DE3607875A1 - Spanabhebende werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine spanabhebende Werkzeugmaschine.

Mit dem besten Effekt kann die vorliegende Erfindung in spanabhebenden Großwerkzeugmaschinen mit einem fliegend gelagerten Querträger verwendet werden, und zwar in Karusselldrehmaschinen, Fräsmaschinen, Radialbohrmaschinen und anderen Typen von spanabhebenden Großwerkzeug­ maschinen.

Bekannt ist eine spanabhebende Werkzeugmaschine (siehe die DE-PS Nr. 21 22 04, IPK B 23 Q 1/26, Firma "Schiess"), die einen feststehenden vertikalen Ständer und einen fliegend gelagerten Querträger enthält, der mit dem vertikalen Ständer mit der Möglichkeit einer senkrechten Einstell­ bewegung in den Führungen des vertikalen Ständers verbunden ist. Auf dem fliegend gelagerten Querträger ist ein Support angeordnet, der ein Gleitstück mit dem Schneidwerk­ zeug trägt.

Vorhanden ist auch ein Tragbalken, der mit dem fliegend gelagerten Querträger in dessen Verbindungszone mit dem vertikalen Ständer verbunden und zur Übertragung des Supportgewichts auf den vertikalen Ständer bestimmt ist.

Am fliegend gelagerten Querträger sind Führungen vor­ handen, auf denen der Support entlang des fliegend gelagerten Querträgers verschoben wird.

Vorgesehen sind ferner bewegliche Auflagen, die mit dem Tragbalken zusammenwirken und am Support befestigt sind. Die beweglichen Auflagen sind zur Übertragung des Supportgewichts auf den Tragbalken bestimmt und als Hebel- und Rollenmechanismen ausgeführt.

Die bekannte spanabhebende Werkzeugmaschine besitzt einen Tisch mit einer Planscheibe, der zum Aufspannen eines zu bearbeitenden Werkstücks bestimmt ist.

Die Anwendung nur eines Tragbalkens, insbesondere in spanabhebenden Großwerkzeugmaschinen, gewährleistet nicht die Entlastung der am fliegend gelagerten Querträger vorhandenen Führungen vom Supportgewicht. Die Verformung des fliegend gelagerten Querträgers und der Führungen hat ungenügende Bearbeitungsgenauigkeit zur Folge, weil der Support einer derartigen Werkzeugmaschine ein recht großes Gewicht besitzt, unter dessen Einwirkung der Tragbalken eine starke Durchbiegung bekommt.

Hierbei ist kein zuverlässiger Kontakt der beweglichen Auflage mit dem Tragbalken gewährleistet, der von dem Betrag der Tragbalkendurchbiegung nicht abhängig ist, wodurch ein Teil des Supportgewichtes auf den fliegend gelagerten Querträger übertragen wird, was zur Verformung desselben und zur Verformung der an ihm angebrachten Führungen führt.

Die vorhandene starke Durchbiegung des Tragbalkens setzt die Ausführung von beweglichen Auflagen mit großen Abmessungen voraus, da ein langer Hub der beweglichen Elemente dieser Auflagen zu gewährleisten ist. Dies bedingt wiederum eine Vergrößerung der Abmessungen des vertikalen Ständers, des fliegend gelagerten Querträgers, des Supports und somit der gesamten spanabhebenden Werkzeugmaschine.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine spanabhebende Werkzeugmaschine mit einer solchen Konstruktion zu schaffen, die die Verhinderung der Durch­ biegung des fliegend gelagerten Querträgers und eine Ver­ minderung der Durchbiegung des Tragbalkens durch das Support­ gewicht besonders bei der Bearbeitung von großen Werkstücken auf Werkzeugmaschinen geringer Abmessungen gewährleisten würde.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß bei der spanab­ hebenden Werkzeugmaschine, die einen vertikalen Ständer und einen mit ihm verbunden fliegend gelagerten Querträger, der einen Support mit beweglicher Auflage trägt, sowie einen Tragbalken enthält, der entlang des fliegend gelagerten Querträgers angeordnet, mit dem fliegend gelagerten Querträger in dessen Verbindungszone mit dem vertikalen Ständer verbunden und zur Zusammenwirkung mit der beweglichen Auflage bestimmt ist, erfindungsgemäß ein zusätzlicher Balken vorhanden ist, der in einem Abstand in der Vertikalen vom Tragbalken liegt und an dem einen Ende mit dem fliegend gelagerten Querträger in dessen Verbindungszone mit dem vertikalen Ständer starr verbunden ist, während er an seinem anderen Ende mit dem freien Ende des Tragbalkens derart verbunden ist, daß diese Enden die Möglichkeit einer relativen Einstellverschiebung besitzen, wobei der Tragbalken mit dem fliegend gelagerten Querträger gelenkig verbunden ist.

Dadurch erhält der Tragbalken einen zusätzlichen Halt, wodurch die Durchbiegung des Tragbalkens ohne Zunahme seines Querschnitts nahezu vollständig verhindert wird. Hierbei ist keine Vergrößerung der Abmessungen des fliegend gelagerten Querträgers, des Supports, des ver­ tikalen Ständers erforderlich, weil ein zuverlässiger Kontakt der beweglichen Auflage mit dem Tragbalken erreicht ist. Dadurch wird die Entlastung der am fliegend gelagerten Querträger vorhandenen Führungen vom Supportgewicht herbeigeführt. Das Fehlen irgendeiner Verformung der Führungen gewährleistet eine hohe Genauigkeit der bearbeiteten Werkstücke.

Zweckmäßigerweise ist die Verbindung der Enden des Tragbalkens und des zusätzlichen Balkens mit Hilfe eines in der Höhe regelbaren Abstandshalters hergestellt.

Die Regelung des Abstandes zwischen den auskragenden Enden des Tragbalkens und des zusätzlichen Balkens gestattet es, eine vorläufige Einstellverschiebung der Lage des erwähnten Tragbalkens je nach dem Supportgewicht aus­ führen, was den Betrag des maximalen Hubs der beweglichen Auflage zu verringern erlaubt, so daß sie ausreichend ein­ fach und zuverlässig gemacht werden kann.

Somit ermöglicht es die gemäß der vorliegenden Er­ findung ausgeführte spanabhebende Werkzeugmaschine, die Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere von großen Werk­ stücken, unter erheblicher Steigerung der Bearbeitungs­ genauigkeit bei geringen Abmessungen des Supports, des fliegend gelagerten Querträgers, des vertikalen Ständers und folglich der gesamten spanabhebenden Werkzeugmaschine durchzuführen.

Nachstehend wird die Beschreibung eines konkreten Ausführungs­ beispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf beigefügte Zeichnungen angeführt. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen spanabhebenden Werkzeugmaschine, Seitenansicht, der Support ist mit einem teilweisen Ausbruch dargestellt;

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1 im vergrößerten Maßstab.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte span­ abhebende Werkzeugmaschine enthält einen vertikalen Ständer 1 (Fig. 1) rechteckigen Querschnitts, der auf einem Fundament 2 ortsfest aufgestellt ist.

Vorhanden ist ein fliegend gelagerter Querträger 3, der mit dem vertikalen Ständer 1 mit der Möglichkeit einer senkrechten Einstellbewegung je nach dem vertikalen Ausmaß des zu bearbeitenden Werkstücks verbunden ist.

Hierzu sind am vertikalen Ständer 1 zwei vertikale Führungen 4 vorgesehen, die über die Oberfläche des vertikalen Ständers 1 vorstehen. Demgemäß sind im fliegend gelagerten Querträger 3 (nicht gezeigte) Nuten eingearbeitet, in die die Führungen 4 hineinragen.

Zur Verschiebung des fliegend gelagerten Querträgers 3 wird ein nicht gezeichnetes Schrauben-Mutter-Getriebe einer beliebigen zweckentsprechenden Konstruktion verwendet.

Vorhanden ist ferner eine (nicht abgebildete) Vorrichtung zur Fixierung des Querträgers 3 am vertikalen Ständer 1, die ebenfalls eine bekannte Konstruktion hat.

Der fliegend gelagerte Querträger 3 trägt einen Support 5, in dem ein Gleitstück einer bekannten Konstruktion angeordnet ist, welches ebenfalls nicht mit abgebildet ist.

Am Gleitstück ist mit Hilfe von beliebigen bekannten Mitteln ein Werkzeughalter 6 einer beliebigen bekannten Kon­ struktion befestigt, der ein Schneidwerkzeug 7 trägt.

Auf dem fliegend gelagerten Querträger 3 sind horizontale Führungsleisten 8, 9 (Fig. 1 und 2) rechteckigen Quer­ schnitts angebracht, die zueinander parallel liegen und zur Verschiebung des Supports 5 bestimmt sind, wozu im Support 5 zugeordnete Nuten vorgesehen sind, die in Fig. 2 sichtbar und in der Beschreibung mit keinem Bezugs­ zeichen gekennzeichnet sind.

Zur Verschiebung des Supports 5 dient eine Vorrichtung 10 (Fig. 2) in Form eines Schrauben-Mutter-Getriebes einer beliebigen bekannten zweckentsprechenden Konstruktion, die mit Hilfe eines Antriebs 11 (Fig. 1) einer beliebigen bekannten Konstruktion angetrieben wird.

Vorhanden ist ein Tragbalken 12 (Fig. 1) rechteckigen Querschnitts, der mit dem fliegend gelagerten Querträger 3 in dessen Verbindungszone mit dem vertikalen Ständer 1 mit Hilfe eines Gelenks 13 einer beliebigen bekannten Konstruktion verbunden ist.

Der Support 5 besitzt zwei bewegliche Auflagen 14 (Fig. 1, 2), die zur Übertragung des Gewichtes des Supports 5 auf den Tragbalken 12 bestimmt sind.

Jede bewegliche Auflage 14 besitzt ein Gehäuse 15 (Fig. 2), das am Support 5 mit beliebigen bekannten Mitteln unbeweglich befestigt ist. Das Gehäuse 15 stellt einen Hydraulik­ zylinder einer bekannten Konstruktion dar, der mit einer (nicht abgebildeten) Betriebsflüssigkeitsquelle in Verbindung steht. Der Druck der Betriebsflüssigkeit im Zylinder wird mit Hilfe von beliebigen bekannten Mitteln praktisch konstant gehalten.

Hierbei ist eine solche Kraft des Kontaktes der beweglichen Auflage 14 mit dem Tragbalken 12 gewährleistet, die vom Durchbiegungsbetrag des Tragbalkens 12 nicht abhängig ist, der sich unter der Einwirkung des Gewichtes des Supports 5 bei dessen Verschiebung entlang des fliegend gelagerten Querträgers 3 ändert.

Die Kolbenstange 15 des Hydraulikzylinders 15 trägt eine Rolle 17, die zur Zusammenwirkung mit dem Tragbalken 12 bestimmt ist.

Zwei bewegliche Auflagen 14 sind in einem bestimmten Abstand voneinander in der Breite des Supports 5 ange­ bracht, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Vorhanden ist ein zusätzlicher Balken 18 (Fig. 1, 2) kastenförmigen Querschnitts, der in einem Abstand in der Vertikalen vom Tragbalken 12 liegt. An dem einen Ende 18 a ist der zusätzliche Balken 18 mit dem fliegend gelagerten Querträger 3 starr verbunden, und zwar sind zwei Befestigungs­ elemente 3 a einer bekannten Konstruktion vorhanden, die in einem Abstand voneinander in der Horizontalen in der Verbindungszone des fliegend gelagerten Querträgers 3 mit dem vertikalen Ständer 1 angeordnet sind. An dem anderen, auskragenden Ende 18 b ist der zusätzliche Balken 18 mit dem auskragenden Ende 12 a des Tragbalkens 12 mit Hilfe eines Abstandshalters 19 derart verbunden, daß diese Enden 12 a, 18 b die Möglichkeit einer relativen Einstellverschiebung besitzen.

Der zusätzliche Balken 18 ist zur Erzeugung eines Halts für das Ende 12 a des Tragbalkens 12 bestimmt.

Also besitzt der Tragbalken 12 zwei Stützungen, was eine erhebliche Verminderung der Durchbiegung desselben bei unverändertem Querschnitt gewährleistet.

Die geringe Durchbiegung des Tragbalkens 12 gewährleistet einen zuverlässigen Kontakt der beweglichen Auflage 14 mit dem Tragbalken 12 und die Übertragung des Gewichtes des Supports 5 auf den letzteren.

Also wird der fliegend gelagerte Querträger 3 vom Gewicht des Supports 5 entlastet, so daß es zu keiner Verformung desselben kommt und demnach auch die Führungsleisten 8, 9 keine Verformung erfahren, wodurch die Genauigkeit der Werkstückbearbeitung gesichert wird.

Auf dem Fundament 2 ist ein Tisch 20 (Fig. 1) in Richtung zum Ständer 1 und weg von diesem mit Hilfe eines Antriebs 21 (Fig. 1) einer bekannten Konstruktion hin- und herbewegbar angeordnet. Hierzu besitzt der Tisch 20 eine Grundplatte 22 (Fig. 1), die auf dem Fundament 2 unbeweglich gelagert ist.

Auf der in Fig. 1 oberen Fläche der Grundplatte 22 des Tisches 20 sind (nicht mitabgebildete) Führungen vorhanden, während in der an die Grundplatte 22 anliegenden Oberfläche des Tisches 20 zugeordnete (nicht gezeigte) Nuten eingearbeitet sind, die zur Zusammenwirkung mit den Führungen bestimmt sind.

Auf dem Tisch 20 ist eine Planscheibe 23 einer bekannten Konstruktion mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Antriebs einer beliebigen bekannten Konstruktion um die vertikale Achse drehbar angeordnet.

Die Planscheibe 23 ist zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks 24 bestimmt.

Vorhanden ist ferner eine (nicht abgebildete) Vorrichtung zur Fixierung des Tisches 20 auf der Grundplatte 22, die eine bekannte Konstruktion hat.

Die Arbeit der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten spanabhebenden Werkzeugmaschine geht folgendermaßen vonstatten.

Der Werkstück 24 wird auf der Planscheiben 23 des bewegbaren Tisches 20 angeordnet, wenn der Tisch 20 vom Ständer 1 auf eine solche Entfernung weggeschoben ist, daß der fliegend gelagerte Querträger 3 das Aufbringen des Werk­ stücks 24 nicht stört. Das Werkstück 24 wird auf eine beliebige bekannte Weise gespannt.

Der fliegend gelagerte Querträger 3 wird über die Füh­ rungen 4 des Ständers 1 (Einstellbewegung) mit Hilfe des Schrauben-Mutter-Getriebes je nach der Höhe des Werkstücks 24 in eine Lage bewegt, in der die Bearbeitung des Werkstücks 24 mit dem im Werkzeughalter 6 festgespannten Schneid­ werkzeug 7 bei minimaler Auskragung des Gleitstücks aus dem Support 5 erfolgt.

Das Einschalten und Steuern der die Bewegung des fliegend gelagerten Querträgers 3 herbeiführenden Vorrichtung wird von einem (nicht abgebildeten) Steuerpult aus vorgenommen. Nach Stoppen in einer vorgeschriebenen Höhenlage wird der fliegend gelagerte Querträger am Ständer 1 mit Hilfe der erwähnten Fixierungsvorrichtung automatisch fixiert.

Bei der Bewegung des fliegend gelagerten Querträgers 3 über die Führungen 4 des Ständers 1 befindet sich der auf demselben angeordnete Support 5 in der Verbindungszone des fliegend gelagerten Querträgers 3 mit den Führungen 4 des Ständers 1.

Der Tisch 20 bewegt sich zusammen mit dem auf der Planscheibe 23 aufgespannten Werkstück 24 auf der Grund­ platte 22 mit Hilfe des die hin- und hergehende Bewegung sicherstellenden Antriebs 21 in eine solche Lage in bezug auf den vertikalen Ständern, bei dem die Verschiebung des Supports 5 weg vom vertikalen Ständer 1 in Richtung des auskragenden Teils des Querträgers 3 bei der Bearbeitung des Werkstücks 24 minimal sein wird. Die Steuerung des die hin- und hergehende Bewegung sicherstellenden Antriebs 21 erfolgt vom Steuerpult aus. In der vorgegebenen Stellung wird der Tisch 20 nach beendeter Bewegung auf der Grundplatte 22 vermittels beliebiger bekannter Vorrichtungen, die zu diesem Zweck geeignet sind, automatisch fixiert.

Die Drehung der Planscheibe 23 zusammen mit dem auf derselben angeordneten Werkstück 24 erfolgt von einem Antrieb. Die Steuerung der Umdrehung der Planscheibe 23 sowie der Umdrehungsgeschwindigkeit derselben wird von einem Steuerpult aus vorgenommen.

Der Support 5 bewegt sich über die Führungen 8, 9 des fliegend gelagerten Querträgers 3 mit Hilfe des Antriebs 11 und des Schrauben-Mutter-Getriebes 10 zum umlaufenden Werkstück 24 hin auf einen Befehl vom Steuerpult aus.

Das im Werkzeughalter 6 festgespannte Schneidwerkzeug 7 wird an das zu bearbeitende Werkstück 24 herangeführt und nimmt die mechanische Bearbeitung desselben vor.

Während der mechanischen Bearbeitung des Werkstücks 24 mit dem Schneidwerkzeug 7 wird der erforderliche Zerspan­ vorgang durch die Bewegung des Supports 5 über die Führungs­ leisten 8, 9 des fliegend gelagerten Querträgers 3 und die Verschiebung des im Support 5 angeordneten Gleitstücks in der Vertikalen gewährleistet. Die Schnittbewegungen werden am Steuerpult vorgegeben.

Die spanabhebende Werkzeugmaschine kann mit verschiedenen NS-Steuerungen ausgestattet sein und die Bearbeitung des Werkstücks 24 sowohl im universellen wie auch im automatischen Betrieb durchführen.

Die Führungsleisten 8, 9 sichern die Ausrichtung des Supports 5 im Raum in bezug auf die obere Fläche der Plan­ scheibe 23 und gewährleisten somit die Genauigkeit der geo­ metrischen Form des zu bearbeitenden Werkstücks 24. Bei den bekannten spanabhebenden Werkzeugmaschinen wird bei einer Durchbiegung des auskragenden Teils des fliegend gelagerten Querträgers und einer Verformung der Führungsleisten desselben die Bewegungsbahn der Schneidkante des Schneidwerkzeuges verzerrt, was die Genauigkeit der Werk­ stückbearbeitung herabsetzt.

Bei der Bewegung des Supports 5 über die Führungsleisten 8, 9 des fliegend gelagerten Querträgers 3 übertragen die beweglichen Auflagen 14, indem sie mit dem Tragbalken 12 zusammenwirken, die durch das Gewicht des Supports 5 bedingte Belastung auf denselben. Die Betriebsflüssigkeit, die dem Gehäuse 15 einer jeden Auflage 14 mit konstantem Druck zugeführt wird, gewährleistet eine gleich­ bleibende Kraft des Kontaktes der Stützrollen 17 mit dem Tragbalken 12, die von der Krümmung des sich unter der Ein­ wirkung des Gewichtes des Supports 5 durchbiegenden Tragbalkens 12 in einem beliebigen Abschnitt desselben nicht abhängig ist.

Der zusätzliche Balken 18, der am Querträger 3 in dessen Verbindungszone mit den Führungen 4 des Ständers 1 einseitig befestigt ist, wirkt mit dem Tragbalken 12 mit Hilfe des in der Höhe regelbaren Abstandshalters 19 in einer solchen Weise zusammen, daß die Durchbiegung des Tragbalkens 12 bei dessen unverändert bleibendem Querschnitt beträchtlich verringert wird.

Mit Hilfe des Abstandhalters 19 wird das Ende 12 a des Tragbalkens 12 in eine solche Lage in bezug auf das Ende 18 b des zusätzlichen Balkens 18 gebracht, bei der während der Bewegung des Supports 5 entlang des fliegend gelagerten Querträgers 3 die Kolbenstange 16 mit der Rolle 17 eine minimale Verschiebung in der Vertikalen besitzt.

In dieser Weise überträgt der Support 5, indem er sich über die Führungsleisten 8, 9 des fliegend gelagerten Querträgers 3 bewegt, stets eine durch sein Gewicht auf der gesamten Hublänge bedingte Belastung auf den Tragbalken 12 über die beweglichen Auflagen 14, was den Querträger 3 vom Gewicht des Supports 5 entlastet, so daß also keine Verformung der Führungsleisten 8, 9 des fliegend gelagerten Querträgers 3 eintritt und die Bearbeitung des Werkstücks 24 mit hoher Genauigkeit erfolgt.

Es wurde Ein Versuchsmuster der erfindungsgemäßen spanabhebenden Werkzeugmaschine hergestellt, in dem die Durchbiegung des Tragbalkens um das 16fache verringert ist.

Die Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß die Bearbeitung von großen Werkstücken mit hoher Leistung und Genauigkeit bei geringen Abmessungen der erfindungsgemäßen spanabhebenden Werkzeugmaschine durchgeführt werden kann.

Claims (2)

1. Spanabhebende Werkzeugmaschine, die einen vertikalen Ständer (1) und einen mit ihm verbundenen fliegend gelagerten Querträger (3), der einenn Support (5) mit be­ weglicher Auflage (14) trägt, sowie einen Tragbalken (12) enthält, der entlang des fliegend gelagerten Querträgers (3) angeordnet, mit dem fliegend gelagerten Quer­ träger (3) in dessen Verbindungszone mit dem vertikalen Ständer (1) verbunden und zur Zusammenwirkung mit der beweglichen Auflage (14) bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Balken (18) vorhanden ist, der in einem Abstand in der Vertikalen vom Tragbalken (12) liegt und an dem einen Ende (18 a) mit dem fliegend gelagerten Querträger (3) in dessen Verbindungs­ zone mit dem vertikalen Ständer (1) starr verbunden ist, während er an seinem anderen Ende (18 b) mit dem freien Ende (12 a) des Tragbalkens (12) derart verbunden ist, daß diese Enden (12 a, 18 b) die Möglichkeit einer relativen Einstellverschiebung besitzen, wobei der Tragbalken (12) mit dem fliegend gelagerten Querträger (3) gelenkig verbunden ist.

2. Spanabhebende Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Enden (12 a, 18 b) des Tragbalkens (12) und des zusätzlichen Balkens (18) mit Hilfe eines in der Höhe regelbaren Abstandshalters (19) hergestellt ist.