung
zugeordneten Bearbeitungswerkzeug, insbesondere mindestens eine
Innen- und/oder Aussenschleifspindel, wobei die Werkstück haltevorrichtung
auf einem ersten einachsig beweglichen Linearschlitten, und die
Werkzeuge und ein Werkstückträger auf
mindestens einem zweiten einachsig beweglichen Linearschlitten angeordnet sind,
mit denen das Werkstück
zum Spannmittel und in den Bearbeitungseingriff gebracht wird.
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Bei
bekannten vertikalen Feinbearbeitungsmaschinen erfolgt die Werkstückbearbeitung
und ein Pick-up Werkstückhandling
mit einer auf einem Kreuzschlitten in zwei Hauptachsen (X-/Z-Achse) verfahrbaren
Werkstückhaltevorrichtung
oberhalb ortsfest angeordneten Werkzeugen. Diese Lösung ist sehr
aufwändig
und voluminös
und für
die heute erforderliche Kombi-Hartfeinbearbeitung wie hartdrehen,
fräsen,
bohren und Finish-schleifen zu ungenau, da die Kreuzschlitten eine
weniger gute Achsbewegungspräzision
als einachsige Linearschlitten aufweisen und auch schwerer sind,
und deshalb erhöhte Massenkräfte bewirken,
was wiederum keine schnellen Oszillationsbewegungen beim Innenschleifen
zulässt.
Weiter ist auch die Genauigkeit bei schwenkbaren Revolvern mit gemeinsam
integrierten Hartdrehwerkzeugen und Schleifspindeln für das Bearbeiten von
Präzisionsteilen
oft nicht genügend
und die Energiezuleitungen für
die Elektrik-, Pneumatik- und Kühlwasser
-Ausrüstungen
sind sehr aufwändig.
Ein weiterer Nachteil des oben genannten Handlingskonzeptes liegt
darin, dass sich relativ grosse Nebenzeiten ergeben.
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Eine
Schleifmaschine ähnlich
der eingangs erwähnten
Schleifvorrichtung mit vertikaler Bearbeitungsebene und integriertem
Pick-up Werkstückhandling
ist aus dem
EP 1 524
076 B1 bekannt. Mit diesem Maschinenkonzept kann jedoch
keine Werkstückbearbeitung
mit hängendem
Werkstück
von unten realisiert werden, was für einen optimalen Spänefall bei
der Kombi-Hartfeinbearbeitung mit Hartdrehen opti mal wäre, da das
Werkstück
mit der Werkstückhaltevorrichtung
auf einem senkrecht beweglichen Linearschlitten von einem direkt
darunter angeordneten Taktband oder einer Taktkette aufgenommen
und darauf wieder zurückgelegt
wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, dass sie die oben genannten Nachteile nicht
aufweist. Insbesondere soll die Vorrichtung ein kostenoptimiertes
Werkstückhandling
mit kurzen Nebenzeiten und platzsparendem Aufbau aufweisen, insbesondere
auch gehärtete
Werkstücke
vertikal von unten in den Bohrungen hartdrehen und/oder hochgenau
innen- und aussen schleifen können
und in konstruktiv einfacher Weise einen vielseitigen Einsatz ermöglichen,
damit das herkömmliche
Innen- und Aussenschleifen oder die Kombi-Hartfeinbearbeitungstechnologie
effizient und wirtschaftlich angewendet werden kann.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass ein integriertes Werkstückhandling
und die Werkstückbearbeitung
mit einachsigen und kurzhubigen Linearschlitten mit einer darauf
aufgebauten Werkstückhaltevorrichtung,
Bearbeitungswerkzeugen und einem Werkstückträger ausgeführt wird. Deshalb ist für die Überführung des
Werkstücks
zur Werkstückhaltevorrichtung
ein Einfach- oder Doppel-Werkstückträger auf
einem horizontal beweglichen Längsschlitten (Z1-Achse)
oder als Variante auf einem vertikal beweglichen Querschlitten (X1-Achse)
angeordnet. Das Werkstück
kann manuell oder automatisiert mit stehender Achse auf dem Werkstückträger seitlich
im Maschinenraum eingelegt werden. Von hier wird es mit dem Längsschlitten
(Z1-/Z-Achse) in der Achsmitte der Werkstückhaltevorrichtung respektive
des Spannmittels zentriert, wonach das Werkstück mit dem senkrecht beweglichen
Queschlitten (X-/X1-Achse) automatisch eingefuttert wird (Pick-up System).
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Das
automatisierte Einlegen des Werkstücks auf den Werkstückträger kann
mit sehr schnellen Hebelbewegungen und kostengünstig zum Beispiel mit einem
2-Achsen-Roboter
mit Einfach- oder Doppelgreifer ab Taktband-/kette/Drehteller oder
Palettenstapler erfolgen.
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Im
Anschluss an das Einfuttern des Werkstücks verfährt der horizontale Längsschlitten (Z1-/Z-Achse)
in die gewünschte
Werkzeugstellung für
die Innen- oder Aussenbearbeitung, worauf das Werkstück mit den
zusätzlichen
Bewegungen des vertikalen Querschlittens (X-/X1-/X2-Achse) in den Bearbeitungseingriff
gebracht wird. Nach Abschluss der Bearbeitung übergibt die Werkstückhaltevorrichtung
das Werkstück
wieder stehend auf den Werkstückträger.
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Alternativ
ist es auch möglich,
das integrierte Werkstückhandling
auf einem Linearschlitten ohne Bestückung von Bearbeitungswerkzeugen
vorzusehen.
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Eine
andere Lösung
des oben genannten integrierten Werkstückhandlings besteht darin,
das Überführen des
Werkstücks
in die senkrecht ausgerichtete Werkstückhaltevorrrichtung mit den
zwei Linear-Bewegungsachsen eines Kreuzschlittens auszubilden, insbesondere
wenn die Werkstückhaltevorrichtung
ortsfest in einer vertikalen Ebene angeordnet ist. Als weitere Variante
kann das Be- und Entladen der Werkstücke an Stelle eines integrierten Werkstückhandlings
auch mit einer externen, jedoch aufwändigeren Handlingsvorrichtung
direkt am Spannmittel der Werkstückhaltevorrichtung
realisiert werden.
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Auf
dem Längsschlitten
(Z1-Achse) oder auf dem Querschlitten (X1-/X2-Achse) sind je nach
Bedarf einzelne fix, oder schwenkbare, wie auch auf Revolver angeordnete
Werkzeuge zum Innen- und Aussenschleifen oder zum Hartdrehen, Fräsen, Bohren vorgesehen.
Beim vertikalen Innenschleifen ist es empfehlenswert, einen zusätzlichen
Kurzhub-Oszillationsschlitten vorzusehen, damit spezielle schleiftechnologische
Ansprüche
erfüllt
werden können.
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Zur
Erzielung einer funktionell optimierten Werkzeuganordnung kann auch
mehr als nur ein Längsschlitten
(Z1-Achse) oder Querschlitten (X1-Achse) eingesetzt werden, so dass
z.B. die Innenschleifspindeln auf einem zweiten Schlitten zur Massenreduktion
und wegen dem Spänefall
abseits der Hartdrehwerkzeuge angeordnet sind.
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Beim
Einsatz von zwei mit Werkzeugen bestückten Schlitten (X1-/X2-Achse)
gemäss
Zeichnung 2 ist ein Doppel-Werkstückträger zwecks Erzielung
einer noch kürzeren
Werkstück-Wechselzeit
vorgesehen, wobei der Querschlitten (X1-Achse) mit dem Doppel-Werkstückträger den
Werkstückwechsel
z.B. in Kombination mit einem 2-Achsen-Roboter durchführt, während dem
der zweite Schlitten (X2-Achse) mit Schleif- oder Hartdrehwerkzeugen noch
im Bearbeitungseingriff ist.
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Für ein präzises und
Oberflächengüte optimiertes
Innenschleifen von Konen in Bohrungen ist es vorteilhaft, wenn die
Werkstückhaltevorrichtung entsprechend
dem Konuswinkel in der Bearbeitungsebene automatisch geschwenkt
wird (B-Achse). Wenn nicht hochpräzise Konen geschliffen werden müssen, ist
es nicht erforderlich eine Schwenkachse vorzusehen, was sich optimal
auf die Taktzeit, auf die Gewährleistung
der absoluten Winkeltoleranz und schlussendlich auch positiv auf
die Herstellkosten auswirkt.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Zugänglichkeit
zum Einrichten und Umrüsten
an der Vorderwand eines vertikalen Maschinenständers sehr gut ist und die
Späne direkt
nach unten in eine Wanne fallen können.
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Auf
Grund des sehr einfachen Konzeptes der erfindungsgemässen Vorrichtung,
kann bei Bedarf, speziell bei Gross-Serienproduktion, daraus auch eine
Duo-Feinbearbeitungsmaschine mit zwei Bearbeitungs- und Handlingsvorrichtungen
für die
simultane Bearbeitung von zwei Werkstücken in einem gemeinsamen Maschinenständer realisiert
werden.
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Nachstehend
werden zwei bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
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Es
zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:
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1 eine
Vorderansicht einer ersten Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung
für die Feinbearbeitung
von Futterteilen mit einem horizontal beweglichen Werkzeugschlitten.
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2 eine
Vorderansicht einer zweiten Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung
für die Feinbearbeitung
von Futterteilen mit zwei vertikal beweglichen Werkzeugschlitten.
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Die
in 1 dargestellte erste Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung
weist eine senkrecht nach unten orientierte Werkstückspindel 2 und einen
darunter horizontal ausgerichteten Längsschlitten 14 mit
senkrecht nach oben orientierten Bearbeitungswerkzeugen auf, welche
in einer gemeinsamen vertikalen Bearbeitungsebene an der Vorderwand
eines Maschinenständers 1 angeordnet
sind.
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Die
Werkstückspindel 2 mit
dem Spannmittel 3 ist fix, oder als Variante mit einer
NC-Schwenkachse (B-Achse) in der Bearbeitungsebene schwenkbar, an
einem senkrecht beweglichen Querschlitten 5 angebracht.
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Am
Längsschlitten 14 sind
frontseitig nebeneinander eine unter 30° zur X-Achse schrägstehende Aussenschleifspindel 6 mit
mindestens einer Aussenschleifscheibe 7, mindestens eine
Innenschleifspindel 8 mit Innenschleifscheibe 10 und
ein Werkzeugrevolver 12 mit Innenschleifspindel 8 und
Hartdrehwekzeugen 11 angeordnet. Als erweiterte Ausgestaltung
der Erfindung weist die dargestellte Aussenschleif spindel 6 zwei
Aussenschleifscheiben 7 auf und ist schwenkbar und die
eine Innenschleifspindel 8 ist auf einem Kurzhub-Oszillationsschlitten 9 vorgesehen.
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Durch
Bewegen der Werkstückspindel 2 in der
X-Achse und der Bearbeitungswerkzeuge 7, 10, 11 in
der Z1-Achse wird der Bearbeitungseingriff sowohl für Linear-
wie für
Interpolationsbewegungen realisiert. Durch Schwenken der Werkstückspindel 2 wird
eine geradlinige Konusbearbeitung ohne Interpolation ermöglicht.
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Zum
Einfuttern des Werkstücks 4 in
das Spannmittel 3 ist auf dem Längsschlitten 14 ein Werkstückträger 13 angebracht,
der in einem programmierbaren Zyklusablauf mit dem Schlitten horizontal
in die senkrechte Achsmitte der Werkstückspindel 2 verfahren
wird, von wo das Werkstück
mit senkrechter Achse mit dem Spannmittel 3 aufgenommen
wird (Pick-up). Nach Abschluss der Werkstückbearbeitung stellt die Werkstückhaltevorrichtung
das Werkstück
wieder auf den Werkstückträger (13)
zurück,
der wiederum seitlich aus dem Bearbeitungsraum heraus fährt.
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Das
Be- und Entladen der Werkstücke
auf den Werkstückträger 13 kann
seitlich oder frontseitig der Maschine automatisiert wie auch manuell
ausgeführt
werden.
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In 2 wird
die zweite Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung mit folgenden Änderungen
gegenüber
der in 1 dargestellten gezeigt:
Die senkrecht nach
unten orientierte Werkstückspindel 2 ist
auf einem horizontal beweglichen Längsschlitten 5' am vertikalen
Maschinenständer 1 vorgesehen,
und die unterhalb dieses Schlittens in der gemeinsamen Bearbeitungsebene
senkrecht nach oben orientierten Bearbeitungswerkzeuge sind auf mindestens
einem vertikal beweglichen Querschlitten 14', 14'' vorgesehen.
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Auf
dem Längsschlitten 5' ist neben der Werkstückspindel 2 eine
Abrichtvorrichtung 15 dargestellt, welche auch in Variante 1 (1)
eingesetzt werden kann.
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Die
Bearbeitungswerkzeuge sind auf 2 Querschlitten 14', 14'' aufgeteilt angebracht. Auf dem Querschlitten 14' befinden sich
nebeneinander angeordnet 2 Innenschleifspindeln 8 und
ein Werkstückträger 13 oder
ein Doppel-Werkstückträger 13'.
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Der
zweite Querschlitten 14'' befindet sich parallel
neben dem Querschlitten 14' und
ist mit einer unter 30° zur
X-Achse schräg
stehenden, nicht schwenkbaren Aussenschleifspindel 6 und
einem Werkzeugrevolver 12 bestückt.
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Das
Einfuttern der Werkstücke
in das Spannmittel 3 der Werkstückspindel 2 erfolgt
mit dem Werkstückträger 13, 13' auch über je eine
vertikale und horizontale Linearschlittenbewegung (X1-/Z-Achsen).
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Die
zwei Lösungskonzepte
gemäss 1 wie 2 sind
sehr kompakt und zeichnen sich durch eine grosse Variantenvielfalt,
Universalität
und Produktivität
aus. Beide Konzepte eignen sich für die Klein- wie für die Gross-Serienfertigung.
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- 1
- Maschinenständer
- 2
- Werkstückspindel
- 3
- Spannmittel
- 4
- Werkstück
- 5
- Querschlitten
(X-Achse)
- 5'
- Längsschlitten
(Z-Achse)
- 6
- Aussenschleifspindel
- 7
- Aussenschleifscheibe
- 8
- Innenschleifspindel
- 9
- Kurzhub-Oszillationsschlitten
- 10
- Innenschleifscheibe
- 11
- Hartdrehwerkzeug
- 12
- Werkzeugrevolver
- 13
- Werkstückträger
- 13'
- Doppel-Werkstückträger (Variante)
- 14
- Längsschlitten
(Z1-Achse)
- 14'
- Querschlitten
(X1-Achse)
- 14''
- Querschlitten
(X2-Achse)
- 15
- Abrichtvorrichtung
- B
- Schwenkachse
von 2
- I
- Beschickungsposition
- I'
- Beschickungsposition
(Variante)
- II
- Bearbeitungsposition