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Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere zur
spanabhebenden und bohrenden Bearbeitung, mit wenigstens einem Spindelstock,
der eine mit einem ersten Werkzeugspannsystem ausgerüstete und
vertikal angeordnete Hauptspindel mit einer Drehachse aufweist,
wobei der Hauptspindel ein Werkzeugmagazin zugeordnet ist, das wenigstens einen
um einen parallel zur Drehachse der Hauptspindel angeordnete erste
Rotationsachse verstellbaren ersten Werkzeugträger aufweist, entlang dessen äußeren Umfang
Aufnahmen für
Werkzeuge angeordnet sind und wobei die Hauptspindel ferner zum automatisierten
Werkzeugwechsel relativ zum Werkzeugmagazin in eine Werkzeugwechselposition
verfahrbar ist.
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Derartige
Werkzeugmaschinen haben sich in der Praxis nicht zuletzt aufgrund
des Erfordernisses einer ständig
fortschreitenden Rationalisierung der Bearbeitungsprozesse seit
längerem
etabliert und werden zur weiteren Effizienzsteigerung bzw. Erhöhung der
Funktionalität
zunehmend auch mit automatisierten Werkzeugwechslern sowie dreh-
sowie schwenkbaren Maschinentischen ausgerüstet.
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Die
umfassende Bearbeitung von Werkstücken mit spezieller Formgebung,
wie etwa von Ringen, erfordert jedoch eine zusätzliche horizontale Bearbeitungsrichtung,
wie sie zwar grundsätzlich
bei mehrachsigen Werkzeugmaschinen mit horizontaler Arbeitsspindel
gegeben ist, wobei diese jedoch aus Kostengründen oder auch aufgrund der
Bemaßung des
Werkstücks
bzw. dessen Formgebung oftmals nicht eingesetzt werden können.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine umfassende
Bearbeitungsmöglichkeit
von Werkstücken
mit spezieller Formgebung auf einfache und kostengünstige Weise
ermöglicht
ist.
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Diese
Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass zur Erweiterung des
Bearbeitungsspektrums der Werkzeugmaschine ein Winkelbohrkopf bzw.
-fräskopf
mit einem zweiten Werkzeugspannsystem für den automatisierten Werkzeugwechsel
vorgesehen ist, der in unterschiedlichen Drehpositionen an den Spindelstock
automatisiert anschließbar
ist und dass ferner zu dessen Bereitstellung im Werkzeugmagazin
eine Halterung vorgesehen ist, die um eine zu der ersten Rotationsachse
koaxial oder zumindest parallel ausgerichtete zweite Rotationsachse
drehbar ist und auf dieser angeordnet ist.
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Der
mit der Erfindung verbundene Vorteil besteht im Wesentlichen darin,
dass durch den Einsatz des Winkelbohrkopfes bzw. -fräskopfes
weitere Bearbeitungsrichtungen ermöglicht sind, durch die die umfassende
Bearbeitung auch von Werkstücken
mit spezieller äußerer Formgebung,
insbesondere auch die Bearbeitung der radial nach innen oder außen weisenden
Flächen
eines ringförmigen
Werkstücks, auf
einfache und kostengünstige
Weise ermöglicht ist.
Zugleich werden durch das automatisierte Ein- bzw. Auswechseln des
Winkelbohrkopfes bzw. -fräskopfes
sowie deren automatisierte Bestückung
mit Werkzeugen weiterhin kurze Span-zu-Span Zeiten ohne personellen
Mehraufwand ermöglicht,
wobei die Drehposition des Winkelbohrkopfes bzw. -fräskopfes
bei dessen Anschluss an den Spindelstock und somit die Vorgabe der
Bearbeitungsrichtung durch vorhergehende entsprechende rotatorische Ausrichtung
des in der Halterung bereitgestellten Winkelbohrkopfes bzw. -fräskopfes
auf einfache Weise wählbar
ist. Überdies
erfordert der Einsatz des Winkelbohrkopfs bzw. -fräskopfes
nur geringe Modifikationen der Werkzeugmaschine, so dass auch bereits
existierende gattungsgemäße Werkzeugmaschinen
ohne größeren Aufwand
und kostengünstig mit
einem Winkelbohrkopf bzw. -fräskopf
ausgerüstet werden
können.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der erste
Werkzeugträger
einen scheibenförmigen
Grundkörper
auf.
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In
besonders bevorzugter Ausführungsform der
Erfindung ist die Halterung auf dem ersten Werkzeugträger angeordnet,
wobei die Aufnahmen für
die zum Einsatz im Winkelbohrkopf bzw. -fräskopf vorgesehenen Werkzeuge
zwischen dem äußeren Umfang des
ersten Werkzeugträgers
und der ersten Rotationsachse vorgesehen sind, durch die eine zu
der Ebene des jeweiligen Werkzeugträgers erhöhte Bereitstellung der Werkzeuge
ermöglicht
ist.
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Zum
Zwecke einer von der Verstellung des ersten Werkzeugträgers unabhängigen rotatorischen Ausrichtung
des in der Halterung bereitgestellten Winkelbohrkopfes bzw. -fräskopfes,
respektive zu dessen vereinfachter Ablage auf der Halterung, ist vorgesehen,
dass diese auf einem zweiten Werkzeugträger angeordnet ist. Hierbei
ist besonders bevorzugt, dass der zweite Werkzeugträger einen
zu dem ersten Werkzeugträger
kleineren Durchmesser aufweist und in der Ebene des Grundkörpers des
ersten Werkzeugträgers
angeordnet ist. Im Falle einer nichtkoaxialen Anordnung der ersten
zu der zweiten Rotationsachse ist der zweite werkzeugträger somit zwangsläufig einer
gemeinsamen rotatorischen Verstellung mit dem ersten Werkzeugträger um die
erste Rotationsachse unterworfen. Diese Anordnung des zweiten Werkzeugträgers erlaubt
dabei eine besonders kompakte Bauhöhe des Werkzeugmagazins.
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Der
zweite werkzeugträger
kann gemäß einer
weiteren Ausbildungsform der Erfindung auch oberhalb des ersten
Werkzeugträgers
angeordnet sein.
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Hinsichtlich
eines konstruktiv möglichst
einfachen und robusten Aufbaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
dass entlang des äußeren Umfangs des
zweiten Werkzeugträgers
Aufnahmen für
die zum Einsatz im Winkelbohrkopf bzw. -fräskopf vorgesehenen Werkzeuge
vorgesehen sind.
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Weiterhin
ist gemäß einer
alternativen Weiterbildungsform der Erfindung vorgesehen, dass zwischen
dem äußeren Umfang
des zweiten Werkzeugträgers
und der zweiten Rotationsachse Aufnahmen für die zum Einsatz im Winkelbohrkopf
bzw. -fräskopf vorgesehenen
Werkzeuge vorgesehen sind, durch die eine zu der Ebene des zweiten
Werkzeugträgers erhöhte Bereitstellung
der Werkzeuge ermöglicht
ist.
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Im
Hinblick auf einen möglichst
großen
Einsatzbereich hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass
die Längsachse
der Werkzeugaufnahme des Werkzeugspannsystems des Winkelbohrkopfes
bzw. -fräskopfes
zu der Drehachse der Hauptspindel um 90° versetzt angeordnet ist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass
die Kraftübertragung
von der Hauptspindel zu dem Winkelbohrkopf bzw. -fräskopf durch
Ankopplung der Arbeitsspindel des Winkelbohrkopfes bzw. -fräskopfes
an das Werkzeugspannsystem der Hauptspindel ermöglicht ist.
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In
vorteilhafter Ausführungsform
der Erfindung sind zudem an dem Spindelstock zur Ankopplung des
Winkelbohrkopfes bzw. -fräskopfes
Nullpunktspanner für
an der dem Spindelstock zugewandten Stirnseite des Winkelbohrkopfes
bzw. -fräskopfes
angeordnete Pins oder dgl. vorgesehen.
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Darüber hinaus
hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der Winkelbohrkopf
bzw. -fräskopf
an der dem Spindelstock zugewandten Seite Anschlüsse für die innere Kühlmittelzuführung und/oder
für die
druckbeaufschlagte Betätigung
des zweiten Werkzeugspannsystems aufweist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Werkzeugmaschine
in Vorderansicht,
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2 eine
der 1 entsprechende Werkzeugmaschine in Seitenansicht,
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3 eine
der 1 entsprechende Werkzeugmaschine in Draufsicht,
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4 eine
der 1 entsprechende Werkzeugmaschine mit einer in
die Aufnahmeposition zur Aufnahme eines Winkelbohrkopfes verfahrenen Hauptspindel
in Seitenansicht und
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5 eine
der 1 entsprechende Werkzeugmaschine nach Ankopplung
eines Winkelbohrkopfes an den Spindelstock bzw. die Hauptspindel
in Vorderansicht.
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In
der 1 ist eine Werkzeugmaschine 1 zur Bearbeitung
eines Werkstücks 2,
insbesondere zur spanabhebenden und bohrenden Bearbeitung gezeigt.
Die Werkzeugmaschine 1 ist im Sinne einer Doppelplatzausführung mit
zwei Spindelstöcken 3 ausgerüstet, wobei
jeder Spindelstock 3 eine mit einem ersten Werkzeugspannsystem
ausgerüstete und
vertikal angeordnete Hauptspindel 4 aufweist.
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Der
Hauptspindel 4 ist jeweils ein Werkzeugmagazin 5 zugeordnet,
das wenigstens einen ersten Werkzeugträger 6 aufweist, der
um eine parallel zur Drehachse der Hauptspindel 4 angeordnete
erste Rotationsachse verstellbar ist und gemäß der Zeichnung einen im wesentlichen
scheibenförmigen Grundkörper im
Sinne eines klassischen Tellermagazins aufweist. Entlang des äußeren Umfangs
dieses Werkzeugträgers 6 sind
Aufnahmen 7 für
die Werkzeuge angeordnet, die zur Bestückung der Hauptspindel 4 vorgesehen
sind. Zum Zwecke des automatisierten Werkzeugwechsels ist die Hauptspindel 4 mitsamt
dem Spindelstock 3 relativ zu dem Werkzeugmagazin 5 in
eine Werkzeugwechselposition verfahrbar, in der das jeweilige Werkzeug
von der jeweils zugeordneten Werkzeugaufnahme 7 entnehmbar
ist oder an diese abgegeben werden kann.
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Zur
Erweiterung des Bearbeitungsspektrums der Werkzeugmaschine 1 ist
ein Winkelbohrkopf 8 bzw. -fräskopf 8 vorgesehen,
der ein zweites Werkzeugspannsystem für den automatisierten Werkzeugwechsel
aufweist und der in unterschiedlichen und konstruktiv fest vorgegebenen
Drehpositionen automatisiert an den Spindelstock 3 anschließbar ist.
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Zur
Bereitstellung des Winkelbohrkopfs 8 bzw. -fräskopfs 8 ist
im Werkzeugmagazin 5 eine Halterung 9 vorgesehen,
die um eine zu der ersten Rotationsachse koaxial ausgerichtete zweite
Rotationsachse drehbar ist und auf dieser Rotationsachse angeordnet
ist. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Halterung 9 dabei auf dem ersten Werkzeugträger 6 angeordnet,
wobei die Aufnahmen 10 für die zum Einsatz im Winkelbohrkopf 8 bzw.
-fräskopf 8 vorgesehenen
Werkzeuge zwischen dem äußeren Umfang
des ersten Werkzeugträgers 6 und
der ersten Rotationsachse vorgesehen sind. Diese ermöglichen
eine zu der Ebene des Werkzeugträgers 6 erhöhte Bereitstellung
der Werkzeuge, wodurch diese von der in die vorgesehene Werkzeugwechselposition
verfahrenen Hauptspindel bzw. Winkelbohrkopf 8 in einfacher
Weise aufgenommen bzw. abgelegt werden können.
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Die
Halterung für
den Winkelbohrkopf 8 bzw. -fräskopf 8 kann alternativ
in hier nicht näher
dargestellter Weise auch auf einem zweiten Werkzeugträger angeordnet
sein, wobei dieser wiederum einen zu dem ersten Werkzeugträger 6 kleineren
Durchmesser aufweisen kann und in der Ebene des Grundkörpers des
ersten Werkzeugträgers 6 angeordnet
sein kann. In weiterer und in der Zeichnung ebenfalls nicht näher dargestellter
alternativer Ausführungsform kann
der zweite werkzeugträger
auch oberhalb des ersten Werkzeugträgers 6 angeordnet
sein. Darüber hinaus
kann der zweite Werkzeugträger 11 -analog zu
dem hier dargestellten ersten Werkzeugträger 6 -ebenfalls entlang
seines äußeren Umfangs
Aufnahmen für
die zum Einsatz im Winkelbohrkopf 8 bzw. -fräskopf 8 vorgesehenen
Werkzeuge aufweisen.
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Wie
insbesondere aus den 4 und 5 hervorgeht,
schließen
die Längsachse
der Werkzeugaufnahme des Werkzeugspannsystems des Winkelbohrkopfes 8 bzw
-fräskopfes 8 und
die Drehachse der Hauptspindel 4 zwischen sich einen Winkel
von 90° ein.
Durch entsprechende räumliche
Ausrichtung des auf dem Werkstückträger 13 angeordneten
Werkstücks 2 zu
der in dieser Weise vorgegebenen horizontalen Bearbeitungsrichtung,
etwa durch Verkippen des Werkstückträgers 13,
lassen sich vielfältige
auf das Werkstück 2 bezogene
Bearbeitungsrichtungen realisieren.
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Die
Kraftübertragung
von der Hauptspindel 4 zu dem Winkelbohrkopf 8 bzw.
-fräskopf 8 erfolgt
dabei in hier nicht näher
dargestellter Weise durch einfache Ankopplung der Arbeitsspindel
des Winkelbohrkopfes 8 bzw. -fräskpofes 8 an das erste
Werkzeugspannsystem der Hauptspindel 4. Zur automatisierten
An- und Abkopplung des Winkelbohrkopfes 8 bzw. -fräskopfes 8 sind
dabei an dem Spindelstock 3 in nicht näher dargestellter Weise Nullpunktspanner für an der
dem Spindelstock 3 zugewandten Stirnseite des Winkebohrkopfes 8 bzw.
-fräskopfes 8 angeordnete
Pins vorgesehen, die in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
hydraulisch betätigt
sind.
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Der
Winkelbohrkopf 8 bzw. -fräskopf 8 weist weiterhin
in hier nicht näher
dargestellter Weise an der dem Spindelstock 3 zugewandten
Seite mehrere Anschlüsse
für die
innere Kühlmittelzuführung sowie die
druckbeaufschlagte Betätigung
des zweiten Werkzeugspannsystems auf.
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Zur
automatisierten Aufnahme des Winkelbohrkopfes 8 bzw. -fräskopfes 8 wird – ausgehend von
einer bereits mit einem Werkzeug bestückten Hauptspindel 4 – diese
zunächst
entlang der Führungstraverse 14 des
Werkzeugmaschinenrahmens relativ zu dem Werkzeugmagazin 5 in
die hierfür
definierte Werkzeugwechselposition verfahren. Nachfolgend wird das
Werkzeug an die für
die Aufnahme des Werkzeugs vorgesehene und durch rotatorische Verstellung
des Magazintellers 6 ebenfalls in Werkzeugwechselposition
verbrachte jeweilige Werkzeugaufnahme nach Lösen des ersten Werkzeugspannsystems
abgegeben.
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Hiernach
wird die Hauptspindel 4 zur Aufnahme des Winkelbohrkopfes 8 bzw.
-fräskopfes 8 in die
dafür vorgesehene
Wechselposition verfahren, wobei die gewünschte Ausrichtung des Winkelbohrkopfes 8 bzw.
-fräskopfes
vor dessen Ankopplung an den Spindelstock 3 bzw. an das
erste Werkzugspannsystem der Hauptspindel 4 durch entsprechende
rotatorische Verstellung des ersten Werkzeugträgers 6 erfolgt. In
Wechselposition ist die Hauptspindel 4 koaxial zur zweiten
Rotationsachse und oberhalb des Winkelbohrkopfes 8 bzw.
-fräskopfes 8 angeordnet.
Durch vertikale Absenkung des Spindelstocks 3, bzw. der
Hauptspindel 4 und damit einhergehendes Einführen der
an der dem Spindelstock 3 zugewandten Stirnseite des Winkelbohrkopfes 8 bzw.
-fräskopfes 8 angeordneten
Pins in die Nullpunktspanner wird der Winkelbohrkopf 8 bzw.
-fräskopf 8 an
den Spindelstock 4 angekoppelt, wobei die Arbeitsspindel
des Winkelbohrkopfes in dem ersten Werkzeugspannsystem der Hauptspindel 4 kraftschlüssig gespannt
wird. Zur automatisierten Bestückung
des Winkelbohrkopfes 8 bzw. -fräskopfes 8 mit dem
für den folgenden
Bearbeitungsschritt vorgesehenen Werkzeug wird der Winkelbohrkopf 8 bzw. -fräskopf 8 in
die dafür
vorgesehene Werkzeugaufnahmeposition verfahren. Der Werkzeugwechsel bzw.
das Auswechseln des Winkelbohrkopfes 8 bzw. -fräskopfes 8 erfolgt
in entsprechend umgekehrter Reihenfolge der einzelnen Schritte.