DE3337198A1

DE3337198A1 - Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE3337198A1
Application number: DE19833337198
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf GmbH
Current assignee: Mauser Werke Oberndorf GmbH
Priority date: 1983-10-13
Filing date: 1983-10-13
Publication date: 1985-05-02
Also published as: DE3337198C2

Description

Bearbeitungsmaschine
Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine für die beidseitige, automatische Drehbearbeitung von Werkstücken, insbesondere eine flexible Fertigungseinrichtung oder Fertigungsstraße, mit automatischem Werkzeugwechsler und Spindeleinheiten, in die jeweils zentral auf der Spindelachse Werkstückaufnahmeeinrichtungen einsetzbar sind.
Üblicherweise erfolgt die Bearbeitung von Werkstücken durch Bearbeitungsmaschinen mit mehreren hintereinander ablaufenden Bearbeitungsschritten dadurch, daß das Werkstück nach jeweiliger Bearbeitung ausgespannt wird, von einer Transporteinrichtung oder manuell dem nächsten Verfahrensschritt zugeführt, dort wieder eingespannt und anschließend bearbeitet wird. Diese Art der Bearbeitung erfordert nicht nur einen hohen technischen Åufwand, sondern sie ist auch mit Positionsfehlern und Aufnahmefehlern behaftet, was zu relativ ungenauen Bearbeitungsflächen der Werkstücke führt. Insbesondere wenn die Vorderseite und die Rückseite eines Werkstückes in Abhängigkeit voneinander zu bearbeiten ist und Positionsfehler der Vorderseite automatisch auf die Bearbeitung der Rückseite übertragen werden, ist diese übliche Bearbeitung von Werkstücken ungeeignet.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Bearbeitungsmaschine der eingangs genannLen Art zu schaffen, bei der eine beidseitige Bearbeitung von Werkstücken in einer flexiblen Fertigungsstraße mit einer Werkstückweitergabe ohne Zwischen-Handling-System möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei oder mehr Spindeleinheiten vorgesehen sind, von denen die jeweils erste zur Bearbeitung einer ersten Seite eines Werkstückes und die jeweils zweite zur Bearbeitung der zweiten Seite des gleichen Werkstückes eingerichtet ist und die Übergabe des Werkstückes zur Bearbeitung der jeweils nächsten Seite des Werkstückes durch wahlweise beidseitiges oder einseitiges Verfahren der gesamten Spindeleinheit derart erfolgt, daß in der Übergabeposition die Werkstückaufnahmeeinrichtung der nächsten Spindeleinheit das Werkstück von der Aufnahmeeinrichtung der vorherigen Spindeleinheit abgreift.
Die ersten und die zweiten Spindeleinheiten können sich bei aufeinander zugerichteten Werkstückaufnshmeeinrichtungen koaxial verfahrbar gegenüberstehen.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß sich die mit aufeinander zugerichteten Werkstückaufnahmeeinrichtungen versehenen Spindeleinheiten jeweils um mindestens eine Spindeleinheit versetzt gegenüberstehen und quer in eine Position verfahrbar sind, in welcher die Spindelachsen der quer bewegten Spindeleinheit und der stehenden Spindeleinheit koaxial zueinander ausgerichtet sind und die Übergabe des Werkstücks in den zwei jeweils koaxial ausgerichteten Spindeleinheiten durch wahlweise beidseitiges oder einseitiges Verfahren der Spindeleinheiten zueinander in einer mittleren Übergabeposition erfolgt.
Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung vermeidet jedes Zwischen-Handling der Werkstücke nach den Bearbeitungsgängen und ist dadurch frei von Aufnahme- oder Positionsfehlern, was für die Herstellung von Werkstücken mit beidseitig präzisen Oberflächen notwendig ist.
Die Verfahrbarkeit der Spindeleinheiten bis in Übergabeposition ist exakt und ohne großen technischen Aufwand möglich. Wesentlich ist, daß die Werkstücke zur Übergabe nicht verschoben oder verdreht werden. Die erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine eignet sich deshalb in besonderer Weise für die beidseitige Drehbearbeitung von Werkstücken mit schwierig herzustellenden Oberflächen, wie bspw. die präzise Fertigung von kugelförmigen Halbschalen.
In weiterer erfinderischer Ausbildung kann die Werkstückaufnahmeeinrichtung mit Vakuumspanneinrichtungen versehen sein und es können die Werkstückaufnahmeeinrichtungen automatisch aus einem Magazin beigestellt werden und in die Spindeleinheiten positionsgenau einsetzbar sein.
Ferner können zur Realisierung einer flexiblen Fertigungsstraße mit vollautomatisch ablaufenden Arbeitsgängen jeweils zwischen zwei Spindeleinheiten oder diesen zentral zugeordnet eine mit Bearbeitungswerkzeigen, Meßwerkzeugen und Reinigungswerkzeugen ausgerüstete Arbeitseinheit angeordnet sein, von welcher die Bearbeitungsgänge unter Berücksichtigung der Meßdaten rechnergesteuert erfolgen. Dabei können die Meßwerkzeuge als Mehrkoordinatenmeßköpfe mit Tasterstiften ausgebildet sein.
In der Zeichnung sind Beispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer .Bearbeitungsmachine in Form einer flexiblen Fertigungsstraße; Fig. 2 die schematische Darstellung einer Bearbeitungsmaschine aus zu ei Spindeleinheiten.
Die Bearbeitungsmaschine nach Fig. 1 ist als flexible Fertigungsstraße aufgebaut und besteht aus insgesamt sechs Spindeleinheiten 1 gleicher Bauart. Jede Spindeleinheit 1 nimmt zentral auf der Spindelachse 2 eine Werkstückaufnahmeeinrichtung 3 bzw. 4 auf. In dem dargestellten Beispiel sollen kugelförmige Halbschalen durch Drehbearbeitung hergestellt werden, so daß die Werkstückaufnahmeeinrichtung 3 das Werkstück 5 an der äußeren Mantelfläche spannt, während das Werkstück 5 durch die Werkstückaufnahmeeinrichtung 4 an der inneren Mantelfläche der Halbschale aufgenommen wird. Die Werkstückaufnahmeeinrichtungen 3 bzw. 4 sind aus einem Magazin 6 kommend über Transporteinrichtungen 7 automatisch in die Spindeleinheiten 1 einsetzbar und als Vakuumspanneinrichtungen ausgebildet. Das Magazin 6 und die Transporteinrichtung 7 sind der Übersichtlichkeit wegen nur zu den beiden ersten Spindeleinheiten 1 dargestellt.
Die Spindeleinheiten 1 sind mit ihren aufeinanderzugerichteten Werkstückaufnahmeeinrichtungen 3 bzw. 4 jeweils um zumindest eine Spindeleinheit 1 versetzt gegenüberstehend angeordnet. Dadurch entstehen zwei Reihen von Spindeleinheiten 1 mit jeweiligen Seitenabständen zwischen den Spindeleinheiten 1, die mindestens einer Spindeleinheit entsprechen.
Sämtliche Spindeleinheiten 1 sind nun sowohl quer zueinander als auch gegeneinander verfahrbar. Die Querverschiebung erfolgt auf den Bahnen 8 und die Verschiebung zweier sich koaxial gegenüberstehender Spindeleinheiten 1 auf den Bahnen 9.
Zwischen der Spindeleinheit 1 befinden sich jeweils Arbeitseinheiten 10, welche mit Bearbeitungswerkzeugen 11, Meßwerkzeugen 12 und Reinigungswerkzeugen 13 ausgerüstet sind. Die Meßwerkzeuge 12 sind dabei als Mehrkoordinaten-Meßköpfe mit Tasterstiften 14 ausgebildet. Die Reinigungswerkzeuge 13 können Luftdüsen zum Ausblasen der Halbschalen nach Bearbeitung sein und in das Meßwerkzeug 12 integriert oder diesem zugeordnet sein.
Wenn nun ein Werkstück 5 in Form einer kugelförmigen Halbschale -natürlich sind beliebige andere Formen möglich - eine beidseitige Drehbearbeitung erfahren soll und sowohl das Ausdrehen der inneren Mantelfläche als auch der äußeren Mantelfläche der Halbschalen 5 in jeweils mehreren Bearbeitungsgängen erfolgen soll, so wird das Werkstück 5 zunächst in die Vakuumaufnahmeeinrichtung 3 der Spindeleinheit 1 eingespannt. Nach erfolgter Drehbearbeitung wird die gesamte Spindeleinheit 1 ohne Werkstück- oder Werkstückaufnahmeeinrichtungs Wechsel auf der Bahn 8 quer zur Spindelachse 2 in eine Position verfahren, in der die Spindelachsen 2 der bewegten Spindeleinheit und der bis dahin ortsfesten Spindeleinheit koaxial zueinander ausgerichtet sind. Aus dieser Lage heraus bewegen sich die zwei einander gegenüberstehenden Spindeleinheiten 1 aufeinander zu bis in eine mittlere Übergabeposition. Dies ist dann erreicht, wenn die Aufnahmeeinrichtung 4 der Spindeleinheit 1 in die innere Mantelfläche des Werkstücks 5 eingefahren ist, um das Werkstück 5 positionsgenau von der Werkstückaufnahmeeinrichtung 3 der Spindeleinheit 1 zu übernehmen. Nach erfolgter Übernahme und Festspannung durch Vakuum fahren beide Spindeleinheiten wieder geradlinig in ihre Ausgangspositionen zurück. Während nun in der zweiten Spindeleinheit die Drehbearbeitung der äußeren Mantelfläche beginnt, fährt die erste Spindeleinheit 1 quer in die frühere Position zurück, um dort ein neues Werkstück zur Bearbeitung der Innenmantelfläche aufzunehmen. Zur Herstellung fehlerfreier Werkstücke ist es notwendig, Meß- und Reinigungsvorgänge zwischen die einzelnen spanabhebenden Arbeitsschritte einzuschalten. Dies geschieht jeweils nach durchgeführter Drehbearbeitung in der Position der sich koaxial gegenüberstehenden Spindeleinheiten 1. Die Halbschalen 5 werden zunächst von Verunreinigungen freigeblasen bzw. gesäubert und dann mit Mehrkoordinatenmeßköpfen 12 mit Tasterstiften 14 vermessen. Die Meßergebnisse werden in der Arbeitseinheit 10 gespeichert und ausgewertet und ggf. den weiteren Arbeitsschritten vorgegeben. Die flexible Fertigungsstraße kann mit immer baugleichen Spindeleinheiten 1 und Arbeitseinheiten 10 den Erfordernissen der Bearbeitungsgänge entsprechend aufgebaut werden. Dadurch, daß die Werkstücke 5 nicht abgenommen und über getrennte Transporteinrichtungen der nächsten Spindeleinheit zugeführt werden, wird eine überaus hohe Bearbeitungsgenauigkeit erzielt. Die Werkstückweitergabe ohne ein Zwischen -Handling-System -vermeidet Aufnahmefehler und Positionsfehler von Werkstücken.
Eine andere Art der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine zeigt Figur 2. Hier besteht die Bearbeitungsmaschine 15 aus insgesamt nur zwei baugleichen Spindeleinheiten 16, die einander koaxial ausgerichtet gegenüberstehen. Zwischen beiden Spindeleinheiten 16 befindet sich die Arbeitseinheit 17, welche die Meßwerkzeuge 18 und 19 und das Bearbeitungswerkzeug 20 trägt. Die Werkstückaufnahmeeinrichtungen 21 und 22 sind in die Spindeleinheiten 16 auf deren Spindelachse 23 eingesetzt.
Die beidseitige Bearbeitung der Werkstücke erfolgt hier im ständigen Wechsel der beiden Spindeleinheiten 16. Nach Bearbeitung in der ersten Spindeleinheit und dem Vermessen der Werkstückoberfläche fahren beide Spindeleinheiten 16 auf der Bahn 24 aufeinander zu. Das Werkstück wird automatisch übergeben, die Spindeleinheiten 16 fahren in ihre Ausgangspositionen zurück und nehmen die weitere Bearbeitung auf. Beide Spindeleinheiten 16 können automatisch mit anderen Werkstückaufnahmeeinrichtungen 25, 26 von einem Magazin 27, 28 bestückt werden. Auch hier ist, wie in der Bearbeitungsmaschine nach Fig. 1, eine vollautomatische Bearbeitung und Vermessung der Werkstücke durch die rechnergesteuerte Arbeitseinheit 17 möglich. Die gesamte Herstellung der Werkstücke bedarf in keiner Station und Position des manuellen Eingriffs.

Claims

Patentansprüche 1. j Bearbeitungsmaschine für die beidseitige, automatische Drehbearbeitung von Werkstücken, insbesondere flexible Fertigungseinrichtung oder Fertigungsstraße, mit automatischem Werkzeugwechsler und Spindeleinheiten, in die jeweils zentral auf der Spindelachse Werkstückaufnahmeeinrichtuflgen einsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Spindeleinheiten (1, 16) vorgesehen sind, von denen die jeweils erste zur Bearbeitung einer ersten Seite eines Werkstückes (5) und die jeweils zweite zur Bearbeitung der zweiten Seite des gleichen Werkstückes (5) eingerichtet ist und die Übergabe des Werkstückes (5) zur Bearbeitung der jeweils nächsten Seite des Werkstückes (5) durch wahlweise beidseitiges oder einseitiges Verfahren der gesamten Spindeleinheit (1, 16) derart erfolgt, daß in Übergabeposition die Werkstückaufnahmeeinrichtung '4, 22) der nächsten Spindeleinheit (1, 16) das Werkstück (5) von der Aufnahmeeinrichtung (3, 21) der vorherigen Spindeleinheit (1, 16) abgreift.
2. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die ersten und zweiten Spindeleinheiten 1, 16) bei aufeinanderzugerichteten Werkstückaufnahmeeinrichtungen (3, 4, 21, 22, koaxial verfahrbar gegenüberstehen.
3. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die mit aufeinanderzugerichteten Werkstückaufnahmeeinrichtungen (3, 4, 21, 22) versehenen Spindeleinheiten (1, 16) jeweils um mindestens eine Spindeleinheit (1, 16) versetzt gegenüberstehen und quer in eine Position verfahrbar sind, in welcher die Spindelachsen (2) der quer bewegten Spindeleinheit (1) und der stehenden Spindeleinheit (1) koaxial ausgerichtet- sind, und die Übergabe des Werkstückes in den zwei jeweils koaxial ausgerichteten Spindeleinheiten (1, 16) durch wahlweise beidseitiges oder einseitiges Verfahren der Spindeleinheiten (1, 16) zueinander in einer mittleren Übergabeposition erfolgt.
4. Bearbeitungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahmeeinrichtungen (3, 4, 21, 22) mit Vakuumspannvorrichtungen versehen sind.
5. Bearbeitungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahmeeinrichtungen (3, 4, 21, 22) automatisch aus einem Magazin (6, 27, 28) beigestellt werden und in die Spindeleinheiten (1, 16) positionsgenau einsetzbar sind.
6. Bearbeitungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei Spindeleinheiten (1, 16) oder diesen zentral zugeordnet eine mit Bearbeitungswerkzeugen (11, 20) Meßwerkzeugen (12, 18, 19) und Reinigungsuierkzeugen (13) ausgerüstete Arbeitseinheit ilû, 17) angeordnet ist, von welcher die Bearbeitungsgänge unter Berücksichtigung der Meßdaten rechnergesteuert erfolgen.
7. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßuierkzeuge (11, 18, 19) als Mehrkoordinatenmeßköpfe mit Tasterstiften (14) ausgebildet sind.