DE3502328C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück durchführt.

Es sind als Bearbeitungszentrum ausgebildete Werkzeugmaschinen bekannt. Herkömmlicherweise ist ein Bearbeitungszentrum mit einer Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen versehen, mittels derer die verschiedensten Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück ausgeführt werden. Es müssen jedoch bei einem Bearbeitungszentrum Maßnahmen ergriffen werden, um die Bearbeitungswerkzeuge jeweils mit dem Werkzeugkopf zu verbinden und von diesem zu trennen, wenn eine Veränderung des Bearbeitungsvorganges des Werkstücks vorgenommen wird, so daß bei einem Werkstück mit einer verhältnismäßig kleinen Anzahl an Bearbeitungsschritten ein Problem in der Verbesserung dieser Vorgänge liegt. Zusätzlich ist eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung notwendig, um die Bearbeitungswerkzeuge von dem Werkzeugkopf zu trennen, sie auszutauschen und sie wieder zu verbinden, so daß sich erneut das Problem darin ergibt, daß in der Gesamtgestaltung ein größer dimensioniertes Modell benötigt wird.

Aus der US-PS 33 07 438 ist eine Werkzeugmaschine mit einem frei drehbaren und antreibbaren Spanntisch zum Spannen eines Werkstücks auf einem Maschinenbett bekannt, mit einem auf einer horizontalen Führung, die auf der Oberfläche des Maschinenbetts ausgebildet ist, frei hin- und herbewegbaren eine Säule tragenden Support, einem Hubsupport, der in vertikaler Richtung an der Säule frei bewegbar ist, einem Werkzeugträger, der an dem Hubsupport gelagert ist und einen Revolverkopf, der an dem Werkzeugträger frei drehbar gelagert ist und mehrere Bearbeitungswerkzeuge zum Bearbeiten des Werkstücks aufweist.

Die Werkzeugmaschine gemäß US-PS 33 07 438 weist zur kompletten Bearbeitung eines Werkstücks neben dem eingangs beschriebenen Werkzeugträger für Bearbeitungen bei drehendem Werkstück und stehendem Werkstück, also in Form einer Senkrechtdrehmaschine, entsprechende obengeannte Vorrichtungen auf. Zur kompletten Bearbeitung eines Werkstücks sind jedoch auch Arbeitsgänge notwendig, in denen drehende Werkzeuge das stehende Werkstück bearbeiten.

Hierzu weist die Werkzeugmaschine gemäß US-PS 33 07 438 eine zweite Hubsupporteinrichtung mit einem Werkzeugträger auf, in denen Werkzeuge um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert sind und in Drehung versetzt werden können.

Hierbei ergibt sich somit der erhebliche Nachteil, daß zwei getrennte Werkzeugaufnahmevorrichtungen zur kompletten Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehen werden müssen, was nicht nur zu einer entsprechenden großen Baugröße der Maschine führt, sondern weiterhin auch mehrere Hebe- und Einstellvorrichtungen und deren Antriebe doppelt vorgesehen werden müssen, was wiederum zu einem entsprechenden Aufwand führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine weitestgehend komplette Bearbeitung eines Werkstücks durch an einem Werkzeughalter befestigten Werkzeugen ermöglicht wird, wobei Werkzeugwechsel nur selten vorgenommen werden müssen oder sogar ganz unterbleiben können.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch wird erreicht, daß der Eingriff der am Revolverkopf aufgenommenen Bearbeitungswerkzeuge zur Bearbeitung des Werkstücks sowohl an der vertikalen als auch an der horizontalen Oberfläche des Werkstücks erfolgen kann und somit eine weitestgehend komplette Bearbeitung des Werkstücks damit erzielt wird. Zur Bearbeitung des Werkstücks, sofern es eine Bearbeitung auch der in dem Spanntisch eingespannten Fläche benötigt, wird dieses auf einfache Weise lediglich umgespannt, um die entsprechend zu bearbeitende Fläche erneut für einen Eingriff mit dem Bearbeitungswerkzeug entsprechend anzuordnen.

Dabei wird vorteilhafterweise eine umfassende Bearbeitungsmöglichkeit eines Werkstücks mit nur einem Werkzeugträger an einem Support ermöglicht.

Dies führt vorteilhafterweise zu erheblich einfacher Bauart der gesamten Werkzeugmaschine.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung zum Inhalt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeug­ maschine, und

Fig. 2 eine Seitenansicht mit Blick auf die gemäß der Fig. 1 linke Seite der Werkzeugmaschine.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Werkzeugmaschine 1 dargestellt, mit einem kastenförmigen Maschinenbett 3, einem Tischgestell 5, um ein zu bearbeitendes Werkstück W zu lagern, sowie einen Werkzeugkopf 9, welcher mit mehreren Bearbeitungswerkzeugen 7 zur Bearbeitung des Werkstücks W ausgerüstet ist.

Das Maschinenbett 3 weist eine Schütte 5S zur Abfuhr von Spänen von dem Werkstück W in einen frei bewegbaren, fahrbaren Spannwagen CB auf, der an einer Neigung der Oberfläche des Arbeitsgestells 5 angeordnet ist. Ein Spanntisch bzw. eine Spannvorrichtung 11, z. B. ein selbst zentrierendes Spannfutter, ist an dem Maschinenbett 3 angeordnet, um das Werkstück W zu halten. Der Spanntisch 11 ist an einem oberen Endbereich einer drehbaren Welle befestigt, die senkrecht zu dem Maschinenbett 3 frei drehbar gelagert ist. Der Spanntisch 11 weist mehrere Spannklauen 11C auf, um das Werkstück W zu spannen. Das Spannen und Freigeben des Werkstücks W durch die Spannklauen 11C wird mittels eines Spannzylinders 15 erreicht, der am unteren Ende des drehbaren Schaftes 13 gelagert ist. Diese Konstruktion, mittels der die Spannklauen 11C das Werkstück durch Einwirkung des Spannzylinders 15 spannen und freigeben, ist dieselbe, wie bei normalen selbsttägigen mechanischen Spannvorrichtungen bzw. Spanntischen. Auf eine detaillierte Beschreibung wird hier deshalb verzichtet.

Die drehbare Welle wird durch einen geeigneten Motor 17, wie etwa einem Servomotor oder einem Schrittmotor, angetrieben, der an dem Maschinenbett 3 gelagert ist. Der Motor 17 und die drehbare Welle 13 sind mittels einer an dem Motor 17 vorgesehenen Riemenscheibe 19, einer Zwischenriemenscheibe 21, die frei drehbar an dem Maschinenbett 3 gelagert ist, sowie einem Treibriemen 23, der die beiden Riemenscheiben umfaßt, verbunden. Der Motor 17 wird von einer geeigneten Steuerung, wie etwa einer numerischen Steuerung oder einem Computer, gesteuert.

Auf eine detaillierte Beschreibung der Steuerung wird hier ebenfalls verzichtet. Es ist jedoch eine Positionsmeldeeinrichtung, wie etwa ein Pulscodierwerk an der drehbaren Welle 13 befestigt, die so ausgestaltet ist, daß sie die Drehwinkellage des Werkstück W bezüglich seiner Standarddrehposition oder Ausgangsposition melden kann. Sie ist ebenfalls in der Lage, eine willkürliche Drehposition des Werkstücks W anzugeben. Zusätzlich ist eine Bremsvorrichtung an der drehbaren Welle 13 oder an dem Motor 17 vorgesehen, die die drehbare Welle 13 in einer willkürlichen Drehposition festhalten kann.

Das Werkstück W, das durch den Spanntisch 11 festgespannt ist, ist somit durch den Motor 17 drehbar und zusätzlich in einer willkürlichen Drehposition mittels einer geeigneten Steuerung des Motors 17 positionierbar.

Der Werkzeugkopf 9, an dem die Bearbeitungswerkzeuge 7 angeordnet sind, ist auf dem Maschinenbett 3 gelagert. Dabei ist eine horizontale Führung 3G auf der Oberfläche des Maschinenbetts 3 ausgebildet, auf der ein Support 25 in frei hin- und herbewegbarer Weise gelagert ist. Die Hin- und Herbewegung bzw. translatorische Bewegung des Supports 25 wird durch eine Kugelumlaufspindel bewirkt, die durch einen geeigneten Antrieb, wie etwa einem Servormotor, angetrieben wird, so daß die Bewegung und Positionierung des Supports 25 gesteuert werden können. Ein Säule 27 ist vertikal auf dem Support 25 angeordnet, an der ein Hubsupport 29 geführt ist, so daß dieser sich frei in vertikaler Richtung bewegen kann, wobei der Hubsupport 29 an einer an der Säule 27 ausgebildeten senkrechten Führung 27G geführt wird. Die Vertikalbewegung des Hubsupports 29 wird ebenfalls durch eine Kugelumlaufspindel erreicht, so daß auch die Vertikalbewegung und die Vertikalpositionierung des Supports 27 gesteuert durchführbar ist.

An dem Hubsupport 29 ist eine horizontale Führung 29G vorgesehen, die im rechten Winkel (90°) zu der horizontalen Führung 3G angeordnet ist. Der Werkzeugträger 31 ist frei hin- und herbewegbar in der Führung 29G geführt. Die Hin- und Herbewegung bzw. translatorische horizontale Bewegung des Werkzeugträgers 31 wird ebenfalls durch eine Kugelumlaufspindel hervorgerufen, so daß auch die Horizontalbewegung und die Horizontalpositionierung des Werkzeugträgers 31 gesteuert durchführbar sind.

Auf einer Seite des Werkzeugträgers 31 ist frei drehbar und frei positionierbar mittels einer horizontalen Welle 33 ein Revolverkopf 35 gelagert. Der Revolverkopf 35 weist eine vieleckige Gestalt auf, wobei die Bearbeitungswerkszeuge 7 an seinem Außenumfang befestigt sind. Dabei ist eine Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen, wie etwa Drehwerkzeuge, Bohrer, Fräser und ähnliches, vorgesehen. Die Bohrer und Fräser werden mittels eines Antriebsmotors 37 angetrieben, welcher ebenfalls auf dem Werkzeugträger 31 befestigt ist. Ein in den Zeichnungen nicht dargestellter Positioniermotor, der ebenfalls an dem Werkzeugträger 31 gelagert ist und durch eine Steuereinheit gesteuert wird, positioniert den Revolverkopf 35. Eine detaillierte Beschreibung des Positioniermechanismus und der Kraftübertragung, die die Kraft von dem Angriffsmotor 37 auf die Bearbeitungswerkzeuge 7 überträgt, soll hier nicht gegeben werden, da diese in konventioneller Weise ausgebildet sein können.

Infolge der Bewegungsmöglichkeiten von Support 25, Hubsupport 29 sowie des Werkzeugträgers 31 kann sich der Revolverkopf 35, der an dem Werkzeugträger 31 gelagert ist, dreidimensional bewegen. Die Bearbeitungswerkzeuge 7 werden durch eine Drehbewegung des Revolverkopfes 35, wie dargestellt, positioniert, wie z. B. mit a) in Fig. 2 bezeichnet, in einer senkrechten Position oder wie mit b) bezeichnet, in einer horizontalen Position. Deshalb kann eine Bearbeitung des Werkstücks, wie mit a) bezeichnet, von oben oder wie mit b) bezeichnet, aus horizontaler Richtung erfolgen.

Falls bei der vorliegenden Erfindung ein Drehstahl als Bearbeitungswerkzeug verwendet werden soll, kann auch eine Drehbarbeitung des Werkstücks W erfolgen.

Insgesamt ergibt sich durch die vertikale und horizontale Bearbeitungsmöglichkeit des Werkstücks die Funktionsweise eines Vertikal- und eines Horizontalbearbeitungszentrums bei einem äußerst einfachen Aufbau der Werkzeugmaschine.

Claims (4)

1. Werkzeugmaschine mit einem frei drehbaren und antreibbaren Spanntisch (11) zum Spannen eines Werkstücks (W) auf einem Maschinenbett (2), einem auf einer horizontalen Führung (3G), die auf der Oberfläche des Maschinenbetts (3) ausgebildet ist, frei hin- und herbewegbaren, eine Säule (27) tragenden Support (25), einem Hubsupport (29), der in vertikaler Richtung an der Säule (27) frei bewegbar ist, einem Werkzeugträger (31), der an dem Hubsupport (29) gelagert ist, und einem Revolverkopf (35), der an dem Werkzeugträger (33) frei drehbar gelagert ist und mehrere Bearbeitungswerkzeuge (7) zur Bearbeitung des Werkstücks (W) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Werkzeugträger (31) in horizontaler Richtung im rechten Winkel zur Hin- und Herbewegung des horizontalen Supports (25) frei hin- und herbewegbar ist, und daß wenigstens einige der Bearbeitungswerkzeuge (7) drehbar antreibbar sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanntisch (11) frei drehbar und frei in einem beliebigen Winkel positionierbar ist.

3. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Bearbeitungswerkzeuge (7) in radialer Richtung zu dem Revolerkopf (25) angeordnet sind.

4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanntisch (11) von einem Motor (17) angetrieben wird.