DE4431374A1 - Werkzeugträgerbaugruppe an einer Werkzeugmaschine - Google Patents
Werkzeugträgerbaugruppe an einer WerkzeugmaschineInfo
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- G05B2219/50011—Two spindles drive single large tool, cooperation of spindles
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugträgerbaugruppe an einer Werkzeug
maschine für die Bearbeitung von Werkstücken mit hoher Genauigkeit und
hoher Produktivität, insbesondere eine Schleifscheibenträgerbaugruppe an
einer Profilschleifmaschine, die aus zwei separaten Werkzeugschlitten
besteht, auf denen je eine Werkzeugspindel mit einem zugehörigen An
triebsmotor sich befinden, wobei die Werkzeugspindeln koaxial zueinander
angeordnet sind und jeder Werkzeugschlitten durch einen Antriebsmotor in
axialer Richtung CNC-gesteuert bewegbar ist.
Aus der DE-OS 42 10 710 ist eine Einrichtung zum Profilschleifen von
Werkstücken bekannt, die zwei Schleifsupporte aufweist. Beide Schleif
supporte sind bei dieser Lösung auf einem Schwenkteil angeordnet und
tragen je eine Schleifspindel. Jede dieser koaxial angeordneten Schleif
spindeln wird von einem zugehörigen Motor angetrieben. Beide Schleifsup
porte sind CNC-gesteuert axial verschiebbar. Die Schleifspindeln nehmen
je eine Schleifscheibe auf, wobei durch diese Werkzeuganordnung es mög
lich ist, mit nur einer Schleifscheibe oder mit beiden Schleifscheiben
gleichzeitig das Werkstück zu bearbeiten.
Insbesondere bei der Bearbeitung von Werkstücken mit großen Schleif
scheiben und hohen Abtragsleistungen weist diese Lösung Nachteile auf.
Einerseits steht für den Antrieb beider Schleifscheiben jeweils nur die
Leistung des zugehörigen Antriebsmotors zur Verfügung. Dadurch werden
die zu erreichenden Abtragsleistungen am Werkstück und somit die Pro
duktivität der Maschine begrenzt.
Andererseits können im Betrieb mit nur einer Schleifscheibe und einem
Antriebsmotor thermische Verlagerungen infolge nichtsymmetrischer Wärme
quellen auftreten, welche die Bearbeitungsgenauigkeit der Maschine be
einträchtigen.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Lösung besteht darin, daß die Be
arbeitungsgenauigkeit durch elastische Verformungen der Werkzeugträger
baugruppe während des Bearbeitungsprozesses gemindert wird. Dieser Um
stand ist im wesentlichen durch die einseitige Anordnung der Schleif
scheibe auf der Schleifspindel bedingt. Sowohl durch das Eigengewicht
der Schleifscheibe als auch durch die an der Wirkstelle Schleifscheiben
Werkstück auftretenden Bearbeitungskräfte entstehen Biegemomente. Diese
Biegemomente sind umso größer, je weiter die Schleifscheibe auf der
Schleifspindel auskragt und je größer der Durchmesser und das Eigenge
wicht der Schleifscheibe und die Bearbeitungskräfte sind. Deshalb führt
insbesondere die Bearbeitung von Werkstücken mit großen Schleifscheiben
und hohen Spanabnahmen zu größeren elastischen Verformungen der Werk
zeugträgerbaugruppe.
Eine weitere Lösung zu einer Werkzeugträgeranordnung ist aus der Praxis
bekannt. Der Werkzeugträger besteht dabei ebenfalls aus zwei koaxial an
geordneten Schleifspindeln. Die beiden Schleifspindeln werden von einem
gemeinsamen Antriebsmotor angetrieben. Auf den Schleifspindeln befinden
sich jeweils ein oder mehrere Schleifscheiben. Die eine Schleifspindel
ist in der Regel mit einer oder mehreren Schleifscheiben für die
Schruppbearbeitung bestückt, während die andere Schleifspindel eine
oder mehrere Schleifscheiben für die Schlichtbearbeitung aufnimmt. In
Abhängigkeit von den durchzuführenden Arbeitsgängen werden die Schleif
scheiben mit dem Werkstück in Eingriff gebracht, so daß sich wahlweise
eine der Schleifspindeln in Arbeitsstellung befindet.
Diese bekannte Lösung weist mehrere Nachteile auf. So kann bei dieser
Werkzeugträgeranordnung die Bearbeitung des Werkstückes stets nur mit
einer Schleifspindel erfolgen. Für den Antrieb der Schleifspindel steht
nur ein Antriebsmotor zur Verfügung.
Als weiterer Nachteil ist zu verzeichnen, daß auch bei dieser Lösung
sich elastische Verformungen des Werkzeugträgers negativ auf die Bear
beitungsgenauigkeit auswirken. Die Ursache dafür ist die bereits be
schriebene Entstehung von Biegemomenten. Durch die weiter auskragende
Anordnung der Schleifscheiben auf den Schleifspindeln, die bei der An
ordnung von mehr als einer Schleifscheibe auf der Schleifspindel unver
meidbar ist, erhöhen sich zusätzlich die Biegemomente.
Darüber hinaus bedingt diese bekannte Werkzeugträgeranordnung, daß
die im Bearbeitungsprozeß entstehenden Wärmequellen zwangsläufig
zu thermischen Verlagerungen der Schleifspindeln und der Schleif
scheiben führen. Dabei wirken sich bei der Schrupp- und Schlicht
bearbeitung die Wärmequellen mit unterschiedlicher Intensität aus,
was zu unterschiedlichen Verlagerungen während des gesamten Arbeits
prozesses führt. Insgesamt ergeben sich unvermeidbare thermische Ver
lagerungen, die einen negativen Einfluß auf die Qualität des zu be
arbeitenden Werkstückes haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugträgerbau
gruppe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Übertra
gung einer hohen Antriebsleistung auf ein Werkzeug oder mehrere Werk
zeuge ermöglicht und gleichzeitig den negativen Einfluß von thermischen
Verlagerungen und elastischen Verformungen auf die Bearbeitungsge
nauigkeit gering hält.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Werkzeug
spindeln torsions- und biegesteif durch eine Werkzeugaufnahme mitein
ander verbunden sind, die sich beidseitig auf Aufnahmezapfen der Werk
zeugspindeln abstützt, wobei die fügestellen zwischen der Werkzeugauf
nahme und den Aufnahmezapfen als kraftschlüssige Verbindungen ausge
bildet sind, und daß sowohl die Antriebsmotoren für die axiale Be
wegung der Werkzeugschlitten als auch die Antriebsmotoren der Werk
zeugspindeln über eine Steuereinrichtung in ihrer Funktion koordinierbar
sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß
die kraftschlüssigen Verbindungen zwischen der Werkzeugaufnahme und den
Aufnahmezapfen der Werkzeugspindeln als Dehnspannverbindungen ausgeführt
sind.
Die Dehnstellen der Dehnspannverbindungen können in vorteilhafter Weise
entweder in den Aufnahmezapfen der Werkzeugspindeln oder in der Werk
zeugaufnahme angeordnet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,
daß auf der Werkzeugaufnahme ein oder mehrere Werkzeuge angeordnet
sind.
Für die Erfindung ist es außerdem von Vorteil, wenn die Werkzeug
aufnahme auf einer Seite mit dem Aufnahmezapfen axial verschiebbar
verbunden ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß durch die Verbindung der beiden Werkzeugspindeln über die Werkzeug
aufnahme eine thermosymmetrische Werkzeugträgerbaugruppe entsteht.
Thermische Verlagerungen des Werkzeugträgers können somit auf ein Min
destmaß reduziert werden. Das Werkzeug oder die Werkzeuge behalten
während des Bearbeitungsprozesses ihre Position relativ zur Werkstück
achse bei, so daß die Bearbeitung des Werkstückes mit hoher Genauigkeit
erfolgen kann. Infolge der torsionssteifen Kopplung beider Werkzeug
spindeln ist es möglich, die Leistung beider Antriebsmotoren auf das
Werkzeug oder die Werkzeuge zu übertragen. Hohe Abtragsleistungen am
Werkstück können dadurch erreicht werden.
Weiterhin werden durch die beidseitige Lagerung der Werkzeugaufnahme
auf den Werkzeugspindeln die Biegemomente, die infolge des Eigengewich
tes des Werkzeuges sowie durch die Bearbeitungskräfte entstehen, auf ein
Minimum reduziert. Dieser Umstand wirkt sich insbesondere beim Einsatz
großer und schwerer Werkzeuge sowie bei der Bearbeitung des Werkstückes
mit großen Spanabnahmen positiv aus.
Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Werkzeugträgerbaugruppe somit
die Bearbeitung des Werkstückes mit hoher Produktivität bei gleich
zeitiger Gewährleistung einer hohen Qualität.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher er
läutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Werk
zeugträgerbaugruppe mit vier Schleifscheiben zum Profil
schleifen
Fig. 2 eine Werkzeugaufnahme mit einer Schleifscheibe zum Schleifen
von Rotoren für Schraubenverdichter.
Das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die An
ordnung der erfindungsgemäßen Werkzeugträgerbaugruppe auf dem
Schwenkteil 15 einer Profilschleifmaschine. Die beiden separaten
Werkzeugschlitten 8, 9 sind axial verschiebbar auf dem Schwenkteil
15 gelagert. Die axiale Verschiebung der beiden Werkzeugschlitten
8, 9 wird durch die Antriebsmotoren 6, 7 mit den zugehörigen Spindel
trieben 16, 17 erreicht. Beide Antriebsmotoren 6, 7 stehen über eine
Steuereinrichtung 12 in Verbindung.
Jeder der beiden Werkzeugschlitten 8, 9 trägt eine Werkzeugspindel
1, 2, der jeweils ein Antriebsmotor 10, 11 zugeordnet ist. Die Kraft
übertragung von den Antriebsmotoren 10, 11 auf die Werkzeugspindeln
1, 2 erfolgt über die Riementriebe 18, 19.
Die beiden Werkzeugspindeln 1, 2 befinden sich in einer koaxialen An
ordnung und nehmen gemeinsam eine Werkzeugaufnahme 3 auf, auf der
mehrere Werkzeuge 14 - bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich
um vier Schleifscheiben - gespannt sind.
Die Antriebsmotoren 10, 11 der Werkzeugspindeln 1, 2 stehen über eine
Steuereinrichtung 12 in Verbindung. Die Werkzeugaufnahme 3 ist kraft
schlüssig mit den Aufnahmezapfen 4, 5 der Werkzeugspindeln 1, 2 ver
bunden. Die kraftschlüssigen Verbindungen sind als Dehnspannver
bindungen ausgeführt. Die Dehnstellen 13 der Dehnspannverbindungen
sind hierbei in der Werkzeugaufnahme 3 angeordnet.
Die Fig. 2 zeigt die Anordnung nur eines Werkzeuges 14 auf der Werk
zeugaufnahme 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem
Werkzeug 14 um eine besonders große und kompakte Schleifscheibe, wie
sie z. B. für die Bearbeitung von Rotoren für Schraubenverdichter er
forderlich ist.
Die Werkzeugaufnahme 3 ist kraftschlüssig mit den Aufnahmezapfen 4, 5
der Werkzeugspindeln 1, 2 verbunden. Die kraftschlüssigen Verbindungen
sind ebenfalls als Dehnspannverbindungen ausgeführt. In diesem Fall sind
die Dehnstellen 13 der Dehnspannverbindungen in den Aufnahmezapfen 4, 5
der Werkzeugspindeln 1, 2 angeordnet.
Die Werkzeugaufnahme 3 wird so von den Aufnahmezapfen 4, 5 aufgenommen,
daß sie auf der einen Seite direkt an der Anlagefläche des Aufnahme
zapfens 4 anliegt und auf der anderen Seite einen geringfügigen Abstand
s zur Anlagefläche des Aufnahmezapfens 5 aufweist.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Werkzeugträgerbaugruppe ist
folgende:
Das Werkzeug 14 oder die Werkzeuge 14 wird/werden außerhalb der Werk
zeugmaschine auf die Werkzeugaufnahme 3 geschoben und mit dieser ver
spannt. Nachdem beide Werkzeugschlitten 8, 9 in ihre Endpositionen ge
fahren sind, wird die Werkzeugaufnahme 3 in den Zwischenraum zwischen
den Werkzeugspindeln 1, 2 gebracht. Danach wird die Werkzeugaufnahme 3
auf den Aufnahmezapfen 4 der Werkzeugspindel 1 geschoben. Wenn die Werk
zeugaufnahme 3 mit ihrer Stirnfläche exakt an der Anlagefläche des Auf
nahmezapfens 4 anliegt, wird diese über die Dehnstelle 13 kraftschlüssig
mit dem Aufnahmezapfen 4 verbunden.
Daraufhin führen die Werkzeugschlitten 8, 9 eine Relativbewegung um
einen vorgegebenen Betrag zueinander aus. Der Betrag für die Relativbe
wegung wird vorteilhafter Weise so festgelegt, daß zwischen der Stirn
fläche der Werkzeugaufnahme 3 und der Anlagefläche des Aufnahmezapfens 5
ein geringfügiger Abstand s eingehalten wird. Nach dem Erreichen dieser
Position wird die Werkzeugaufnahme 3 über die Dehnstellen 13 kraft
schlüssig mit dem Aufnahmezapfen 5 verbunden. Beide Werkzeugspindeln
1, 2 sind dadurch torsions- und biegesteif miteinander gekoppelt. Der
rotatorische Antrieb der Werkzeugaufnahme 3 erfolgt gleichzeitig durch
die beiden Antriebsmotoren 10, 11 über die Werkzeugspindeln 1, 2. Für
die Bearbeitung des Werkstückes 20 steht somit die Leistung beider An
triebsmotoren 10, 11 zur Verfügung. Die beiden Antriebsmotoren 10, 11
werden dabei in ihrer Funktion durch die Steuereinrichtung 12 koordi
niert.
Für bestimmte Bearbeitungsaufgaben ist es vorgesehen, daß der An
trieb der Werkzeugaufnahme 3 mit dem/den darauf befindlichen Werk
zeug(en) 14 nur über einen der Antriebsmotoren 10 oder 11 realisiert
wird.
Infolge der Kopplung der beiden Werkzeugspindeln 1, 2 durch
die Werkzeugaufnahme 3 führen die beiden Werkzeugschlitten 8, 9 die
axiale Verschiebebewegung gemeinsam aus.
Der Antrieb für die axiale Verschiebung der Werkzeugträgerbaugruppe
erfolgt über die Antriebsmotoren 6, 7. Die beiden Antriebsmotoren
6, 7 werden ebenfalls in ihrer Funktion durch die Steuereinrichtung
12 koordiniert.
Für bestimmte Bearbeitungsaufgaben ist es vorgesehen, daß der Antrieb
für die axiale Verschiebung der Werkzeugträgerbaugruppe nur über einen
der Antriebsmotoren 6 oder 7 realisiert wird.
Bezugszeichenliste
1 Werkzeugspindel
2 Werkzeugspindel
3 Werkzeugaufnahme
4 Aufnahmezapfen
5 Aufnahmezapfen
6 Antriebsmotor (des Werkzeugschlittens 8)
7 Antriebsmotor (des Werkzeugschlittens 9)
8 Werkzeugschlitten
9 Werkzeugschlitten
10 Antriebsmotor (der Werkzeugspindel 1)
11 Antriebsmotor (der Werkzeugspindel 2)
12 Steuereinrichtung
13 Dehnstelle
14 Werkzeug
15 Schwenkteil
16 Spindeltrieb
17 Spindeltrieb
18 Riementrieb
19 Riementrieb
20 Werkstück
s Abstand
2 Werkzeugspindel
3 Werkzeugaufnahme
4 Aufnahmezapfen
5 Aufnahmezapfen
6 Antriebsmotor (des Werkzeugschlittens 8)
7 Antriebsmotor (des Werkzeugschlittens 9)
8 Werkzeugschlitten
9 Werkzeugschlitten
10 Antriebsmotor (der Werkzeugspindel 1)
11 Antriebsmotor (der Werkzeugspindel 2)
12 Steuereinrichtung
13 Dehnstelle
14 Werkzeug
15 Schwenkteil
16 Spindeltrieb
17 Spindeltrieb
18 Riementrieb
19 Riementrieb
20 Werkstück
s Abstand
Claims (6)
1. Werkzeugträgerbaugruppe an einer Werkzeugmaschine für die Be
arbeitung von Werkstücken mit hoher Genauigkeit und hoher Produkti
vität, insbesondere Schleifscheibenträgerbaugruppe an einer Profil
schleifmaschine, die aus zwei separaten Werkzeugschlitten besteht,
auf denen je eine Werkzeugspindel mit einem zugehörigen Antriebsmotor
sich befinden, wobei die Werkzeugspindeln koaxial zueinander ange
ordnet sind und jeder Werkzeugschlitten durch einen Antriebsmotor
in axialer Richtung CNC-gesteuert bewegbar ist, dadurch gekennzeich
net, daß beide Werkzeugspindeln (1, 2) torsions- und biegesteif durch
eine Werkzeugaufnahme (3) miteinander verbunden sind, die sich beid
seitig auf Aufnahmezapfen (4, 5) der Werkzeugspindeln (1, 2) ab
stützt, wobei die Fügestellen zwischen der Werkzeugaufnahme (3) und
den Aufnahmezapfen (4, 5) als kraftschlüssige Verbindungen ausgebildet
sind, und daß sowohl die Antriebsmotoren (6, 7) für die axiale Bewe
gung der Werkzeugschlitten (8, 9) als auch die Antriebsmotoren (10, 11)
der Werkzeugspindeln (1, 2) über eine Steuereinrichtung (12) in ihrer
Funktion koordinierbar sind.
2. Werkzeugträgerbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die kraftschlüssigen Verbindungen zwischen der Werkzeugaufnahme (3)
und den Aufnahmezapfen (4, 5) der Werkzeugspindeln (1, 2) als Dehn
spannverbindungen ausgeführt sind.
3. Werkzeugträgerbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dehnstellen (13) der Dehnspannverbindungen in den Aufnahmezapfen
(4, 5) der Werkzeugspindeln (1, 2) angeordnet sind.
4. Werkzeugträgerbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dehnstellen (13) der Dehnspannverbindungen in der Werkzeugaufnah
me (3) angeordnet sind.
5. Werkzeugträgerbaugruppe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Werkzeugaufnahme (3) ein oder mehrere
Werkzeuge (14) angeordnet sind.
6. Werkzeugträgerbaugruppe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahme (3) auf einer Seite mit dem
Aufnahmezapfen (4 oder 5) axial verschiebbar verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944431374 DE4431374A1 (de) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | Werkzeugträgerbaugruppe an einer Werkzeugmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944431374 DE4431374A1 (de) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | Werkzeugträgerbaugruppe an einer Werkzeugmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4431374A1 true DE4431374A1 (de) | 1996-03-07 |
Family
ID=6527312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944431374 Withdrawn DE4431374A1 (de) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | Werkzeugträgerbaugruppe an einer Werkzeugmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4431374A1 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998002789A1 (en) * | 1996-07-16 | 1998-01-22 | Anca Pty. Ltd. | Programmable steady rest |
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WO2022128634A1 (de) | 2020-12-18 | 2022-06-23 | Reishauer Ag | Werkzeugkopf und verfahren zum betrieb eines werkzeugkopfes, sowie werkzeugmaschine mit einem derartigen werkzeugkopf |
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-
1994
- 1994-08-29 DE DE19944431374 patent/DE4431374A1/de not_active Withdrawn
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CN102015180B (zh) * | 2008-03-31 | 2015-10-07 | 利勃海尔-齿轮技术有限责任公司 | 加工头 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FRITZ WERNER & NILES WERKZEUGMASCHINEN AG I.K., 12 |
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