DE4012290A1 - Cnc-mehrspindeldrehautomat - Google Patents

Description

In der Massenfertigung von Drehteilen herrschen heute immer noch mechanisch gesteuerte Mehrspindeldrehautomaten, gekennzeichnet durch rundschaltbare Werkstückspindeln, vor. Die relativ kurzen Taktzeiten in Verbindung mit dem bei jedem Weitertakten erforderlichen Zurückziehen der Werkzeuge verhindern einen sinnvollen Einsatz der relativ langsam arbeitenden CNC-gesteuerten Werkzeuge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen CNC-tauglichen Mehrspindeldrehautomaten zu entwickeln, der die CNC-typischen Vorteile, wie größere Genauigkeit, größere Flexibilität, geringere Werkzeugvielfalt und besseren Bedienungskomfort, ohne wesentliche Produktivitätssenkung verwirklicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Konstruktionsmerkmale gelöst. Die Unteransprüche erhalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die ortsfeste Anordnung der Werkstückspindeln (9) die Unterbrechungen durch das Umschalten wegfallen, und die zugeordneten CNC-Schlitten (10, 12) mit einem vorzugsweise Außenbearbeitungswerkzeug (8) während der gesamten Taktzeit durcharbeiten können, was zu einem erheblichen Zeitgewinn führt. Mit der ortsfesten Anordnung ergibt sich eine steifere Spindellagerung. Ein möglicher Umschlagfehler tritt nicht mehr auf. Die Querschlitten (10) können in beliebigen Winkeln zur Senkrechten angeordnet sein, ohne diesen Umschlagfehler zu vervielfachen. Weiterhin können die Schlitten (10, 12) in den Teilkreis (14) hineinragen ohne wesentlich zu stören. Der Teilkreis (14) kann ohne Rücksicht auf ein Rotationsträgheitsmoment vergrößert werden, wodurch sich die Stabilität und die Bedienungsfreundlichkeit der Maschine optimieren läßt. Ohne Rücksicht auf mögliche Unwucht einer Spindeltrommel kann jede asymmetrische Spindelanordnung ausgebildet werden. Z. B. kann durch Nichtbesetzen von durch die Teilung vorgegebenen Spindelplätzen (Fig. 7) der Spänefall verbessert werden oder eine bevorzugte Bedienerseite (Fig. 12) gestaltet werden. Die Konstruktion der Werkstückspannung, des Spindelantriebs und eines eventuellen Stangenvorschubs wird durch die ortsfeste Spindelausbildung vereinfacht. Insgesamt läßt sich durch die massivere Gestaltung und durch die CNC-Bearbeitung eine deutliche Qualitätssteigerung erzielen. Die Innenbearbeitung der Werkstücke (7) erfolgt vorzugsweise durch die Werkzeuge (6) des Trommelrevolvers (4). Dabei sind in der Grundausstattung gleich viele Werkzeuge (6) wie Spindeln (9) bzw. Teilkreisteilungen vorgesehen. Reichen diese Werkzeuge nicht aus, so können Zwischenpositionen (2) bestückt werden, und es steht die doppelte Anzahl Werkzeuge zur Verfügung. Desgleichen können verschiedene Werkzeuggruppen (Fig. 8) auf dem Revolver angeordnet sein, wobei momentan nur eine Gruppe (6a) zum Eingriff kommt, während die andere Werkzeuggruppe (6b) für ein anderes Teil gebraucht werden kann, ohne daß es erforderlich ist die Maschine umzurüsten. Einmal eingestellte Werkzeuge können auch durch komplettes Wechseln eines ringartigen Werkzeugträgers bei Umrüstung auf ein anderes Teil erhalten werden. Die erreichbare Präzision bei der Innenbearbeitung liegt normalerweise im Werkzeug. Für Sonderfälle kann auch für die Innenbearbeitung auf die CNC-Schlitten zurückgegriffen werden.

Einige der Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in den folgenden Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1-3 das Grundprinzip des CNC-Mehrspindeldrehautomaten. Fig. 1 eine Ansicht des Werkzeugtrommelrevolvers zugehörig zu Fig. 3. Dabei ist die Bearbeitungsfolge durch verschieden dicke Bohrer angedeutet.

Fig. 2 eine Seitenansicht des Grundprinzips.

Fig. 3 die dazugehörige Ansicht des Spindelkastens.

Fig. 4-6 Variationen der Spindelanzahl in regelmäßiger Anordnung zur Verdeutlichung der Gestaltungsfreiheit hinsichtlich Teilkreisdurchmesser, Schlittenwinkel und Schlittenbefestigung (innerhalb des Teilkreises).

Fig. 7-9 Variationen der Nichtbesetzung von durch die Teilkreisteilung vorgegebenen möglichen Spindelplätzen, jeweils für den Spänefall günstig im unteren Bereich.

Fig. 8 eine Revolverbestückung mit zwei alternativ einsetzbaren Werkzeuggruppen zu 6 Werkzeugen.

Fig. 9 eine Revolverbestückung mit zwei aufeinanderfolgenden Werkzeuggruppen zu 6 Werkzeugen.

Fig. 10 eine Parallelbearbeitung verschiedener Teile, bzw. eine Zweiendenbearbeitung gewendeter Teile, durch eine halbe Teilungsversetzung zweier Spindeln (Ausgangsanordnung für Fig. 10 war eine Spindelanordnung gem. Fig. 11, danach wurde das Spindelbild um den Teilkreismittelpunkt in eine symmetrische Form gedreht).

Fig. 11 eine ergonomisch günstige Anordnung.

Fig. 12 eine Anordnung mit einer bevorzugten Bedienerseite.

Fig. 13-15 eine bevorzugte symmetrische Ausbildung. Dabei ist der Werkzeugtrommelrevolver (4) hängend befestigt, damit dessen Linearschlitten (3) außerhalb des Spänefallbereiches ist, sowie ein ungehinderter Späneabtransport ermöglicht wird.

Fig. 16-18 eine bevorzugte asymmetrische Ausbildung, die im folgenden näher beschrieben wird.

Fig. 16 den Werkzeugtrommelrevolver (4) in stehener Anordnung durch einen Linearschlitten (3) mit dem Maschinengrundgestellt (13) verbunden. Auf dem Werkzeugtrommelrevolver befinden sich in geeigneten Spannmitteln (5) vorzugsweise Innenbearbeitungswerkzeuge (6). Daneben stehen noch unbesetzte Werkzeugpositionen (2) für Alternativbearbeitung oder doppelten Werkzeugbestand zur Verfügung.

Fig. 17 in der Seitenansicht entspr. Fig. 16 und Fig. 18. Die Bearbeitungsfolge ist durch die unterschiedliche Länge der Innenbearbeitungswerkzeuge (6) angedeutet. Die Außenbearbeitungswerkzeuge (8) sind auf einem Querschlitten (10) und dieser auf einem Längsschlitten (12) und dieser auf dem Maschinengrundgestell (13) befestigt. Die Bewegungsrichtungen der Schlitten sind durch Führungsbahnen (11) angedeutet. Die Außenbearbeitungswerkzeuge (8) befinden sich im Eingriff in den Werkstücken (7) die in den Werkstückspindeln (9) eingespannt sind. Mit Hilfe des Linearschlittens (3) fährt der Werkzeugtrommelrevolver (4) zur Bearbeitung vor und zum Takten zurück. Nach einem kompletten Rundtakt des Revolvers muß das Außenbearbeitungswerkzeug (8) das Werkstück (7) fertig bearbeitet haben.

Fig. 18 verdeutlicht den ergonomisch günstigen Aufbau. Dabei sollen alle Eingriffsstellen der Außenbearbeitungswerkzeuge (8) im Gesichtsfeld des Bedieners liegen. Desgleichen wird angestrebt, daß alle Werkzeugwechsel von der bevorzugten Bedienerseite aus erfolgen. Die flache abgeschrägte Form des Grundgestells ermöglicht eine Montage des Bedienungstableaus nahe an den Werkzeugeingriffsstellen.

Claims (22)

1. CNC-Mehrspindeldrehautomat mit auf einem Teilkreis (14) angeordneten waagerechten Werkstückspindeln (9) mit geeignet angeordneter CNC-Kreuzschlitten (10, 12) mit mindestens einem Werkzeughalter mit mindestens einem Werkzeug (8) vorzugsweise für Außenbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindeln (9) ortsfest sind, und auf der Teilkreisachse rundschaltbar und parallel zu den Spindelachsen linear verschiebbar ein Werkzeugtrommelrevolver (4) angeordnet ist, wobei die vorzugsweise für Innenbearbeitung vorgesehenen Werkzeuge (6) auf einem gleich großen Teilkreis (1) mit auf die Werkstückspindeln (9) abgestimmter Teilung sitzen, so daß beim Rundtakten des Werkzeugtrommelrevolvers (4) jedes vorzugsweise Innenbearbeitungswerkzeug (6) nacheinander alle Werkstückspindeln (9) erreichen kann, und diese Werkzeuge (6) in mehreren oder allen Werkstückspindeln (9) gleichzeitig vorzugsweise koaxial in Eingriff gebracht werden können (Fig. 1-3).

2. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Werkstückspindelteilkreis (14) eine kleinere Anzahl Werkstückspindeln (9) angeordnet ist, als es der Teilung entspricht (Fig. 7-12, 15, 18).

3. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Werkstückspindeln um eine halbe oder sonstige geeignete Teilung gegenüber den restlichen Werkstückspindeln versetzt ist (Fig. 10).

4. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Lücken oder Versetzungen erzeugten Asymmetrien auf dem Werkstückspindelteilkreis (14) in einer beliebigen Lage zur Senkrechten liegen (Fig. 12, 18).

5. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Werkzeugstationen (2) auf dem Werkzeugtrommelrevolver (4) ein ganzzahliges Mehrfaches oder ein ganzzahliger Teil der Anzahl der Teilungen auf dem Werkstückspindelteilkreis (14) ist (Fig. 8, 10, 16).

6. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Werkzeugtrommelrevolvers (4) am Maschinengestell (13) im wesentlichen in stehender Anordnung erfolgt (Fig. 1-3, 16-18).

7. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Werkzeugtrommelrevolvers (4) am Maschinengestell (13) im wesentlichen hängend erfolgt (Fig. 13-15).

8. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Werkzeugtrommelrevolvers (4) am Maschinengestell (13) im wesentlichen seitlich erfolgt.

9. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugtrommelrevolver (4) komplett weggeschwenkt oder weggeklappt werden kann, so daß die Frontseite der Werkstückspindeln (9) frei zugänglich ist.

10. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung und/oder der Antrieb des Werkzeugtrommelrevolvers (4) koaxial durch die gemeinsame Teilkreisachse erfolgt.

11. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugtrommelrevolver (4) rückwärtig und auf gemeinsamer Antriebsachse einen zweiten Werkzeugrevolver besitzt, der durch Schwenken um 180 Grad Funktion und Position des ersten einnehmen kann.

12. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge des Werkzeugtrommelrevolvers gemeinsam auf einem ring- oder scheibenförmigen Träger auswechselbar sind.

13. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Werkzeugtrommelrevolver Elemente der Zu- und/oder Abführung der Werkstücke angeordnet sind.

14. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Futterdrehautomat.

15. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Stangendrehautomat.

16. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die CNC-Querschlitten (10) in einem beliebigen Winkel untereinander oder zur Senkrechten angeordnet sind.

17. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß einer Werkstückspindel mehr als ein CNC-Kreuzschlitten zugeordnet ist.

18. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß für zwei oder je zwei Werkstückspindeln nur ein CNC-Kreuzschlitten vorhanden ist, so daß von diesem Schlitten abwechselnd in einer der beiden Spindeln ein Werkzeug zum Eingriff gebracht werden kann.

19. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß alle Werkstückspindeln durch einem gemeinsamen Antrieb angetrieben werden.

20. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede Werkstückspindel durch einen eigenen Antrieb angetrieben wird.

21. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß alle Drehzahlregelungen der Werkstückspindeln und alle Werkzeugbewegungen einschließlich des Revolvertaktens durch eine geeignete gemeinsame CNC-Steuerung gesteuert werden.

22. CNC-Mehrspindeldrehautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein CNC-Kreuzschlitten und eine zugehörige Werkstückspindel oder eine sonstige Kombination von zu steuernden Elementen, einschließlich oder ausschließlich des Werkzeugtrommelrevolvers, von einer eigenen CNC-Steuerung gesteuert werden, wobei, um den Gesamtzyklus zu koordinieren, die einzelnen CNC-Steuerungen durch Schaltimpulse verknüpft sind.