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Die
Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinrichtung umfassend eine Drehmaschine
mit einem Maschinengestell, mit einer in einem Werkstückspindelgehäuse um eine
Spindelachse drehbar gelagerten Werkstückspindel, die zur Werkstückbearbeitung rotierend
antreibbar ist, und mit einem Werkzeugträger, und ferner umfassend eine
als Kurzstangenladeeinrichtung ausgebildete Werkstoffstangenladeeinrichtung.
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Derartige
Bearbeitungseinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Bei diesen besteht stets das Problem, dass seitens der Kurzstangenladeeinrichtung
eine Führung
der in die Werkstückspindel
eingesetzten Werkstoffstange nicht mehr erfolgen kann, sondern die
Werkstoffstange ohne Zuhilfenahme der Werkstoffstangenladeeinrichtung
geführt
werden muss.
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Bei
den bislang bekannten Lösungen
erfolgt beispielsweise eine Verlängerung
eines Spindelrohrs der Werkstückspindel,
wobei dadurch eine übermäßige Belastung
der Lager der Werkstückspindel
entsteht und somit die Lager der Werkstückspindel vorzeitig verschleißen und
ausgewechselt werden müssen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungseinrichtung
der gattungsgemäßen Art
derart zu verbessern, dass eine derartige übermäßige Belastung der Lager der
Werkstückspindel
vermieden wird.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Bearbeitungseinrichtung der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zwischen der Werkstoffstangenladeeinrichtung und der Werkstückspindel
eine getrennt von einer Werkstoffstangenaufnahme der Werkstoffstangenladeeinrichtung
und der Werkstückspindel
angeordnete Führungseinrichtung für die in
der Werkstückspindel
gehaltene Werkstoffstange vorgesehen ist, mit welcher ein über die Werkstückspindel
in Richtung der Werkstoffstangenladeeinrichtung überstehender Endabschnitt der
in der Werkstückspindel
gehaltenen Werkstoffstange während
der Werkstückbearbeitung
koaxial zur Spindelachse führbar
ist.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist
darin zu sehen, dass durch die von der Werkstückspindel getrennte Führungseinrichtung
die Möglichkeit
geschaffen ist, den Endabschnitt der Werkstoffstange zusätzlich zur
Werkstückspindel
zu führen, ohne
dass dadurch eine zusätzliche
Belastung der Lager der Werkstückspindel
auftritt.
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Insbesondere
ermöglicht
die erfindungsgemäße Lösung, bei
der Bearbeitung von sogenannten Kurzstangen Überbelastungen des hinteren
Spindellagers zu vermeiden und somit dessen Verschleiß erheblich
zu verringern.
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Unter
einer Kurzstange im Sinne der vorliegenden Erfindung werden dabei
Werkstoffstangen verstanden, die eine Länge von weniger als 2,50 m, noch
besser weniger als 2,00 m aufweisen.
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Insbesondere
haben dabei die Kurzstangen eine Länge von mindestens 1,5 m.
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Besonders
günstig
sind Längen
von Kurzstangen in der Größenordnung
von ungefähr
1,6 m bis ungefähr
1,8 m.
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Hinsichtlich
der Ausbildung der Führungseinrichtung
wurden bislang keine näheren
Angaben gemacht.
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So
ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Führungseinrichtung mindestens
ein Führungselement
aufweist.
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Noch
besser ist es, wenn die Führungseinrichtung
mehrere Führungselemente
aufweist, so dass eine mehrfache Abstützung der Werkstoffstange durch
die Führungseinrichtung
möglich
ist.
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Ferner
ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein der Werkstoffspindel nächstliegend
angeordnetes Führungselement
im Abstand von dieser angeordnet ist.
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Vorzugsweise
ist dabei dieses Führungselement
in einem Abstand von einem hinteren Ende der Werkstückspindel,
insbesondere einem Spindelrohr derselben, angeordnet.
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Beim
Vorsehen mehrerer Führungselemente ist
vorzugsweise vorgesehen, dass die Führungselemente in Abständen voneinander
angeordnet sind, so dass je nach Länge des über die Werkstückspindel überstehenden
Endbereichs eine Abstützung desselben
in einer unterschiedlichen Zahl von Führungselementen erfolgt.
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Vorzugsweise
sind dabei die Abstände
zwischen den Führungselementen
so gewählt,
dass diese ungefähr
in der gleichen Größenordnung
liegen.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
sieht vor, dass die Abstände
zwischen den Führungselementen
ungefähr
gleich groß sind.
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Ferner
liegt auch der Abstand zwischen der Werkstückspindel und dem dieser nächstliegend
angeordneten Führungselement
in der gleichen Größenordnung
wie der Abstand zwischen dem aufeinanderfolgenden Führungselementen
bei mehreren Führungselementen.
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Im
einfachsten Fall ist auch der Abstand zwischen der Werkstückspindel
und dem dieser nächstliegend
angeordneten Führungselement
ungefähr gleich
groß wie
der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Führungselementen.
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Insbesondere
ist im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen,
dass die Werkstoffstange bei Beginn der Bearbeitung derselben durch eines
oder mehrere Führungselemente
und durch die Werkstückspindel
koaxial zur Spindelachse geführt ist.
Der Vorteil dieser Lösung
ist darin zu sehen, dass damit einerseits die Führungseinrichtung die Führung der
Werkstoffstange, insbesondere in dem über die Werkstückspindel überstehenden
Endbereich, übernimmt
und andererseits die Werkstückspindel selbst
noch die Führung
der Werkstoffstange in dem Bereich übernimmt, der in die Werkstückspindel
eingeführt
ist.
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Damit
wird jedoch eine Überlastung,
insbesondere des hinteren Spindellagers zu Beginn der Bearbeitung
und auch noch so lange, solange mindestens eines der Führungselemente
wirksam ist, vermieden.
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Da
die Werkstoffstange bei fortschreitender Werkstückbearbeitung sukzessive abgearbeitet
und somit sukzessive immer weiter in die Werkstückspindel eingeführt wird,
wird im Laufe der Bearbeitung ein Zustand erreicht, in dem die Werkstoffstange
nicht mehr durch die Führungseinheit
geführt
ist. In diesem Fall ist vorgesehen, dass die Werkstoffstange dann nur
noch durch die Werkstückspindel
koaxial zur Spindelachse geführt
ist.
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Hinsichtlich
der Führung
der Werkstoffstange durch die Werkstückspindel sind unterschiedlichste
Möglichkeiten
denkbar.
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Beispielsweise
wäre es
denkbar, in der Werkstückspindel
spezielle Führungselemente
für die
Werkstoffstange vorzusehen.
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Da
jedoch die Werkstoffstange ohnehin in der Werkstückspindel für die Bearbeitung fixiert werden
muss ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Werkstückspindel
eine Spannvorrichtung für
die Werkstoffstange aufweist und dass die Werkstoffstange bei der
Werkstückbearbeitung
durch die Spannvorrichtung der Werkstückspindel koaxial zur Spindelachse
geführt
ist.
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Damit
besteht beispielsweise zu Beginn der Bearbeitung die Möglichkeit,
die Werkstoffstange einerseits durch die Spannvorrichtung zu führen und andererseits
durch die Führungseinheit
mit mindestens einem Führungselement.
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Wenn
jedoch bei zunehmender Fortschreiten der Werkstückbearbeitung die Werkstoffstange nicht
mehr über
das hintere Ende der Werkstoffspindel übersteht oder nur noch gering über dieses übersteht
und somit die Werkstoffstange durch die Führungseinheit nicht mehr geführt ist,
erfolgt die Führung
der Werkstoffstange in der Werkstückspindel vorzugsweise so,
dass die Werkstoffstange zusätzlich
zur Spannvorrichtung noch in einem Spindelrohr der Werkstückspindel
geführt
ist.
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Eine
derartige Führung
der Werkstoffstange in dem Spindelrohr könnte beispielsweise ebenfalls noch
durch ein zusätzliches
mit der Spannvorrichtung in Richtung der Werkstoffstange zustellbares Element,
beispielsweise eine zweite Spannvorrichtung, erfolgen.
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Aus
konstruktiven Gründen
und insbesondere Gründen
der Einfachheit ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Werkstoffstange
in dem Spindelrohr durch dieses einsetzbare Einsätze oder unmittelbar im Spindelrohr
selbst geführt
ist.
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Insbesondere
ist dadurch vorgesehen, dass die Werkstoffstange in dem Spindelrohr
mit geringem Spiel geführt
ist, so dass bei Führung
der Werkstoffstange durch die Führungseinheit
keine durch überbestimmte
Lagerung entstehenden Zwangskräfte auftreten,
sondern durch die Führungseinheit
bedingte Ungenauigkeiten hinsichtlich einer koaxialen Führung der
Werkstoffstange aufgrund des geringen Spiels sich nicht in Form
von Zwangskräften
auf die Werkstückspindel
und insbesondere das hintere Spindellager derselben, auswirken.
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Hinsichtlich
der Ausbildung des Spindelrohrs wurden bislang keine näheren Angaben
gemacht. So ist es vorteilhaft, wenn sich das Spindelrohr mindestens
zwischen einem vorderen und einem hinteren Spindellager der Werkstückspindel
erstreckt.
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Beispielsweise
kann sich aber auch noch das Spindelrohr über das hintere Spindellager
hinaus auf einer dem ersten Spindellager gegenüberliegenden Seite, allerdings
nur mit einem Bruchteil seiner Erstreckung zwischen dem vorderen
Spindellager und dem hinteren Spindellager, beispielsweise maximal
50% dieser Erstreckung, erstrecken.
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Die
erfindungsgemäße getrennte
Anordnung der Führungseinheit
von der Werkstückspindel
bedeutet, dass sich das mindestens eine Führungselement der Führungseinheit
nicht über
die Werkstückspindel
an dem Maschinengestell abstützt,
sondern die Abstützung
des mindestens einen Führungselements
getrennt von der Werkstückspindel
erfolgt.
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Um
dies zu erreichen, ist beispielsweise vorgesehen, dass das der Werkstückspindel
nächstliegende
Führungselement
und die Werkstückspindel frei
von einer mechanisch starren Verbindung sind.
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Dies
schließt
jedoch nicht aus, dass zwischen der Werkstückspindel und dem dieser nächstliegenden
Führungselement
noch eine bewegliche oder gar flexible Verbindung bestehen könnte, beispielsweise
um das Führungselement
synchron mit der Werkstückspindel
mitdrehen zu können.
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Besonders
günstig
ist es jedoch im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung, wenn das der Werkstückspindel
zugewandte Führungselement
und die Werkstückspindel
mechanisch getrennt voneinander angeordnet sind, so dass zwischen
dem Führungselement
und der Werkstückspindel
selbst keine mechanische Verbindung besteht.
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Hinsichtlich
der Ausbildung der Führungselemente
selbst wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Beschreibung der
einzelnen Ausführungsbeispiele
keine näheren
Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass jedes Führungselement
eine Werkstoffstangenaufnahme aufweist, mit welcher die Werkstoffstange
aufnehmbar ist.
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Vorzugsweise
ist jedoch die Werkstoffstangenaufnahme so ausgebildet, dass die
Werkstoffstange selbst relativ zur Werkstoffstangenaufnahme in Richtung
der Spindelachse bewegbar ist, dass also keine Klemmung zwischen
der Werkstoffstangenaufnahme und der Werkstoffstange erfolgt.
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Um
jedoch eine möglichst
exakte Führung der
Werkstoffstange in den Führungselementen
zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Werkstoffstangenaufnahme
die Werkstoffstange umfangseitig in einem Längsabschnitt führt.
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Eine
Führung
eines derartigen Längsabschnitts
könnte
beispielsweise durch eine als Rohrstück ausgeführte Werkstoffstangenaufnahme
erfolgen.
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Um
jedoch möglichst
geringe Zwangskräfte auftreten
zu lassen und auch Zwangskräfte
in einfacher Weise eliminieren zu können, ist vorzugsweise vorgesehen,
dass der Längsabschnitt, über welchen die
Werkstoffstange umfangseitig durch die Werkstoffstangenaufnahme
geführt
ist, maximal ungefähr in
der Größenordnung
eines Durchmessers der Werkstoffstange liegt.
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Um
ferner in einfacher Weise die Werkstoffstangenaufnahme mit der Werkstoffstange
in der Werkstückspindel
mitdrehen zu können
und somit jeglichen Verschleiß zwischen
der Werkstückstangenaufnahme
und der Werkstoffstange selbst zu vermeiden, ist vorzugsweise vorgesehen,
dass die Werkstoffstangenaufnahme des jeweiligen Führungselements
mittels eines Drehlagers in einem Träger drehbar gelagert ist.
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Eine
derartige drehbare Lagerung der Werkstoffstangenaufnahme könnte immer
noch aufgrund von Verkippungsfehlern relativ zur Spindelachse zu Zwangskräften führen.
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Um
die Zwangskräfte
möglichst
gering zu halten, ist vorzugsweise vorgesehen, dass zwischen der
Werkstoffstangenaufnahme und dem Träger ein Dämpfungselement angeordnet ist.
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Ein
derartiges Dämpfungselement
erlaubt es, dass die Werkstoffstangenaufnahme sich in gewissen Grenzen
an die Ausrichtung der Werkstoffstange selbst anpassen kann.
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Um
ein derartiges Dämpfungselement
optimal zur Wirkung zu bringen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass
das Dämpfungselement
zwischen dem Drehlager und dem Träger angeordnet ist.
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Hinsichtlich
der Werkstoffstangenaufnahmen aller Führungselemente ist vorzugsweise
vorgesehen, dass die Werkstoffstangenaufnahmen aller Führungselemente
der Führungseinheit
koaxial zu einer Achse angeordnet sind.
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Hinsichtlich
der Ausrichtung der Führungselemente
relativ zur Drehachse wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht
ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
vor, dass die durch die Führungselemente
vorgegebene Drehachse koaxial zur Spindelachse angeordnet ist, wobei
eine derartige koaxiale Anordnung so zu verstehen ist, dass damit nach
wie vor noch in gewissen Grenzen gewisse Ausrichtfehler vorliegen
können.
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Um
die Gesamtheit der Führungselemente
in einfacher Weise ausrichten zu können, ist vorzugsweise vorgesehen,
dass die Führungselemente
der Führungseinheit
auf einer gemeinsamen Basis angeordnet sind.
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Im
einfachsten Fall sind dabei die Führungselemente auf der Basis
in Richtung der Spindelachse mit konstantem Abstand voneinander
angeordnet.
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Hinsichtlich
wiederum der Anordnung der Basis relativ zu den übrigen Einheiten wurden bislang keine
näheren
Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Basis mechanisch
getrennt von dem Maschinengestell angeordnet ist. Insbesondere ist
es bei dieser Lösung
denkbar, dass die Basis sich an der Werkstoffstangenladeeinrichtung abstützt.
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Noch
besser ist es jedoch, wenn die Basis sich mit einem Untergestell
auf einer Aufstellfläche abstützt, auf
der das Maschinengestell der Drehmaschine angeordnet ist.
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Zweckmäßigerweise
ist in diesem Fall ebenfalls vorgesehen, dass die Werkstoffstangenladeeinrichtung
mit einem Untergestell auf der Aufstellfläche abgestützt ist.
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Eine
andere Lösung
der Abstützung
der Basis würde
vorsehen, dass die Basis an dem Maschinengestell abgestützt ist,
das heißt
auf einem mit dem Maschinengestell verbundenen Element sitzt.
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Besonders
im Falle von in Richtung der Spindelachse verschiebbaren Werkstückspindeln
hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Basis auf
einem Führungsschlitten
angeordnet ist, der in Richtung der Spindelachse bewegbar ist.
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In
einem derartigen Fall ist es denkbar, die Basis auf einem eigenen
Führungsschlitten
anzuordnen, welcher relativ zum Führungsschlitten für das Werkstückspindelgehäuse so positionierbar
ist, dass ein Abstand zwischen der Werkstückspindel und dem dieser nächstliegenden
Führungselement
einen Maximalwert nicht überschreitet.
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Es
wäre aber
auch in diesem Fall denkbar, den Führungsschlitten, der die Basis
trägt,
teilsynchron oder im Wesentlichen vollständig synchron zum Führungsschlitten
für die
Werkstückspindel
zu bewegen.
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Beispielsweise
würde dies
vorsehen, dass der Führungsschlitten
mit einem Führungsschlitten für das Werkstückspindelgehäuse mitbewegbar
ist, insbesondere synchron mitbewegbar ist.
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Ferner
wäre es
beispielsweise in diesem Fall vorteilhaft, wenn der Führungsschlitten
an dem Maschinengestell der Drehmaschine geführt ist.
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Eine
konstruktiv besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Basis
und das Werkstückspindelgehäuse auf
einem gemeinsamen Führungsschlitten
angeordnet sind.
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Die
vorstehend genannte Aufgabe wird ferner bei einer eingangs genannten
Bearbeitungseinrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Drehmaschine zwei Werkstückspindeln
aufweist, und das eine der Werkstückspindeln koaxial, insbesondere
als Gegenspindel, zur anderen Werkstückspindel ausgebildet ist.
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Insbesondere
ist bei einer derartigen Bearbeitungseinrichtung vorgesehen, dass
die Drehmaschine zum Drehen von Wellen mit zwei einander zugewandten
Werkstückspindeln
ausgebildet ist.
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Ferner
ist in einem derartigen Fall vorgesehen, dass der Drehmaschine eine
fertigbearbeitete Wellen aufnehmende Entladeeinrichtung zugeordnet ist.
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Eine
derartige Entladeeinrichtung ist dabei ebenfalls so relativ zur
Drehmaschine angeordnet, dass zwischen der Werkstückspindel
und der Entladeeinrichtung ebenfalls eine Führungseinrichtung im vorstehen
beschriebenen Sinne angeordnet ist, so dass die weitgehend fertig
bearbeitete Welle durch die Gegenspindel und die Führungseinheit
bis zur vollständigen
Fertigbearbeitung geführt
werden kann und erst in vollständig
bearbeiteten Zustand dann eine Übergabe
aus der Gegenspindel heraus in die Entladeeinrichtung komplett erfolgt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden
Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Frontansicht eines ersten Ausführungsbeispiels;
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2 eine
vergrößerte Darstellung
im Bereich einer Werkstückspindel
und einer Führungseinheit
der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung;
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3 eine
noch weiter vergrößerte Darstellung
der Führungseinheit
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
mit drei Führungselementen;
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4 eine
Draufsicht in Richtung des Pfeils X in 3;
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5 eine
vergrößerte Darstellung
einer ersten Ausführung
eines Führungselements
im Bereich einer Werkstoffstangenaufnahme und deren Lagerung in
einem Träger
des Führungselements;
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6 eine
vergrößerte Darstellung
einer zweiten Ausführung
eines Führungselements
im Bereich einer Werkstoffstangenaufnahme und deren Lagerung in
einem Träger
des Führungselements;
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7 eine
Ansicht ähnlich 2 eines
zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung;
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8 eine
Ansicht ähnlich 1 eines
dritten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung
und
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9 eine
Ansicht ähnlich 1 eines
vierten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsrichtung,
dargestellt in 1 umfasst eine als Ganzes mit 10 bezeichnete Drehmaschine
mit einem Maschinengestell 12 und mit einem an dem Maschinengestell 12 gehaltenen Werkstückspindelgehäuse 14,
in welchem eine als Ganzes mit 16 bezeichnete Werkstückspindel
um eine Spindelachse 18 drehbar gelagert ist.
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Die
Werkstückspindel 16 ist
ferner mit einer Spannvorrichtung 20 versehen, mit welcher
eine zu bearbeitende Werkstoffstange 22 zur Bearbeitung spannbar
ist.
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Ferner
ist an dem Maschinengestell 12 noch ein Werkzeugträger 24 vorgesehen,
der mindestens ein Werkzeug 26 aufweist, mit welchem die
Werkstoffstange 22 bearbeitbar ist.
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Zur
Zufuhr der Werkstoffstange 22 ist der Drehmaschine 10 eine
als Ganzes mit 30 bezeichnete Werkstoffstangenladeeinrichtung
zugeordnet, die als Kurzstangenladeeinrichtung ausgebildet ist und zum
Laden sogenannter "Kurzstangen" mit einer Länge von
weniger als 2,50 m, üblicherweise
weniger als 2,00 m, ausgebildet ist und damit in der Lage ist, derartige
in einer Werkstoffstangenaufnahme 31 gehaltene Kurzstangen
der Werkstückspindel 16 koaxial
zur Spindelachse 18 zuzuführen, wobei die Werkstoffstangen 22 dann,
wenn sie in die Werkstückspindel 16 eingeführt sind
und eine Bearbeitung eines vorderen Endes derselben erfolgt, nicht
mehr durch die Werkstoffstangenladeeinrichtung 30 geführt werden.
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Die
Werkstoffstangenladeeinrichtung 30 dient lediglich zum
Zuführen
der in der Werkstoffstangenaufnahme 31 gehaltenen Werkstoffstange 22 und nicht
mehr zum Führen
derselben während
der Bearbeitung bei um die Spindelachse 18 rotierender Werkstückspindel 16.
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Wie
in 2 dargestellt, umfasst die Werkstückspindel 16 ein
Spindelrohr 32, das einen zur Spindelachse 18 koaxialen
Führungskanal 34 für die Werkstoffstange 22 bildet
und an seinem dem Werkzeugträger 24 zugewandten
Ende die Spanneinrichtung 20 zum Spannen der Werkstoffstange 22 trägt.
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Ferner
ist das Spindelrohr 32 in einem vorderen Spindellager 36 und
einem hinteren Spindellager 38 des Werkstückspindelgehäuses 14 koaxial
zur Spindelachse 18 drehbar gelagert und durch einen Spindelmotor 40 antreibbar,
der einen auf dem Spindelrohr 32 zwischen dem vorderen
Spindellager 36 und dem hinteren Spindellager 38 angeordneten
Rotor 42 sowie einen dem Rotor 42 zugewandten
und in dem Werkstückspindelgehäuse 14 angeordneten Stator 44 umfasst.
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Die
Werkstoffstange 22 ist dabei in dem Führungskanal 34 des
Spindelrohrs 32 mit geringem Spiel von beispielsweise weniger
als einem Millimeter über
die gesamte Länge
des Führungskanals 34 geführt und
außerdem
durch die Spanneinrichtung 20 präzise koaxial zur Spindelachse 18 gehalten.
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Da
die als Kurzstange ausgebildete Werkstoffstange 22 zumindest
zu Beginn einer Bearbeitung derselben über ein hinteres Ende 46 des
Spindelrohrs 32 nennenswert mit einem Endabschnitt 48, der
eine Länge
bis zu einem Meter aufweisen kann, übersteht, tritt ohne weitere
Maßnahme
ein vorzeitiger Verschleiß der
Spindellager 36, 38, insbesondere des hinteren
Spindellagers 38 ein, und außerdem besteht die Gefahr des
Abknickens der Werkstoffstange 22 bei sich unter Drehzahl
drehender Werkstückspindel 16.
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Aus
diesem Grund ist zwischen der Werkstoffstangenladeeinrichtung 30 und
der Drehmaschine 10, insbesondere dem hinteren Ende 46 des
Spindelrohrs 32 der Drehmaschine 10, eine Führungseinrichtung 50 vorgesehen,
welche die Werkstoffstange 22 solange, so lange diese mit
dem Endabschnitt 48 noch nennenswert über das hintere Ende 46 des Spindelrohrs 32 übersteht,
koaxial zur Spindelachse 16 führt.
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Hierzu
weist die Führungseinrichtung 50 beispielsweise
mehrere Führungselemente 52a, 52b und 52c auf,
die in Abständen
A1 in Richtung der Spindelachse 18 aufeinanderfolgend angeordnet sind
und das Führungselement 52a dem
Ende 46 des Spindelrohrs 32 nächstliegend, jedoch zu diesem
mit einem Abstand A2 angeordnet ist.
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Die
Führungselemente 52a, 52b und 52c sitzen
dabei auf einer gemeinsamen Basis 54, und sind fest auf
dieser montiert.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist die Basis 54 auf einem Untergestell 56 angeordnet,
welches, wie in 1 und 2 dargestellt,
auf einer Aufstellfläche 58 steht,
auf welcher auch das Maschinengestell 12 der Drehmaschine 10 sowie
die Werkstoffstangenladeeinrichtung 30 mit dem dieser zugeordneten
Untergestell 59 steht.
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Dabei
ist das Untergestell 56 von dem Maschinengestell 12 mechanisch
vollständig
getrennt, so dass auch die Basis 54 mit den Führungselementen 52 mechanisch
vollständig
getrennt von dem Maschinengestell 12 der Drehmaschine 10 angeordnet ist
und außerdem
auch keine mechanische Verbindung zu der Werkstückspindel 16 aufweist.
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Jedes
der Führungselemente 52 weist,
wie in 3 und 4 dargestellt, eine Werkstoffstangenaufnahme 60 auf,
welche die Werkstoffstange 22 in einem Längsabschnitt 61 der
sich beispielsweise maximal über
einen 1,5-fachen, noch besser maximal einen einfachen Durchmesser
derselben in Richtung der Spindelachse 18 erstreckt, an
ihrer Umfangsseite 62 aufnimmt und in Richtung der Spindelachse 18 gleitend
geführt
hält, jedoch
quer zur Spindelachse 18 die Werkstoffstange 22 im
Wesentlichen spielfrei führt.
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Die
jeweilige Werkstoffaufnahme 60 ist dabei mittels mindestens
eines Drehlagers 64 drehbar in einem Träger 66 des jeweiligen
Führungselements 52 gelagert,
wobei zusätzlich
noch zwischen dem Drehlager 64 und dem Träger 66 ein
Dämpfungselement 68 angeordnet
ist, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Dämpfungsring
ausgebildet ist, in welchem ein Außenring 72 des jeweiligen
Drehlagers 64 sitzt, während
ein Innenring 74 des jeweiligen Drehlagers 64 die
jeweilige Werkstoffstangenaufnahme 60 aufnimmt.
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Die
Werkstoffstangenaufnahme 60 ist dabei auf den jeweiligen
Außendurchmesser
der Werkstoffstange 22 abgestimmt und auswechselbar an
dem jeweiligen Innenring 74 des jeweiligen Drehlagers 64 fixierbar,
so dass ein Führungsdurchlass 70 der
jeweiligen Werkstoffstangenaufnahme 60 die jeweilige Werkstoffstange 22 im
Wesentlichen spielfrei im Bereich ihrer Umfangsseite 62 aufnehmen
kann.
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Bei
sehr geringen Durchmessern ist, wie in 6 dargestellt,
die Werkstoffstangenaufnahme 60' so ausgebildet, dass diese über ein
weiteres Drehlager in einem Haltering 78 gelagert ist,
der seinerseits wiederum Innenring 74 des Drehlagers 64 einsetzbar ist.
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Damit
besteht bei einem kleinen Durchmesser der Werkstoffstange 22,
die ihrerseits bei der rotierenden Bearbeitung selbst mit der Werkstückspindel 16 mitrotiert,
die Möglichkeit,
die durch die Werkstoffstange 22 zur Mitrotation anzutreibende
Masse der Werkstoffstangenaufnahme 60' möglichst gering zu halten, so
dass über
das zusätzliche
Drehlager 76, das entsprechend auf die bei geringeren Durchmessern
der Werkstoffstange 22 notwendigen höheren Drehzahlen ausgelegt
werden kann, die drehbare Lagerung erfolgt und folglich keine Notwendigkeit
besteht, dass der Haltering 78 seinerseits noch mitrotiert
und auch das Drehlager 64 nicht zwingend mitdrehen muss.
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Vorzugsweise
sind die Werkstoffstangenführungen 60 lösbar in
dem jeweiligen Innenring 74 des jeweiligen Drehlagers 64 aufgenommen
und mit einer Fixiereinrichtung 80 oder 80' lösbar an
diesem Innenring 74 fixierbar.
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Durch
das Dämpfungselement 68 besteht somit
die Möglichkeit,
geringfügige
Fluchtungsfehler des Führungsdurchbruchs 70 relativ
zur Spindelachse 16 auszugleichen, um eine möglichst
präzise
Führung
der Werkstoffstange koaxial zur Spindelachse 16 mit dem
jeweiligen Führungselement 52 zu
erhalten.
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Durch
das Vorsehen mehrerer derartiger Führungselemente 52 besteht
die Möglichkeit,
trotz des bei der zunehmenden Bearbeitung der Werkstoffstange 22 immer
kürzer
werdenden Endabschnitts 48 der Werkstoffstange 22,
diese noch möglichst
bei unterschiedlichen Längen
des Endabschnitts 48 zusätzlich zur Werkstückspindel 16 zu führen, um
die aufgrund des über
das Ende 46 des Spindelrohrs 32 überstehenden
Endabschnitts 48 entstehenden Belastungen der Spindellager 36 und 38 möglichst
gering zu halten.
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Vorzugsweise
ist dabei der Abstand A2 sowohl zwischen dem Ende 46 des
Spindelrohrs 32 und dem diesem Ende nächstliegenden Führungselement 52a sowie
der Abstand A1 zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Führungselementen 52a und 52b oder 52 und 52c,
kleiner als ein als zulässig bestimmter
Maximalabstand, welcher der Länge
des über
das Ende 46 des Spindelrohrs 32 überstehenden
Endabschnitts 48 entspricht, der noch eine für die Spindellager 36, 38 zulässige Belastung
zur Folge hat.
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Vorzugsweise
sind der Abstand A2 zwischen dem Ende des Spindelrohrs 32 und
dem diesem nächstliegenden
Führungselement 52a sowie
die Abstände
A1 zwischen den Führungselementen 52a und 52b sowie 52b und 52c in
der Größe von mindestens
einem 3-fachen eines Durchmessers der eingesetzten Werkstoffstange 22 und
maximal einem 10-fachen dieses Durchmessers.
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Ferner
sind die Führungselemente 52a, 52b und 52c so
gewählt,
dass zunächst
bei maximaler Länge
der Werkstoffstange 52 diese in allen Führungselementen 52 der
Führungseinrichtung 50 geführt ist
und dann sukzessive, je nach Länge
des entstehenden Werkstückes
der Endabschnitt 48 der Werkstückstoffstange 22 in
immer weniger Führungselementen 52 der
Führungseinrichtung 50 geführt ist,
so lange, bis der Endabschnitt 48 in Richtung der Spindelachse 18 eine
Länge aufweist,
die geringer ist als der Abstand A2 zwischen dem Ende 46 des
Spindelrohrs 32 und dem diesem Ende nächstliegenden Führungselement 52a.
Bei einer derart bereits abgearbeiteten Werkstoffstange 52 erfolgt
dann lediglich ein Führen
der Werkstückstoffstange
durch das Spindelrohr 32, das wiederum seinerseits durch
die Spindellager 36 und 38 koaxial zur Spindelachse 18 drehbar
gelagert ist.
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Obwohl
die Träger 66 starr
auf der Basis 54 angeordnet sind, sitzen diese vorzugsweise
beiderseits einer Führungsebene
EF auf Längsführungen 82a, 82b mit
Fußelementen 84a, 84b auf
und sind auf den Längsführungen 82a, 82b in
Richtung der Spindelachse 18 an unterschiedlichen Stellen
positionierbar, um die Zahl der eingesetzten Führungselementen 52 sowie
deren Abstände
A1 und A2 entsprechend den Längen
der zu bearbeitenden Werkstücke frei
wählen
zu können,
so dass je nach Bearbeitung die Zahl der Führungselemente 52 sowie
die Abstände
A1 und A2 zwischen den Führungselementen 52 variieren
können.
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Da
im Verlauf der Bearbeitung einer Werkstoffstange 22 ausgehend
von der maximalen Länge des
Endabschnitts 48 bei abnehmender Länge des Endabschnitts 48 auch
die Zahl der den Endabschnitt 48 führenden Führungselemente 52 variiert,
insbesondere abnimmt, dienen die Dämpfungselemente 68 in
den einzelnen Führungselementen
auch dazu, in den Drehlagern 64 und 76 eventuell
auftretenden Zwang durch eine überbestimmte
Lagerung der Werkstoffstange 22, insbesondere auch relativ
zur Führung
der Werkstoffstange 22 durch die Spannvorrichtung 20 auszugleichen.
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Das
in den 1 bis 6 beschriebene erste Ausführungsbeispiel
eignet sich insbesondere für
Drehmaschinen 10 mit stationär am Maschinengestell 12 angeordnetem
Werkstückspindelgehäuse 14 und
somit in Richtung der Spindelachse 18 unbeweglich gelagerter
Werkstückspindel 16,
da bei einer derart angeordneten Werkstückspindel 16 der Abstand
zwischen dem Ende 46 des Spindelrohrs 32 und dem
diesem nächstliegenden
Führungselement 52a invariant
bleibt.
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Wird
dagegen eine in Richtung der Spindelachse 18, das heißt in Z-Richtung
verfahrbare Werkstückspindel 32 eingesetzt,
so ist das Werkstückspindelgehäuse 14 auf
einem Z-Schlitten 90 angeordnet, welcher relativ zu dem
Maschinengestell 12 in Z-Richtung gesteuert verfahrbar
angeordnet ist. Somit kann das Werkstückspindelgehäuse 14 und
somit die Werkstückspindel 16 in
der Z-Richtung bewegt werden.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist vorzugsweise die Führungseinrichtung 50 so
ausgebildet, dass sie mit ihrer Basis 54 ebenfalls auf
dem Z-Schlitten 90, insbesondere einem an diesem gehaltenen Träger 92 angeordnet
ist und somit ist die Führungseinrichtung 50 gemeinsam
mit der Werkstückspindel 16 in
Z-Richtung bewegbar,
so dass wiederum der Abstand zwischen dem Ende 46 des Spindelrohres 32 und
dem diesen nächstliegenden
Führungselement 52a konstant
bleibt, selbst bei Bewegung der Werkstückspindel 16 in beliebige
Z-Positionen.
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Damit
ist ebenfalls eine Führung
der Werkstoffstange 22 mit den über das Ende 46 des
Spindelrohrs 32 überstehenden
Endabschnitt 48 in der beschriebenen Art und Weise gewährleistet.
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Hinsichtlich
der Ausbildung der Führungselemente 52 wird
dabei vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel
Bezug genommen.
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Bei
einem dritten Ausführungsbeispiel,
dargestellt in 8, lässt sich das erfindungsgemäße Konzept
besonders dann einsetzen, wenn mit der Drehmaschine 10' eine Wellenbearbeitung
erfolgen soll.
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Beispielsweise
ist bei dieser Drehmaschine 10' eine der Werkstückspindeln,
nämlich
die in dem Werkstückspindelgehäuse 14a gelagerte
Werkstückspindel 16a stationär relativ
zum Maschinengestell 12 angeordnet, wie dies im Zusammenhang
mit dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben ist, während die
andere, gegenüberliegende
Werkstückspindel 16b mit
dem Werkstückspindelgehäuse 14b auf
einem Z-Schlitten sitzt und somit in Z-Richtung verschieblich angeordnet
ist, so dass mit beiden Werkstückspindeln 16a und 16b durch
koaxiale Anordnung derselben zu einer gemeinsamen Spindelachse 18 und
der Verschiebbarkeit mindestens der Werkstückspindel 16b eine
Wellenbearbeitung möglich
ist.
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In
diesem Fall werden durch die Werkstoffstangenladeeinrichtung 30 Werkstoffstangen 22 in
Form von Kurzstangen zugeführt,
die in der Führungseinrichtung 50 in
gleicher Weise wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben, eine Führung
im Bereich des Endabschnitts 48 erfahren.
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Diese
Werkstoffstangen 22 werden nun zwischen den Werkstückspindeln 14a und 14b,
die als Gegenspindeln relativ zueinander angeordnet sind, bearbeitet
und die fertig bearbeitete Welle wird in das Spindelrohr 32b der
Werkstückspindel 16b sukzessive
eingeschoben.
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Um
die fertig bearbeitete Welle später
aus dem Spindelrohr 32b entnehmen zu können, ist die Führungseinrichtung 50b vorgesehen,
die ebenfalls Führungselemente 52 aufweist,
um über
das Ende 46b des Spindelrohrs 32b überstehende
Abschnitte 98 der Welle koaxial zur Spindelachse 18 abzustützen.
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Die
letztlich dann fertig bearbeitete Welle wird von dem Spindelrohr 32b und
ihrer zusätzlichen Abstützung durch
die Führungseinrichtung 50b von einer
Wellenentladeeinrichtung 100 aufgenommen, jedoch erst dann,
wenn die fertig bearbeitete Welle als Ganzes entnommen werden kann,
so dass die Wellenentladeeinrichtung 100 keinerlei Abstützung bei
der Fertigbearbeitung der Welle gewährleisten muss und in gleicher
Weise einfach ausgebildet werden kann, wie die Werkstoffstangenladeeinrichtung 30.
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Bei
einem fünften
Ausführungsbeispiel,
dargestellt in 9, erfolgt ebenfalls eine Bearbeitung von
Wellen, wobei in diesem Fall beide Werkstückspindeln 16a und 16b in
Z-Richtung verschiebbar angeordnet sind und somit in beiden Fällen auch
die Führungseinrichtungen 50a und 50b von
den jeweiligen Z-Schlitten 90a und 90b für die Werkstückspindelgehäuse 14a, 14b über deren
Basis 54 gehalten und in der Z-Richtung mitbewegt werden
können.