DE4435024A1 - Bohr- und Fräsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohr- und Fräsmaschine mit einer am Maschinenständer geführten Vorrichtungspalette mit den max. Abmessungen 500 × 630 mm und vorzugsweise zwei am Maschinen­ bett geführten Arbeitsspindeln. Die Arbeitsspindeln sind ver­ tikal mit nach oben stehenden Werkzeugen angeordnet und führen maximal eine horizontale Vorschubbewegung aus.

Es sind selbstladende Drehmaschinen bekannt mit feststehendem Werkzeugrevolver, deren vertikale Arbeitsspindeln mit unten angeordnetem rotierenden Werkstückspannfutter zwei lineare Vorschubbewegungen ausführen, welche nicht nur für die Bear­ beitung der Werkstücke, sondern auch für die automatische Werkstückbeladung genutzt werden. Drehmaschinen eignen sich jedoch nur unzureichend für die Bearbeitung kubischer Werk­ stücke.

Ausgehend vom deutschen Patent DE 34 16 660 A1 soll deshalb eine Bohr- und Fräsmaschine für die schnelle Serienfertigung von kubischen Werkstücken konzipiert werden.

Diese Maschine soll sich durch eine einfache platz- und kostensparende Werkstückbe- und -entladung auszeichnen. Sie soll sich für umweltschonende Trockenbearbeitung eignen. An der neuen Maschine soll ein fest integrierter Plandrehkopf möglich sein und gleichzeitig soll sie sich für Hoch­ geschwindigkeitsbearbeitung bei maximaler thermischer Stabilität eignen. Darüber hinaus sollen für den Werkzeug­ wechsel Span-zu-Span-Zeiten von ca. 1 sec. erreichbar sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Erfindungsgemäß sind an der neuen Bohr- und Fräsmaschine am Maschinenbett zwei vertikale Arbeitsspindeln, beispielsweise eine Hochgeschwindigkeitsspindel und eine Plandrehspindel ge­ führt, welche mit nach oben gerichteten Werkzeugen unabhängig voneinander beladen werden. Am Maschinenständer ist die seit­ lich hängende horizontal drehbare Palette mit der Werkstück­ spannvorrichtung geführt. Mit der Palette werden am Maschinen­ ständer mindestens eine horizontale und eine vertikale Vorschubbewegung ausgeführt. Auf diese Weise können die linearen Vorschubbewegungen des Maschinenständers nicht nur zur Bearbeitung des Werkstückes, sondern auch für das Greifen von Werkstücken genutzt werden, indem die auf der Palette mon­ tierte Turm- oder Winkelspannvorrichtung beispielsweise von oben auf ein Werkstück abgesenkt wird, welches auf einem Transportband bereitgestellt ist. Zum Transport einfacher Werkstücke können Friktionsrollenbänder oder Schleppketten vorgesehen werden. Für die Handhabung von Werkstücken mit schwieriger Lageorientierung bieten sich Umlaufbänder mit Werkstückträgern an.

Die beiden Arbeitsspindeln sind auf einer gemeinsamen horizon­ talen Führungsachse mit individuell angetriebenen Kugelumlauf­ muttern zur Verbesserung der Thermostabilität vorne am Maschinenbett montiert. An den beiden Enden der Führungsachse ist jeweils ein Werkzeugscheibenmagazin montiert, aus dem die Werkzeuge im Pick-up-System ohne Werkzeugwechsler automatisch gewechselt werden.

Auf diese Weise wird ein aufwendiger Werkzeugwechsler durch die zweite Arbeitsspindel ersetzt. Sehr kurze Span-zu-Span- Zeiten können erreicht werden, indem eine Spindel mit Werkzeu­ gen beladen wird, während die andere Spindel das Werkstück be­ arbeitet.

Zwei einfache Werkstücke können auch in einer Doppelauf­ spannung gleichzeitig zweispindlig bearbeitet werden. Außerdem ist ein nachträglicher Ausbau von der einspindligen Maschine mit einem oder zwei Scheibenmagazinen bis zur kompletten zweispindligen Maschine möglich.

Durch die in der Arbeitsspindel nach oben gerichteten Bohr- und Fräswerkzeuge wird eine optimale schwerkraft-orientierte Späneabfuhr ermöglicht. Die Arbeitsspindeln sind vorzugsweise als Motorspindeln mit einachsigem Führungssystem konzipiert und begünstigen durch die kompakten Abmessungen des Spindelschlittens den Spänefall in den darunterliegenden Späneförderer.

Die neue Maschine kann mit einem schwenkbaren Palettenwechsler für den schnellen Vorrichtungswechsel ausgerüstet werden. Dar­ über hinaus besteht die Möglichkeit, die neue Maschine auch für die Klein- und Mittelserienfertigung zu nutzen, indem statt des Palettenwechslers ein Palettenrundpool mit horizon­ taler Drehachse am Maschinenbett seitlich montiert wird.

In den nachstehend aufgeführten Zeichnungen wird ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 Ansicht von oben auf die komplette Bohr- und Fräsmaschine,

Fig. 2 Seitenansicht der Bohr- und Fräsmaschine ohne Palettenwechsler, Werkzeugmagazin, Werkstücktransport­ band und Schaltschränke.

Die Bohr- und Fräsmaschine weist ein beispielsweise in Guß­ konstruktion ausgeführtes Maschinenbett (1) mit zwei an der Oberseite montierten horizontalen Linearführungen für die Be­ wegung des Maschinenständers (2) auf. Die beiden horizontalen Linearführungen für die Querbewegung der beiden Spindelschlitten (3a, b) sind an der Frontseite des Maschinenbettes (1) vorgesehen. Am Maschinenständer (2) sind zwei vertikale Linearführungen für die Bewegung der Palettenspanneinheit (4) montiert, in welche standardisierte Paletten (5a, b) vorzugsweise mit aufgeschraubtem Vorrichtungsturm (6) automatisch eingewechselt werden.

Durch Drehung der Palettenspanneinheit (4) ist eine Werkstück­ bearbeitung von drei oder vier Seiten möglich.

Der automatische Wechsel der Palette (5a) erfolgt, indem der Maschinenständer (2) zurückfährt, und der Palettenwechsler (7) um 90° in eine vertikale Lage schwenkt und gleichzeitig um 90° dreht. Diese Bewegung wird durch die Neigung der Drehachse (8) des Palettenwechslers (7) um 45° in zwei Raumachsen erreicht. Der Maschinenständer (2) fährt nun nach vorne in Richtung der Arbeitsspindeln (10a, b) und führt die Palette (5a) beispielsweise in den freien unteren Palettengreifer (9) des Palettenwechslers (7) ein.

Nachdem die Palette (5a) seitlich am Palettengreifer (7) an­ gekuppelt wurde, fährt die leere Palettenspanneinheit (4) im Maschinenständer (2) nach oben in die Übergabeposition der zweiten Palette (5b). Sobald die neue Palette (5b) am Palettenwechsler (7) entkuppelt wurde, fährt der Maschinen­ ständer (2) mit der neuen Palette (5b) zurück, und der Palettenwechsler (7) schwenkt mit der alten Palette (5a) in die ursprüngliche horizontale Lage zurück.

Zum automatischen Werkstückwechsel ist kein Palettenwechsel notwendig.

Die Werkstücke (13a, b) werden beispielsweise auf einem Transportband (11) mit zwei Querverschiebeeinrichtungen (12) gespeichert und transportiert.

Die Arbeitsspindeln (10a, b) der Maschine sind während des Werkstückwechsels in einer geschützten Position in den beiden Endlagen ihrer Führungsachse positioniert. Dadurch ist es möglich, die Querverschiebeeinrichtung (12) des Transportbandes (11) zwischen den beiden Spindelschlitten (3a, b) hindurch, bis nah an den in vorderster Position wartenden Maschinenständer (2) heranzuführen.

Am Vorrichtungsturm (6) wird nur die Hälfte aller Spannplätze mit Werkstücken (13a, b) belegt. So können die freien Spannplätze hauptzeitparallel zur Reinigung abgeblasen oder gespült werden. Außerdem wird ein schneller Werkstückwechsel realisiert, indem durch entsprechende Positionierung des Maschinenständers (2) mit der Palettenspanneinheit (4), zunächst die hydraulischen Schwenkspanner (15) eines freien Spannplatzes des Vorrichtungsturms (6) das nächste unbearbeitete, bereitgestellte Werkstück (13b) greifen. Danach wird mit den Schwenkspannern eines belegten Spannplatzes nach einer Drehung des Vorrichtungsturms (6) das letzte fertigbearbeitete Werkstück (13a) auf der Querverschiebeeinrichtung (12) des Transportbandes (11) abgelegt. Die Querverschiebeeinrichtung (12) teleskopiert das fertigbearbeitete Werkstück (13a) anschließend zum Transportband (11) und ermöglicht das Schließen des Maschinenarbeitsraumes.

Am linken und rechten Ende der horizontalen Führungsachse der beiden Spindelschlitten (3a, b) ist jeweils ein Werkzeugscheibenmagazin (14) mit vertikaler Drehachse vorgesehen, welches zum Werkzeugwechsel in axialer Richtung um ca. 100 mm angehoben werden kann. Der Werkzeugwechsel erfolgt im bekannten Pick-up-System, indem beispielsweise der linke Spindelschlitten (3a) in die linke Endlage fährt und damit ein Werkzeug (17), das sich in der Spindel (10a) befindet, in einer freien Tasche (16) des Scheibenmagazins (14a) positioniert. Das komplette Scheibenmagazin (14a) wird um ca. 100 mm angehoben und entnimmt dadurch ein Werkzeug (17) aus der Spindel (10a). Durch Drehung des Scheibenmagazins (14a) wird ein neues Werkzeug (17) bereitgestellt und durch Absenken um ca. 100 mm wird der Werkzeugwechsel abgeschlossen.

Während an der linken Spindel (10a, b) ein Werkzeug (17) gewechselt wird, bearbeitet die rechte Spindel (10b) das im Vorrichtungsturm (6) gespannte Werkstück (13a).

Claims (3)

1. Bohr- und Fräsmaschine mit einer am Maschinenständer (2) geführten Palettenspanneinheit und vorzugsweise zwei am Maschinenbett (1) geführten vertikalen Arbeitsspindeln (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Palette (5a, b) mit dem Vorrichtungsturm in einer vertikalen und mindestens in einer horizontalen Richtung linear verfahrbar ist, wobei die Linearbewegungen zusammen mit einem in der Arbeitsspindel (10a, b) rotierenden Werkzeug (17) den Bohr- und Fräsvorgang bewirken und andererseits die Linearbewegungen mit dem Vorrichtungsturm (6) für das selbsttätige Greifen und Spannen von bereitgestellten Werkstücken (13a, b) nutzbar sind.

2. Bohr- und Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich zu einem herkömmlichen Palettenwechsler (7) im Bereich einer separaten Werk­ stückzuführeinrichtung eine Werkstückgreifposition für den auf der Palette (5a, b) montierten Vorrichtungsturm (6) vorgesehen ist.

3. Bohr- und Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vorzugsweise zwei vertikale unabhängig voneinander mit nach oben gerichteten Werkzeugen (17) beladbare Arbeitsspindeln (10a, b) auf einer gemeinsamen Antriebs- und Führungsachse ohne zusätzliche Schwenk- oder Kippbewegungen abwechselnd oder auch gleichzeitig ein gemeinsames NC-Programm zur Komplettbearbeitung des gleichen Werkstückes (13a, b) ausführen.