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Bezeichnung; Werkzeugmaschine, wie Bearbeitungszentrum,
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zum Bearbeiten von Werkstücken mittels drehender Werkzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine, wie ein Bearbeitungszentrum, zum Bearbeiten
von Werkstücken mittels drehender Werkzeuge der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs
1 näher bezeichneten Art.
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Auf dem Markt sind Bearbeitungszentren dieser Art bekannt, die ausschließlich
mit drehenden Werkzeugen, wie Bohrern, Fräsern, Hohnwerkzeugenoder dergleichen arbeiten.
Die Werkstückaufnahme auf dem Arbeitstisch der bekannten Bearbeitungszentren ist
deshalb mit einem Drehantrieb ausaestattet, um bogenförmige Konturen an die Werkstücke
anfräsen zu können. Die mit einem Drehantrieb ausgestatteten Werkstückaufnahmen
sind auf dem einschlägigen Fachgebiet
als Rundschalttische oder
Wendespanner bekannt, deren Drehgeschwindigkeit so bemessen ist, daß die höchstzulässige
Schnittgeschwindigkeit eines Fräsers beim Konturen fräsen nicht überschritten werden
kann.
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Andererseits sind Drehmaschinen allgemein bekannt, die mit Drehsupporten
und Bohrsupporten ausgerüstet sind. Diese Supporte, auf denen die Bearbeitungswerkzeuge
feststehend gehaltert sind, müssen in koaxialer oder achsparalleler Richtung zu
dem sich drehenden Werkstück verfahrbar sein, wozu besondere Längs- und Querführungen
für die Supporte am Maschinenbett vorgesehen werden. Diesen Führungen gegenüber
liegt die Werkstückaufnahme bei den Drehmaschinen fest, wodurch die Variationsmöglichkeiten
der räumlichen Zuordnung zwischen den Werkzeugen und dem Werkstück eingeschränkt
sind.
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Dies ist für die ausschließliche Bearbeitung von Werkstücken im Drehbetrieb
nicht weiter nachteilig, es bietet sich aber auch der Einsatz von drehenden Werkzeugen
zur Erweiterung der Bearbeitungsmöglichkeiten bei Drehmaschinen nicht an.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten
einer gattungsgemäßen Werkzeugmaschine zu erweitern, um darauf auch Dreharbeiten
mit einem feststehenden Werkzeug, wie einem Drehstahl, ausführen zu können, Diese
Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine der gattungsgemäßen Art nach der Erfindung
durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Der besondere Vorteil einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine liegt
darin, daß neben den Bohr- und Fräsarbeiten mit drehenden Werkzeugen ohne schwierige
Anpassungsmaßnahmen mit in der Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel feststehend gehalterten
Werkzeugen im Drehbetrieb gearbeitet werden kann, wobei ebenso wie die drehend arbeitenden
Bohr- und
Fräswerkzeuge die Drehstähle und dergleichen im Werkzeugmagazin
abgespeichert und über den Werkzeugwechsler bei Bedarf in die Werkzeugaufnahme der
Arbeitsspindel eingewechselt werden können. Dabei dient die bei einem solchen Bearbeitungszentrum
ohnehin vorhandene #Möglichkeit, die Arbeitsspindel in Richtung der drei Maschinenachsen
relativ zu den auf dem Werkstücktisch aufgespannten Werkstücken beliebig zu bewegen
auch den Vorzug, den Vorschub und die Zustellung der feststehend arbeitenden Drehwerkzeuge,
wie der Drehstähle, bewerkstelligen zu können. Da Bearbeitungszentren der in Rede
stehenden Art vorwiegend programmgesteuert betrieben werden, kann die Drehbearbeitung
von Werkstücken ebenfalls in das Bearbeitungsprogramm einbezogen werden, wobei die
Drehbewegung der Werkstücke für den Drehbetrieb sozusagen als vierte Achse miteinprogrammiert
werden kann. Dabei kann sogar eine außermittige Lage des feststehenden Bearbeitungswerkzeugs
relativ zu dem sich drehenden Werkstück in das Programm mit einbezogen werden. Für
den Drehbetrieb muß die Arbeitsspindel selbstverständlich gegen Drehung gesichert
sein, dies erfordert auch nur relativ geringe Anpassungsmaßnahmen, da bei modernen
Bearbeitungszentren mit hoher Genauigkeit die Arbeitsspindeln jeweils in einer bestimmten
Drehstellung angehalten werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen, Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem
AusfUhrungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 eine Seitansicht
eines Bearbeitungszentrums zum Bearbeiten von Werkstücken mittels drehender und
mittels feststehender Werkzeuge und
Fig. 2 eine Draufsicht auf das
Bearbeitungszentrum nach Fig. 1.
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Im einzelnen besitzt das in der Zeichnung dargestellte Bearbeitungszentrum
ein Bett oder Gestell 1, auf dem ein länglicher Werkstücktisch 2 feststehend oder
in seiner Längsrichtung verfahrbar angeordnet ist. Die in Längsrichtung des Werkstücktisches
1 liegende Achse der Maschine wird üblicherweise als X-Achse bezeichnet, in deren
Richtung das Bearbeitungswerkzeug und der Werkstücktisch 2 relativ zueinander bewegbar
sind.
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Auf dem Maschinenbett 1 baut ein Ständer 3 vertikal auf, an dem ein
Arbeitsspindelkasten 4 höhenverfahrbar gelagert ist.
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Der Arbeitsspindelkasten 4 trägt eine liegend angeordnete Arbeitsspindel
5, die mit ihrer Werkzeugaufnahme dem Werkstücktisch 1 zugekehrt ist. Infolge Höhenverfahrbarkeit
des Arbeitsspindelkastens 4 ist die Arbeitsspindel 5 in der sogenannten Y-Achse
der Maschine bewegbar, die in Fig. 1 angedeutet ist. Zudem ist der gesamte Ständer
3 in Längsrichtung des Werkstücktisches 2 verfahrbar, dies stellt, wie in Fig. 1
angedeutet, die X-Achse der Maschine dar, während zusätzlich noch der Arbeitsspindelkasten
4 mit der Arbeitsspindel 5 senkrecht zu der durch die Längsmitte des Werkstücktisches
2 hindurchgehenden Vertikalebene verfahrbar ist, wodurch die in Fig, 2 angedeutete
Z-Achse der Maschine gebildet ist.
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Uber Eck zum Arbeitsspindelkasten 4 sitzt seitlich am Ständer 3 der
Maschine ein Werkzeugmagazin 6, aus dem im einzelnen nicht näher dargestellte Werkzeuge
über einen über Eck umschlagbaren Werkzeugwechsler 7 der Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel
5 zugeführt bzw. von dort in das Werkzeugmagazin 6 zurückgeführt werden können.
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Am einen Ende ist auf den Werkstücktisch 2 ein Drehspindelkasten 8
aufgebaut, der aus einem in Längsrichtung des Tisches 1 justierbaren Schlitten 9,
einem rückwärtig daran angeflanschten Antriebsaggregat 10 und aus einer vorderseitig
am Schlitten 9 freiliegenden Werkstückaufnahme 12 besteht.
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An dem dem Drehspindelkasten 8 gegenüberliegenden Ende ist auf dem
Werkstücktisch 2 ein Reitstock 11 angeordnet, der ebenso wie der Drehspindelkasten
8 auf der diesem zugewandten Seite eine drehende, jedoch nicht angetriebene Werkstückaufnahme
12 hat. Zwischen den axial fluchtenden Werkstückaufnahmen 12 des Drehspindelkastens
8 und des Reitstocks 11 können Werkstücke 13 eingespannt werden, die über das Drehaggregat
10 des Drehspindelkastens 8 mit einer ausreichend hohen Drehzahl gedreht werden
können, daß über in die Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel 5 eingesetzte Drehstähle
oder andere feststehende Werkzeuge an der Umfangsseite der Werkstücke 13 spanabhebende
Bearbeitungen vorgenommen werden können, Dabei dient die Beweglichkeit der Arbeitsspindel
5 in Richtung der X-Achse als Vorschub in Längsrichtung des betreffenden Werkstücks
13, und es kann die Verschiebbarkeit der Arbeitsspindel 5 über die Querbewegung
des Arbeitsspindelkastens 4 als Zustellung in radialer Richtung zum Werkstück 13
genutzt werden. Die Höhenausrichtung des in die Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel
5 eingespannten Werkzeugs relativ zum Werkstück 13 erfolgt über die Höhenjustierung
der Arbeitsspindel 5 in Richtung der Y-Achse, wobei das Werkzeug auch außerhalb
der durch die Drehachse des Werkstücks 13 hindurchgehenden Horizontalebene angreifen
kann, Damit verschieden lange Werkstücke 13 zwischen den Werkstückaufnahmen 12 auf
dem Arbeitstisch 2 eingespannt werden können, sind entweder der Drehspindelkasten
8 oder der Reitstock 11 oder beide Teile in Längsrichtung auf dem Werkstü.cktisch
2 justierbar. Bei besonders langen Werkstücken 13 können noch St#tzvorrichtungen
oder Reitstöcke 14 zusätzlich auf dem Werkstücktisch 2 vorgesehen werden, bei
denen
ebenfalls auf einen zusätzlichen Antrieb des Werkstücks 13 verzichtet werden kann.
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Im Werkzeugmagazin 6 können sowohl drehend arbeitende Werkzeuge, wie
Bohrer oder Fräser, als auch feststehend arbeitende Drehwerkzeuge, wie Drehstähle,
gespeichert werden, die über den Werkzeugwechsler 7 der Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel
5 zugeführt bzw. von dort abgenommen werden können, um sie in das Magazin 6 zurückzuführen.
Zweckmässig besteht die Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel 5 aus einer normgerechten
Steilkegelaufnahme, und entsprechend besitzen die Werkzeuge, gleich ob es sich dabei
um feststehend arbeitende oder drehend arbeitende Werkzeuge handelt, eine aus einem
Steilkegel mit Spannhals bestehende Spannvorrichtung.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Bearbeitungszentrum mit horizontal
liegender Arbeitsspindel 5. Grundsätzlich ist die Erweiterung des Bearbeitungszentrums
zu einem zusätzlichen Drehzentrum nicht an diese Lage der Arbeitsspindel 5 gebunden,
ebenso kann die Arbeitsspindel 5 auch vertikal stehend gelagert sein,
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