DE4419610C2 - CNC-Drehmaschine für schwere Zerspanung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine CNC-Drehmaschine für schwere Zerspa­ nung mit einem parallel zur Drehachse verfahrbaren Längsschlitten und darauf senkrecht zur Drehachse verschiebbaren Querschlitten mit darauf angeordneten Werkzeugsupport und Werkzeugaufnahmen. Die Außenbearbeitung wird vorzugsweise mit einem radial angeord­ neten, die Innenbearbeitung mit einem axial angeordneten Dreh­ werkzeug ausgeführt.

Um die Innen- und Außenbearbeitung von Werkstücken auf Drehma­ schinen produktiv durchführen zu können, sind verschiedene Lösungen hinsichtlich der Anzahl und Anordnung der Werkzeuge und Schlittenanordnungen bekannt. In DE-GM 74 14 291 werden z. B. zwei Querschlitten nebeneinander auf einem Längsschlitten geführt, die jeweils mehrere Werkzeughalter tragen.

Zur Werkzeugaufnahme sind weitverbreitet sogenannte Scheibenre­ volver, auch als Werkzeughalter oder Bearbeitungsaggregate be­ zeichnet, die meist schwenkbar auf einem Querschlitten angeordnet sind. Diese besitzen mehrere Werkzeugaufnahmen, von denen eine programmierbar in Arbeitsstellung gebracht werden kann. Zur Innenbearbeitung von Werkstücken wird in derartige Werkzeugauf­ nahmen eine Bohrstange eingesetzt.

Weitere Entwicklungen betrafen insbesondere die Komplettbearbei­ tung in einer Werkstückspannung durch die Anbringung umlaufender Werkzeuge. Diese wurden wiederum auf Werkzeugaufnahmen von Quer­ schlitten, nebeneinander verschieb- und verstellbar, mittels Schwenkachsen, wie z. B. in EP 0144306 angebracht. Scheibenrevolver können nur eine begrenzte Anzahl Werkzeuge aufnehmen. Um diesen Nachteil zu umgehen, sind Einrichtungen mit Einzelwerkzeugaufnahmen und automatischem Werkzeugwechsel aus einem Werkzeugmagazin in die Werkzeugaufnahme und zurück bekannt. An Drehmaschinen werden vorzugsweise radial (senkrecht zur Dreh­ achse des Werkstückes) und axial (parallel zur Drehachse des Werkstückes) wirkende Werkzeuge benötigt. Das wird bei Maschinen mit Einzelaufnahme und automatischem Werkzeugwechsel z. B. dadurch erreicht, daß eine Schwenkeinrichtung die Werkzeugaufnahme von der radialen in die axiale Lage und umgekehrt überführen kann. Der Nachteil besteht darin, daß die Schwenkeinrichtung im Kraft­ fluß der Maschine liegt und damit die Gesamtsteife mindert. Dieser Sachverhalt trifft auch für die nachfolgend genannten Lösungen zu. In DE 34 10 276 C2 wurde eine Drehmaschine mit einer Werkzeugaufnahmevorrichtung als Bearbeitungsturm bekannt. Dieser Bearbeitungsturm ist auf einem Querschlitten angeordnet, der drehbar ist und eine Aufnahmevorrichtung für verschiedene Werk­ zeugeinheiten besitzt. Die Führungen an der Aufnahmevorrichtung sind für das Ein- und Ausschieben der Palette vorgesehen. Weiterhin wird in DE 37 06 882 A1 ein schwenkbarer Werkzeugsupport auf einem Querschlitten angeordnet. Es kann mit einem Antrieb sowohl eine Frässpindel angetrieben als auch der Werkzeugsupport verschwenkt werden.

Weiterhin sind bei Anwendung von Scheibenrevolvern und auch anderen meist schwenkbaren Werkzeughaltern die Behinderungen im Arbeitsraum der Maschine nachteilig. Die Werkzeugaufnahmen ragen mit den angebrachten Werkzeugen in bestimmte Richtungen und können Kollisionsgefahr hervorrufen. Übliche Bohrstangen haben bestimmte Längen, die nicht den jeweiligen sich ändernden Anfor­ derungen hinsichtlich der Werkstückabmessungen angepaßt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, radial und axial wirkende Drehwerkzeuge für die Bearbeitung einsetzen zu können, ohne daß sie sich bei der Bearbeitung gegenseitig behindern und ohne daß eine Schwenkeinrichtung im Kraftfluß liegt. Wobei insbesondere für schwere Zerspanung und/oder bei der Bearbeitung komplizierter Konturen für die Innen- und Außenbearbeitung mit­ tels eines Doppel-Querschlittensystems und spezieller Werkzeug­ aufnahmen eine hohe Stabilität bei der mechanischen Bearbeitung erzielt werden soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für eine CNC-Drehmaschine für schwere Zerspanung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß

• - ein erster Querschlitten, ohne Vorschubantrieb, einen zweiten Querschlitten in einer parallelen Ebene mit gleicher Vorschub­ richtung trägt, wobei der zweite Querschlitten für Werkzeuge mindestens eine radiale Werkzeugaufnahme zur Außenbearbeitung aufweist und rechtwinklig dazu axiale Werkzeugaufnahme mit einer pinolenartigen Bohrstange, zur Innen-und Planbearbeitung,
• - der zweite Querschlitten von einem Vorschubantrieb als NC-Achse angetrieben wird, über ein Meßsystem verfügt, der zweite und der erste Querschlitten positioniert mittels einer Klemmeinrichtung, der erste mit dem zweiten Querschlitten arretiert und/oder der erste Querschlitten mit dem Längsschlitten geklemmt,
• - jeweils bei gelöster Klemmung die Querschlitten verschiebbar sind. Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß mit den Verschiebemöglichkeiten der beiden Querschlitten die Werkzeuge in die gewünschte Arbeitsposition gelangen können, und der Werkzeughalter für die axiale Bearbei­ tung in Drehmitte gebracht werden kann, ohne daß die Führungen frei gefahren werden.

Die Doppelschlittenanordnung ermöglicht eine hohe Stabilität und optimalen Kraftfluß während der Bearbeitung. Durch die Anordnung der Werkzeugaufnahmen auf dem zweiten Querschlit­ ten, radial und axial rechtwinklig dazu, bestehen keine Behinder­ ungen und die Bearbeitungsmöglichkelt des Hinterbunddrehens ist vorhanden. Die Bewegung zwischen den beiden Querschlitten, die nur beim Übergang von Innen- zu Außenbearbeitung und umgekehrt auszuführen ist, hat den Vorteil, daß trotz extremer Einstellung der Werkzeugposition niemals die Führungen freifahren, so daß keine Verschmutzungsgefahr für die Gleitführungen besteht. Wei­ terhin besteht die Möglichkeit, während der Bearbeitung, durch die Klemmung des Längsschlittens mit dem ersten Querschlitten und die Klemmung des ersten und zweiten Querschlitten bzw. einer Klemmung zwischen dem ersten Querschlitten und dem zweiten Quer­ schlitten eine hohe Stabilität bei schwerer Zerspanung zu erzie­ len. Die Hauptschnittkraft wird annähernd senkrecht über die Schlitten in das Bett abgeleitet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch mög­ lich, daß das für die Innen- und oder Planbearbeitung vorgesehene Werkzeug an der Stirnseite einer pinolenartigen Bohrstange ange­ ordnet ist, die in ihrer Werkzeugaufnahme axial verschiebbar ist und im positionierten Zustand geklemmt werden kann.

Dadurch wird erreicht, daß die über Klemmechanismen feststellbare Bohrstange nur soweit aus der Bohrung im zweiten Querschlitten ausgefahren wird, wie das für die Bearbeitung des Werkstückes erforderlich ist. Damit wird besonders die Innenbearbeitung mit großen Zerspanungsleistungen ratterfrei möglich. Die Bohrstange ist vorzugsweise länger als die Aufnahmebohrung und direkt in einem kompakten Querschlittengehäuse, das als Bohrstangenaufnahme dient, eingespannt.

Die Lösung ist auch für Automatischen Werkzeugwechsel und den Einsatz modularer Werkzeugköpfe geeignet. Es kann ohne Schwenk­ einrichtung ein optimaler Kraftschluß von der Werkzeugschneide bis zum Maschinenbett realisiert werden. Bei Innenbearbeitung kragen die Werkzeuge nur soweit aus, wie das für die jeweilige Bearbeitungsaufgabe notwendig ist. Dies wird durch eine in der Auskraglänge veränderbare und feststellbare Bohrstange, die in der Zylinderbohrung des Querschlittens positioniert wird, erreicht. Das Bearbeitungswerkzeug ist jeweils an der Bohrstangen­ stirnseite angebracht. Durch den Einsatz eines Doppelquerschlit­ tens ist die Werkzeugpositionierung auf Drehmitte möglich, ohne daß bei Verwendung des axialen Werkzeuges der Querschlitten aus seiner Führung herausfahren muß und daß bei Verwendung des radi­ alen Werkzeuges trotzdem der kürzeste Kraftfluß von der Zerspan­ stelle zum Bett gewährleistet bleibt.

Weiterhin ist es natürlich möglich, mit den vorgesehenen Werk­ zeugaufnahmen anstelle feststehender auch rotierende Werkzeuge einzusetzen, bzw. eine Kombination eines festen und eines rotier­ enden Werkzeuges. Als rotierendes Werkzeug kann z. B. ein Drehfrä­ ser verwendet werden.

Die Erfindung kann auch an Drehmaschinen mit mehreren Querschlit­ ten, die nebeneinander angeordnet sind (vorzugsweise wenn ein Querschlitten mit Werkzeugaufnahmen an der Drehspindel zugewand­ ten Seite und daneben die vorgeschlagene Querschlittenausführung auf einem gemeinsamen Längsschlitten angebracht ist), zum Ein­ satz kommen.

Die Erfindung wird an mehreren beispielhaften Ausführungen darge­ stellt und beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 Vorderansicht einer Drehmaschine mit der Querschlittenanordnung und längsverstellbaren Bohrstange bei Innenbearbeitung,

Fig. 2 Vorderansicht einer Drehmaschine mit erfin­ dungsgemäßer Außenbearbeitung,

Fig. 3 Anordnung der Querschlitten bei radialer Bearbeitung,

Fig. 4 Anordnung der Querschlitten bei axialer Bearbeitung.

Bezugszeichenliste

1 Längsschlitten
2 erster Querschlitten
3 zweiter Querschlitten
4 Werkzeugaufnahme für radiale Bearbeitung (außen)
5 Werkzeugaufnahme für axiale Bearbeitung (innen)
6 Werkzeug für Außenbearbeitung
7 Werkzeug für Innenbearbeitung
8 längsverstellbare Bohrstange
9 Bett
10 Vorschubachse (x)
11 Vorschubachse (z)
12 Längsschlittenführungen
13 Verstellung und Klemmung der Bohrstange
14 Klemmeinrichtung
15 Drehmitte
16 Führungsflächen des ersten Querschlittens am Längs­ schlitten

Die Erfindung wird an einer üblichen CNC-Drehmaschine für schwere Zerspanung dargestellt. Nachfolgend werden einige für die Erfindung bedeutende Baugruppen erläutert. Während der Bearbei­ tung des Werkstückes sind die Querschlitten (2) und (3) durch die eine Klemmeinrichtung (14) fest miteinander verbunden. Das Werk­ zeug (6) bzw. (7) wird in bekannter Weise durch eine Vorschub­ spindel (10) in die gewünschte Lage zur Werkstückmitte (15) gebracht.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine erfindungsgemäße Drehmaschine mit einem Bett (9) und Längsschlittenführungen (12). Auf einem axial verfahrbaren Längsschlitten (1) sind die Querschlitten (2) und (3) übereinander angebracht. Der Querschlitten (3) trägt die radiale Werkzeugaufnahme (4) und die axiale Werkzeugaufnahme (5).

Beide Werkzeugaufnahmen sind für einen automatischen Wechsel einsetzbar. Wenn z. B. die radiale Werkzeugaufnahme (4) im Ein­ satz war (nach Fig. 3), und es soll anschließend mit der axialen Werkzeugaufnahme gearbeitet werden, dann werden die miteinander verklemmten Querschlitten (2) und (3) durch die Vorschubachse (10) in eine von der Drehmitte (15) entfernte Lage gebracht. Anschließend wird der Querschlitten (2) mit dem Längsschlitten (1) über eine nicht dargestellte Klemmeinrichtung verbunden, die Klemmung (14) zwischen Querschlitten (2) und Querschlitten (3) gelöst und Querschlitten (3) gegenüber Querschlitten (2) durch die Vorschubachse (10) um das Maß A (Fig. 3, 4) verschoben. Damit ist die Arbeitsstellung für die axiale Werkzeugaufnahme (5) erreicht, Querschlitten (2, 3) werden über die Klemmeinrichtung (14) wieder miteinander verbunden und die Klemmung zwischen Quer­ schlitten (2) und Längsschlitten (1) wird gelöst. Damit wird er­ reicht, daß der Querschlitten (2) beim Verfahren der Werkzeuge (6) und (7) niemals über die Führungsflächen am Längsschlitten (16) hinausfahren muß. Entsprechend der zu bearbeitenden Innen­ kontur des Werkstückes wird die längsverstellbare Bohrstange (8) durch die Verstellung (13) soweit ausgefahren, wie es das jewei­ lige Werkstück verlangt.

In Fig. 3 ist die Stellung von Werkzeug (6) in der Nähe der Drehmitte (15) dargestellt. Es ist zu erkennen, daß der Quer­ schlitten (2) trotz dieser extremen Stellung die Führung (16) am Längsschlitten nicht überfährt und daß der Kraftfluß vom Werkzeug (6) über Querschlitten (3), Querschlitten (2) und Längsschlitten (1) direkt in die Führungsbahn (12) geleitet wird. In Fig. 4 ist die Stellung von Werkzeug (7) in der Nähe der Drehmitte (15) dargestellt. Durch die andere Stellung von Quer­ schlitten (2) zu Querschlitten (3) fährt Querschlitten (2) auch in dieser extremen Schlittenstellung nicht über seine Führungs­ flächen (16) am Längsschlitten (1) hinaus, und der Kraftfluß von Werkzeug (7) über Querschlitten (2), Querschlitten (3) und Längs­ schlitten (1) erfolgt wieder auf direktem Wege, ohne nachgiebige Kragarme, bis zur Führungsbahn (12).

Claims (3)

1. CNC-Drehmaschine für schwere Zerspanung mit einem parallel zur Drehachse verfahrbaren Längsschlitten und darauf senkrecht zur Drehachse verschiebbaren Querschlitten mit darauf angeordneten Werkzeugsupport und Werkzeugaufnahmen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein erster Querschlitten (2), ohne Vorschubantrieb, einen zwei­ ten Querschlitten (3) in einer parallelen Ebene mit gleicher Vorschubrichtung trägt, wobei
• - der zweite Querschlitten (3) für Werkzeuge mindestens eine radiale Werkzeugaufnahme (4) zur Außenbearbeitung aufweist und rechtwinklig dazu eine axiale Werkzeugaufnahme (5) mit einer pinolenartigen Bohrstange, zur Innen- oder Planbearbeitung,
• - der zweite Querschlitten (3) von einem Vorschubantrieb als NC-achse (10) angetrieben wird, über ein Meßsystem verfügt
• - der zweite und der erste Querschlitten (3, 2) positioniert, mittels einer Klemmeinrichtung (14), der erste mit dem zweiten Querschlitten (2, 3) arretiert und/oder der erste Querschlitten (2) mit dem Längsschlitten (1) geklemmt,
• - jeweils bei gelöster Klemmung die Querschlitten (2, 3) verschiebbar sind.

2. CNC-Drehmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das für die Innen-und oder Planbearbeitung vorgesehene Werkzeug (7) an der Stirnseite einer pinolenartigen Bohrstange (8) ange­ ordnet ist, die in ihrer Werkzeugaufnahme (5) axial verschiebbar ist und im positionierten Zustand klemmbar ist.

3. CNC-Drehmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahmen (4) und (5) feststehende und oder rotie­ rende Werkzeuge beinhalten.