DE4103453C2 - Vorrichtung zur zerspanenden Bearbeitung von drehbar gehaltenen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung ent­ sprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorrichtungen zur zerspanenden Bearbeitung von um ihre Längsachse drehbar gehaltenen Werkstücken, die global als Zusatzvorrichtungen für herkömmliche Drehmaschinen bestimmt und ausgebildet sind, sind in vielfältiger Form bekannt. Als derartige Zusatzvorrichtungen können bei­ spielsweise Wirbelgeräte betrachtet werden, die auf dem Bettschlitten einer Drehmaschine - quer zur Längsachse derselben - verschiebbar angeordnet sind. Diese Zusatz­ vorrichtungen können mit unterschiedlichen Zerspanungs­ werkzeugen ausgerüstet sein.

Aus der DE-PS 1 38 288 ist eine Leitspindeldrehbank mit Fräsvorrichtung bekannt, auf deren Maschinenbett - in dessen Längsrichtung - ein Bettschlitten verschiebbar angeordnet ist. Der Bettschlitten trägt einen Doppel­ support, nämlich zwei - in Achsrichtung des zu bearbei­ tenden Werkstücks versetzt zueinander angeordnete - Querschlitten, deren einer einen Drehstahl und deren anderer ein Fräswerkzeug trägt. Die Eingriffsbereiche beider Werkzeuge, nämlich des Drehstahls und des Fräs­ werkzeugs liegen - in einer Axialprojektion des Werk­ stücks gesehen - einander diametral gegenüber. Diese Drehbank ist im übrigen mit einer Lünette ausgerüstet, welche zwischen dem Fräser und dem Drehstahl oder hinter dem Drehstahl, dem Fräser voranlaufend angeordnet sein kann. Der Eingriffsbereich des Werkstücks und dessen Abstützung sind somit axial versetzt zueinander angeord­ net.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine als Zusatzvor­ richtung für herkömmliche Drehmaschinen bestimmte gat­ tungsgemäße Vorrichtung in einfacher Weise mit Hinblick auf hohe Genauigkeitsanforderungen, einen flexiblen Einsatz sowie eine hohe Zerspanungsleistung auszugestal­ ten. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Dem Eingriffsbereich des Fräswerkzeugs mit dem Werkstück rückseitig gegenüberliegend ist eine Abstützung vorge­ sehen, welche zur Aufnahme der aus dem Zerspanungsvor­ gang resultierenden Reaktionskräfte dient und insbeson­ dere bei im Vergleich zum Durchmesser langen Werkstücken eine stabile Führung derselben gewährleistet. Diese Reaktionskräfte werden aufgrund der Verbindung der Abstützung mit dem Bettschlitten unmittelbar auf das Maschinenbett der Drehmaschine übertragen. Das einzuset­ zende Fräswerkzeug ist um seine Längsachse drehbar gelagert und wird durch Verschiebung des genannten Geräterahmens in Richtung auf das Werkstück hin zuge­ stellt. Es ist zusätzlich um eine, zu seiner Achse quer verlaufende Achse schwenkbar angeordnet, so daß die Eingriffsverhältnisse zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück unter Berücksichtigung des jeweiligen Einzel­ falls vielfältig variierbar sind. Die aus dem Zerspa­ nungsvorgang resultierenden Reaktionskräfte werden über das Werkstück auf einen, aufgrund seiner geschlossenen, vorzugsweise hohlkastenartigen Ausbildung massearmen, jedoch verwindungssteifen Rahmen und von diesem über den Bettschlitten auf das Maschinenbett der Drehmaschine übertragen. Der Eingriffsbereich zwischen Werk­ zeug und Werkstück sowie die Abstützung befinden sich innerhalb des geschlossenen Rahmens, wobei die Abstüt­ zung über ein seitlich des Rahmens geführtes Bauteil an dem Bettschlitten befestigt ist. In einfacher Weise ist somit eine Entkopplung der Zustellbewegungen des Werk­ zeugs von der Abstützung des Werkstücks gegeben.

Das Werkzeug ist entsprechend den Merkmalen des An­ spruchs 2 in einem Getriebekasten gehalten, über welchen dessen Schwenkbewegung sowie dessen Antrieb erfolgen. Die stabile Abstützung des Werkstücks ebenso wie des Werkzeugs eröffnen die Möglichkeit hoher Zerspanungs­ leistungen, wobei sich ferner aufgrund der Unterbringung des Werkstücks sowie der Abstützung innerhalb des ge­ nannten Rahmens eine raumsparende Bauweise ergibt.

Dadurch, daß entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 als Abstützung eine Stützschale benützt wird, die vor­ zugsweise derart angeordnet ist, daß ihre Schnittebene sich senkrecht zur Ebene des Bettschlittens erstreckt, ergibt sich eine optimale Stützwirkung für das Werkstück hinsichtlich der aus dem Zerspanungsprozeß resultieren­ den Reaktionskräfte. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet dich auf diese Weise insbesondere für die Bear­ beitung von im Verhältnis zu ihrem Durchmesser langen Werkstücken, da keine weiteren Abstützungen benötigt werden. Im Bedarfsfall kann der die Stützschale be­ festigende Zylinder teleskopierbar sein, um unterschied­ liche Positionen der Abstützung innerhalb des Rahmens erreichen zu können. Sowohl die Abstützung als auch Werkzeugträger sind somit beanspruchungsgerecht angeord­ net.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen wiedergegebene Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen, auf dem Maschinenbett einer herkömmlichen Drehmaschine aufge­ setzten Vorrichtung;

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung in einer Ebene II-II der Fig. 1.

Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 das Maschinenbett einer herkömmlichen Drehmaschine bezeichnet, dessen Längsachse sich in Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene und in Fig. 2 in Richtung der Pfeile 2 erstreckt. Auf dem Maschinen­ bett 1 ist ebenfalls in herkömmlicher Weise ein Bett­ schlitten 3 in Richtung der Pfeile 2 gleitfähig gela­ gert, wobei auf dem Bettschlitten ein lediglich schema­ tisch angedeuteter Querschlitten 3′ in Richtung der Pfeile 5 verschiebbar ist, somit senkrecht zur Längs­ achse des Maschinenbetts 1. Zur Verschiebung des Quer­ schlittens 3′ auf dem Bettschlitten 3 sowie zur Ver­ schiebung des letzteren sind an sich bekannte, zeichne­ risch nicht dargestellte Antriebe vorgesehen.

Auf dem Querschlitten 3′ des Bettschlittens 3 ist ein Rahmen 4 angeordnet. Mit 6 ist die der Lagerung des Querschlittens 3′ dienende, nur schematisch angedeutete Querführung 6 bezeichnet. Der Rahmen 4 weist die Gestalt eines in sich geschlossenen, im wesentlichen rechtecki­ gen Hohlrahmens auf, dessen Querschnitt beispielsweise quadratisch sein kann. In dem einen Seitenteil 7, und zwar um eine Achse 8 drehbar, ist ein Getriebekasten 9 motorisch schwenkbar gelagert, an dem ein Werkzeugträger befestigt ist. Die Achse 8 erstreckt sich innerhalb der durch den Rahmen 4 definierbaren Mittelebene und senk­ recht zu dem Seitenteil 7. Auf eine zeichnerische Dar­ stellung des Schwenkantriebs des Getriebekastens 9 ist verzichtet worden.

Der Getriebekasten 9 besteht aus einem, von der Achse 8 durchdrungenen Mittelteil 10, welches sich global in einer Ebene parallel zu dem Seitenteil 10 erstreckt. An dieses Mittelteil 10 schließen sich zwei, senkrecht zu der genannten Ebene verlaufende, sich in Richtung auf das andere Seitenteil 11 des Rahmens 4 hin erstreckende Querteile 12, 13 an. Der Getriebekasten 9 ist insgesamt als Hohlkastenkonstruktion ausgebildet und dient unter anderem der Aufnahme eines zeichnerisch nicht wiederge­ gebenen Werkzeugantriebs.

Mit 14 ist eine an sich bekannte Aufnahme für ein Fräs­ werkzeug 15 bezeichnet, welches um die, an den äußeren Enden der Querteile 12, 13 angeordnete, sich parallel zu dem Mittelteil 10 erstreckende Achse 16 drehbar gelagert ist. Das Werkzeug 15 ist gleichzeitig in den Querteilen 12, 13 gelagert, so daß eine sehr genaue Werkzeugführung gegeben ist.

Mit 17 ist ein Werkstück bezeichnet, welches wie bei einer herkömmlichen Drehmaschine einseitig eingespannt ist und um seine Längsachse 18 motorisch drehbar ist. Das Werkstück 17 ist auf seiner, dem Eingriff des Fräs­ werkzeugs 15 abgekehrten Seite durch eine Stützschale 19 abgestützt, deren Achse im wesentlichen koaxial zur Achse 18 des Werkstücks 17 verläuft. Die Stützschale 19 ist ihrerseits über ein Ansatzteil 20 an einem Zylinder 21 abgestützt, dessen Achse in der genannten Mittenebene des Rahmengestells 4 verläuft und sich senkrecht zu dem Seitenteil 11 erstreckt.

Der genannte Zylinder 21 ist gleitfähig in einer Bohrung 22 des Seitenteils 11 aufgenommen und ist seinerseits an einem Steg 23 befestigt, der mit dem Bettschlitten 3 in fester Verbindung steht. Man erkennt aus vorstehenden Ausführungen, daß Zustellbewegungen des Fräswerkzeugs 15 relativ zu dem Werkstück 17 in der Horizontalebene in Richtung der Pfeile 2, 5 möglich sind. Darüber hinaus sind Schwenkbewegungen des Fräswerkzeugs 15 durch Drehung des Werkzeugträgers um die Achse 8 möglich - Fig. 2 zeigt den Getriebekasten 9 in einer um einen Winkel 24 verschwenkten Position. Darüber hinaus ist eine Justier­ möglichkeit der Position des Fräswerkzeugs 15 in Richtung dessen Achse 16 vorgesehen.

Die Position der Werkzeugabstützung, nämlich der Stützschale 19, kann in Richtung der Pfeile 5 verschiebbar ausgebildet sein, beispielsweise indem der Zylinder 21 unter Vorsehung eines entsprechenden Antriebs relativ zu dem Steg 23 verschiebbar gehalten ist.

Man erkennt aus obigen Ausführungen ferner, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung, die im wesentlichen aus einem Bettschlitten 3, einem Querschlitten 3′ sowie dem Rahmen 4 nebst Zubehöreinrichtungen besteht, im übrigen als Zusatzgerät für herkömmliche Drehmaschinen anzusehen ist, welches aufgrund der stabilen, insbesondere verwin­ dungssteifen Konstruktion des Rahmens 4, jedoch auch aufgrund der großflächigen Abstützung des Werkstücks 17, durch die mit dem Bettschlitten 3 in fester Verbindung stehenden Stützschale 19 eine hohe Zerspanungsleistung ermöglicht.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur zerspanenden Bearbeitung von um ihre Längsachse (18) drehbar gehaltenen Werkstücken (17) mit

• - einem auf dem Maschinenbett (1) einer Drehmaschine in dessen Längsrichtung verschiebbaren Bettschlit­ ten (3) und
• - einem, der Führung sowie dem Antrieb eines Fräswerk­ zeugs dienenden, auf dem Bettschlitten (3) quer zu der genannten Längsrichtung verschiebbar gehaltenen Geräterahmen,
• - wobei das Fräswerkzeug um eine, zu seiner Drehachse (16) quer in der Verschieberichtung des Geräterah­ mens verlaufende Achse (8) schwenkbar gehalten ist und
• - wobei unmittelbar an dem Bettschlitten (3) eine das Werkstück (17) haltende, zur Aufnahme der aus dem Zerspanungsprozeß resultierenden Reaktionskräfte bestimmte Abstützung angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Geräterahmen die Gestalt eines geschlosse­ nen Rahmens (4) aufweist,
• - daß die Abstützung über ein gleitfähig in einem Seitenteil des Rahmens (4) geführtes Bauteil an dem Bettschlitten (3) befestigt ist,
• - daß die Abstützung dem Eingriffsbereich des Zer­ spanungswerkzeugs rückseitig gegenüberliegend angeordnet ist und
• - daß sich sowohl der Eingriffsbereich des Zerspa­ nungswerkzeugs auf dem Werkstück (17) als auch die Abstützung innerhalb des Rahmens (4) befinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Rahmen (4) quadratisch oder rechteckig ausgebildet ist und
• - daß innerhalb des Rahmens (4) um die Achse (8) drehbar ein Getriebekasten (9) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß die Abstützung eine zylinderartige, zum teil­ weisen Umgreifen der dem Eingriffsbereich des Fräswerkzeugs (15) abgekehrten Seite des Werkstücks (17) bestimmte, vorzugsweise halbzylinderartige Stützschale (19) ist,
• - daß der Getriebekasten (9) den Antrieb des Fräswerk­ zeugs (15) beinhaltet,
• - daß das die Stützschale (19) an dem Bettschlitten (3) befestigende Bauteil ein Zylinder (21) ist, der in einer Bohrung (22) des Seitenteils (11) des Rahmens (4) gleitfähig geführt ist und
• - daß der Zylinder (21) im wesentlichen gleichachsig zu der Achse (8) des Getriebekastens (9) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zumindest für die Schwenkbewegung des Getriebe­ kastens (9) um die Achse (8) und die Verschiebebewe­ gung des den Rahmen (4) tragenden Querschlittens (31) auf dem Bettschlitten (3) vorzugsweise CNC- steuerbare Antriebe vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet,

• - daß der Getriebekasten (9) ein Mittelteil (10) aufweist, welches sich global in einer Ebene paral­ lel zu dem Seitenteil (7) des Rahmens (4) erstreckt und
• - daß an den Enden des Mittelteils (10) jeweils ein, sich senkrecht zu der genannten Ebene in Richtung auf das andere Seitenteil (11) des Rahmens (4) hin erstreckendes Querteil (12, 13) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fräswerkzeug (15) beidseitig gelagert ist.