DE4344414A1 - Drehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmaschine zur Unrunddrehbear­ beitung von asymmetrischen Rotationswerkstücken, beispiels­ weise von Kolbenringen und ähnlich geformten Teilen, basierend auf einem Schrägbett-Maschinengestell mit einem den Bettschlitten tragenden Z-Führungssystem, einem auf dem Bett­ schlitten angeordneten, in X-Richtung bewegbaren Querschlit­ ten, einer mit einer C-Achse ausgerüsteten Arbeitsspindel, einer CNC-Steuerung und einer Werkstückabführungseinrichtung.

Bekannte Verfahren der Unrundbearbeitung von Werkstücken auf Drehmaschinen sehen vorwiegend eine mechanische oder hydrau­ lische Wirkverbindung des Werkzeugschlittens mit einer stati­ onär an der Drehmaschine angeordneten, die Fertigteilkontur aufweisenden Kopierschablone vor.

Werkstückabmaßänderungen sind daher immer mit einem kosten­ aufwendigem Wechsel bzw. einer maßlichen und/oder gestalte­ rischen Veränderung der Kopierschablone verbunden.

Flexibilität beim Umrüsten von einem Werkstück zu einem anderen bzw. die Forderung nach kurzen Einrichtezeiten sind Gründe für den Einsatz von CNC-Technik für die Bearbeitung von asymmetrischen Rotationswerkstücken.

So sieht beispielsweise eine bekannte Einrichtung zur Um­ fangsbearbeitung von einzeln oder paketweise vorgespannten Kolbenringen vor, zwei in ihrer Wirkrichtung hintereinander angeordnete Schrittantriebe mit unterschiedlicher Schritt­ größe für die Werkzeugzustellung anzuordnen (DE 27 32 354). Schnelle Schwingbewegungen bei Gewährleistung einer hohen dynamischen Steife des Werkzeugschlittens sind mit dieser Lösung nicht erreichbar.

Bei einer weiteren CNC-gesteuerten Drehmaschine ist bekannt, den X-Achsenantrieb für den Querschlitten in Korrelation zur Drehung der über eine C-Achse angetriebenen Arbeitsspindel als Drehstrom-Asynchron-Linearmotor auszubilden (EP 0479025).

Diese Antriebe sind jedoch nur für Werkstückbearbeitungen mit relativ kleinen Schnittkräften geeignet. Von weiterem Nach­ teil ist der erforderliche zusätzliche Aufwand zur Abführung bzw. Kompensation der Verlustwärme und der relativ hohe Instandhaltungsaufwand beim Auswechseln von Teilen des Linearmotores.

Die bekannten Einrichtungen verfügen zudem über keine inte­ grierten Handlingeinrichtungen zum automatischen Entnehmer der bearbeiteten Werkstücke.

Bekannt ist weiterhin eine Schlittenkombination einer Dreh­ maschine, die über zwei in X-Richtung angeordnete Quer­ schlitten verfügt, wobei der auf dem 1. Querschlitten geführte 2. Querschlitten zwischen zwei definierten Positionen hydrau­ lisch verstellbar ist (DD 3 01 042).

Der 2. Querschlitten ist jedoch ausschließlich für ungeregel­ te Werkzeugzustellungen ausgelegt.

Zweck der Erfindung ist die Nachteile der bekannten Lösungen zu vermeiden und eine CNC-gesteuerte Drehmaschine zu schaffen, bei der bei Gewährleistung einer hohen Genauigkeit von Werkstückkontur und -abmaß sowohl eine hohe Produktivität als auch eine Flexibilität bei der Unrundbearbeitung ver­ schiedener Werkstückabmessungen und asymmetrischer Geometrien sowie im Werkstückhandling erreichbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine CNC-gesteuerte Drehmaschi­ ne zur Unrundbearbeitung asymmetrischer Rotationswerkstücke vorzusehen, bei der ein zusätzlicher, in X-Richtung geführ­ ter, mit einem kompakten Antrieb und separatem Meßsystem aus­ gestatteter Werkzeugschlitten in Abhängigkeit der Winkelstel­ lung der Arbeitsspindel lageregelbar ist und die bearbeiteten Werkstücke durch maschinenintegrierte Handhabungsmittel aus dem Arbeitsraum der Drehmaschine herausführbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Drehmaschine ist nach An­ spruch 2 eine Klemmung des Querschlittens zur Erhöhung der dynamischen Steife des Schlittensystems vorgesehen.

Der Anspruch 3 sieht die Anordnung von Einzelwerkzeughaltern zur Komplettbearbeitung für das Plandrehen, Innendrehen, Fasendrehen und Abstechen, beispielsweise von Kolbenringen vor.

Mit der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 ist bei zeitweiligem Verbleiben der Handhabungs­ einrichtung im Arbeitsraum der Drehmaschine eine uneinge­ schränkte Teilebearbeitung möglich.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Anordnung eines zusätz­ lichen lagegeregelten, hydraulisch angetriebenen Werkzeug­ schlittens mit relativ kurzem Hub hochfrequente Bewegungsab­ läufe mit hoher Beschleunigung erreicht werden können. Durch die Lageregelung der Werkzeugschlittenachse ist eine optimale Erzielung der Istkontur möglich.

Durch einen in die CNC-Steuerung integrierten Tabelleninter­ polator, der zur Winkellage der Arbeitsspindel den zuge­ hörigen Verstellweg des Werkzeugschlittens festlegt, ist durch Zuordnung neuer Verhältniswerte ohne größeren Aufwand eine Korrektur der Werkstückform möglich, so daß neben der Senkung von Rüst- und Bearbeitungszeiten eine hohe Flexibi­ lität im zu bearbeitenden Teilesortiment erreicht wird.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung erläu­ tert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Dreh­ maschine,

Fig. 2 eine Seitenansicht nach Fig. 1.

Der Grundaufbau der Drehmaschine nach Fig. 1 besteht aus einem Schrägbett 1 mit Flachführungen 2, einer Spindeleinheit 3 mit Antrieb 4, einem Bettschlitten 5 und einem auf dem Bett­ schlitten 5 auf Flachführungen 6 geführten Querschlitten 7.

Auf dem Querschlitten 7 befindet sich ein auf Führungen 8 gleichgerichtet zum Querschlitten 7 bewegbarer Werkzeug­ schlitten 9 mit Einzelwerkzeughaltern 10. Der Werkzeug­ schlitten 9 ist mit einer Kolbenstange eines in einem kurz­ hubigen Arbeitszylinder 11 geführten Kolben festverbunden. Die Versorgung des Arbeitszylinders 11 mit Drucköl erfolgt über eine nicht dargestellte Versorgungseinrichtung. Zur Lageregelung des Kolbens ist ein am Arbeitszylinder 11 ange­ ordnetes Proportionalventil 12 vorgesehen. Fluchtend zur Bewegungsrichtung des Werkzeugschlittens 9 ist ein Linearmeß­ system 13 am Querschlitten 7 befestigt, das über ein Aus­ gleichskoppelglied 14 mit dem Werkzeugschlitten 9 form­ schlüssig in Wirkverbindung steht.

Die Spindeleinheit 3 weist eine Arbeitsspindel 15 mit einem Spannfutter 16 und einem Werkstück 17, beispielsweise einem vorgeformten Kolbenringrohling, auf. Die Arbeitsspindel 15 ist mit einem Lagegeber 18 verbunden.

An dem Schrägbett 1 ist ein Linearportal 19 mit einem ver­ fahrbaren Portallader 20 angeordnet. Der Portallader 20 ist über ein Querhubmodul 21 bei Bedarf quer zum Linearportal 19 verschiebbar. Zur Aufnahme der fertigbearbeiteten Werkstücke 17 ist am Portallader 20 ein Aufnahmedorn 22 vorgesehen.

Der Steuerschrank 23 sowie das Bedienpaneel 24 sind getrennt vom Maschinenkörper angeordnet.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende:

Entsprechend dem zu bearbeitenden Teilesortiment erfolgt die Werkzeuganstellung der Einzelwerkzeughalter 10 an das Werk­ stück 17 zunächst mit den an sich bekannten Schlittensystem durch den Bettschlitten 5 und dem Querschlitten 7 in Z- bzw. X-Richtung.

Ist die Bearbeitungsposition erreicht, werden die Schlitten 5; 7 durch die CNC-Steuerung lagegeregelt gehalten. Danach wird der ständig mit Drucköl beaufschlagte Werkzeugschlitten 9 mit dem zum Einsatz kommenden Einzelwerkzeughalter 10 in Abhängigkeit der Stellung der Arbeitsspindel 15 in X- Richtung bewegt. Entsprechend der im Tabelleninterpolator vormodellierten Werkstückkontur erfolgt die Werkzeugzu­ stellung, wobei das Linearmeßsystem 13 die aktuelle Position des Werkzeugschlittens 9 auf eine Meßkreisbaugruppe der CNC- Steuerung sowie auf eine, das Proportionalventil 13 steuernde Reglereinheit leitet.

Bezugszeichenliste

1 Schrägbett
2 Flachführung
3 Spindeleinheit
4 Antrieb
5 Bettschlitten
6 Flachführung
7 Querschlitten
8 Führung
9 Werkzeugschlitten
10 Einzelwerkzeughalter
11 Arbeitszylinder
12 Proportionalventil
13 Linearmeßsystem
14 Ausgleichskoppelglied
15 Arbeitsspindel
16 Spannfutter
17 Werkstück
18 Lagegeber
19 Linearportal
20 Portallader
21 Querhubmodul
22 Aufnahmedorn
23 Steuerschrank
24 Bedienpaneel

Claims (4)

1. Drehmaschine zur Unrunddrehbearbeitung von asymmetrischen Werkstücken, insbesondere von Kolbenringen u.ä. Teilen, be­ stehend aus einem Schrägbett-Maschinengestell mit einem den Bettschlitten tragenden Z-Führungssystem, einem auf dem Bett­ schlitten angeordneten in X-Richtung bewegbaren, die Bearbei­ tungswerkzeuge aufnehmenden Querschlitten, einer mit einer C- Achse ausgerüsteten Arbeitsspindel, einer CNC-Steuerung und einer Werkstückabführungseinrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale

• a) einem auf dem Querschlitten (7) angeordneten, in X-Richtung geführten Werkzeugschlitten (9) mit
• aa) einem oder mehreren linear angeordneten Einzelwerk­ zeughaltern (10),
• ab) einem den Werkzeugschlitten (9) antreibbaren hydrau­ lischen Antrieb, bestehend aus
• aba) einem Arbeitszylinder (11) mit relativ geringer Arbeitslänge,
• abb) einem im Arbeitszylinder geführten Kolben mit beidseiti­ ger Kolbenstange,
• abc) einem den Kolbenhub steuerndes Proportional- oder Servo­ ventil (12),
• ac) einem mit der Führung des Werkzeugschlittens (9) fluchtenden Linearmeßsystem (13), das
• aca) über ein schwingungsdämpfendes Koppelglied (14) an den Werkzeugschlitten (9) angelenkt ist,
• b) einer ausschließlich durch einen C-Achsenantrieb antreib­ baren Arbeitsspindel (15),
• c) einem in die CNC-Steuerung integrierten, die Werkstück­ geometrien abbildenden Tabelleninterpolator, wobei
• ca) die Logikkomponente (23) und das Bedientableau (24) der CNC-Steuerung nicht mechanisch fest mit dem Maschinenkörper verbunden sind und
• d) einer Teileentnahmeeinrichtung, umfassend
• da) ein in den Arbeitsraum der Drehmaschine koaxial zur Z-Achse hineinragendes Linearportal (19),
• db) einem auf diesen verfahrbaren Portallader (20) mit
• dc) einer, mehrere Werkstücke aufnehmenden Werkstückhalte­ und/oder -greifeinrichtung (22).

2. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschlitten (7) der Drehmaschine während der Bewegung des Werkzeugschlittens (9) durch eine Klemmeinrichtung feststellbar ist.

3. Drehmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwerkzeughalter (10) vorzugs­ weise auf der der Arbeitsspindel (15) zugewandten Seite des Werkzeugschlittens (9) angeordnet sind.

4. Drehmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Portallader (20) quer zum Linearportal (19) verstellbar ist.