WO2010105717A1 - Machine tool and method for machining workpieces - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a machine tool for machining workpieces according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a corresponding method for machining workpieces.
- a machine tool with a spindle drum on which a plurality of working spindles are arranged hanging.
- the spindle drum can be rotated around a vertical axis so that workpieces to be machined can be processed at several processing stations.
- a loading and unloading station is provided so that the work spindles can pick up the workpieces to be machined independently and store them again after processing.
- the workpieces to be processed pass through a machining cycle in the machine tool and are brought from one machining position to the next machining position by pivoting the spindle drum. In the respective machining position, the spindle drum is fixed, so that the machining of the workpieces can take place.
- a disadvantage of the known machine tool is that the spindle drum together with the work spindles represent a large mass to be accelerated and braked, so that high forces act during acceleration and deceleration and the machine tool accordingly has to be of solid construction.
- a machine tool in which one or more work spindle units are arranged suspended on a bridge unit.
- the bridge unit can be pivoted about a vertical axis, so that the work spindle unit or working spindle unit units can be arranged within different processing sectors.
- Each work spindle unit is movable relative to the vertical axis in the radial direction and in the vertical direction on the bridge unit.
- the invention is therefore an object of the invention to provide a machine tool for multi-station machining of workpieces, which is simple and therefore inexpensive to produce.
- a machine tool having the features of claim 1. Because at most two work spindles are arranged on the spindle carrier, the spindle carrier can be made much simpler, so that the mass to be accelerated and braked is small. The entire structure of the machine tool can be simplified thereby.
- the pivot axis can be used not only to move the respective work spindle from one machining position to the next machining position, but also to position the workpiece to be machined relative to a tool.
- the pivot axis of the spindle carrier is thus a complete rotary machining axis (C axis). This makes it possible to simplify the processing stations since linear infeed axes required in the prior art can be omitted.
- the spindle axis can be positioned exclusively by pivoting the spindle carrier in the horizontal x-direction and the horizontal y-direction, ie along the circular arc, the machining of a workpiece on a linearly non-movable processing station is effected exclusively by the numerically controlled pivot axis (C -Axis) of the spindle carrier and / or the numerically controlled linear axis (z-axis), which is provided by the linear movability of the work spindle in the z-direction.
- C -Axis the numerically controlled pivot axis
- z-axis numerically controlled linear axis
- the pivot axis is a full-fledged machining axis
- a variety of processing steps with simple structure processing stations are possible, which are not linearly movable, ie fixed in any linear direction, are arranged on the base frame.
- linear machining axes for advancing the tools can be saved.
- control unit For positioning the workpieces during machining, the control unit is designed such that a coordinate transformation from a Cartesian coordinate system into a polar coordinate system can be carried out. Linear machining coordinates, such as linear turning paths, can thus be converted by means of the control unit into polar coordinates, with which the control unit then controls the pivoting of the spindle carrier.
- the spindle carrier can preferably be swiveled through 360 °, so that a For machining shaft-shaped workpieces, a tailstock with an axis of rotation running in the z-direction can be arranged on the base frame
- the wave-shaped workpiece received in the work spindle can be arranged vertically aligned with the tailstock and by moving the work spindle in the z-direction on a centering point of the tailstock so that machining of the wave-shaped workpiece can take place.
- a machine tool according to claim 2 allows a simple independent supply and removal of workpieces.
- a base frame according to claim 3 allows a simple lateral arrangement of the stations on the base frame or on the sides of the base frame.
- a machine tool according to claim 4 allows easy feeding and removal of workpieces from one side.
- a machine tool according to claim 5 allows a workpiece flow through the machine tool.
- a machine tool according to claim 6 allows the arrangement of a plurality of stations on the base frame. This is particularly advantageous when arranged on the common side of the base frame, a first, linearly non-movable processing station and a second, in at least one horizontal direction, ie in the x and / or y-direction, movable second processing station is. In this case, the simultaneous machining of a workpiece with two tools or processing stations can follow. The pivoting of the workpiece due to machining with the tool of the first processing station can be compensated by a linear method of the tool of the second processing station.
- a machine tool according to claim 7 allows a fast and high-precision pivoting of the spindle carrier. Due to the gearless direct drive, the workpiece to be machined can be positioned with high precision during its machining by pivoting the spindle carrier relative to the tool. This is particularly advantageous if the tool or the associated processing station is not linearly movable, so that the positioning of the workpiece in the horizontal x and y direction takes place exclusively by pivoting the spindle carrier.
- the direct drive allows quick pivoting of the spindle carrier. This is favored by the relatively low mass of the spindle carrier to be accelerated and braked. Such direct drives are referred to as torque motors.
- the method of at least one work spindle can be done by a z-linear direct drive.
- a machine tool according to claim 8 is inexpensive to produce.
- a machine tool according to claim 9 is simple and inexpensive and allows the machining of two workpieces.
- a machine tool according to claim 10 ensures high flexibility in the machining of two workpieces. During the machining of a workpiece, for example, another workpiece can be picked up or stored. Furthermore, two workpieces can be processed simultaneously.
- a machine tool according to claim 1 1 is extremely simple in construction, since none of the processing stations has linear machining axes.
- a machine tool according to claim 12 ensures a high flexibility in the processing of the workpieces. If two workpieces are processed simultaneously, the unwanted pivoting of one workpiece due to the processing of the other workpiece can be compensated by a linear process of the tool turret. In addition, workpieces can be processed in a wavy manner by the method in the x and z directions.
- a machine tool allows machining of the workpieces with a rotary-driven tool.
- the counter spindle is preferably fixedly arranged in any linear direction on the base frame.
- a polygon machining of the workpieces is possible with the counterspindle.
- a machining tool for turning machining is clamped in the counterspindle.
- the workpiece and the tool rotate at a speed difference, wherein by pivoting the spindle carrier a Center axis offset between the spindle axis and the counter spindle axis is generated.
- the center axis offset corresponds to the secant of the circular arc returned by the pivoting.
- a machine tool according to claim 14 ensures a high flexibility in the machining of the workpieces. If two workpieces are processed simultaneously, the unwanted pivoting of one workpiece due to the machining of the other workpiece can be compensated by a linear process of the tool holder. In addition, a twist-free rotation is possible with a corresponding arrangement of a turning tool. Due to the linear movability of the tool holder horizontally in the direction of the at least one work spindle, the chip thickness can be adjusted during spin-free rotation and / or the
- Rotary tool for another subsequent rotation can be adjusted.
- different rotational diameters, ie paragraphs in the workpiece can be generated by the linear movability.
- the tool holder is movable in a horizontal y-direction that is substantially perpendicular to the x and z directions.
- the invention is further based on the object to provide a method for multi-station machining of workpieces, which can be carried out with a simply constructed machine tool.
- FIG. 1 is a perspective view of a machine tool according to a first embodiment
- FIG. 1 is a plan view of the machine tool in Fig. 1,
- FIG. 3 is a perspective view of a machine tool according to a second embodiment
- FIG. 4 is a plan view of the machine tool in Fig. 3,
- FIG. 5 is a perspective view of a machine tool according to a third embodiment
- FIG. 6 shows a partially sectioned side view of the machine tool in FIG. 5 during the machining of a workpiece
- FIG. 7 shows a side view of the machine tool in FIG. 5 in the region of a work spindle, FIG.
- FIG. 8 is a perspective view of a machine tool according to a fourth embodiment
- 9 is a plan view of the machine tool in Fig. 8
- FIG. 10 is a perspective view of a machine tool according to a fifth embodiment.
- a machine tool 1 for multi-station machining of workpieces 2 has a base frame 3, on which a spindle carrier 4 with a work spindle 5 is arranged.
- the spindle carrier 4 is arranged pivotably about a pivot axis 6 extending in a vertical z-direction on the base frame 3, so that a spindle axis 6 radially spaced and parallel spindle axis 7 of the work spindle 5 along a circular arc 8 is movable.
- a pivoting drive 9 designed as an electric drive motor is arranged on the base frame 3.
- the spindle carrier 4 is cam-shaped and has a planar support wall 10, on which two z-guide rails 11 extending parallel to each other in the z-direction are arranged.
- On the work spindle 5 suitably trained z-guide shoes 12 are arranged so that the work spindle 5 by means of a z-drive 13 in the z-direction is linearly movable.
- the z-drive 13 may be designed as an electric drive motor with a ball screw - as shown in Figure 1 - or hydraulically.
- the work spindle 5 is arranged in a suspended manner on the spindle carrier 3 and, on a front side facing the base frame 3, has a workpiece holder.
- the base frame 3 is - viewed in a plan view of FIG. 2 - formed as a quadrangle and has four side walls, which are designated in detail with 16 to 19.
- a supply station 20 is arranged in the form of a conveyor belt, so that the workpieces 2 in a - shown in Fig. 2 - feed position can be brought, which lies on the circular arc 8.
- a discharge station 21 in the form of a conveyor belt is arranged on the opposite third side wall 18, so that the workpieces 2 can be brought into a discharge position along the circular arc 8 (shown in FIG. 2).
- a first processing station 23 is arranged on one of the first side wall 16 facing the end of the second side wall 17. Accordingly, a second processing station 24 at one of the third side wall 18 facing the end of the second side wall 17 is arranged.
- a third processing station 25 is disposed between the second processing station 24 and the discharge station 21 on the third side wall 18.
- the first processing station 23 is designed as a first tool turret 27 arranged on a cross slide 26.
- the cross slide 26 has one in the z-direction by means of a z- drive motor 28 on Z-
- the first tool turret Ver 27 has a first turret disk 36 rotatable about a first turret axis of rotation 34 by means of a first turret drive motor 35.
- the first turret axis of rotation 36 extends in the x direction.
- several tools 37 are arranged radially and frontally.
- the second processing station 24 is designed as a second tool turret 38, which is not linearly movable, that is, in any direction fixed to the base frame 3 is arranged.
- the second tool turret 38 has a second turret axis of rotation 39 which is congruent with the first turret axis of rotation 34 and about which a second turret plate 40 can be driven in rotation by means of a second turret drive motor 41.
- the turret axes of rotation 34, 39 extend - viewed in a plan view according to FIG. 2 - in each case tangentially to the circular arc 8.
- several tools 37 are arranged radially and frontally.
- the third processing station 25 is designed as a counter spindle 42, which is rotatably drivable by means of a counter spindle drive motor 43 about a counter spindle axis 44 running in the z direction.
- the counter spindle 42 designed as a grinding wheel tool 37 is arranged.
- a drilling or milling tool or a multi-spindle head can be arranged in the counter spindle 42.
- the counter spindle 42 is not linearly movable, so fixed in any direction, arranged on the base frame 3.
- the counter spindle axis 44 is - viewed in a plan view according to FIG. 2 - on the circular arc. 8
- the machine tool 1 has a control unit 45.
- the control unit 45 is designed such that during machining of the workpieces 2, the spindle axis 7 along the circular arc 8 is positionable by pivoting the spindle carrier 4, so that a recorded in the workpiece clamping device 14 workpiece 2 is positioned relative to the respective tool 37 with sufficient for processing accuracy relative.
- a coordinate transformation is implemented in the control unit 45, so that linear machining coordinates present in a Cartesian coordinate system can be converted into polar coordinates of a polar coordinate system with which the pivoting of the spindle support 4 can be controlled by means of the pivoting drive 9.
- the Cartesian coordinate system is formed, for example, by the x-direction, the z-direction and a horizontal y-direction.
- the spindle carrier 4 For picking up a workpiece 2 to be machined, the spindle carrier 4 is first pivoted into the feed position, where the work spindle 5 moves downwards in the z direction and the workpiece 2 is picked up by means of the workpiece clamping device 14. Subsequently, the work spindle 5 is again moved in the z direction upwards and the spindle carrier 4 is pivoted in the direction of rotation 22 in such a way that the work spindle 5 is arranged between the first and second processing stations 23, 24. This is shown in FIGS. 1 and 2. The work spindle 5 is lowered for machining the workpiece 2 in the z-direction in a first processing position. In this machining position, the workpiece 2 is machined with the tools 37 of the mutually facing tool turrets 27, 38. The processing by means of the processing stations 23, 24 can take place successively or simultaneously. Processing steps are, for example, drilling or turning.
- the delivery of the workpiece 2 to the corresponding tool 37 of the second tool turret 38 takes place - as far as for the processing step not only a linear infeed in the z-direction is sufficient - by pivoting the spindle carrier 4 about the pivot axis 6.
- the spindle axis 6 is thus a numerically controlled machining axis of the machine tool 1.
- For advancing or positioning of the workpiece 2 are in the Cartesian coordinate system present linear machining coordinates by means of the control unit 45 converted into polar coordinates and controlled by means of this, the pivoting of the spindle carrier 4 such that the workpiece 2 is positioned during its machining relative to the stationary tool 37.
- the pivoting of the spindle carrier 4, which is undesirable for this machining can be compensated by the linear traversability of the first tool turret 27 in the x-direction and / or z-direction.
- a wave-shaped turning of the workpiece 2 is possible by means of the first processing station 23.
- the pivot axis 6 (C axis), the linear axis of the work spindle 5 (z axis) and the linear axes (x and z axis) of the first processing station 23 thus provide four processing axes, so that a simultaneous processing of the workpiece 2 with two tool cutting is possible.
- the first tool turret 27 is thereby tracked the feed movements about the pivot axis 6 and along the spindle axis 7. As a result, a high productivity in the machining of the workpieces 2 is possible.
- the numerically controlled pivot axis 6 is also referred to as C-axis.
- the work spindle 5 is raised and the spindle carrier 4 is pivoted in the direction of rotation 22 to the third processing station 25, where the workpiece 2 is machined in a second processing position.
- the counter spindle 42 designed as a grinding wheel tool 37 is rotationally driven and the workpiece 2 processed.
- the work spindle 5 is raised and the spindle carrier 4 is pivoted in the direction of rotation 22 in the discharge position, where the work spindle 5 is lowered and the finished workpiece 2 is deposited on the discharge station 21.
- the spindle carrier 4 is again pivoted into the feed position, where by means of the workpiece clamping device 14, the next workpiece to be machined 2 is received.
- the pivoting in the feed position can be done either in the direction of rotation 22, so that the spindle carrier 4 is pivoted along the circular arc 8 by 360 °, or against the direction of rotation 22, so that the spindle carrier 4 is pivoted only along part of the circular arc 8.
- the transport station designed as a conveyor belt 21a is arranged adjacent to the feed station 20 on the first side wall 16.
- the pivoting drive 9a is a direct drive engine formed, which is connected to the pivoting of the spindle carrier 4 gearless with this.
- Such a direct drive motor is also referred to as a torque motor.
- the z-drive 13a is designed as a linear direct drive motor, so that the work spindle 5 without a ball screw is electrically movable in the z-direction.
- the first processing station 23a is designed as a second counterspindle 46, which can be driven in rotation about a second counter spindle axis 47 running in the z direction by means of a second counter spindle drive motor 48.
- the second counter spindle axis 47 is - viewed in a plan view according to Figure 4 - on the circular arc 8.
- the second counter spindle 46 is not linearly movable, so fixed in any direction, arranged on the base frame 3.
- Spindle carrier 4 is pivoted about the pivot axis 6 to the first processing station 23a and lowered the work spindle 5 in the z-direction in a first processing position.
- the first processing station 23a is a turning of the workpiece 2, wherein this is provided with a polygonal inner or outer contour.
- the work spindle 5 and the second counter spindle 46 are rotationally driven in a uniform direction of rotation 49 about their respective spindle axes 7, 47 with a speed difference.
- a center-axis offset between the spindle axis 7 and the fixed second counter-spindle axis 47 is generated by pivoting the spindle carrier 4.
- this is pivoted by pivoting the spindle carrier 4 in a second processing position to the second processing station 24 and then in a third processing position to the third processing station 25, where the workpiece 2 in the manner already described is processed. Subsequently, the workpiece 2 is brought by pivoting the spindle carrier 4 in the discharge position and stored in this on the discharge station 21 a.
- the spindle carrier 4 can be pivoted for this purpose in the direction of rotation 22 or counter to the direction of rotation 22. For receiving the next workpiece 2 to be machined, the spindle carrier 4 is pivoted in the direction of rotation 22 into the feed position.
- the first processing station 23b is designed as a tool holder 50, which can be moved linearly in the y direction by means of a y drive motor 51 on y guide rails 52.
- the tool holder 50 is thus movable in the direction of the work spindle 5.
- a rotary tool 53 is arranged in the tool holder 50, the straight-line cutting edge 54 of which runs in a yz projection plane formed by the y and z directions parallel to the spindle axis 7 (see FIG. and z direction formed xz projection plane obliquely at an acute angle ⁇ to the spindle axis 7 (see Fig. 7).
- the workpiece 2 is brought in the manner described in the first processing position and rotationally driven by means of the work spindle 5 with a suitable rotational speed.
- the tool holder 50 is positioned radially to the spindle axis 7 in the y-direction.
- the tool holder 50 is held in the desired y-position. During spin-free rotation, there is thus no movement of the tool holder 50 in the y-direction.
- a fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
- Structurally identical parts receive the same reference numerals as in the previous embodiments, the description of which reference is hereby made.
- Structurally different, but functionally similar parts receive the same reference numerals with a c.
- a second work spindle 55 is arranged on the spindle carrier 4c in addition to the first work spindle 5.
- the second work spindle 55 is formed corresponding to the first work spindle 5.
- the work spindles 5, 55 are independently movable in the z-direction.
- the spindle axes 7 of the working spindles 5, 55 close with respect to the pivot axis 6 a first
- Offset angle ⁇ i which corresponds to a second offset angle ⁇ 2 between the feed station 20 and the discharge station 21c and the first processing station 23 and the second processing station 24.
- the spindle carrier 4c is pivoted such that the first work spindle 5 is in the feed position and the second work spindle 55 is in the discharge position.
- the first work spindle 5 By means of the first work spindle 5, a first workpiece 2 to be machined is received. If a finished workpiece 2 is received in the second work spindle 55, it can be deposited simultaneously on the removal station 21c.
- the spindle carrier 4c is pivoted such that the second work spindle 55 is in the feed position, where it receives a second workpiece 2 to be machined. Subsequently, the spindle carrier 4c is pivoted so that the first work spindle 5 is in the second machining position and the second work spindle 55 is in the first machining position. This is shown in FIGS. 8 and 9. The two workpieces 2 can now be processed by means of the first processing station 23 and the second processing station 24.
- the first work spindle 5 is pivoted during machining of the workpiece 2 - if the type of processing requires it - by means of the spindle carrier 4c about the pivot axis 6 and thus the workpiece 2 is positioned relative to the tool 37 during processing.
- the associated pivoting of the second work spindle 55 and the corresponding workpiece 2 is compensated by the first processing station 23 in the manner described.
- the machine tool 1 d has a tailstock 56, which is arranged between the first processing station 23 and the second processing station 24 below the latter on the second side wall 17 of the base frame 3 in the z-direction.
- the tailstock 56 has a centering tip 57, which is rotatably mounted in the tailstock 56 about a tailstock rotation axis 58 extending in the z-direction.
- the method for twist-free turning of a workpiece 2 is fundamentally independent of the configuration of the machine tool 1.
- Decisive for the twist-free rotation is the position of the sheath 54 relative to the workpiece 2 to be machined, as shown in Figures 6 and 7, and the relative movement between the cutting edge 54 and the workpiece to be machined 2.
- the relative movement for example, by a rotational movement can be generated as a result of pivoting of the spindle carrier 4, as described in the third embodiment.
- the relative movement can also be generated by a linear movement, for example in the x-direction, of the workpiece 2 and / or the cutting edge 54.
- the relative movement can be generated by a rotational movement of the cutting edge 54.
- the cutting edge 54 can be fed relative to the workpiece 2, so that the chip thickness can be adjusted and / or the cutting edge 54 adjusted for a subsequent turning operation. As a result, in particular different rotational diameters of the workpiece 2 can be generated.
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Abstract
The invention relates to a machine tool (1) for multi-station machining of workpieces (2), wherein at least working spindle (5) is disposed on a spindle carrier (4) pivotable about a pivot axis (6) extending in a vertical Z direction and is vertically linearly displaceable. The at least one working spindle (5) is also displaceable along a circular arc by pivoting the spindle carrier (4). A plurality of machining stations (23, 24, 25) is disposed along the circular arc. A control unit provided for machining the workpieces (2) is designed such that the at least one working spindle (5) can be positioned along the circular arc by pivoting the spindle carrier (4) during machining of the workpieces (2), wherein at most two working spindles (5) are disposed on the spindle carrier (4). The machine tool (1) is constructed simply and allows multi-station machining of workpieces (2).
Description
Werkzeugmaschine und Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken Machine tool and method for machining workpieces
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken.The invention relates to a machine tool for machining workpieces according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a corresponding method for machining workpieces.
Aus der EP 0 985 487 A2 ist eine Werkzeugmaschine mit einer Spindeltrommel bekannt, an der hängend mehrere Arbeitsspindeln angeordnet sind. Die Spindeltrommel ist um eine vertikale Achse verdrehbar, sodass zu bearbeitende Werkstücke an mehreren Bearbeitungs-Stationen bearbeitet werden können. Zusätzlich ist eine Be- und Entlade-Station vorgesehen, sodass die Arbeitsspindeln eigenständig die zu bearbeitenden Werkstücke aufnehmen und nach der Bearbeitung wieder ablegen können. Die zu bear- beitenden Werkstücke durchlaufen in der Werkzeugmaschine einen Bearbeitungszyklus und werden durch Verschwenken der Spindeltrommel von einer Bearbeitungsposition in die nächste Bearbeitungsposition gebracht. In der jeweiligen Bearbeitungsposition ist die Spindeltrommel fixiert, sodass die Bearbeitung der Werkstücke erfolgen kann. Nachteilig bei der bekann- ten Werkzeugmaschine ist, dass die Spindeltrommel zusammen mit den Arbeitsspindeln eine große zu beschleunigende und abzubremsende Masse darstellen, sodass beim Beschleunigen und Abbremsen hohe Kräfte wirken und die Werkzeugmaschine dementsprechend massiv ausgebildet sein muss.From EP 0 985 487 A2 a machine tool with a spindle drum is known, on which a plurality of working spindles are arranged hanging. The spindle drum can be rotated around a vertical axis so that workpieces to be machined can be processed at several processing stations. In addition, a loading and unloading station is provided so that the work spindles can pick up the workpieces to be machined independently and store them again after processing. The workpieces to be processed pass through a machining cycle in the machine tool and are brought from one machining position to the next machining position by pivoting the spindle drum. In the respective machining position, the spindle drum is fixed, so that the machining of the workpieces can take place. A disadvantage of the known machine tool is that the spindle drum together with the work spindles represent a large mass to be accelerated and braked, so that high forces act during acceleration and deceleration and the machine tool accordingly has to be of solid construction.
Aus der DE 101 53 807 Al ist eine Werkzeugmaschine bekannt, bei der eine oder mehrere Arbeitsspindeleinheiten hängend an einer Brückeneinheit angeordnet sind. Die Brückeneinheit ist um eine vertikale Achse verschwenkbar, so dass die Arbeitsspindeleinheit bzw. Arbeitsspindelein-
heiten innerhalb verschiedener Bearbeitungssektoren angeordnet werden können. Jede Arbeitsspindeleinheit ist relativ zu der vertikalen Achse in radialer Richtung sowie in vertikaler Richtung an der Brückeneinheit verfahrbar. Nachteilig bei der bekannten Werkzeugmaschine ist, dass deren Aufbau aufgrund der Brückeneinheit mit den radial verfahrbaren Arbeitsspindeleinheiten aufwändig ist.From DE 101 53 807 Al a machine tool is known in which one or more work spindle units are arranged suspended on a bridge unit. The bridge unit can be pivoted about a vertical axis, so that the work spindle unit or working spindle unit units can be arranged within different processing sectors. Each work spindle unit is movable relative to the vertical axis in the radial direction and in the vertical direction on the bridge unit. A disadvantage of the known machine tool that their structure is complex due to the bridge unit with the radially movable work spindle units.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zur Mehrstationen-Bearbeitung von Werkstücken zu schaffen, die einfach aufgebaut und dementsprechend kostengünstig herstellbar ist.The invention is therefore an object of the invention to provide a machine tool for multi-station machining of workpieces, which is simple and therefore inexpensive to produce.
Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass an dem Spindelträger höchstens zwei Arbeitsspindeln angeordnet sind, kann der Spindelträger deutlich ein- facher ausgebildet werden, sodass die zu beschleunigende und abzubremsende Masse gering ist. Der gesamte Aufbau der Werkzeugmaschine kann hierdurch vereinfacht werden. Darüber hinaus kann durch die Ausbildung der Steuereinheit die Schwenkachse nicht nur zum Verfahren der jeweiligen Arbeitsspindel von einer Bearbeitungsposition in die nächste Bearbei- tungsposition eingesetzt werden, sondern auch zum Positionieren des zu bearbeitenden Werkstückes relativ zu einem Werkzeug. Die Schwenkachse des Spindelträgers ist somit eine vollwertige rotatorische Bearbeitungsachse (C-Achse). Hierdurch ist eine Vereinfachung der Bearbeitungs-Stationen möglich, da im Stand der Technik erforderliche lineare Zustell-Achsen ent- fallen können. Während im Stand der Technik bei einer Drehbearbeitung des Werkstücks das Werkzeug zu dem in der festen Bearbeitungsposition befindlichen Werkstück hin zugestellt werden musste, wird nun das Werkstück durch Verschwenken des Spindelträgers um die Schwenkachse zu dem in einer festen Position befindlichen Werkzeug hin zugestellt. Da-
durch, dass an dem Spindelträger höchstens zwei Arbeitsspindeln angeordnet sind, ist beim Verschwenken des Spindelträgers die Bearbeitung von höchstens zwei Werkstücken zu koordinieren, was durch eine entsprechende Ausgestaltung der Steuereinheit und der Bearbeitungs-Stationen mög- lieh ist. Zur Mehrstationen-Bearbeitung eines Werkstückes ist somit lediglich die numerisch gesteuerte Schwenkachse (C-Achse) des Spindelträgers und die numerisch gesteuerte lineare Achse (z-Achse) zum Verfahren der jeweiligen Arbeitsspindel in der z-Richtung erforderlich.This object is achieved by a machine tool having the features of claim 1. Because at most two work spindles are arranged on the spindle carrier, the spindle carrier can be made much simpler, so that the mass to be accelerated and braked is small. The entire structure of the machine tool can be simplified thereby. In addition, by virtue of the design of the control unit, the pivot axis can be used not only to move the respective work spindle from one machining position to the next machining position, but also to position the workpiece to be machined relative to a tool. The pivot axis of the spindle carrier is thus a complete rotary machining axis (C axis). This makes it possible to simplify the processing stations since linear infeed axes required in the prior art can be omitted. While in the prior art in a turning of the workpiece, the tool had to be delivered to the workpiece located in the fixed processing position, the workpiece is now delivered by pivoting the spindle carrier about the pivot axis to the tool located in a fixed position. There- in that at most two work spindles are arranged on the spindle carrier, the machining of at most two workpieces is to be coordinated during pivoting of the spindle carrier, which is possible through a corresponding configuration of the control unit and the processing stations. For multi-station machining of a workpiece thus only the numerically controlled pivot axis (C-axis) of the spindle carrier and the numerically controlled linear axis (z-axis) for moving the respective work spindle in the z-direction is required.
Dadurch, dass die Spindelachse in der horizontalen x- und der horizontalen y-Richtung, also entlang des Kreisbogens ausschließlich durch Verschwenken des Spindelträgers positionierbar ist, erfolgt die Bearbeitung eines Werkstückes an einer linear nicht verfahrbaren Bearbeitungs-Station ausschließlich durch die numerisch gesteuerte Schwenkachse (C-Achse) des Spindelträgers und/oder die numerisch gesteuerte lineare Achse (z- Achse), die durch die lineare Verfahrbarkeit der Arbeitsspindel in der z- Richtung bereitgestellt wird.Due to the fact that the spindle axis can be positioned exclusively by pivoting the spindle carrier in the horizontal x-direction and the horizontal y-direction, ie along the circular arc, the machining of a workpiece on a linearly non-movable processing station is effected exclusively by the numerically controlled pivot axis (C -Axis) of the spindle carrier and / or the numerically controlled linear axis (z-axis), which is provided by the linear movability of the work spindle in the z-direction.
Dadurch, dass die Schwenkachse eine vollwertige Bearbeitungsachse ist, sind eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten mit einfach aufgebauten Bearbeitungs-Stationen möglich, die linear nicht verfahrbar, also in einer beliebigen linearen Richtung fest, an dem Grundgestell angeordnet sind. Hierdurch können lineare Bearbeitungsachsen zum Zustellen der Werkzeuge eingespart werden.Characterized in that the pivot axis is a full-fledged machining axis, a variety of processing steps with simple structure processing stations are possible, which are not linearly movable, ie fixed in any linear direction, are arranged on the base frame. As a result, linear machining axes for advancing the tools can be saved.
Zum Positionieren der Werkstücke während der Bearbeitung ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass eine Koordinatentransformation von einem kartesischen Koordinatensystem in ein Polarkoordinatensystem durchführbar ist. Lineare Bearbeitungskoordinaten, wie beispielsweise lineare Dreh-
wege, können mittels der Steuereinheit somit in polare Koordinaten umgerechnet werden, womit die Steuereinheit dann das Verschwenken des Spindelträgers steuert. Dadurch, dass die jeweilige Arbeitsspindel hängend an dem Spindelträger angeordnet ist, bleibt die Möglichkeit der eigenstän- digen Werkstückzu- und -abfuhrung („Pick-up-Funktion") uneingeschränkt erhalten. Der Spindelträger ist vorzugsweise um 360° verschwenkbar, so- dass eine maximale Flexibilität bei der Bearbeitung der Werkstücke gewährleistet ist. Zur Bearbeitung von wellenförmigen Werkstücken kann an dem Grundgestell ein Reitstock mit einer in der z-Richtung verlaufenden Drehachse angeordnet sein. Durch Verschwenken des Spindelträgers kann das in der Arbeitsspindel aufgenommene wellenförmige Werkstück senkrecht fluchtend zum Reitstock angeordnet und durch Verfahren der Arbeitsspindel in der z-Richtung auf einer Zentrierspitze des Reitstocks positioniert werden, sodass eine Bearbeitung des wellenförmigen Werkstückes erfolgen kann. Hierdurch wird der Einsatzbereich der Werkzeugmaschine erweitert.For positioning the workpieces during machining, the control unit is designed such that a coordinate transformation from a Cartesian coordinate system into a polar coordinate system can be carried out. Linear machining coordinates, such as linear turning paths, can thus be converted by means of the control unit into polar coordinates, with which the control unit then controls the pivoting of the spindle carrier. Because the respective work spindle is arranged suspended on the spindle carrier, the possibility of independent workpiece supply and removal ("pick-up function") remains unrestricted.The spindle carrier can preferably be swiveled through 360 °, so that a For machining shaft-shaped workpieces, a tailstock with an axis of rotation running in the z-direction can be arranged on the base frame By swiveling the spindle carrier, the wave-shaped workpiece received in the work spindle can be arranged vertically aligned with the tailstock and by moving the work spindle in the z-direction on a centering point of the tailstock so that machining of the wave-shaped workpiece can take place.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 ermöglicht eine einfache eigenständige Zu- und Abführung von Werkstücken.A machine tool according to claim 2 allows a simple independent supply and removal of workpieces.
Ein Grundgestell nach Anspruch 3 ermöglicht eine einfache seitliche Anordnung der Stationen an dem Grundgestell bzw. an den Seiten des Grundgestells.A base frame according to claim 3 allows a simple lateral arrangement of the stations on the base frame or on the sides of the base frame.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 4 ermöglicht ein einfaches Zu- und Abführen von Werkstücken von einer Seite.A machine tool according to claim 4 allows easy feeding and removal of workpieces from one side.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 5 ermöglicht einen Werkstück- fluss durch die Werkzeugmaschine.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 6 ermöglicht die Anordnung einer Vielzahl von Stationen an dem Grundgestell. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn an der gemeinsamen Seite des Grundgestells eine erste, linear nicht verfahrbare Bearbeitungs-Station und eine zweite, in mindestens einer horizontalen Richtung, also in der x- und/oder y-Richtung, verfahrbare zweite Bearbeitungs-Station angeordnet ist. In diesem Fall kann das gleichzeitige Bearbeiten eines Werkstückes mit zwei Werkzeugen bzw. Bearbeitungs-Stationen folgen. Das Verschwenken des Werkstückes auf- grund der Bearbeitung mit dem Werkzeug der ersten Bearbeitungs-Station kann durch ein lineares Verfahren des Werkzeuges der zweiten Bearbeitungs-Station kompensiert werden.A machine tool according to claim 5 allows a workpiece flow through the machine tool. A machine tool according to claim 6 allows the arrangement of a plurality of stations on the base frame. This is particularly advantageous when arranged on the common side of the base frame, a first, linearly non-movable processing station and a second, in at least one horizontal direction, ie in the x and / or y-direction, movable second processing station is. In this case, the simultaneous machining of a workpiece with two tools or processing stations can follow. The pivoting of the workpiece due to machining with the tool of the first processing station can be compensated by a linear method of the tool of the second processing station.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 7 ermöglicht ein schnelles und hochpräzises Verschwenken des Spindelträgers. Durch den getriebelosen Direktantrieb kann das zu bearbeitende Werkstück während seiner Bearbeitung hochpräzise durch Verschwenken des Spindelträgers relativ zu dem Werkzeug positioniert werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Werkzeug bzw. die zugehörige Bearbeitungs-Station linear nicht verfahrbar ist, so dass das Positionieren des Werkstückes in der horizontalen x- und y-Richtung ausschließlich durch Verschwenken des Spindelträgers erfolgt. Darüber hinaus ermöglicht der Direktantrieb ein schnelles Verschwenken des Spindelträgers. Dies wird durch die relativ geringe zu beschleunigende und abzubremsende Masse des Spindelträgers begünstigt. Derartige Direktantriebe werden als Torque-Motoren bezeichnet. Zusätzlich kann das Verfahren der mindestens einen Arbeitsspindel durch einen z-Lineardirektantrieb erfolgen.A machine tool according to claim 7 allows a fast and high-precision pivoting of the spindle carrier. Due to the gearless direct drive, the workpiece to be machined can be positioned with high precision during its machining by pivoting the spindle carrier relative to the tool. This is particularly advantageous if the tool or the associated processing station is not linearly movable, so that the positioning of the workpiece in the horizontal x and y direction takes place exclusively by pivoting the spindle carrier. In addition, the direct drive allows quick pivoting of the spindle carrier. This is favored by the relatively low mass of the spindle carrier to be accelerated and braked. Such direct drives are referred to as torque motors. In addition, the method of at least one work spindle can be done by a z-linear direct drive.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 8 ist kostengünstig herstellbar.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 9 ist einfach und kostengünstig aufgebaut und ermöglicht die Bearbeitung von zwei Werkstücken.A machine tool according to claim 8 is inexpensive to produce. A machine tool according to claim 9 is simple and inexpensive and allows the machining of two workpieces.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 10 gewährleistet eine hohe Flexibilität bei der Bearbeitung von zwei Werkstücken. Während der Bearbeitung eines Werkstückes kann beispielsweise ein weiteres Werkstück aufgenommen oder abgelegt werden. Weiterhin können zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden.A machine tool according to claim 10 ensures high flexibility in the machining of two workpieces. During the machining of a workpiece, for example, another workpiece can be picked up or stored. Furthermore, two workpieces can be processed simultaneously.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 1 ist äußerst einfach aufgebaut, da keine der Bearbeitungs-Stationen lineare Bearbeitungsachsen aufweist.A machine tool according to claim 1 1 is extremely simple in construction, since none of the processing stations has linear machining axes.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 12 gewährleistet eine hohe Flexi- bilität bei der Bearbeitung der Werkstücke. Werden zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeitet, kann das ungewollte Verschwenken des einen Werkstücks aufgrund der Bearbeitung des anderen Werkstücks durch ein lineares Verfahren des Werkzeugrevolvers ausgeglichen werden. Darüber hinaus können Werkstücke durch das Verfahren in x- und z-Richtung wel- lenförmig bearbeitet werden.A machine tool according to claim 12 ensures a high flexibility in the processing of the workpieces. If two workpieces are processed simultaneously, the unwanted pivoting of one workpiece due to the processing of the other workpiece can be compensated by a linear process of the tool turret. In addition, workpieces can be processed in a wavy manner by the method in the x and z directions.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 13 ermöglicht eine Bearbeitung der Werkstücke mit einem drehangetriebenen Werkzeug. Die Gegenspindel ist vorzugsweise in beliebiger linearer Richtung fest an dem Grundgestell angeordnet. Insbesondere ist mit der Gegenspindel eine Polygon- Bearbeitung der Werkstücke möglich. Zur Ausbildung einer polygonalen Form wird in die Gegenspindel ein spanabhebendes Werkzeug zur Drehbearbeitung eingespannt. Das Werkstück und das Werkzeug rotieren mit einer Drehzahldifferenz, wobei durch Verschwenken des Spindelträgers ein
Mittenachsenversatz zwischen der Spindelachse und der Gegenspindelachse erzeugt wird. Der Mittenachsenversatz entspricht der Sekante des durch das Verschwenken zurückgelegten Kreisbogens. Hinsichtlich der Grundlagen zur Herstellung von Werkstücken mit polygonaler Form wird auf die EP 0 907 458 B2 (entsprechend US 6 761 096 Bl) verwiesen.A machine tool according to claim 13 allows machining of the workpieces with a rotary-driven tool. The counter spindle is preferably fixedly arranged in any linear direction on the base frame. In particular, a polygon machining of the workpieces is possible with the counterspindle. To form a polygonal shape, a machining tool for turning machining is clamped in the counterspindle. The workpiece and the tool rotate at a speed difference, wherein by pivoting the spindle carrier a Center axis offset between the spindle axis and the counter spindle axis is generated. The center axis offset corresponds to the secant of the circular arc returned by the pivoting. With regard to the bases for the production of workpieces with a polygonal shape, reference is made to EP 0 907 458 B2 (corresponding to US Pat. No. 6,761,096 B1).
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 14 gewährleistet eine hohe Flexibilität bei der Bearbeitung der Werkstücke. Werden zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeitet, so kann das ungewollte Verschwenken des einen Werkstücks aufgrund der Bearbeitung des anderen Werkstücks durch ein lineares Verfahren des Werkzeughalters kompensiert werden. Darüber hinaus ist bei einer entsprechenden Anordnung eines Drehwerkzeuges ein drallfreies Drehen möglich. Durch die lineare Verfahrbarkeit des Werkzeughalters horizontal in Richtung der mindestens einen Arbeitsspindel kann beim drallfreien Drehen die Spandicke eingestellt und/oder dasA machine tool according to claim 14 ensures a high flexibility in the machining of the workpieces. If two workpieces are processed simultaneously, the unwanted pivoting of one workpiece due to the machining of the other workpiece can be compensated by a linear process of the tool holder. In addition, a twist-free rotation is possible with a corresponding arrangement of a turning tool. Due to the linear movability of the tool holder horizontally in the direction of the at least one work spindle, the chip thickness can be adjusted during spin-free rotation and / or the
Drehwerkzeug für einen weiteren nachfolgenden Drehvorgang nachgestellt werden. Darüber hinaus können durch die lineare Verfahrbarkeit unterschiedliche Drehdurchmesser, also Absätze im Werkstück, erzeugt werden. Vorzugsweise ist der Werkzeughalter in einer horizontalen y-Richtung ver- fahrbar, die im Wesentlichen senkrecht zu der x- und z-Richtung verläuft.Rotary tool for another subsequent rotation can be adjusted. In addition, different rotational diameters, ie paragraphs in the workpiece, can be generated by the linear movability. Preferably, the tool holder is movable in a horizontal y-direction that is substantially perpendicular to the x and z directions.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Mehrstationen-Bearbeitung von Werkstücken zu schaffen, das mit einer einfach aufgebauten Werkzeugmaschine durchführbar ist.The invention is further based on the object to provide a method for multi-station machining of workpieces, which can be carried out with a simply constructed machine tool.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen denen der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine. Insbesondere
kann das erfindungsgemäße Verfahren auch entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 14 weitergebildet werden.This object is achieved by a method having the features of claim 15. The advantages of the method according to the invention correspond to those of the machine tool according to the invention. Especially the method according to the invention can also be developed according to the features of claims 2 to 14.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:Further features, details and advantages of the invention will become apparent from the following description of several embodiments. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,1 is a perspective view of a machine tool according to a first embodiment,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine in Fig. 1 ,2 is a plan view of the machine tool in Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,3 is a perspective view of a machine tool according to a second embodiment,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine in Fig. 3,4 is a plan view of the machine tool in Fig. 3,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,5 is a perspective view of a machine tool according to a third embodiment,
Fig. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Werkzeugmaschine in Fig. 5 bei der Bearbeitung eines Werkstückes,6 shows a partially sectioned side view of the machine tool in FIG. 5 during the machining of a workpiece, FIG.
Fig. 7 eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine in Fig. 5 im Be- reich einer Arbeitsspindel,7 shows a side view of the machine tool in FIG. 5 in the region of a work spindle, FIG.
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 9 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine in Fig. 8, und8 is a perspective view of a machine tool according to a fourth embodiment, 9 is a plan view of the machine tool in Fig. 8, and
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.10 is a perspective view of a machine tool according to a fifth embodiment.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to Figures 1 to 2.
Eine Werkzeugmaschine 1 zur Mehrstationen-Bearbeitung von Werkstü- cken 2 weist ein Grundgestell 3 auf, an dem ein Spindelträger 4 mit einer Arbeitsspindel 5 angeordnet ist. Der Spindelträger 4 ist um eine in einer vertikalen z-Richtung verlaufende Schwenkachse 6 verschwenkbar an dem Grundgestell 3 angeordnet, sodass eine zu der Schwenkachse 6 radial beabstandete und parallel verlaufende Spindelachse 7 der Arbeitsspindel 5 entlang eines Kreisbogens 8 verfahrbar ist. Zum Verschwenken des Spindelträgers 4 ist an dem Grundgestell 3 ein als elektrischer Antriebsmotor ausgebildeter Verschwenkantrieb 9 angeordnet.A machine tool 1 for multi-station machining of workpieces 2 has a base frame 3, on which a spindle carrier 4 with a work spindle 5 is arranged. The spindle carrier 4 is arranged pivotably about a pivot axis 6 extending in a vertical z-direction on the base frame 3, so that a spindle axis 6 radially spaced and parallel spindle axis 7 of the work spindle 5 along a circular arc 8 is movable. For pivoting the spindle carrier 4, a pivoting drive 9 designed as an electric drive motor is arranged on the base frame 3.
Der Spindelträger 4 ist nockenförmig ausgebildet und weist eine ebene Trägerwand 10 auf, an der zwei parallel zueinander in der z-Richtung verlaufende z-Führungsschienen 11 angeordnet sind. An der Arbeitsspindel 5 sind entsprechend ausgebildete z-Führungsschuhe 12 angeordnet, sodass die Arbeitsspindel 5 mittels eines z- Antriebs 13 in der z-Richtung linear verfahrbar ist. Der z- Antrieb 13 kann als elektrischer Antriebsmotor mit einer Kugelrollspindel — wie in Figur 1 gezeigt - oder hydraulisch ausgebildet sein.The spindle carrier 4 is cam-shaped and has a planar support wall 10, on which two z-guide rails 11 extending parallel to each other in the z-direction are arranged. On the work spindle 5 suitably trained z-guide shoes 12 are arranged so that the work spindle 5 by means of a z-drive 13 in the z-direction is linearly movable. The z-drive 13 may be designed as an electric drive motor with a ball screw - as shown in Figure 1 - or hydraulically.
Die Arbeitsspindel 5 ist hängend an dem Spindelträger 3 angeordnet und weist an einer dem Grundgestell 3 zugewandten Stirnseite eine Werkstück-
Spanneinrichtung 14 auf, die mittels eines elektrischen Spindelantriebsmotors 15 um die Spindelachse 7 drehantreibbar ist.The work spindle 5 is arranged in a suspended manner on the spindle carrier 3 and, on a front side facing the base frame 3, has a workpiece holder. Clamping device 14, which is rotatably driven by means of an electric spindle drive motor 15 about the spindle axis 7.
Das Grundgestell 3 ist - in einer Draufsicht gemäß Fig. 2 betrachtet - als Viereck ausgebildet und weist vier Seitenwände auf, die im Einzelnen mit 16 bis 19 bezeichnet sind. An der ersten Seitenwand 16 ist eine Zufuhr- Station 20 in Form eines Transportbandes angeordnet, sodass die Werkstücke 2 in eine - in Fig. 2 gezeigte - Zuführposition bringbar sind, die auf dem Kreisbogen 8 liegt. In entsprechender Weise ist an der gegenüberlie- genden dritten Seitenwand 18 eine Abführ- Station 21 in Form eines Transportbandes angeordnet, sodass die Werkstücke 2 in eine - in Fig. 2 gezeigte - Abführposition entlang des Kreisbogens 8 bringbar sind. In einer Drehrichtung 22 betrachtet, sind zwischen der Zufuhr-Station 20 und der Abfuhr-Station 21 drei Bearbeitungs-Stationen entlang des Kreisbogens 8 an dem Grundgestell 3 angeordnet. Eine erste Bearbeitungs-Station 23 ist an einem der ersten Seitenwand 16 zugewandten Ende der zweiten Seitenwand 17 angeordnet. Entsprechend ist eine zweite Bearbeitungs-Station 24 an einem der dritten Seiten wand 18 zugewandten Ende der zweiten Seitenwand 17 angeordnet. Eine dritte Bearbeitungs-Station 25 ist zwischen der zweiten Bearbeitungs-Station 24 und der Abfuhr- Station 21 an der dritten Seitenwand 18 angeordnet.The base frame 3 is - viewed in a plan view of FIG. 2 - formed as a quadrangle and has four side walls, which are designated in detail with 16 to 19. On the first side wall 16, a supply station 20 is arranged in the form of a conveyor belt, so that the workpieces 2 in a - shown in Fig. 2 - feed position can be brought, which lies on the circular arc 8. In a corresponding manner, a discharge station 21 in the form of a conveyor belt is arranged on the opposite third side wall 18, so that the workpieces 2 can be brought into a discharge position along the circular arc 8 (shown in FIG. 2). When viewed in a direction of rotation 22, three processing stations are arranged along the circular arc 8 on the base frame 3 between the supply station 20 and the discharge station 21. A first processing station 23 is arranged on one of the first side wall 16 facing the end of the second side wall 17. Accordingly, a second processing station 24 at one of the third side wall 18 facing the end of the second side wall 17 is arranged. A third processing station 25 is disposed between the second processing station 24 and the discharge station 21 on the third side wall 18.
Die erste B earbeitungs- Station 23 ist als auf einem Kreuzschlitten 26 angeordneter erster Werkzeugrevolver 27 ausgebildet. Der Kreuzschlitten 26 weist einen in der z-Richtung mittels eines z- Antriebsmotors 28 auf z-The first processing station 23 is designed as a first tool turret 27 arranged on a cross slide 26. The cross slide 26 has one in the z-direction by means of a z- drive motor 28 on Z-
Führungsschienen 29 verfahrbaren z-Schlitten 30 auf. Auf dem z-Schlitten 30 ist ein in einer horizontalen x-Richtung auf x-Führungsschienen 31 mittels eines x-Antriebsmotors 32 verfahrbarer x-Schlitten 33 angeordnet, an dem der erste Werkzeugrevolver 27 befestigt ist. Der erste Werkzeugrevol-
ver 27 weist eine um eine erste Revolverdrehachse 34 mittels eines ersten Revolverantriebsmotors 35 drehantreibbare erste Revolverscheibe 36 auf. Die erste Revolverdrehachse 36 verläuft in der x-Richtung. An der ersten Revolverscheibe 36 sind mehrere Werkzeuge 37 radial und stirnseitig an- geordnet.Guide rails 29 movable z-carriage 30 on. On the z-slide 30, a x-slide 33, which is movable in a horizontal x-direction on x-guide rails 31 by means of an x-drive motor 32, is arranged on which the first tool turret 27 is fastened. The first tool turret Ver 27 has a first turret disk 36 rotatable about a first turret axis of rotation 34 by means of a first turret drive motor 35. The first turret axis of rotation 36 extends in the x direction. At the first turret disk 36 several tools 37 are arranged radially and frontally.
Die zweite Bearbeitungs-Station 24 ist als zweiter Werkzeugrevolver 38 ausgebildet, der linear nicht verfahrbar, also in einer beliebigen Richtung fest an dem Grundgestell 3 angeordnet ist. Der zweite Werkzeugrevolver 38 weist eine mit der ersten Revolverdrehachse 34 deckungsgleiche zweite Revolverdrehachse 39 auf, um die eine zweite Revolverscheibe 40 mittels eines zweiten Revolverantriebsmotors 41 drehantreibbar ist. Die Revolverdrehachsen 34, 39 verlaufen - in einer Draufsicht gemäß Fig. 2 betrachtet - jeweils tangential zu dem Kreisbogen 8. In der zweiten Revolverscheibe 40 sind radial und stirnseitig mehrere Werkzeuge 37 angeordnet.The second processing station 24 is designed as a second tool turret 38, which is not linearly movable, that is, in any direction fixed to the base frame 3 is arranged. The second tool turret 38 has a second turret axis of rotation 39 which is congruent with the first turret axis of rotation 34 and about which a second turret plate 40 can be driven in rotation by means of a second turret drive motor 41. The turret axes of rotation 34, 39 extend - viewed in a plan view according to FIG. 2 - in each case tangentially to the circular arc 8. In the second turret disk 40, several tools 37 are arranged radially and frontally.
Die dritte Bearbeitungs-Station 25 ist als eine Gegenspindel 42 ausgebildet, die mittels eines Gegenspindelantriebsmotors 43 um eine in der z-Richtung verlaufende Gegenspindelachse 44 drehantreibbar ist. In der Gegenspindel 42 ist ein als Schleifscheibe ausgebildetes Werkzeug 37 angeordnet. Alternativ zu der Schleifscheibe kann in der Gegenspindel 42 ein Bohr- oder Fräswerkzeug oder ein Mehrspindelkopf angeordnet sein. Die Gegenspindel 42 ist linear nicht verfahrbar, also in beliebiger Richtung fest, an dem Grundgestell 3 angeordnet. Die Gegenspindelachse 44 liegt — in einer Draufsicht gemäß Fig. 2 betrachtet - auf dem Kreisbogen 8.The third processing station 25 is designed as a counter spindle 42, which is rotatably drivable by means of a counter spindle drive motor 43 about a counter spindle axis 44 running in the z direction. In the counter spindle 42 designed as a grinding wheel tool 37 is arranged. As an alternative to the grinding wheel, a drilling or milling tool or a multi-spindle head can be arranged in the counter spindle 42. The counter spindle 42 is not linearly movable, so fixed in any direction, arranged on the base frame 3. The counter spindle axis 44 is - viewed in a plan view according to FIG. 2 - on the circular arc. 8
Zum Steuern der Bearbeitung weist die Werkzeugmaschine 1 eine Steuereinheit 45 auf. Die Steuereinheit 45 ist derart ausgebildet, dass während der Bearbeitung der Werkstücke 2 die Spindelachse 7 entlang des Kreisbogens
8 durch Verschwenken des Spindelträgers 4 positionierbar ist, sodass ein in der Werkstück-Spanneinrichtung 14 aufgenommenes Werkstück 2 mit einer zur Bearbeitung ausreichenden Genauigkeit relativ zu dem jeweiligen Werkzeug 37 positionierbar ist. Hierzu ist in der Steuereinheit 45 eine Ko- ordinatentransformation implementiert, sodass in einem kartesischen Koordinatensystem vorliegende lineare Bearbeitungskoordinaten in polare Koordinaten eines Polarkoordinatensystems umrechenbar sind, mit denen das Verschwenken des Spindelträgers 4 mittels des Verschwenkantriebs 9 steuerbar ist. Das kartesische Koordinatensystem wird beispielsweise durch die x-Richtung, die z-Richtung und eine horizontale y-Richtung gebildet.For controlling the processing, the machine tool 1 has a control unit 45. The control unit 45 is designed such that during machining of the workpieces 2, the spindle axis 7 along the circular arc 8 is positionable by pivoting the spindle carrier 4, so that a recorded in the workpiece clamping device 14 workpiece 2 is positioned relative to the respective tool 37 with sufficient for processing accuracy relative. For this purpose, a coordinate transformation is implemented in the control unit 45, so that linear machining coordinates present in a Cartesian coordinate system can be converted into polar coordinates of a polar coordinate system with which the pivoting of the spindle support 4 can be controlled by means of the pivoting drive 9. The Cartesian coordinate system is formed, for example, by the x-direction, the z-direction and a horizontal y-direction.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Werkzeugmaschine 1 beschrieben. Zum Aufnehmen eines zu bearbeitenden Werkstücks 2 wird der Spindelträger 4 zunächst in die Zufuhrposition verschwenkt, wo die Arbeits- spindel 5 in der z-Richtung nach unten verfahren und mittels der Werkstück-Spanneinrichtung 14 das Werkstück 2 aufgenommen wird. Anschließend wird die Arbeitsspindel 5 wieder in z-Richtung nach oben verfahren und der Spindelträger 4 in der Drehrichtung 22 derart verschwenkt, dass die Arbeitsspindel 5 zwischen der ersten und zweiten Bearbeitungs- Station 23, 24 angeordnet ist. Dies ist in den Figuren 1 und 2 gezeigt. Die Arbeitsspindel 5 wird zur Bearbeitung des Werkstückes 2 in der z-Richtung in eine erste Bearbeitungsposition abgesenkt. In dieser Bearbeitungsposition wird das Werkstück 2 mit den Werkzeugen 37 der einander zugewandten Werkzeugrevolvern 27, 38 bearbeitet. Die Bearbeitung mittels der Bearbei- tungs-Stationen 23, 24 kann nacheinander oder gleichzeitig erfolgen. Bearbeitungsschritte sind beispielsweise Bohren oder Drehen.Hereinafter, the operation of the machine tool 1 will be described. For picking up a workpiece 2 to be machined, the spindle carrier 4 is first pivoted into the feed position, where the work spindle 5 moves downwards in the z direction and the workpiece 2 is picked up by means of the workpiece clamping device 14. Subsequently, the work spindle 5 is again moved in the z direction upwards and the spindle carrier 4 is pivoted in the direction of rotation 22 in such a way that the work spindle 5 is arranged between the first and second processing stations 23, 24. This is shown in FIGS. 1 and 2. The work spindle 5 is lowered for machining the workpiece 2 in the z-direction in a first processing position. In this machining position, the workpiece 2 is machined with the tools 37 of the mutually facing tool turrets 27, 38. The processing by means of the processing stations 23, 24 can take place successively or simultaneously. Processing steps are, for example, drilling or turning.
Das Zustellen des Werkstücks 2 zu dem entsprechenden Werkzeug 37 des zweiten Werkzeugrevolvers 38 erfolgt - soweit für den Bearbeitungsschritt
nicht ausschließlich ein lineares Zustellen in der z-Richtung ausreichend ist - durch Verschwenken des Spindelträgers 4 um die Schwenkachse 6. Die Spindelachse 6 ist somit eine numerisch gesteuerte Bearbeitungsachse der Werkzeugmaschine 1. Zum Zustellen bzw. Positionieren des Werkstückes 2 werden die in dem kartesischen Koordinatensystem vorliegenden linearen Bearbeitungskoordinaten mittels der Steuereinheit 45 in polare Koordinaten umgerechnet und mittels dieser das Verschwenken des Spindelträgers 4 derart gesteuert bzw. geregelt, dass das Werkstück 2 während seiner Bearbeitung relativ zu dem ortsfesten Werkzeug 37 positioniert wird. Wird das Werkstück 2 gleichzeitig mit einem Werkzeug 37 des ersten Werkzeugrevolvers 27 bearbeitet, so kann das für diese Bearbeitung unerwünschte Verschwenken des Spindelträgers 4 durch die lineare Verfahr- barkeit des ersten Werkzeugrevolvers 27 in x-Richtung und/oder z- Richtung ausgeglichen werden. Zusätzlich ist mittels der ersten Bearbei- tungs-Station 23 eine wellenförmige Drehbearbeitung des Werkstücks 2 möglich.The delivery of the workpiece 2 to the corresponding tool 37 of the second tool turret 38 takes place - as far as for the processing step not only a linear infeed in the z-direction is sufficient - by pivoting the spindle carrier 4 about the pivot axis 6. The spindle axis 6 is thus a numerically controlled machining axis of the machine tool 1. For advancing or positioning of the workpiece 2 are in the Cartesian coordinate system present linear machining coordinates by means of the control unit 45 converted into polar coordinates and controlled by means of this, the pivoting of the spindle carrier 4 such that the workpiece 2 is positioned during its machining relative to the stationary tool 37. If the workpiece 2 is machined simultaneously with a tool 37 of the first tool turret 27, the pivoting of the spindle carrier 4, which is undesirable for this machining, can be compensated by the linear traversability of the first tool turret 27 in the x-direction and / or z-direction. In addition, a wave-shaped turning of the workpiece 2 is possible by means of the first processing station 23.
Die Schwenkachse 6 (C-Achse), die lineare Achse der Arbeitsspindel 5 (z- Achse) sowie die linearen Achsen (x- und z-Achse) der ersten Bearbei- tungs-Station 23 stellen somit vier Bearbeitungsachsen bereit, sodass eine gleichzeitige Bearbeitung des Werkstücks 2 mit zwei Werkzeugschneiden möglich ist. Der erste Werkzeugrevolver 27 wird hierbei den Vorschubbewegungen um die Schwenkachse 6 und entlang der Spindelachse 7 nachgeführt. Hierdurch ist eine hohe Produktivität bei der Bearbeitung der Werkstücke 2 möglich.The pivot axis 6 (C axis), the linear axis of the work spindle 5 (z axis) and the linear axes (x and z axis) of the first processing station 23 thus provide four processing axes, so that a simultaneous processing of the workpiece 2 with two tool cutting is possible. The first tool turret 27 is thereby tracked the feed movements about the pivot axis 6 and along the spindle axis 7. As a result, a high productivity in the machining of the workpieces 2 is possible.
Die numerisch gesteuerte Schwenkachse 6 wird auch als C-Achse bezeichnet.
Nach der Bearbeitung in der ersten Bearbeitungsposition wird die Arbeitsspindel 5 angehoben und der Spindelträger 4 in der Drehrichtung 22 zu der dritten Bearbeitungs-Station 25 verschwenkt, wo das Werkstück 2 in einer zweiten Bearbeitungsposition bearbeitet wird. Mittels der Gegenspindel 42 wird das als Schleifscheibe ausgebildete Werkzeug 37 drehangetrieben und das Werkstück 2 bearbeitet.The numerically controlled pivot axis 6 is also referred to as C-axis. After machining in the first processing position, the work spindle 5 is raised and the spindle carrier 4 is pivoted in the direction of rotation 22 to the third processing station 25, where the workpiece 2 is machined in a second processing position. By means of the counter spindle 42 designed as a grinding wheel tool 37 is rotationally driven and the workpiece 2 processed.
Nach dieser Bearbeitung wird die Arbeitsspindel 5 angehoben und der Spindelträger 4 in der Drehrichtung 22 in die Abfuhrposition verschwenkt, wo die Arbeitsspindel 5 abgesenkt und das fertig bearbeitete Werkstück 2 auf die Abfuhr-Station 21 abgelegt wird.After this processing, the work spindle 5 is raised and the spindle carrier 4 is pivoted in the direction of rotation 22 in the discharge position, where the work spindle 5 is lowered and the finished workpiece 2 is deposited on the discharge station 21.
Anschließend wird der Spindelträger 4 wieder in die Zuführposition verschwenkt, wo mittels der Werkstück-Spanneinrichtung 14 das nächste zu bearbeitende Werkstück 2 aufgenommen wird. Das Verschwenken in die Zuführposition kann entweder in der Drehrichtung 22 erfolgen, sodass der Spindelträger 4 entlang des Kreisbogens 8 um 360° verschwenkt wird, oder entgegen die Drehrichtung 22, sodass der Spindelträger 4 lediglich entlang eines Teils des Kreisbogens 8 verschwenkt wird.Subsequently, the spindle carrier 4 is again pivoted into the feed position, where by means of the workpiece clamping device 14, the next workpiece to be machined 2 is received. The pivoting in the feed position can be done either in the direction of rotation 22, so that the spindle carrier 4 is pivoted along the circular arc 8 by 360 °, or against the direction of rotation 22, so that the spindle carrier 4 is pivoted only along part of the circular arc 8.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausfuhrungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv un- terschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a. Im Unterschied zu dem ersten Ausfuhrungsbeispiel ist die als Transportband ausgebildete Abfuhr-Station 21a benachbart zu der Zufuhr-Station 20 an der ersten Seitenwand 16 angeordnet. Darüber hinaus ist der Verschwenkantrieb 9a als Direktantriebs-
motor ausgebildet, der zum Verschwenken des Spindelträgers 4 getriebelos mit diesem verbunden ist. Ein derartiger Direktantriebsmotor wird auch als Torque-Motor bezeichnet. Entsprechend ist der z- Antrieb 13a als Linear- Direktantriebsmotor ausgebildet, sodass die Arbeitsspindel 5 ohne eine Kugelrollspindel elektrisch in der z-Richtung verfahrbar ist.Hereinafter, a second embodiment of the invention will be described with reference to Figures 3 and 4. Structurally identical parts are given the same reference numerals as in the first exemplary embodiment, to the description of which reference is hereby made. Structurally different but functionally similar parts receive the same reference numerals with a following a. In contrast to the first exemplary embodiment, the transport station designed as a conveyor belt 21a is arranged adjacent to the feed station 20 on the first side wall 16. In addition, the pivoting drive 9a is a direct drive engine formed, which is connected to the pivoting of the spindle carrier 4 gearless with this. Such a direct drive motor is also referred to as a torque motor. Accordingly, the z-drive 13a is designed as a linear direct drive motor, so that the work spindle 5 without a ball screw is electrically movable in the z-direction.
Weiterhin ist die erste Bearbeitungs-Station 23a als zweite Gegenspindel 46 ausgebildet, die um eine in der z-Richtung verlaufende zweite Gegenspindelachse 47 mittels eines zweiten Gegenspindelantriebsmotors 48 drehantreibbar ist. Die zweite Gegenspindelachse 47 liegt - in einer Draufsicht gemäß Figur 4 betrachtet - auf dem Kreisbogen 8. Die zweite Gegenspindel 46 ist linear nicht verfahrbar, also in beliebiger Richtung fest, an dem Grundgestell 3 angeordnet.Furthermore, the first processing station 23a is designed as a second counterspindle 46, which can be driven in rotation about a second counter spindle axis 47 running in the z direction by means of a second counter spindle drive motor 48. The second counter spindle axis 47 is - viewed in a plan view according to Figure 4 - on the circular arc 8. The second counter spindle 46 is not linearly movable, so fixed in any direction, arranged on the base frame 3.
Nach dem Aufnehmen eines zu bearbeitenden Werkstückes 2 wird derAfter receiving a workpiece to be machined 2 is the
Spindelträger 4 um die Schwenkachse 6 zu der ersten Bearbeitungs-Station 23a verschwenkt und die Arbeitsspindel 5 in der z-Richtung in eine erste Bearbeitungsposition gesenkt. Mittels der ersten Bearbeitungs-Station 23a erfolgt eine Drehbearbeitung des Werkstücks 2, wobei dieses mit einer po- lygonalen Innen- oder Außenkontur versehen wird. Hierzu werden die Arbeitsspindel 5 und die zweite Gegenspindel 46 in einer einheitlichen Drehrichtung 49 um ihre jeweiligen Spindelachsen 7, 47 mit einer Drehzahldifferenz drehangetrieben. Zum Erzeugen einer polygonalen Form wird durch Verschwenken des Spindelträgers 4 ein Mittenachsenversatz zwischen der Spindelachse 7 und der festen zweiten Gegenspindelachse 47 erzeugt. Das Berechnen des jeweils erforderlichen Mittenachsenversatzes erfolgt mittels der Steuereinheit 45, die die linearen Bearbeitungskoordinaten in entsprechende polare Koordinaten umrechnet und mit diesen das Verschwenken des Spindelträgers 4 steuert bzw. regelt. Hinsichtlich der Grundlagen zur
Herstellung von Werkstücken 2 mit polygonaler Form wird auf die EP 0 907 458 B2 (entsprechend US 6 761 096 Bl) verwiesen.Spindle carrier 4 is pivoted about the pivot axis 6 to the first processing station 23a and lowered the work spindle 5 in the z-direction in a first processing position. By means of the first processing station 23a is a turning of the workpiece 2, wherein this is provided with a polygonal inner or outer contour. For this purpose, the work spindle 5 and the second counter spindle 46 are rotationally driven in a uniform direction of rotation 49 about their respective spindle axes 7, 47 with a speed difference. To generate a polygonal shape, a center-axis offset between the spindle axis 7 and the fixed second counter-spindle axis 47 is generated by pivoting the spindle carrier 4. The calculation of the respectively required center axis offset takes place by means of the control unit 45, which converts the linear processing coordinates into corresponding polar coordinates and controls or regulates the pivoting of the spindle carrier 4 with them. Regarding the basics of Production of workpieces 2 with a polygonal shape is referred to EP 0 907 458 B2 (corresponding to US Pat. No. 6,761,096 Bl).
Nach der Polygonbearbeitung des Werkstücks 2 wird dieses durch Ver- schwenken des Spindelträgers 4 in eine zweite Bearbeitungsposition zu der zweiten Bearbeitungs-Station 24 und anschließend in eine dritte Bearbeitungsposition zu der dritten Bearbeitungs-Station 25 verschwenkt, wo das Werkstück 2 in der bereits beschriebenen Weise bearbeitet wird. Anschließend wird das Werkstück 2 durch Verschwenken des Spindelträgers 4 in die Abfuhrposition gebracht und in dieser auf die Abführ- Station 21 a abgelegt. Der Spindelträger 4 kann hierzu in der Drehrichtung 22 oder entgegen die Drehrichtung 22 verschwenkt werden. Zur Aufnahme des nächsten zu bearbeitenden Werkstücks 2 wird der Spindelträger 4 in der Drehrichtung 22 in die Zuführposition verschwenkt. Hinsichtlich der weiteren Funkti- onsweise wird auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen.After the polygon machining of the workpiece 2, this is pivoted by pivoting the spindle carrier 4 in a second processing position to the second processing station 24 and then in a third processing position to the third processing station 25, where the workpiece 2 in the manner already described is processed. Subsequently, the workpiece 2 is brought by pivoting the spindle carrier 4 in the discharge position and stored in this on the discharge station 21 a. The spindle carrier 4 can be pivoted for this purpose in the direction of rotation 22 or counter to the direction of rotation 22. For receiving the next workpiece 2 to be machined, the spindle carrier 4 is pivoted in the direction of rotation 22 into the feed position. With regard to the further mode of operation, reference is made to the description of the first exemplary embodiment.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 5 bis 7 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorausgegangenenHereinafter, a third embodiment of the invention will be described with reference to Figures 5 to 7. Structurally identical parts are given the same reference numbers as in the previous ones
Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten b. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist die erste Bearbeitungs- Station 23b als Werkzeughalter 50 ausgebildet, der in der y-Richtung mittels eines y- Antriebsmotors 51 auf y-Führungsschienen 52 linear verfahrbar ist. Der Werkzeughalter 50 ist somit in Richtung der Arbeitsspindel 5 verfahrbar.
In dem Werkzeughalter 50 ist ein Drehwerkzeug 53 angeordnet, dessen geradlinige Schneide 54 in einer durch die y- und z-Richtung gebildeten y- z-Projektionsebene parallel zu der Spindelachse 7 (vgl. Fig. 6) verläuft und in einer durch die x- und z-Richtung gebildeten x-z-Projektionsebene schräg in einem spitzen Winkel α zu der Spindelachse 7 (vgl. Fig. 7) verläuft.Embodiments, to the description of which reference is hereby made. Structurally different, but functionally similar parts receive the same reference numerals with a trailing b. In contrast to the preceding embodiments, the first processing station 23b is designed as a tool holder 50, which can be moved linearly in the y direction by means of a y drive motor 51 on y guide rails 52. The tool holder 50 is thus movable in the direction of the work spindle 5. A rotary tool 53 is arranged in the tool holder 50, the straight-line cutting edge 54 of which runs in a yz projection plane formed by the y and z directions parallel to the spindle axis 7 (see FIG. and z direction formed xz projection plane obliquely at an acute angle α to the spindle axis 7 (see Fig. 7).
Mittels der ersten Bearbeitungs-Station 23b ist ein drallfreies Drehen des Werkstücks 2 möglich. Hierzu wird das Werkstück 2 in der beschriebenen Weise in die erste Bearbeitungsposition gebracht und mittels der Arbeitsspindel 5 mit einer zum Drehen geeigneten Drehzahl drehangetrieben. Anschließend wird der Werkzeughalter 50 in der y-Richtung radial zu der Spindelachse 7 positioniert. Zum drallfreien Drehen des Werkstücks 2 wird der Werkzeughalter 50 in der gewünschten y-Position gehalten. Während des drallfreien Drehens erfolgt somit kein Verfahren des Werkzeughalters 50 in der y-Richtung. Aufgrund der Schrägstellung der Schneide 54 kommt diese beim Verschwenken des Spindelträgers 4 in der Drehrichtung 22 abschnittsweise mit dem Werkstück 2 in Eingriff, wobei hierdurch eine Drehbearbeitung des Werkstücks 2 über die gewünschte Länge im Wesent- liehen ohne Drall möglich ist. Ohne Drall bedeutet, dass Vorschubriefen um die Spindelachse 7, also um die z-Achse des Werkstückes 2, eine Steigung von 0° aufweisen. Durch das drallfreie Drehen kann bei einer Vielzahl von Werkstücken 2 eine Nachbearbeitung vermieden werden. Das Verfahren des Werkzeughalters 50 in der y-Richtung dient zum Einstellen einer Spandicke beim drallfreien Drehen oder zum Nachstellen der Schneide 54 für einen nachfolgenden Drehvorgang. Weiterhin können durch das Verfahren des Werkzeughalters 50 unterschiedliche Drehdurchmesser erzeugt werden. Das Verschwenken des Spindelträgers 4 wird in der beschriebenen Weise mittels der Steuereinheit 45 gesteuert bzw. geregelt.
Hinsichtlich der weiteren Bearbeitung des Werkstücks 2 wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.By means of the first processing station 23b a spin-free rotation of the workpiece 2 is possible. For this purpose, the workpiece 2 is brought in the manner described in the first processing position and rotationally driven by means of the work spindle 5 with a suitable rotational speed. Subsequently, the tool holder 50 is positioned radially to the spindle axis 7 in the y-direction. For twist-free rotation of the workpiece 2, the tool holder 50 is held in the desired y-position. During spin-free rotation, there is thus no movement of the tool holder 50 in the y-direction. Due to the inclination of the cutting edge 54, this comes in sections in the direction of rotation 22 in engagement with the workpiece 2 during pivoting of the spindle carrier 4, whereby a turning of the workpiece 2 over the desired length in the main borrow without twist is possible. Without swirl means that feed marks around the spindle axis 7, ie about the z-axis of the workpiece 2, have a slope of 0 °. The twist-free rotation can be avoided in a variety of workpieces 2 post-processing. The process of the tool holder 50 in the y-direction is used to set a chip thickness during spin-free rotation or to readjust the cutting edge 54 for a subsequent turning operation. Furthermore, 50 different rotational diameters can be generated by the method of the tool holder. The pivoting of the spindle carrier 4 is controlled or regulated in the manner described by means of the control unit 45. With regard to the further processing of the workpiece 2, reference is made to the preceding embodiments.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 8 und 9 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten c. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist an dem Spindelträger 4c zusätzlich zu der ersten Arbeitsspindel 5 eine zweite Arbeitsspindel 55 angeordnet. Die zweite Arbeitsspindel 55 ist entsprechend zu der ersten Arbeitsspindel 5 ausgebildet. Die Arbeitsspindeln 5, 55 sind unabhängig voneinander in der z-Richtung verfahrbar. Die Spindelachsen 7 der Arbeits- spindein 5, 55 schließen bezogen auf die Schwenkachse 6 einen erstenHereinafter, a fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9. Structurally identical parts receive the same reference numerals as in the previous embodiments, the description of which reference is hereby made. Structurally different, but functionally similar parts receive the same reference numerals with a c. In contrast to the preceding embodiments, a second work spindle 55 is arranged on the spindle carrier 4c in addition to the first work spindle 5. The second work spindle 55 is formed corresponding to the first work spindle 5. The work spindles 5, 55 are independently movable in the z-direction. The spindle axes 7 of the working spindles 5, 55 close with respect to the pivot axis 6 a first
Versatz- Winkel φi ein, der einem zweiten Versatz- Winkel φ2 zwischen der Zufuhr-Station 20 und der Abführ- Station 21c sowie der ersten Bearbeitungs-Station 23 und der zweiten Bearbeitungs-Station 24 entspricht. Mit der Werkzeugmaschine Ic ist eine gleichzeitige Bearbeitung von zwei Werkstücken 2 möglich. Zunächst wird der Spindelträger 4c derart verschwenkt, dass sich die erste Arbeitsspindel 5 in der Zuführposition und die zweite Arbeitsspindel 55 in der Abführposition befindet. Mittels der ersten Arbeitsspindel 5 wird ein erstes zu bearbeitendes Werkstück 2 aufgenommen. Sofern in der zweiten Arbeitsspindel 55 ein fertig bearbeitetes Werkstück 2 aufgenommen ist, kann dieses gleichzeitig auf die Abfuhr- Station 21c abgelegt werden. Anschließend wird der Spindelträger 4c derart verschwenkt, dass sich die zweite Arbeitsspindel 55 in der Zuführposition befindet, wo diese ein zweites zu bearbeitendes Werkstück 2 aufnimmt. Anschließend wird der Spindelträger 4c so verschwenkt, dass sich
die erste Arbeitsspindel 5 in der zweiten Bearbeitungsposition und die zweite Arbeitsspindel 55 in der ersten Bearbeitungsposition befindet. Dies ist in den Figuren 8 und 9 gezeigt. Die beiden Werkstücke 2 können nun mittels der ersten Bearbeitungs-Station 23 und der zweiten Bearbeitungs- Station 24 bearbeitet werden. Die erste Arbeitsspindel 5 wird während der Bearbeitung des Werkstücks 2 — sofern die Art der Bearbeitung dies erfordert - mittels des Spindelträgers 4c um die Schwenkachse 6 verschwenkt und somit das Werkstück 2 relativ zu dem Werkzeug 37 während der Bearbeitung positioniert. Das damit verbundene Verschwenken der zweiten Arbeitsspindel 55 und des entsprechenden Werkstücks 2 wird durch die erste B earbeitungs- Station 23 in der beschriebenen Weise kompensiert. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf die Beschreibung der vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.Offset angle φi, which corresponds to a second offset angle φ 2 between the feed station 20 and the discharge station 21c and the first processing station 23 and the second processing station 24. With the machine tool Ic a simultaneous machining of two workpieces 2 is possible. First, the spindle carrier 4c is pivoted such that the first work spindle 5 is in the feed position and the second work spindle 55 is in the discharge position. By means of the first work spindle 5, a first workpiece 2 to be machined is received. If a finished workpiece 2 is received in the second work spindle 55, it can be deposited simultaneously on the removal station 21c. Subsequently, the spindle carrier 4c is pivoted such that the second work spindle 55 is in the feed position, where it receives a second workpiece 2 to be machined. Subsequently, the spindle carrier 4c is pivoted so that the first work spindle 5 is in the second machining position and the second work spindle 55 is in the first machining position. This is shown in FIGS. 8 and 9. The two workpieces 2 can now be processed by means of the first processing station 23 and the second processing station 24. The first work spindle 5 is pivoted during machining of the workpiece 2 - if the type of processing requires it - by means of the spindle carrier 4c about the pivot axis 6 and thus the workpiece 2 is positioned relative to the tool 37 during processing. The associated pivoting of the second work spindle 55 and the corresponding workpiece 2 is compensated by the first processing station 23 in the manner described. With regard to the further operation, reference is made to the description of the preceding embodiments.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figur 10 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten die- selben Bezugszeichen mit einem nachgestellten d. In Ergänzung zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Werkzeugmaschine 1 d einen Reitstock 56 auf, der zwischen der ersten Bearbeitungs-Station 23 und der zweiten Bearbeitungs-Station 24 unterhalb von diesen an der zweiten Seitenwand 17 des Grundgestells 3 in der z-Richtung angeordnet ist. Der Reit- stock 56 weist eine Zentrierspitze 57 auf, die um eine in der z-Richtung verlaufende Reitstock-Drehachse 58 drehbar in dem Reitstock 56 gelagert ist. Zur Bearbeitung von langen und schlanken Werkstücken 2, beispielsweise von wellenförmigen Werkstücken 2, werden diese durch Verschwenken des Spindelträgers 4 um die Schwenkachse 6 derart fluchtend
zu dem Reitstock 56 positioniert, dass die Spindelachse 7 mit der Reitstock-Drehachse 58 zusammenfällt. Anschließend wird das Werkstück 2 durch Absenken der Arbeitsspindel 5 in der z-Richrung auf der Zentrierspitze 57 angeordnet. Während der Bearbeitung des Werkstücks 2 wird dieses durch den Reitstock 56 stabilisiert. Hinsichtlich der weiteren Funktionsweise wird auf die Beschreibung der vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen.Hereinafter, a fifth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Structurally identical parts receive the same reference numerals as in the previous embodiments, the description of which reference is hereby made. Structurally different, but functionally similar parts receive the same reference numerals with a d followed. In addition to the first embodiment, the machine tool 1 d has a tailstock 56, which is arranged between the first processing station 23 and the second processing station 24 below the latter on the second side wall 17 of the base frame 3 in the z-direction. The tailstock 56 has a centering tip 57, which is rotatably mounted in the tailstock 56 about a tailstock rotation axis 58 extending in the z-direction. For machining of long and slender workpieces 2, for example of wave-shaped workpieces 2, these are aligned by pivoting the spindle carrier 4 about the pivot axis 6 in such a way positioned to the tailstock 56 that the spindle axis 7 coincides with the tailstock rotation axis 58. Subsequently, the workpiece 2 is arranged by lowering the work spindle 5 in the z-Richrung on the centering tip 57. During machining of the workpiece 2 this is stabilized by the tailstock 56. With regard to the further operation, reference is made to the description of the preceding embodiments.
Das Verfahren zum drallfreien Drehen eines Werkstücks 2 ist grundsätzlich unabhängig von der Ausgestaltung der Werkzeugmaschine 1 zu sehen.The method for twist-free turning of a workpiece 2 is fundamentally independent of the configuration of the machine tool 1.
Entscheidend für das drallfreie Drehen ist die Stellung der Scheide 54 relativ zu dem zu bearbeitenden Werkstück 2, wie dies in den Figuren 6 und 7 gezeigt ist, und die Relativbewegung zwischen der Schneide 54 und dem zu bearbeitenden Werkstück 2. Die Relativbewegung kann beispielsweise durch eine rotatorische Bewegung infolge eines Verschwenkens des Spindelträgers 4 erzeugt werden, wie dies im dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Alternativ kann die Relativbewegung auch durch eine lineare Bewegung, beispielsweise in x-Richtung, des Werkstückes 2 und/oder der Schneide 54 erzeugt werden. Weiterhin kann die Relativbewegung durch eine rotatorische Bewegung der Schneide 54 erzeugt werden. Vorzugsweise ist die Schneide 54 relativ zu dem Werkstück 2 hin zustellbar, sodass die Spandicke eingestellt und/oder die Schneide 54 für eine nachfolgende Drehbearbeitung nachgestellt werden kann. Hierdurch sind insbesondere unterschiedliche Drehdurchmesser des Werkstücks 2 erzeugbar.
Decisive for the twist-free rotation is the position of the sheath 54 relative to the workpiece 2 to be machined, as shown in Figures 6 and 7, and the relative movement between the cutting edge 54 and the workpiece to be machined 2. The relative movement, for example, by a rotational movement can be generated as a result of pivoting of the spindle carrier 4, as described in the third embodiment. Alternatively, the relative movement can also be generated by a linear movement, for example in the x-direction, of the workpiece 2 and / or the cutting edge 54. Furthermore, the relative movement can be generated by a rotational movement of the cutting edge 54. Preferably, the cutting edge 54 can be fed relative to the workpiece 2, so that the chip thickness can be adjusted and / or the cutting edge 54 adjusted for a subsequent turning operation. As a result, in particular different rotational diameters of the workpiece 2 can be generated.
Claims
1. Werkzeugmaschine zur Mehrstationen-Bearbeitung von Werkstücken mit - einem Grundgestell (3),1. Machine tool for multi-station machining of workpieces with - a base frame (3),
- einem Spindelträger (4; 4c), welcher- A spindle carrier (4, 4c), which
~ eine in einer vertikalen z-Richtung verlaufende Schwenkachsea pivot axis running in a vertical z-direction
(6) aufweist und(6) and
-- an dem Grundgestell (3) um die Schwenkachse (6) verschwenk- bar angeordnet ist,- Is arranged on the base frame (3) pivotable about the pivot axis (6),
- mindestens einer Arbeitsspindel (5; 5, 55) zur Aufnahme von zu bearbeitenden Werkstücken (2), welche- At least one work spindle (5, 5, 55) for receiving workpieces to be machined (2), which
~ um eine in der z-Richtung verlaufende Spindelachse (7) dreh- antreibbar ist, — in der z-Richtung linear verfahrbar und hängend an dem Spindelträger (4; 4c) angeordnet ist, und~ can be driven in rotation about a spindle axis (7) running in the z-direction, - can be moved linearly in the z-direction and is arranged suspended on the spindle carrier (4, 4c), and
~ zusammen mit dem Spindelträger (4; 4c) um die Schwenkachse (6) derart verschwenkbar ist, dass die Spindelachse (7) entlang eines Kreisbogens (8) verfahrbar ist, und - mehreren entlang des Kreisbogens (8) an dem Grundgestell (3) angeordneten Bearbeitungs-Stationen (23, 24, 25; 23a, 24, 25; 23b, 24, 25) zur Bearbeitung der Werkstücke (2), und~ together with the spindle carrier (4; 4c) about the pivot axis (6) is pivotable such that the spindle axis (7) along a circular arc (8) is movable, and - several along the circular arc (8) on the base frame (3) arranged processing stations (23, 24, 25, 23 a, 24, 25, 23 b, 24, 25) for processing the workpieces (2), and
- einer Steuereinheit (45) zum Steuern der Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, dass - die mindestens eine Arbeitsspindel (5; 5, 55) ausschließlich in der z-- a control unit (45) for controlling the machining, characterized in that - the at least one work spindle (5; 5, 55) exclusively in the z-
Richtung linear verfahrbar ist, so dass die Spindelachse (7) ausschließlich entlang des Kreisbogens (8) verfahrbar ist,Direction is linearly movable, so that the spindle axis (7) only along the circular arc (8) is movable,
- mindestens eine der Bearbeitungs-Stationen (24, 25; 23a, 24, 25) linear nicht verfahrbar an dem Grundgestell (3) angeordnet ist, - die Steuereinheit (45) derart ausgebildet ist, dass während der Bearbeitung der Werkstücke (2) an dieser mindestens einen Bearbeitungs-Station (24, 25; 23a, 24, 25) die Spindelachse (7) in einer horizontalen x- und y-Richtung ausschließlich entlang des Kreisbogens (8) durch Verschwenken des Spindelträgers (4; 4c) positionierbar ist, undat least one of the processing stations (24, 25, 23a, 24, 25) is arranged so as not to be linearly displaceable on the base frame (3), - The control unit (45) is designed such that during machining of the workpieces (2) at this at least one processing station (24, 25; 23a, 24, 25), the spindle axis (7) in a horizontal x and y Direction exclusively along the circular arc (8) by pivoting the spindle carrier (4, 4c) is positionable, and
- höchstens zwei Arbeitsspindeln (5; 5, 55) an dem Spindelträger (4; 4c) angeordnet sind.- At most two work spindles (5; 5, 55) on the spindle carrier (4; 4c) are arranged.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Kreisbogens (8) eine Zufuhr- Station (20) zum Zufuhren der zu bearbeitenden Werkstücke (2) und eine Abfuhr- Station (21 ; 21a; 21b; 21c) zum Abfuhren der bearbeiteten Werkstücke (2) angeordnet ist.2. Machine tool according to claim 1, characterized in that along the circular arc (8) a supply station (20) for feeding the workpieces to be processed (2) and a discharge station (21; 21a; 21b; 21c) for discharging the machined workpieces (2) is arranged.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgestell (3) in Form eines Vielecks ausgebildet ist.3. Machine tool according to claim 1 or 2, characterized in that the base frame (3) is designed in the form of a polygon.
4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zufuhr-Station (20) und die Abfuhr- Station4. Machine tool according to one of claims 1 to 3, character- ized in that the supply station (20) and the discharge station
(21a; 21b; 21c) benachbart zueinander an einer gemeinsamen Seite des Grundgestells (3) angeordnet sind.(21a, 21b, 21c) are arranged adjacent to each other on a common side of the base frame (3).
5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zufuhr-Station (20) und die Abfuhr- Station5. Machine tool according to one of claims 1 to 3, character- ized in that the supply station (20) and the discharge station
(21) an unterschiedlichen Seiten des Grundgestells (3) angeordnet sind.(21) are arranged on different sides of the base frame (3).
6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stationen (20, 21, 23, 24, 25; 20, 21a, 23a, 24, 25; 20, 21b, 23b, 24, 25; 20, 21c, 23, 24, 25) an einer gemeinsamen Seite des Grundgestells (3) angeordnet sind, insbesondere eine linear nicht verfahrbare erste Bearbeitungs-Station (24, 25; 23a, 24, 25) und eine zweite Bearbeitungs-Station (23; 23b), die in mindestens einer ho- rizontalen Richtung verfahrbar ist.6. Machine tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that two stations (20, 21, 23, 24, 25; 20, 21 a, 23 a, 24, 25; 20, 21b, 23b, 24, 25; 20, 21c, 23, 24, 25) on a common side of the base frame (3) are arranged, in particular a linearly non-movable first processing station (24, 25, 23a, 24, 25) and a second processing station (23 ; 23b) which is movable in at least one horizontal direction.
7. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschwenken des Spindelträgers (4) ein getriebeloser Direktantrieb (13a) vorgesehen ist.7. Machine tool according to one of claims 1 to 6, characterized in that for pivoting the spindle carrier (4) a gearless direct drive (13a) is provided.
8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spindelträger (4) genau eine Arbeitsspindeln (5) angeordnet ist.8. Machine tool according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the spindle carrier (4) exactly one working spindles (5) is arranged.
9. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spindelträger (4c) genau zwei in der z- Richtung unabhängig verfahrbare Arbeitsspindeln (5, 55) angeordnet sind.9. Machine tool according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the spindle carrier (4c) exactly two in the z-direction independently movable work spindles (5, 55) are arranged.
10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Arbeitsspindeln (5, 55) einen ersten Versatz- Winkel (cpi) einschließen, der einem zweiten Versatz- Winkel (φ2) zwischen zwei Stationen (20, 21c, 23, 24) entspricht.10. Machine tool according to claim 9, characterized in that the two work spindles (5, 55) include a first offset angle (cpi), the second offset angle (φ 2 ) between two stations (20, 21 c, 23, 24 ) corresponds.
11. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle B earbeitungs- Stationen (23a, 24, 25) linear nicht verfahrbar an dem Grundgestell (3) angeordnet sind. 11. Machine tool according to one of claims 1 to 10, characterized in that all processing stations (23a, 24, 25) are arranged linearly non-movably on the base frame (3).
12. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Bearbeitungs-Stationen (23) als Werkzeugrevolver (27) mit einer horizontal verlaufenden Revolverdrehachse (34) ausgebildet ist, der an einem Kreuzschlitten (26) angeordnet und in einer horizontalen x-Richtung und in der z-Richtung linear verfahrbar ist.12. Machine tool according to one of claims 1 to 10, characterized in that one of the processing stations (23) as a tool turret (27) with a horizontally extending turret axis of rotation (34) is arranged on a cross slide (26) and in a horizontal x-direction and in the z-direction is linearly movable.
13. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Bearbeitungs-Stationen (25; 23a, 25) als Gegenspindel (42; 42, 46) mit einer in der z-Richtung verlaufenden13. Machine tool according to one of claims 1 to 12, characterized in that one of the processing stations (25; 23a, 25) as a counter spindle (42; 42, 46) extending in the z-direction
Gegenspindelachse (44; 44, 47) ausgebildet ist, die stehend an dem Grundgestell (3) angeordnet ist.Counter spindle axis (44; 44, 47) is formed, which is arranged standing on the base frame (3).
14. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine der Bearbeitungs-Stationen (23b) als Werkzeughalter (50) ausgebildet ist, der horizontal in Richtung der mindestens einen Arbeitsspindel (5) linear verfahrbar ist.14. Machine tool according to one of claims 1 to 13, character- ized in that one of the processing stations (23b) is designed as a tool holder (50) which is horizontally movable horizontally in the direction of the at least one work spindle (5).
15. Verfahren zur Mehrstationen-Bearbeitung von Werkstücken, umfas- send die Schritte:15. Method for multi-station machining of workpieces, comprising the steps:
- Bereitstellen einer Werkzeugmaschine (1; Ia; Ib; Ic) nach einem der Ansprüche 1 bis 14,Providing a machine tool (1, 1a, 1b, 1c) according to one of claims 1 to 14,
- Aufnehmen eines zu bearbeitenden Werkstückes (2) mittels der mindestens einen Arbeitsspindel (5; 5, 55), - Verschwenken des Spindelträgers (4; 4c) um die Schwenkachse (6) zu einer ersten, linear nicht verfahrbaren Bearbeitungs-Station (24, 25; 23a, 24, 25),- receiving a workpiece to be machined (2) by means of the at least one work spindle (5, 5, 55), - pivoting the spindle carrier (4, 4c) about the pivot axis (6) to a first, linearly non-movable processing station (24, 25, 23a, 24, 25),
- Bearbeiten des Werkstückes (2) mittels der ersten Bearbeitungs- Station (24, 25; 23a, 24, 25), wobei das Werkstück (2) während der Bearbeitung ausschließlich durch Verschwenken des Spindelträgers (4; 4c) entlang des Kreisbogens (8) in einer horizontalen x- und y- Richtung positioniert wird, und- Processing the workpiece (2) by means of the first processing station (24, 25, 23 a, 24, 25), wherein the workpiece (2) during the Machining exclusively by pivoting the spindle carrier (4, 4c) along the circular arc (8) is positioned in a horizontal x and y direction, and
- Verschwenken des Spindelträgers (4; 4c) um die Schwenkachse (6) zu einer zweiten Bearbeitungs-Station (23, 24, 25; 23a, 24, 25; 23b,Pivoting the spindle carrier (4; 4c) about the pivot axis (6) to a second processing station (23, 24, 25; 23a, 24, 25;
24, 25). 24, 25).
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