DE4430113A1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine für die Bearbei­ tung von im wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstücken, insbesondere von Werkstücken aus gehärtetem Stahl oder anderen harten Werkstoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch die DE-33 20 940 A1 ist eine sogenannte Zweispindeldreh­ maschine bekannt. Diese Maschine weist zwei Werkstückspindel­ stöcke auf, von denen der eine auf dem Maschinenbett ortsfest angebracht und der andere auf einem Kreuzschlitten in zwei zueinander senkrechten Achsen verfahrbar ist. Die Werkstück­ spindeln rotieren um horizontale Achsen und sind mit Spann­ mitteln zum Einspannen jeweils eines zu bearbeitenden Werk­ stücks versehen. Jedem Werkstückspindelstock ist ein Werkzeug­ kopf mit einem fliegend gelagerten Werkzeugrevolver zugeordnet, der an seiner Stirnseite zum zugehörigen Werkstückspindelstock ausgerichtete Werkzeugaufnahmen und Werkzeuge trägt. Einer der Werkzeugköpfe ist in der Verfahrebene des bewegbaren Werkstück­ spindelstocks ortsfest, der andere auf einem Kreuzschlitten beweglich angeordnet. Der ortsfeste Werkzeugkopf ist senkrecht zur Verfahrebene der Kreuzschlitten bewegbar geführt. Die Werk­ zeugrevolver tragen feststehende oder umlaufende Werkzeuge, wobei als umlaufende Werkzeuge solche für Fräs- und Bohrarbei­ ten vorgesehen sind. Diese Maschine ist insbesondere für Stan­ genarbeiten konzipiert, also für die Bearbeitung von Werk­ stückrohlingen, die in Form einer Stange durch den ortsfesten Werkstückspindelstock zugeführt, dort mit den Werkzeugen des beweglichen Werkzeugkopfes von einer Seite her bearbeitet, nach dieser Bearbeitung direkt an den verfahrbaren Werkstück­ spindelstock übergeben und in dieser Aufspannung mit den Werk­ zeugen des ortsfesten, jedoch vertikal verfahrbaren Werkzeug­ kopfes an ihrer Rückseite bearbeitet werden.

Diese Maschine bietet nur ein beschränktes Bearbeitungsspektrum, weil Relativbewegungen von Werkstück und Werkzeug nur in den kartesischen Koordinaten möglich sind, sie ist relativ aufwen­ dig, weil sie als Doppelmaschine mit zwei Werkstück- und zwei Werkzeugeinheiten aufgebaut ist und sie ist nicht im Hinblick auf die Hartbearbeitung von Werkstücken aus gehärtetem Stahl oder anderen harten Werkstoffen konzipiert und ausgestattet.

Bei gehärteten Werkstücken aus Stahl oder bei Werkstücken aus anderen harten Werkstoffen ist im wesentlichen nur noch eine End- bzw. Feinbearbeitung erforderlich. Da die zu bearbeitenden Flächen meistens Paßflächen sind, sind entsprechend enge Toleranzen vorgegeben. Die Hartbearbeitung erfordert hohe Bearbeitungsdrücke, um zu wirtschaftlich vernünftigen Material­ abtragsraten und Bearbeitungszeiten zu kommen. Um dabei die wegen der engen Toleranzen erforderliche Bearbeitungsgenauig­ keit zu erreichen, müssen die Maschine und ihre Aggregate sehr steif und stabil ausgebildet sein. Die Fertigbearbeitung der Werkstücke auf einer Maschine erfordert außerdem hohe Flexibi­ lität.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Werkzeugmaschine anzugeben.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmale. Damit wird eine sehr kompakt aufgebaute Werkzeugmaschine vorgeschlagen, die nach einem neu­ artigen Konzept mit einem einzigen Werkzeugrevolver zahlreiche verschiedene Bearbeitungsvorgänge an Vorder- und Rückseite von in den beiden Werkstückspindelstöcken eingespannten, insbeson­ dere kurzen Werkstücken ausführen kann.

Merkmale von Fortführungen und Ausgestaltungen der Maschine nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 4 betreffen die Ausstattung der Maschine mit Freiheitsgraden, die eine universelle Bearbei­ tung der Werkstücke an ihrer Vorder- und Rückseite in beiden Werkstückspindelstöcken erlauben. Mit diesem Aufbau gemäß der Erfindung können zylindrische, konische und profilierte Innen- und Außenflächen sowie Stirn- und Schulterflächen der einge­ spannten Werkstücke bearbeitet werden.

Die Merkmale des Anspruchs 5 schaffen die Möglichkeit, ver­ schiedenste Arbeitsvorgänge am Werkstück auszuführen, wobei besonderes Gewicht auf die Fein- bzw. Endbearbeitung der Werk­ stücke von beiden Seiten gelegt ist.

Die Merkmale des Anspruchs 6 dienen dem rationellen Einsatz der Maschine und der Werkzeuge, indem sie die direkte Übergabe der Werkstücke zwischen den beiden Werkstückspindelstöcken sowie das gleichzeitige Zusammenwirken der in den Werkstückspindel­ stöcken eingespannten Werkstücke mit am Werkzeugrevolver in der jeweiligen Bearbeitungsposition bereitgehaltenen Werkzeugen ermöglichen.

Die Merkmale der Ansprüche 7 und 8 schaffen die dafür notwen­ digen steuerungstechnischen Voraussetzungen.

Die in den Ansprüche 9 bis 11 enthaltenen Merkmale sind insbe­ sondere von Vorteil im Zusammenhang mit der Hartbearbeitung von Werkstücken. Sie bewirken die Stabilität und Steifigkeit der Maschine, die die geforderte hohe Genauigkeit unter hohen Bearbeitungsdrücken gewährleisten.

Die Maßnahmen gemäß dem Anspruch 12 bieten eine vorteilhafte Anordnung der Werkzeuge am Werkzeugrevolver, mit der auch die simultane Bearbeitung zweier Werkstücke, die in den beiden ein­ ander gegenüberstehenden Werkstückspindelstöcken eingespannt sind, möglich macht.

Die Ansprüche 13 bis 17 enthalten weitere vorteilhafte Ausstat­ tungsmerkmale des Werkzeugrevolvers. Dabei sind die Merkmale der Ansprüche 15 bis 17 insbesondere für die Hartbearbeitung von Werkstücken von Bedeutung, da sie die Fein- bzw. Hartbear­ beitung optimieren.

Die Ansprüche 18 und 19 enthalten Merkmale einer weiteren vor­ teilhaften Ausstattung der Maschine, die das schnelle und genaue Abrichten der eingesetzten Schleifwerkzeuge ermöglichen. Die Ansprüche 20 und 21 betreffen zusätzliche Bearbeitungsein­ heiten, die am Werkzeugrevolver Aufnahme finden können und das Bearbeitungsspektrum für die Werkstücke insbesondere in Richtung Fein- und Feinstbearbeitung beträchtlich erweitern.

Die Ansprüche 22 und 23 befassen sich mit der Möglichkeit des Werkstückswechsels mittels einer Wechslereinheit, die ebenfalls am Werkzeugrevolver vorgesehen ist. Der Vorteil dieser Anord­ nung ist, daß für die Beschickung der Maschine mit Werkstücken kein zusätzliches, im Arbeitsraum der Maschine Platz beanspru­ chendes Aggregat erforderlich ist. Die gemäß der Erfindung am Werkzeugrevolver vorgesehene Wechslereinheit ist einfach durch Drehen des Werkzeugrevolvers beim bearbeitungsgerechten Positionieren eines Werkzeuges oder eines Werkzeugpaares aus dem Arbeitsbereich der Maschine herausbewegbar.

Die Ansprüche 24 bis 27 betreffen die Späneentsorgung, die für das Schleifen der Werkstücke einerseits und das trockene Drehen und anderweitige Bearbeiten der Werkstücke andererseits separat erfolgt. Dadurch wird die Entsorgung der Späne wesentlich er­ leichtert und unter Umweltgesichtspunkten verbessert. Mit den Merkmalen des Anspruchs 28 wird die Kühlschmierstoffzuführung insbesondere für die Hochleistungsschleifbearbeitung der Werk­ stücke optimiert. Die Gestaltung der Werkstückspindelköpfe gemäß Anspruch 29 ermöglicht eine sehr sichere Strategie beim Übergeben der Werkstücke von Spindel zu Spindel.

Durch die Erfindung wird eine Werkzeugmaschine für die kom­ plette Fein- und Feinstbearbeitung von kurzen rotationssymmetri­ schen Werkstücken bereitgestellt. Mit der Maschine können die Werkstücke auf beiden Seiten fertig bearbeitet werden, ohne daß sie zwischendurch die Maschine verlassen müssen. Besonderes Gewicht ist dabei auf die Feinbearbeitungsvorgänge an beiden Seiten der Werkstücke gelegt. Mit der Anordnung des Werkzeugre­ volvers zwischen den Werkstückspindelstöcken können die in den beiden Werkstückspindelstöcken eingespannten Werkstücke simul­ tan oder natürlich auch nacheinander bearbeitet werden. Infolge ihrer steifen und sehr stabilen Konstruktion und ihrer Werkzeug­ ausstattung ist die Maschine insbesondere für die Hartbearbei­ tung von Werkstücken geeignet. Andererseits können auch Werk­ stücke aus herkömmlichen Werkstoffen unter Einhaltung sehr enger Toleranzen mit hoher Genauigkeit fertigbearbeitet werden. Die Vielseitigkeit der einsetzbaren Werkzeuge gewährleistet für jede Bearbeitungsaufgabe die jeweils optimale Bearbeitungs­ strategie mit den optimalen Werkzeugen. Von besonderem Vorteil ist, daß die erfindungsgemäß vorgeschlagene Maschine sowohl das Hartdrehen als auch das Hartschleifen mit den entsprechenden Werkzeugen ermöglicht. Damit sind gerade die für die Hartbear­ beitung der Werkstücke gebräuchlichsten Bearbeitungsvorgänge auf der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maschine zu realisieren. Das vom Werkstück abgetragene Material kann je nach Bearbei­ tungsart getrennt entsorgt werden, was aus Gründen des Umwelt­ schutzes von Vorteil ist. Dabei ist die Maschine in konstruk­ tiver Hinsicht relativ einfach und trotz ihrer Vielseitigkeit sehr kompakt aufgebaut.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Werkzeug­ maschine nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Werkzeugkopf mit Werkzeugrevolver in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht des Werkzeug­ revolvers mit den Positionen verschiedener Werk­ zeuge und

Fig. 4.1 bis 4.4 verschiedene Arbeitspositionen des Werkstück­ wechslers am Revolver während eines Werkstück­ wechsels.

In der Zeichnung ist ein derzeit bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel der Werkzeugmaschine nach der Erfindung dargestellt. In den Figuren sind gleiche Teile mit jeweils denselben Bezugs­ zeichen versehen. Bei der Maschine handelt es sich um eine Dreh-Schleifmaschine für die komplette Feinbearbeitung von rotationssymmetrischen Werkstücken. Dabei steht insbesondere die Hartbearbeitung von Werkstücken aus gehärtetem Stahl oder anderen harten Werkstoffen im Vordergrund.

Die in der Zeichnung dargestellte Dreh-Schleifmaschine weist ein Maschinenbett 1 auf, auf welchem einander gegenüber zwei Kreuzschlitten 2 und 3 angeordnet sind. Der Kreuzschlitten 2 weist einen unteren, auf dem Maschinenbett 1 in der Richtung Z₁ verfahrbaren Schlitten 4 mit einem Z₁-Antrieb 6 und auf dem Schlitten 4 einen oberen Schlitten 7 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten X₁-Antrieb auf, der in der X₁-Richtung quer zu Z₁ verfahrbar ist. Der obere Schlitten 7 trägt einen Werkstück­ spindelstock 8 mit einer um eine C₁-Achse drehbaren Werkstück­ spindel 9. Diese trägt an ihrem freien Ende als Werkstückspann­ einrichtung einen Spannkopf 11, in welchem ein Werkstück 12 eingespannt ist. An dem Spannkopf ist ein Abrichtring 13 ange­ bracht, der die Achse C₁ der Werkstückspindel 9 konzentrisch umgibt. Der Abrichtring 13 ist vorzugsweise austauschbar an dem Spannkopf 11 befestigt. Der Werkstückspindelstock 8 ist auf einem Drehtisch 14, der von dem oberen Schlitten 7 getragen wird, um eine vertikale Achse B₁ drehbar.

Der zweite Kreuzschlitten 3 besteht aus einem unteren, parallel oder in Flucht zur Richtung Z₁ in Richtung Z₂ verfahrbaren Schlitten 16 und einem auf dem Schlitten 16 quer in Richtung X₂ verfahrbaren Schlitten 17. Mit 18 ist der Z₂-Antrieb des unte­ ren Schlittens 16 bezeichnet. Der Antrieb des oberen Schlittens 17 ist nicht dargestellt. Der Kreuzschlitten 3 trägt einen zweiten Werkstückspindelstock 19, der auf einem Drehtisch 21 um eine vertikale Achse B₂ drehbar gelagert ist. Im Werkstückspin­ delstock 19 ist eine Werkstückspindel 22 mit einem Spannkopf 23 zum Einspannen eines Werkstücks 24 vorgesehen. Am Spannkopf ist ein die Spindelachse C₂ konzentrisch umgebender Abrichtring 26 austauschbar angebracht.

Die Kreuzschlitten 2 und 3 sind so ausgebildet und angeordnet, daß die Drehachsen C₁ und C₂ der Werkstückspindeln in Flucht zueinander gebracht werden können, so daß sie eine gemeinsame Werkstückspindelachse C₁-C₂ bilden und eine direkte Werkstück­ übergabe ermöglichen.

Dem Maschinenbett 1 ist eine vertikale Maschinensäule 27 (vergl. Fig. 2) zugeordnet, an welcher ein Werkzeugkopf 28 senk­ recht zur Ebene der X- und Z-Achsen in Y-Richtung vertikal verfahrbar ist. Aus Stabilitätsgründen wird die Säule fest mit dem Maschinenbett 1 verbunden sein.

Zwei parallele Wände bzw. Tragarme 31 und 31a des Werkzeugkopfs 28 bilden ein Joch 29, in welchem ein Werkzeugrevolver 32 beid­ seits gelagert ist. Die Achse 33 des Werkzeugrevolvers 32 ver­ läuft parallel zu der obenerwähnten gemeinsamen Achse C₁-C₂ der beiden Werkstückspindeln 9 und 22 bzw. parallel zu den beiden Linearachsen Z₁ und Z₂ der beiden unteren Schlitten 4 und 16. Die beidseitige Lagerung des Werkzeugrevolvers 32 erhöht die Steifigkeit des Systems gegenüber der fliegenden Lagerung und gewährleistet auch beim Hartbearbeiten von Werkstücken unter großen Bearbeitungskräften eine hohe Genauigkeit.

Der Werkzeugrevolver 32 kann gemäß der Erfindung mit mehreren unterschiedlichen Werkzeugen ausgestattet werden. Fig. 1 läßt erkennen, daß in einigen Umfangspositionen 38a bis 38d axial nebeneinander jeweils zwei Aufnahmen 37.1 und 37.2 vorgesehen sind. Diese Aufnahmen dienen zum Einsetzen von Werkzeughaltern 34 für unterschiedliche Werkzeuge 36 mit geometrisch bestimmten Schneiden (Drehwerkzeuge). In Fig. 3 sind in den Umfangsposi­ tionen 38a bis d die Werkzeughalter 34a bis 34d mit Drehwerk­ zeugen 36a bis 36d zu erkennen. Dabei handelt es sich um Halter- und Werkzeugpaare. Hinter den in Fig. 3 erkennbaren Haltern 34a bis d befindet sich nämlich axial versetzt eine zweite Reihe von Haltern. Diese sind in die in Fig. 1 dargestellten Aufnahmen 37.2 eingesetzt. Zur Verdeutlichung zeigt Fig. 1 in der Umfangsposition 38b axial nebeneinander beide Werkzeughal­ ter, die hier zur Unterscheidung die Bezugszeichen 34b.1 und 34b.2 tragen und mit den Werkzeugen 36b.1 und 36b.2 ausgestat­ tet sind. Die Positionen 34b.1 und 36b.1 der Fig. 1 sind mit den in Fig. 3 angegebenen Positionen 34b und 36b identisch. Die Werkzeuge 36b.1 und 36b.2 erstrecken sich in axialer Rich­ tung entgegengesetzt nach beiden Stirnseiten des Werkzeugrevol­ vers 32, so daß sie in spanabtragenden Kontakt mit den Werk­ stücken 12 und 24 gebracht werden können.

Neben dem Drehen, insbesondere dem Hartdrehen von Werkstücken aus harten Werkstoffen ist das Schleifen ein wichtiger Bearbei­ tungsvorgang zum Fertigbearbeiten der Werkstücke auf beiden Seiten. Neben den üblichen Innenrund- und Außenrundarbeiten können auch Planflächen an den Werkstücken geschliffen werden.

In zwei weiteren Umfangspositionen 38e und 38f (Fig. 3) weist der Werkzeugrevolver 32 daher, zwei Aufnahmen 39a und 39b für zwei entgegengesetzt orientierte Schleifspindeln 41 und 42 mit Schleifwerkzeugen 43 und 44 auf (Fig. 1). Die Schleifspindel­ achsen können im wesentlichen parallel zur Achse 33 des Werk­ zeugrevolvers verlaufen, sind aber vorzugsweise um einen klei­ nen Winkel von etwa 1° bis 5° zu dieser Achse bzw. zur Z-Achse geneigt. Damit wird beim Schleifen von Planflächen ein Umfangs­ schliff gewährleistet. In der Regel werden CBN-Schleifscheiben (CBN = Cubisches Bornitrid) kleinen Durchmessers eingesetzt, die sowohl Außen- als auch Innen- und Planflächen bearbeiten können. Bevorzugt werden für die Schleifwerkzeuge Mittelfre­ quenz-Motorschleifspindeln. Die Anordnung der Schleifspindeln in der Art, daß die Schleifwerkzeuge 43 und 44 axial nach bei­ den entgegengesetzten Seiten zu den in den Spannköpfen einge­ spannten Werkzeugen hin orientiert sind, ermöglicht es, Flächen sowohl an der vorderen als auch an der hinteren Werkstückseite zu schleifen. Durch Oszillation des Werkzeugkopfes mit dem Werkzeugrevolver 32 in Y-Richtung können periphere Flächen, beispielsweise Schlüsselflächen, flachgeschliffen werden. Die Antriebe der Achsen X₁, X₂, Z₁, Z₂ und Y sowie der Dreh­ achsen B₁ und B₂ sind, was in der Zeichnung nicht eigens dar­ gestellt ist, numerisch gesteuert und können entsprechend den gewünschten Bearbeitungsvorgängen programmiert werden.

Die Schleifbearbeitung der Werkstücke erfordert eine Kühl­ schmierung, die durch nicht dargestellte Kühlschmiermitteldüsen realisiert wird. Um eine optimale Kühlung des Schleifprozesses zu gewährleisten, können die Kühlschmiermitteldüsen ent­ sprechend dem Schleiffortschritt numerisch gesteuert nachge­ führt werden. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die Kühlschmiermitteldüsen und deren Nachführung in der Zeichnung nicht dargestellt, da dem Fachmann der verbale Hinweis auf diese Möglichkeit für eine Realisierung genügt.

Das mit vom Werkstück abgetragenem Material belastete Kühl­ schmiermittel wird im Raum unterhalb des Arbeitsbereiches der Schleifwerkzeuge in einer Rinne 46 gesammelt und abgeführt. Das Hartdrehen von Werkstücken mit CBN-Werkzeugen wird nach Erkenntnissen der modernen Verfahrensforschung vorzugsweise trocken durchgeführt. Um die Drehspäne nicht mit dem Kühl­ schmiermittel für das Schleifen zu vermischen, wird gemäß der Erfindung zum Drehprozeß ein Kasten 47 mit einem Späneförder­ band 48 oberhalb der Rinne 46 in den Arbeitsraum gefahren und für die Durchführung von Schleifarbeiten wieder zurückgezogen, so daß das Kühlschmiermittel beim Schleifen zum Filter und in das Kühlschmiermittelsystem zurücklaufen kann.

Die trockenen Drehspäne und das mit Abtragsmaterial beladene Kühlschmiermittel können gemäß der Erfindung also separat entsorgt werden.

In einer weiteren Umfangsposition 38g des Werkzeugrevolvers ist ein Handhabungsgerät 49 für den automatischen Werkstückwechsel vorgesehen. Dieses Handhabungsgerät 49 ist am äußeren Umfang des Werkzeugrevolvers 32 angebracht und um eine zur Drehachse des Werkzeugrevolvers im wesentlichen radiale Achse 51 schwenk­ bar. Dieses Handhabungsgerät 49 ist als Winkelaufnehmer mit zwei senkrecht zueinander verlaufenden Aufnahmearmen 54, 56 ausgebildet, an denen Werkstückaufnahmen 52 und 53 angebracht sind. Diese Anordnung bewirkt, daß die beiden Aufnehmerarme 54 und 56 mit je einer Werkstückaufnahme 52 und 53 und ein Schwenk­ bereich um die Achse 51 von 90° genügen, um die Werkstückbe­ schickung an beiden Werkstückspindeln auszuführen. Die Werk­ stückübergabe an die Werkstückaufnahmen 52 und 53 des Winkel­ aufnehmers 49 von außen kann von Hand oder automatisch mittels eines Roboters (nicht dargestellt) erfolgen.

Die als Ausführungsbeispiel dargestellte Maschine dient zur Komplett-Feinbearbeitung vorzugsweise von kurzen rotationssym­ metrischen Werkstücken, bei denen das Verhältnis von Länge zu Durchmesser kleiner ist als 3. Die Maschine ist so ausgelegt, daß Werkstücke aus gehärtetem Stahl oder anderen harten Werk­ stoffen mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden können. Ein solches Werkstück, beispielsweise das Werkstück 12 in Fig. 1, wird zunächst im Spannkopf 11 der linken Werkstückspindel 9 aufgespannt. Durch Schwenken des Werkzeugrevolvers 32 werden alle erforderlichen Werkzeuge nacheinander in die Arbeitsposi­ tion gebracht, so daß die verschiedenen Bearbeitungsvorgänge an den Flächen der "Vorderseite" des Werkstückes nacheinander ausgeführt werden können. Der steife Aufbau der Maschine erlaubt große Bearbeitungskräfte bei hohen Genauigkeiten. Ist die "Vor­ derseite" des Werkstücks 12 fertig bearbeitet, so bewegen sich die Werkstückspindelstöcke 8, 19 zurück und der Werkzeugkopf fährt in Y-Richtung nach oben und macht den Weg für die Überga­ be des Werkstücks 12 auf die Spindel 22 des zweiten Werkstück­ spindelstocks 19 frei. Dazu fahren die Werkstückspindelstöcke in Z₁- bzw. Z₂-Richtung aufeinander zu bis der Spannkopf 23 der Werkstückspindel 22 das Werkstück an der Vorderseite erfaßt. Dabei können die Werkstückspindeln stillstehen oder mit glei­ chen Geschwindigkeiten synchron drehen. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Geschwindigkeit einer Werkstückspindel von der anderen um einen kleinen Betrag abweicht, so daß beim Erfassen des Werkstücks mit dem Spannkopf 23 des zweiten Werkstückspin­ delstocks eine Drehmomentänderung am Werkstück auftritt, die mit einem in einer Werkstückspindel vorgesehenen Sensor festge­ stellt wird. In Abhängigkeit von dieser Drehmomentänderung wird ein Signal erzeugt, welches das Öffnen des Spannkopfs 11 der ersten Werkstückspindel 9 bewirkt. So ist eine sichere Übergabe des Werkstücks von der einen Werkstückspindel 9 auf die zweite Werkstückspindel 22 gewährleistet. Dieses an den Spannkopf 23 übergebene, halbfertige Werkstück ist in Fig. 1 mit 24 bezeich­ net. Danach wird in den Spannkopf 11 der ersten Werkstückspin­ del 9 ein neues, unbearbeitetes Werkstück, wieder mit 12 be­ zeichnet, eingespannt, dessen "Vorderseite" bearbeitet werden soll.

In Fig. 1 ist diese Maschinensituation im Betrieb während eines Werkzeugwechsels dargestellt. Die Werkstückspindelstöcke 8 bzw. 19 sind in der Z₁- bzw. Z₂-Richtung zurückgezogen, so daß der Werkzeugrevolver 32 zwischen diesen in Y-Richtung bewegt und um seine Achse 33 gedreht werden kann. Im dargestellten Fall sei angenommen, daß eine Drehbearbeitung der Werkstücke 12 und 24 bereits durchgeführt worden ist und der Revolver 32 nun in die Arbeitsposition für die Schleifbearbeitung gebracht worden ist, in der sich die Schleifwerkzeuge 43 und 44 den zu bearbeitenden Werkstückflächen gegenüber befinden. Entsprechend einer vorteilhaften Bearbeitungsstrategie ist das im Spannkopf 11 eingespannte Werkstück 12 an seiner "Rückseite" noch unbear­ beitet. Seine "Vorderseite" liegt zur Bearbeitung den Werkzeu­ gen gegenüber. Das Werkstück 24 ist mit seiner bereits fertig bearbeiteten "Vorderseite" im Spannkopf 23 eingespannt und wird hier an seiner "Rückseite" bearbeitet. Durch Verfahren der Werkstückspindelstöcke 8 und 19 in den Achsen X₁ und Z₁ bzw. X₂ und Z₂ werden die Werkstücke 12 bzw. 24 mit den Schleifwerkzeu­ gen 43 bzw. 44 in spanabhebenden Kontakt gebracht. Die Bearbei­ tung der Werkstücke 12 und 24 kann simultan oder nacheinander ausgeführt werden. Dabei kann auch die Drehung der Werkstück­ spindelstöcke um die Schwenkachsen B₁ bzw. B₂ eingesetzt werden, sofern die Bearbeitungsvorgänge an den zu schleifenden Flächen der Werkstücke dies erfordert. Die Linearachsen X₁ und Z₁ sowie die Drehachse B₁ des Werkstückspindelstocks 8 und die Linearach­ sen X₂ und Z₂ sowie B₂ des Werkstückspindelstocks 19 werden durch die gemeinsame Maschinensteuerung programmiert gesteuert. Dies gilt im Bedarfsfall auch für die Linearachse Y des Werk­ zeugkopfs 28 und für die Nachführbewegungen der nicht darge­ stellten Kühlschmiermitteldüsen. So lassen sich an den Werk­ stücken sehr komplexe Bearbeitungsvorgänge ausführen. Der Ka­ sten 47 mit dem Spänetransport 48 ist während dieser Bearbei­ tung aus dem Arbeitsraum der Maschine herausgefahren, so daß des Kühlschmiermittel in die Sammelrinne 46 gelangt und von dort abläuft.

Sollen andere Bearbeitungsarten an den Werkstücken ausgeführt werden, so werden die Werkstückspindelstöcke 8 und 19 in Z₁- und Z₂-Richtung wieder zurückgefahren und der Werkzeugrevolver 32 um seine Achse 33 gedreht, bis die für die neuen Bearbeitungsvor­ gänge erforderlichen Werkzeuge in ihre Arbeitsposition gebracht sind. Allgemein gilt gemäß der Erfindung, daß die formgebende Relativbewegung von Werkstücken und Werkzeugen durch program­ miertes Verfahren der Werkstücke in ihren Achsen X, Z und B erfolgt, dem bei Bedarf eine Y-Bewegung des Werkzeugs hinzuge­ fügt werden kann.

Die Maschine bietet also die Möglichkeit, in einer Bearbeitungs­ folge nacheinander beide Seiten eines Werkstückes zu bearbeiten, ohne daß das Werkstück zwischendurch die Maschine verlassen muß.

Zur Ergänzung der Bearbeitungsmöglichkeiten können am Werkzeug­ revolver 32 auch Hon- und/oder Schwingschleifeinheiten ange­ bracht sein. Damit ist in jeweils in derselben Werkstückauf­ spannung auch die Feinstbearbeitung einzelner Flächen möglich, die zu besonders geringen Rauhtiefen führt. Je nach Anforderung an die Werkstückqualität können diese letzten Bearbeitungsmög­ lichkeiten für eine oder für beide Werkstückseiten vorgesehen sein. Darüberhinaus kann wahlweise eine weitere Baugruppe für angetriebene Werkzeuge am Werkzeugrevolver zum Einsatz kommen. Das ermöglicht die Verwendung von Honahlen, die in Verbindung mit einer Oszillationsbewegung des Werkzeugkopfes in Y-Richtung verwendet werden. Auch Hart-Feinbohrstangen können eingesetzt werden, wobei in Y-Richtung ein Feinvorschub erfolgt.

Sind das Werkstück 12 an seiner Vorderseite und das Werkstück 24 an seiner Rückseite fertig bearbeitet, so wird ein Werkstück­ wechsel durchgeführt. Hierzu wird das Handhabungsgerät 49 durch Drehen des Werkzeugrevolvers 32 in seine Wechselposition ge­ bracht, die an der Unterseite des Werkzeugrevolvers liegt. Fig. 4.1 zeigt eine Draufsicht auf den Werkzeugrevolver in dieser Position. Um das Handhabungsgerät 49 sichtbar zu machen, ist der Werkzeugrevolver 32 entsprechend aufgebrochen darge­ stellt. Das Handhabungsgerät 49 ist, wie oben bereits erwähnt, als Winkelaufnehmer ausgebildet, der zwei Werkstückaufnahmen 52 und 53 trägt. Die Werkstückaufnahme 52 am Aufnahmearm 54 ist zum Spannkopf 23 der Werkstückspindel 22 hin ausgerichtet. Durch Verfahren des Werkstückspindelstocks 19 in Z₂-Richtung zum Handhabungsgerät 49 hin, durch Festspannen des Werkstücks 24 auf der Werkstückaufnahme 52 und Lösen des Werkstücks aus dem Spannkopf 23 wird das auf beiden Seiten fertig bearbeitete Werkstück 24 auf die Werkstückaufnahme 52 übergeben. Der Werk­ stückspindelstock 19 fährt dann zurück, so daß der Winkelaufneh­ mer 49 um seine Achse 51 entsprechend dem Pfeil 57 im Uhrzeiger­ sinn um 90° geschwenkt werden kann. Die Werkstückaufnahme 52 liegt nun vorne, so daß ein Operator oder ein Roboter das fer­ tige Werkstück 24 bequem abnehmen kann, was durch den Pfeil 58 in Fig. 4.2 angedeutet ist. Inzwischen übergibt der Werkstück­ spindelstock 8 das an seiner "Vorderseite" fertig bearbeitete Werkstück in der weiter oben bereits beschriebenen Weise an den Werkstückspindelstock 19, so daß im Spannkopf 23 dieses Werk­ stückspindelstocks 19 jetzt wieder ein halbfertiges Werkstück eingespannt ist, dessen "Rückseite" noch zu bearbeiten ist. Der Spannkopf 11 des Werkstückspindelstocks 8 ist frei.

Nachdem das Handhabungsgerät 49 entgegen dem Uhrzeigersinn in die in Fig. 4.3 gezeigte Position geschwenkt wurde, setzt der Operator oder ein Roboter in Richtung des Pfeiles 59 ein neues, unbearbeitetes Werkstück 12a auf die Werkstückaufnahme 53. Mit diesem Werkstück schwenkt das Handhabungsgerät im Uhrzeigersinn um 90°, so daß die Werkstückaufnahme 53 zur Werkstückspindel 9 des Werkstückspindelstocks 8 ausgerichtet ist. Der Werkstück­ spindelstock 8 wird in Z₁-Richtung zur Werkstückaufnahme 53 hingefahren und übernimmt das völlig unbearbeitete neue Werk­ stück 12a für die Bearbeitung seiner "Vorderseite". Auf diese Weise ist ein rascher Werkstückwechsel möglich, ohne, daß das halbbearbeitete Werkstück aus der Maschine entfernt und neu eingespannt werden muß. Das führt zu hochgenauen Bearbeitungs­ ergebnissen bei sehr rationeller Ausnutzung der Maschinenmög­ lichkeiten. Insbesondere ist, wird für die Werkstückabnahme und die Beschickung ein Roboter eingesetzt, auch ein vollautomati­ scher Betrieb möglich.

Claims (29)

1. Werkzeugmaschine für die Bearbeitung von im wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstücken, insbesondere von Werkstücken aus gehärtetem Stahl oder anderen harten Werkstoffen, mit einem Maschinenbett, zwei auf dem Maschinenbett in zwei einander kreuzenden Richtungen (X- und Z-Achse) relativ zueinander bewegbaren Werkstückspindelstöcken, in denen jeweils eine Werkstückspindel mit einer Werkstückspanneinrichtung gelagert und antreibbar ist, einem quer zur Ebene der X- und Z-Achse (Y-Achse) verfahrbaren Werkzeugkopf, einem am Werkzeugkopf gela­ gerten Werkzeugrevolver mit Werkzeugaufnahmen, Mitteln zum Drehen des Werkzeugrevolvers in verschiedene vorgegebene Posi­ tionen, in welchen jeweils ein ausgewähltes Werkzeug relativ zu einem eingespannten Werkstück eine vorgegebene Arbeitsposition einnimmt und Mitteln zum Bewegen von Werkstück und Werkzeug relativ zueinander in Abhängigkeit von einer zu erzeugenden Werkstückform, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrevolver (32) beiden Werkstückspindelstöcken (8, 19) gemeinsam zugeordnet ist und daß er Werkzeuge (36, 43, 44) für die simultane oder aufeinanderfolgende Bearbeitung von in den Werkstückspindel­ stöcken aufgespannten Werkstücken (12, 24) aufweist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Werkstückspindelstock (8, 19) unabhängig von dem anderen auf einem Kreuzschlitten (2, 3) in beiden Richtungen (X, Z) verfahrbar ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkopf (28) mit dem Werkzeugrevolver (32) an einer Maschinensäule (27) vertikal verfahrbar ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Werkstückspindelstock (8, 19) um eine zu seiner Verfahrebene (XZ-Ebene) senkrechte Achse (B-Achse) drehbar ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Werkzeugrevolver (32) Aufnahmen (37) für feststehende Werkzeuge (36) mit geometrisch bestimmten Schnei­ den und Aufnahmen (39) für weitere Werkzeuge (42, 43) aufweist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Achsen (C₁, C₂) der Werkstückspindeln (9, 22) beider Werkstückspindelstöcke (8, 19) in einer gemeinsamen, zu den Drehachsen (B₁, B₂) radialen Ebene verlaufen und daß die beiden Werkstückspindelstöcke (8, 19) so zueinander positio­ nierbar sind, daß die Werkstückspindelachsen in einer gemein­ samen Achse zusammenfallen.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens die Linearachsen (X₁, X₂; Z₁, Z₂) und die Drehechsen (B₁, B₂) der Werkstückspindelstöcke (8, 19) nume­ risch gesteuerte Maschinenachsen sind.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Linearachse (Y) des Werkzeugkopfs (28) eine numerisch gesteuerte Maschinenachse ist.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Werkzeugrevolver (32) beidseits gelagert ist.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Werkzeugkopf (28) als an vertikalen Führungen verfahrbares Joch mit zwei parallelen Tragarmen (31, 31a) ausge­ bildet ist und daß der Werkzeugrevolver (32) zwischen den Tragarmen angeordnet und beiderseits in den Tragarmen gelagert ist.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (33) des Werkzeugrevolvers (32) parallel zu einer gemeinsamen Achse (C₁-C₂) der beiden Werkstückspindeln (9, 22) verläuft.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Werkzeugrevolver (32) paarweise angeordnete Aufnahmen (37, 39) für Paare von Werkzeugen (36, 43, 44) oder Werkzeughaltern (34, 41, 42) aufweist und daß von den in die Aufnahmen eingesetzten Werkzeugen eines der einen und das andere der anderen Werkstückspindel (9, 22) für die Bearbeitung eines jeweils dort eingespannten Werkstücks (12, 24) zugeordnet ist.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrevolver (32) an seiner Umfangs­ fläche Koppeleinrichtungen (37) zum Ankoppeln von Werkzeughal­ tern (34) aufweist.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrevolver (32) an seinen beiden Stirnseiten axial gegenüberliegende Aufnahmen (39) für Werk­ zeuge (43, 44) und/oder Werkzeughalter (41, 42) aufweist.

15. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrevolver (32) wenigstens eine Schleifspindel (41, 42) mit einer Aufnahme für ein umlaufendes Schleifwerkzeug (43, 44), Versorgungsanschlüssen und einem Spindelantrieb aufweist.

16. Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schleifspindeln (41, 42) im wesentlichen parallel zur Revolverachse (33) entgegengesetzt zu den beiden Stirnflächen des Revolvers (32) orientiert im Werkzeugrevolver gelagert sind und daß auf die Schleifspindeln (41, 42) aufgespannte Schleif­ werkzeuge (43, 44) axial seitwärts aus den Stirnflächen des Revolvers herausragen.

17. Maschine nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifspindelachsen um einen kleinen Winkel (etwa 1-5°) geneigt zur Z-Achse der Maschine im Werkzeugrevolver (32) verlaufen.

18. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Werkstückspindel (9, 22) zum bearbeitungsgerechten Halten eines Werkstücks (12, 24) ein Spannfutter (11, 23) aufweist und daß am Spannfutter ein Abricht­ werkzeug (13, 26) zum Abrichten einer am Werkzeugrevolver (32) vorgesehenen Schleifscheibe (43, 44) angebracht ist.

19. Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Abrichtwerkzeug (13, 26) ein Abrichtring vorgesehen ist, welcher die Werkstückspindelachse (C₁, C₂) konzentrisch umgibt.

20. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrevolver (32) Aufnahmen mit Versorgungsanschlüssen für wenigstens eine Schwingschleifeinheit aufweist.

21. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrevolver (32) Aufnahmen mit Versorgungsanschlüssen für Werkzeuge zum Honen und/oder Hart- Feinbohren aufweist.

22. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrevolver (32) ein Handhabungs­ gerät (49) für den automatischen oder halbautomatischen Werk­ stückwechsel trägt.

23. Maschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Handhabungsgerät (49) für den Werkstückwechsel eine am Werkzeugrevolverumfang angebrachte, um eine zur Werkzeugrevol­ verachse (33) im wesentlichen radial verlaufende Achse (51) schwenkbare zweiarmige Wechslereinheit vorgesehen ist, deren Arme (54, 56) sich in einer zur Schwenkachse (51) radialen Ebene etwa rechtwinklig zueinander erstrecken und an ihren freien Enden Mittel (52, 53) zum Erfassen und Halten jeweils eines Werkstücks (12, 12a, 24) aufweisen und durch Verfahren des Werk­ zeugkopfes (28) und Verfahren und Drehen eines Werkstückspindel­ stocks (8, 19) in eine werkstücktransferierende Position bewegbar sind.

24. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Späneentsorgungseinrichtung mit Mit­ teln (46, 47, 48) zum separaten Auffangen und Abführen der beim Schleifen einerseits und bei der anderweitigen Werkstückbearbei­ tung andererseits entstehenden Späne vorgesehen ist.

25. Maschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden und die Seitenbegrenzungen des Arbeitsraumes der Ma­ schine eine Sammel- und Abflußrinne (46) für das beim Schlei­ fen zugeführte, mit Abtragsmaterial beladene Kühlschmiermittel bilden und daß zusätzlich ein Auffangbehälter vorgesehen ist, welcher zur Aufnahme von Spänen, die bei den übrigen Bearbei­ tungsvorgängen entstehen, über der Rinne (46) im Arbeitsraum der Maschine positionierbar ist.

26. Maschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß im Auffangbehälter (47) ein umlaufendes Transportband (48) zum Abfördern der aufgefangenen Späne aus dem Arbeitsraum der Maschine angeordnet ist.

27. Maschine nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Späneentsorgungseinrichtung zwischen den Werkstückspindelstöcken (8, 19) angeordnet ist.

28. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlschmierstoffdüsen für die Zuführung von Kühlschmiermittel zu den Kontaktzonen zwischen den Werkstücken (12, 24) und den Werkzeugen (43, 44) bei der Werkstückbearbeitung vorgesehen sind und daß die Kühlschmierstoffdüsen entsprechend der Verlagerung der Kontaktzonen während der Werkstückbearbei­ tung im Sinne einer optimalen Kühlschmierstoffversorgung beider Kontaktzonen numerisch gesteuert bewegbar sind.

29. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindelstöcke (8, 19) in Rich­ tung einer gemeinsamen Spindelachse (C₁, C₂) bis in eine Posi­ tion aufeinanderzubewegbar sind, in der die Spanneinrichtungen (11, 23) beider Werkstückspindeln (9, 22) ein zunächst in einer Spindel gehaltenes Werkstück an axial entgegengesetzten Seiten greifen, daß die Werkstückspindeln (9, 22) bei der Werkstücküber­ gabe mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit antreibbar sind, daß wenigstens eine Werkstückspindel einen Sensor zum Erfassen einer zwischen der Spindel und einem eingespannten Werkstück entstehenden Drehmomentänderung aufweist, welche ein entspre­ chendes Signal abgibt, wenn die Spanneinrichtung der zweiten Werkstückspindel das Werkstück zur Übernahme ergriffen hat, und daß Mittel zum Lösen der das Werkstück zunächst haltenden Spanneinrichtung beim Auftreten des Signals vorgesehen sind.