DE3603612A1 - Numerisch gesteuerte drehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einem um eine NC-gesteuerte Schwenk­ achse schwenkbaren, zur Halterung zumindest eines rotie­ renden, angetriebenen Werkzeugs ausgerüsteten Trommel­ werkzeugspeicher auf einem NC-gesteuerten Querschlitten, der seinerseits auf einem NC-gesteuerten Längsschlitten angeordnet ist.

Eine solche Drehmaschine ist Gegenstand der DE-PS 33 28 327.

Bei der vorbekannten Drehmaschine verläuft die Schwenk­ achse des Trommelwerkzeugspeichers parallel zur Haupt­ spindelachse. Wenn auf der Drehmaschine in der Mantel­ fläche eines Werkstückes eine außermittige, tangentiale Bohrung erzeugt werden soll, dann ist es zur Erzeugung der y-Bewegung des rotierenden Werkzeugs erforderlich, daß sowohl die Hauptspindelachse als auch die Schwenk­ achse des Trommelwerkzeugspeichers einen sich überlagern­ den, definierten Rundvorschub ausführen. Gleichzeitig muß der Querschlitten sich in Zustellrichtung, also in x-Richtung, bewegen. Somit sind zwei rotatorische Achsen und eine translatorische Achse numerisch zu steuern, was eine entsprechende aufwendige Gestaltung der Drehmaschi­ ne und einen großen Programmierungsaufwand erfordert.

Die DE-Z "Werkstatt und Betrieb" 111, 1978, 8 S. 501-504 beschreibt auch schon eine als Bearbeitungszentrum ausgebildete Drehmaschine, bei der der Spindelkasten in y-Richtung höhenverfahrbar ausgebildet ist. Dadurch können ebenfalls zum Beispiel Bohrungen außerhalb der Drehmitte in die Mantelfläche eines Werkstückes gebohrt werden, ohne daß eine numerisch gesteuerte Rundachse erforderlich wird. Durch den höhenverfahrbaren Spindel­ kasten wird die Drehmaschine jedoch im Aufbau sehr auf­ wendig und verliert an Steifigkeit. Gerade der Spindel­ kasten sollte zur Erzielung einer hohen Bearbeitungs­ genauigkeit möglichst starr mit dem Maschinenbett ver­ bunden sein.

Die DE-PS 32 44 084 gibt auch schon die Lehre, statt des Spindelkastens das rotierende Werkzeug auf Führungs­ bahnen des Werkzeugsupportes in y-Richtung zu verfahren, um zum Beispiel außermittige Bohrungen in der Mantel­ fläche eines Werkzeugs zu erzeugen. Auch eine solche Ausbildung einer Drehmaschine bedingt beträchtlichen konstruktiven Aufwand und führt zu einer Verminderung der Steife der Drehmaschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dreh­ maschine der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß Werkstücke durch rotierende Werkzeuge außermittig bearbeitet werden können, ohne daß hierzu die Drehma­ schine aufwendig gestaltet sein muß und ein hoher Pro­ grammieraufwand erforderlich wird und daß zur Erzielung einer hohen Steife weder der Spindelkasten noch das rotierende Werkzeug höhenverfahrbar (y-Richtung) sein mussen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schwenkachse des Trommelwerkzeughalters quer zur Hauptspindelachse und damit parallel zur radialen Zu­ stellrichtung der Drehmaschine verläuft und die Rota­ tionsachse des rotierenden Werkzeugs parallel zur Schwenkachse ausrichtbar ist.

Mit einer solchen erfindungsgemäßen Drehmaschine können bei festgesetzter Hauptspindel allein durch gesteuerte Vorschubbewegungen der rotatorischen und der translato­ rischen z-Achse zum Beispiel exzentrische Bohrungen am Umfang eines Werkstückes oder sehr genaue Paßfedernuten durch eine Rechteckbahn eines Fingerfräsers in der yz-Ebene erzeugt werden. Die x-Achse dient hierbei als Zustellachse. Auch können am Umfang eines Werkstückes Abflachungen gefräst werden. Die eingangs beschriebene Drehmaschine gemäß der DE-PS 33 28 327 benötigt für solche Arbeiten zwei gesteuerte rotatorische und eine gesteuerte translatorische Achse. Deshalb ist dank der Erfindung der Programmierungsaufwand wesentlich geringer als bei der Drehmaschine nach dem Stand der Technik. Weiterhin ist hervorzuheben, daß die erfindungsgemäße Drehmaschine im Aufbau einer üblichen Drehmaschine ent­ sprechen kann und durch einen feststehenden Spindel­ kasten und ein fest im Trommelwerkzeughalter angebrach­ tes, rotierendes Werkzeug eine hohe Steife hat.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zusätzlich die Hauptspindelachse numerisch gesteuert ist und der Trommelwerkzeugspeicher zumindest eine Aufnahme für radial ausgerichtete, rotierende, angetriebene Werkzeuge enthält.

Mit einer solchen Drehmaschine können in bekannter Weise bei radialer Ausrichtung des rotierenden Werkzeugs am Trommelwerkzeugspeicher durch Überlagerung des Rundvor­ schubs der Hauptspindelachse mit dem Vorschub der x-Achse an der Planfläche des Werkstückes exzentrische Bohrungen und beliebige Fräskonturen eingebracht werden, wobei die z-Achse die Zustellachse ist.

Eine andere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Trommelwerkzeugspeicher auf dem Querschlitten um eine in y-Richtung verlaufende Achse schwenkbar angeordnet ist. Bei einer solchen Ausgestal­ tung einer Drehmaschine kann man Kollisionen der Werk­ zeuge, insbesondere der weiter vorbauenden, rotierenden Werkzeuge für Bohrungen oder Fräsarbeiten am Werkstück­ umfang, mit dem Reitstock dadurch vermeiden, daß die Schwenkachse des Trommelwerkzeugspeichers während der Dreharbeiten mit der Hauptspindelachse einen spitzen Winkel bildet. Bei Bohr- oder Fräsarbeiten am Umfang des Werkstückes, bei denen die Schwenkachse des Trommel­ werkzeugspeichers rechtwinklig zur Hauptspindelachse verläuft, können Kollisionen mit dem Reitstock durch einseitige Anordnung der rotierenden Werkzeuge auf dem Trommelwerkzeugspeicher vermieden werden, so daß über die gesamte Werkstücklänge Bohr- und Fräsarbeiten am Werkstückumfang ausführbar sind.

Zum weiteren Verständnis der Erfindung wird nunmehr an­ hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine er­ findungsgemäß gestaltete Drehmaschine,

Fig. 2-6 schematische Draufsichten auf einen die Erfindung betreffenden Bereich der Dreh­ maschine nach Fig. 1 während unter­ schiedlicher Bearbeitungsgänge.

Die Zeichnung zeigt von einer Drehmaschine ein Bett 1, auf dem ein Längsschlitten 2 in z-Richtung numerisch gesteuert verfahrbar ist. Auf diesem Längsschlitten 2 befindet sich ein numerisch in x-Richtung verfahrbarer Querschlitten 3, der um eine in y-Richtung verlaufende Achse 13 schwenkbar einen Trommelwerkzeugspeicher 4 trägt. Dargestellt ist weiterhin ein Teil eines Spindel­ kastens 5 mit seiner definiert feststellbaren Hauptspin­ delachse 6 und einem Spannfutter 7, in dem ein Werkstück 8 eingespannt ist.

Der Trommelwerkzeugspeicher 4 ist um eine Schwenkachse 9 schwenkbar. In ihm sind übliche Drehwerkzeuge 10 und ein rotierendes Werkzeug 11 angeordnet. Das rotierende Werk­ zeug 11 ist so ausgerichtet, daß seine Rotationsachse 12 parallel zur Schwenkachse 9 des Trommelwerkzeugspeichers 4 verläuft.

Soll mit dem rotierenden Werkzeug 11 eine außermittige Bohrung in die Mantelfläche des Werkstückes 8 gebohrt werden, so wird die Schwenkache 9 des Trommelwerkzeug­ speichers 4 rechtwinklig zur Hauptspindelachse 6 ausge­ richtet, wie das in der Zeichnung gezeigt ist. Die ge­ wünschte Bewegung in y-Richtung, also quer zur Zeich­ nungsebene, erreicht man durch eine gesteuerte Bewegung der Schwenkachse 9. Durch Verfahren des Längsschlittens 2 in z-Richtung kann man die für die Bohrung gewünschte Position in Längsrichtung des Werkstückes 8 anfahren und dann mittels des Vorschubs des Querschlittens 3 in x-Richtung die Bohrung erzeugen. Sollen in der Stirn­ fläche des Werkstückes 8 Bohrungen oder Fräskonturen er­ zeugt werden, so muß das rotierende Werkzeug mit seiner Rotationsachse 12 parallel zur Hauptspindelachse 6 ausge­ richtet werden. Durch Verfahren des Querschlittens 3 in x-Richtung und definiert festgestellter Hauptspindel­ achse 6 kann man dann jeden Punkt auf der Stirnfläche des Werkstückes 8 erreichen. Durch Überlagerung der Be­ wegungen der x-Achse und der Hauptspindelachse 6 können beliebige Fräskonturen in der Stirnfläche des Werk­ stückes 8 erzeugt werden.

Die Fig. 2 zeigt, wie mit einem Drehwerkzeug 10 am Umfang des Werkstückes 8 gearbeitet werden kann. Bei dem Werkstück 8 handelt es sich um ein Wellenteil, welches an dem Spannfutter gegenüberliegenden Ende von einem Reitstock 15 gehalten ist. Um Kollisionen der rotieren­ den Werkzeuge 11, 16 im Trommelwerkzeugspeicher 4 mit dem Reitstock 15 zu vermeiden, ist der Trommelwerkzeug­ speicher 4 um seine Achse 13 derart geschwenkt, daß seine Schwenkachse 9 einen spitzen Winkel mit der Haupt­ spindelachse 6 bildet.

Die Fig. 3 zeigt, wie mit einem rotierenden Werkzeug 11 der Umfang des Werkstückes 8 bearbeitet werden kann. Wichtig ist hierbei, daß die Schwenkachse 9 rechtwinklig zur Hauptspindelachse 6 ausgerichtet ist und daß an der dem rotierenden Werkzeug 8 gegenüberliegenden Seite auf dem Trommelwerkzeugspeicher 4 keine rotierenden Werk­ zeuge gespannt sind, welche mit dem Reitstock 15 kolli­ dieren könnten.

Fig. 4 läßt erkennen, daß die Drehwerkzeuge 10 auch statt auf der Mantelfläche des Trommelwerkzeugspeichers 4, was in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, auf seiner Stirnfläche angeordnet sein können.

In Fig. 5 ist zu sehen, daß bei der Drehbearbeitung die Schwenkachse 9 des Trommelwerkzeugspeichers 4 auch parallel zur Hauptspindelachse 6 verlaufen kann, um eine große Kollisionsfreiheit zu erhalten.

Die Fig. 6 unterscheidet sich von Fig. 3 wiederum nur dadurch, daß die Drehwerkzeuge 10 von der Stirnseite des Trommelwerkzeughalters 4 her in diesen eingesetzt sind.

• Auflistung der verwendeten Bezugszeichen  1 Bett
   2 Längsschlitten
   3 Querschlitten
   4 Trommelwerkzeugspeicher
   5 Spindelkasten
   6 Hauptspindelachse
   7 Spannfutter
   8 Werkstück
   9 Schwenkachse
  10 Drehwerkzeug
  11 rotierendes Werkzeug
  12 Rotationsachse
  13 Achse
  14 Drehwerkzeug
  15 Reitstock
  16 rotierendes Werkzeug

Claims (3)

1. Numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einem um eine NC-gesteuerte Schwenkachse schwenkbaren, zur Halterung zumindest eines rotierenden, angetriebenen Werkzeugs aus­ gerüsteten Trommelwerkzeugspeicher auf einem NC-gesteuer­ ten Querschlitten, der seinerseits auf einem NC-gesteuer­ ten Längsschlitten angeordnet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schwenkachse (9) des Trommelwerkzeughalters (4) quer zur Hauptspindelachse (6) und damit parallel zur radialen Zustellrichtung (x-Achse) der Drehmaschine verläuft und die Rotationsachse (12) des rotierenden Werkzeugs (11) parallel zur Schwenkachse (9) ausrichtbar ist.

2. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Hauptspindelachse (6) numerisch ge­ steuert ist und der Trommelwerkzeugspeicher (4) zumin­ dest eine Aufnahme für radial ausgerichtete, rotierende, angetriebene Werkzeuge enthält.

3. Drehmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelwerkzeugspeicher (4) auf dem Querschlitten (3) um eine in y-Richtung verlaufende Achse (13) schwenkbar angeordnet ist.