DE4408591A1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem Frässtößel, welcher entlang horizontaler Führungen eines horizontalen, von zumindest einem Pfosten abgestützten Querbalkens und zusätzlich in der Höhe verfahrbar ist.

Werkzeugmaschinen der vorstehenden Art sind als Fräsma­ schinen in unterschiedlichen Ausführungen bekannt und ge­ bräuchlich. Bei ihnen ist der Querbalken entweder an nur einer Seite von einem Pfosten abgestützt oder aber er bildet mit zwei seitlichen Pfosten ein Portal. Unterhalb des Querbalkens und damit des Frässtößels ist bei solchen Fräsmaschinen ein Arbeitstisch angeordnet, auf dem das durch Fräsen zu bearbeitende Werkstück aufgespannt wird. Zur Erzeugung der Vorschubbewegung ist entweder der Ar­ beitstisch auf Führungen quer zum Frässtößel oder aber beim sogenannten Gantrytyp der Querbalken mit dem Fräs­ stößel verfahrbar.

Mit der bekannten Werkzeugmaschine lassen sich lediglich Fräsarbeiten durchführen. Oftmals ist es jedoch wün­ schenswert, eine vorhandene Werkzeugmaschine so umrüsten zu können, daß auf ihr auch andere spanende Bearbeitungen ausgeführt werden können.

Wie beispielsweise die DE-C-34 16 660 zeigt, sind Verti­ kaldrehmaschinen bekannt, welche ähnlich wie eine Fräsma­ schine aufgebaut sind und bei denen das zu bearbeitende Werkstück im vertikal ausgerichteten Spindelkasten ro­ tiert, während das Werkzeug unterhalb dieses Spindelka­ stens fest angeordnet ist. Man könnte deshalb daran den­ ken, eine Fräsmaschine in eine Vertikaldrehmaschine umzu­ wandeln, indem man in die Werkzeugaufnahme des Frässtö­ ßels statt eines Fräswerkzeugs ein Spannfutter für ein Werkstück einspannt und auf dem Frästisch ein feststehen­ des Werkzeug oder ein Trommelwerkzeugspeicher mit mehre­ ren Werkzeugen anordnet. Eine solche in eine Drehmaschine umgewandelte Fräsmaschine würde jedoch nur die Bearbei­ tung relativ kurzer Teile erlauben, weil bei Fräsmaschi­ nen die maximal mögliche Höhe des Frässtößels über dem Arbeitstisch insbesondere aus Festigkeitsgründen eng be­ grenzt ist.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine als Fräs­ maschine ausgebildete Werkzeugmaschine mit möglichst ge­ ringem Aufwand so in eine Drehmaschine umzuwandeln, daß auch Werkstücke großer Länge bearbeitet werden können.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Frässtößel eine Schnittstelle zur wahlweisen Aufnahme von Fräswerkzeugen und Drehwerkzeugen hat und daß unter­ halb des Frässtößels ein Spindelkasten mit einer horizon­ talen Drehachse angeordnet ist.

Eine solche Drehmaschine entsteht aus einer Fräsmaschine dadurch, daß lediglich statt eines Fräswerkzeugs im Fräs­ stößel ein Drehwerkzeug angeordnet und zusätzlich unter­ halb des Frässtößels ein Spindelkasten montiert wird. Weil die Drehachse des Spindelkastens horizontal ver­ läuft, können auch sehr lange Werkstücke bearbeitet wer­ den, ohne daß die Werkzeugmaschine hierzu unverhältnismä­ ßig groß sein muß.

Der Spindelkasten kann auf einem anstelle eines Arbeits­ tisches der Fräsmaschine angeordneten Drehmaschinenbett angeordnet sein. Auf ein solches Drehmaschinenbett kann man verzichten, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbil­ dung der Erfindung der Spindelkasten auf einem bei Fräs­ maschinen üblichen Arbeitstisch angeordnet ist.

Besonders einfach ist die Werkzeugmaschine gestaltet, wenn die Drehachse des Spindelkastens parallel zu dem ho­ rizontalen Querbalken ausgerichtet ist. In einem solchen Fall kann der Spindelkasten ortsfest angeordnet werden, weil dann der Frässtößel durch seine Verfahrbarkeit in zwei Achsen die für das Drehen notwendigen Bewegungen auszuführen vermag.

Wenn bei einer Drehmaschine mit einem solchen ortsfesten Spindelkasten längere, beidseitig abzustützende Werk­ stücke bearbeitet werden sollen, dann ist eine andere Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, gemäß der an dem den horizontalen Querbalken abstützenden Pfosten horizon­ tal verlaufende Geradführungen zur Befestigung eines Reitstockes vorgesehen sind, dessen Pinole auf der Dreh­ achse liegt.

Die Bearbeitung besonders langer Werkstücke wird möglich, wenn der Arbeitstisch auf Führungen horizontal quer zum horizontalen Querbalken verfahrbar ist und der Spindelka­ sten mit seiner Drehachse parallel zu diesen Führungen auf dem Arbeitstisch ausgerichtet ist. Bei einer solchen Werkzeugmaschine kommt die Vorschubbewegung durch Verfah­ ren des Arbeitstisches zustande, so daß die maximal mög­ liche Verfahrbarkeit dieses Arbeitstisches die maximal mögliche Werkstücklänge bestimmt. Hiervon abgesehen, bie­ tet eine Werkzeugmaschine die Möglichkeit, im Werkstück auch außermittige Löcher zu bohren oder an ihm Fräsarbei­ ten auszuführen, wenn man das entsprechende Werkzeug im Frässtößel einspannt.

Für ganz besonders lange Werkstücke, beispielsweise lange Kurbelwellen, bei denen es beim Bearbeiten nicht zu einem Verdrillen des Werkstückes über seine Länge kommen darf, ist eine Ausführungsform vorteilhaft, gemäß der auf dem Arbeitstisch einander gegenüberstehend und mit einer ge­ meinsamen Drehachse zwei synchron antreibbare Spindelkä­ sten angeordnet sind.

Statt den Spindelkasten auf Führungen quer zum Frässtößel zu verfahren, kann man wie bei einer Gantryfräsmaschine auch vorsehen, daß der den Frässtößel tragende Querbalken auf horizontalen Längsführungen verfahrbar und der Spin­ delkasten mit seiner Drehachse parallel zu diesen Längs­ führungen ausgerichtet ist.

Eine Fräsmaschine kann allein durch einen Wechsel des Werkzeugs sowohl als Fräsmaschine als auch als Drehma­ schine benutzt werden, wenn gemäß einer anderen Weiter­ bildung der Erfindung auf den quer zum horizontalen Quer­ balken verlaufenden Führungen hintereinander zwei ver­ fahrbare Arbeitstische angeordnet sind und wenn einer der Arbeitstische den Spindelkasten und erforderlichenfalls den Reitstock aufweist.

Ein Einsatz unterschiedlicher Werkzeuge ist besonders leicht möglich, wenn die Schnittstelle des Frässtößels zum Verbinden mit auf ihr zu befestigenden Werkzeugköpfen eine Kupplung zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes auf ein rotierendes Werkzeug zumindest eine Druckmittel­ kupplung für eine Druckmittelverbindung und zumindest einen Stecker für eine elektrische Verbindung zu dem je­ weiligen Werkzeugkopf hat. Sieht man eine solche Schnitt­ stelle vor, dann kann man an ihr ohne zusätzlichen Kupp­ lungsaufwand Werkzeugköpfe anbringen, welche zusätzlich zu einem Antriebsdrehmoment zugleich mit elektrischer En­ ergie, einem Druckmittel oder Meßleitungen Verbindung er­ halten müssen.

Unterschiedliche Werkzeugköpfe lassen sich an der Schnittstelle mit hoher Genauigkeit fixieren, wenn die jeweils an der Schnittstelle anzuschließenden Werkzeug­ köpfe jeweils einen konischen Mitnehmervorsprung und der Frässtößel in seiner die Schnittstelle bildenden Stirn­ fläche eine entsprechende Aufnahme hat und wenn der Mit­ nehmervorsprung und die Aufnahme im jeweiligen Bauteil durch eine Vergußmasse in ihrer Position festgelegt sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind vier da­ von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In ihr zeigen die

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Aus­ führungsform einer Werkzeugmaschine nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Aus­ führungsform einer Werkzeugmaschine nach der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer dritten Aus­ führungsform einer Werkzeugmaschine nach der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer weiteren Aus­ führungsform einer Werkzeugmaschine nach der Erfindung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Bereich eines Frässtößels mit einem darin eingesetzten Werkzeugkopf.

Die Fig. 1 zeigt einen Pfosten 1 mit einem daran fest angebrachten, als Ausleger ausgebildeten Querbalken 2.

Dieser Querbalken 2 hat horizontale Führungen 3, auf denen ein Schlitten 4 verfahrbar angeordnet ist. Dieser Schlitten 4 trägt einen höhenverfahrbaren Frässtößel 5, der eine Schnittstelle 6 hat, an welcher ein Werkzeugkopf 7 befestigt ist. Nicht gezeigt ist, daß der Querbalken 2 in Fig. 1 gesehen nach rechts hin fortgesetzt und an der rechten Seite durch einen weiteren Pfosten 1 abgestützt sein kann.

Unterhalb des Querbalkens 2 ist ein Spindelkasten 8 mit horizontaler Drehachse 9 und einem Spannfutter 10 orts­ fest angeordnet. Diesem Spindelkasten 8 gegenüber befin­ det sich am Pfosten 1 ein auf horizontalen Geradführungen 11 verschieblicher Reitstock 12, dessen Pinole 13 auf der Drehachse 9 liegt.

Ist die Schnittstelle 6 mit einem Drehwerkzeug versehen und in das Spannfutter 10 ein Werkstück eingespannt, dann kann man dieses allein durch Verfahren des Frässtößels 5 drehbearbeiten. Die vertikale Verschiebung des Frässtö­ ßels 5 ergibt die Zustellbewegung und die horizontale Verschiebung des Schlittens 4 mit dem Frässtößel 5 die Vorschubbewegung des Drehwerkzeugs.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 bildet der Querbal­ ken 2 mit dem Pfosten 1 und einem weiteren Pfosten 1a ein Portal. Der Schlitten 4 ist genauso ausgebildet wie gemäß Fig. 1 und ebenso verfahrbar. Unterhalb des Querbalkens 2 ist ein Arbeitstisch 14 auf horizontalen, quer zum Querbalken 2 verlaufenden Führungen 15 verfahrbar ange­ ordnet. Auf diesem Arbeitstisch 14 befindet sich der Spindelkasten 8, dessen Drehachse 9 bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel quer zum Querbalken 2 und damit parallel zu den Führungen 15 verläuft. Wenn ein Werkstück an beiden Enden abgestützt werden soll und sich beim Bearbeiten nicht verdrillen darf, dann kann man auf dem Arbeitstisch 14 auch zwei Spindelkästen 8 mit aufeinanderweisenden Spannfuttern anordnen, welche beide synchron angetrieben sind.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kommt die Vorschubbewegung durch Verfahren des Arbeitstisches 14 auf den Führungen 15 zustande, während die Höhenver­ fahrbarkeit des Frässtößels 5 die Zustellbewegung des Drehwerkzeugs ermöglicht.

Die in Fig. 3 dargestellte Werkzeugmaschine entspricht der Gantrybauart. Der Querbalken 2 ist dabei auf horizon­ talen Längsführungen 16, 16a der Pfosten 1, 1a verfahr­ bar. Deshalb kann der Arbeitstisch 14 mit dem Spindelka­ sten 8 ortsfest angeordnet werden.

Die Arbeitsweise der Werkzeugmaschine gemäß Fig. 3 un­ terscheidet sich von der nach Fig. 2 nur dadurch, daß die Vorschubbewegung statt durch Verfahren des Arbeitsti­ sches 14 durch Verfahren des Querbalkens erzeugt wird.

Die in Fig. 4 gezeigte Werkzeugmaschine hat auf quer zum Querbalken 2 verlaufenden Führungen 15 hintereinander zwei Arbeitstische 14, 14a. Auf dem Arbeitstisch 14 sind der Spindelkasten 8 und der Reitstock 12 angeordnet. Je nachdem, was für ein Werkzeugkopf man an der Schnittstel­ le 6 des Frässtößels 5 des Schlittens 4 verwendet, kann man bei Dreharbeiten den Arbeitstisch 14 oder bei Fräsar­ beiten den Arbeitstisch 14a einsetzen.

In der Fig. 5 ist im Schnitt das untere Ende des Stößels 5 dargestellt. Durch eine dick eingezeichnete Linie wurde die Schnittstelle 6 verdeutlicht. Gegen diese Schnitt­ stelle 6 liegt ein Werkzeugkopf 17 an. Dieser hat ein ro­ tierendes Werkzeug 18. Zum Antrieb dieses Werkzeugs 18 ist im in Fig. 4 gesehen oberen Bereich der Schnittstel­ le 6 eine durch eine Verzahnung gebildete Kupplung 19 vorgesehen. Eine Druckmittelkupplung 20 ermöglicht es, in den Werkzeugkopf 17 vom Frässtößel 5 aus Druckmittel ein­ zuleiten. Ein elektrischer Stecker 21 dient der Übertra­ gung elektrischer Energie oder auch der Signalübertra­ gung.

Ein konischer Mitnehmervorsprung 22 des Werkzeugkopfes 17 greift in eine entsprechende Aufnahme 23 in der Schnitt­ stelle 6. Sowohl der Mitnehmervorsprung 22 als auch die Aufnahme 23 sind durch eine Vergußmasse 24, 25 in ihrer Position exakt fixiert.

Bezugszeichenliste

1 Pfosten
2 Querbalken
3 Führung
4 Schlitten
5 Frässtößel
6 Schnittstelle
7 Werkzeugkopf
8 Spindelkasten
9 Drehachse
10 Spannfutter
11 Geradführung
12 Reitstock
13 Pinole
14 Arbeitstisch
15 Führung
16 Längsführung
17 Werkzeugkopf
18 Werkzeug
19 Kupplung
20 Druckmittelkupplung
21 Stecker
22 Mitnehmervorsprung
23 Aufnahme
24 Vergußmasse
25 Vergußmasse

Claims (10)

1. Werkzeugmaschine mit einem Frässtößel, welcher entlang horizontaler Führungen eines horizontalen, von zumindest einem Pfosten abgestützten Querbalkens und zusätzlich in der Höhe verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Frässtößel (5) eine Schnittstelle (6) zur wahlweisen Auf­ nahme von Fräswerkzeugen und Drehwerkzeugen hat und daß unterhalb des Frässtößels (5) ein Spindelkasten (8) mit einer horizontalen Drehachse (9) angeordnet ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Spindelkasten (8) auf einem bei Fräsmaschi­ nen üblichen Arbeitstisch (14) angeordnet ist.

3. Werkzeugmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (9) des Spindelkastens (8) parallel zu dem horizontalen Querbalken (2) ausge­ richtet ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß an dem den horizontalen Querbalken (2) abstüt­ zenden Pfosten (1) horizontal verlaufende Geradführungen (11) zur Befestigung eines Reitstockes (12) vorgesehen sind, dessen Pinole (13) auf der Drehachse (9) liegt.

5. Werkzeugmaschine nach zumindest einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeits­ tisch (14) auf Führungen (15) horizontal quer zum hori­ zontalen Querbalken (2) verfahrbar und der Spindelkasten (8) mit seiner Drehachse (9) parallel zu diesen Führungen (15) auf dem Arbeitstisch (14) ausgerichtet ist.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß auf dem Arbeitstisch (14) einander gegenüberste­ hend und mit einer gemeinsamen Drehachse (9) zwei syn­ chron antreibbare Spindelkästen (8) angeordnet sind.

7. Werkzeugmaschine nach zumindest einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Fräs­ stößel (5) tragende Querbalken (2) auf horizontalen Längsführungen (16, 16a) verfahrbar ist und der Spindel­ kasten (8) mit seiner Drehachse (9) parallel zu diesen Längsführungen (16, 16a) ausgerichtet ist.

8. Werkzeugmaschine nach zumindest einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den quer zum horizontalen Querbalken (2) verlaufenden Führungen (15) hintereinander zwei verfahrbare Arbeitstische (14, 14a) angeordnet sind und daß einer der Arbeitstische (14) den Spindelkasten (8) und erforderlichenfalls den Reit­ stock (12) aufweist.

9. Werkzeugmaschine nach zumindest einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnitt­ stelle (6) des Frässtößels (5) zum Verbinden mit auf ihr zu befestigenden Werkzeugköpfen (17) eine Kupplung (19) zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes auf ein rotie­ rendes Werkzeug (18) zumindest eine Druckmittelkupplung (20) für eine Druckmittelverbindung und zumindest einen Stecker (21) für eine elektrische Verbindung zu dem je­ weiligen Werkzeugkopf (17) hat.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die jeweils an der Schnittstelle (6) anzu­ schließenden Werkzeugköpfe (17) jeweils einen konischen Mitnehmervorsprung (22) und der Frässtößel (5) in seiner die Schnittstelle (6) bildenden Stirnfläche eine entspre­ chende Aufnahme (23) hat und daß der Mitnehmervorsprung (22) und die Aufnahme (23) im jeweiligen Bauteil durch eine Vergußmasse (24, 25) in ihrer Position festgelegt sind.