DE102008060297B3

DE102008060297B3 - Drehmaschine

Info

Publication number: DE102008060297B3
Application number: DE102008060297A
Authority: DE
Inventors: Olaf Martens; Sieghard KÄLBERER
Original assignee: Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH
Current assignee: Ffg Werke De GmbH
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2028-12-04
Also published as: WO2010063716A3; CN102325628B; CN102325628A; WO2010063716A4; WO2010063716A2; US8689418B2; EP2385887A2; US20110290089A1

Abstract

Anstelle der konventionellen Schlittenabfolge Z/X/Y und einer darauf schwenkbaren B-Achse wird eine kompaktere und konstruktiv weniger aufwendige Bauform erreicht, indem der um die B-Achse schwenkbare Werkzeugsupport direkt auf den X-Schlitten aufgesetzt wird und in diesem schwenkbaren Support nur eine einzige drehend antreibbare Werkzeugspindel zusätzlich in Y-Richtung verfahrbar ist, während alle weiteren Werkzeugaufnahmen für stillstehende Werkzeuge ortsfest am Support befestigt sind.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft eine Drehmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
II. Technischer Hintergrund
Auf Drehmaschinen werden primär rotationssymmetrische Werkstücke erzeugt, indem ein Drehstahl an dem um die C-Achse rotierend angetriebenen Werkstück im Eingriff entlang geführt wird, und zwar entweder in X-Richtung zum Zwecke des sog. Plandrehens oder in Z-Richtung zum Zwecke des so genannten Längsdrehens.
Um darüber hinaus auch nicht rotationssymmetrische Bearbeitungen an solchen Drehteilen in der gleichen Aufspannung in dieser Drehmaschine durchführen zu können, ist es bekannt, am Werkzeugsupport nicht nur stillstehende Werkzeuge wie etwa Drehwerkzeuge zu befestigen, sondern auch drehend antreibbare Werkzeuge wie Bohrer und Fräser, die in eine Werkzeugspindel am Werkzeugsupport eingesetzt sind und drehend angetrieben werden.
Da zusätzlich die Drehlage des stillgesetzten Werkstückes mittels einer gesteuerten C-Achse der Werkstückspindel einstellbar ist, können an jeder beliebigen Stelle des Umfanges des Werkstückes mittels eines angetriebenen z. B. Fräsers Abfräsungen vorgenommen werden oder Querbohrungen eingebracht werden in der Regel bei stillstehendem Werkstück.
Zu diesem Zweck muss zumindest die drehend antreibbare Werkzeugspindel zusätzlich zur ersten Querrichtung in einer zweiten Querrichtung zur Drehachse, der Y-Richtung, bewegbar sein.
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, auf dem X-Schlitten des Werkzeugsupportes einen Y-Schlitten aufzusetzen, der diese Werkzeugspindel trägt.
In der Regel können in die sowohl drehend antreibbare als auch stillsetzbare Werkzeugspindel sowohl Werkzeughalter für drehende als auch für stillstehende Werkzeuge eingesetzt werden, so dass mittels der gleichen Werkzeugaufnahme gefräst, gebohrt oder auch gedreht werden kann.
Häufig wird als Werkzeugsupport ein Werkzeugrevolver verwendet, der mehrere Werkzeugaufnahmen besitzt, von denen einige zur Aufnahme von drehend antreibbaren Werkzeugen mit einem Drehantrieb ausgebildet sind, andere dagegen nur zur Aufnahme von stillstehenden Drehwerkzeugen geeignet sind.
Der technische Aufwand für einen Werkzeugrevolver mit seinen mehreren Werkzeugaufnahmen ist jedoch relativ hoch, und dennoch ist die Einsatzfähigkeit dadurch begrenzt, dass der Werkzeugrevolver in der Regel nur in diejenigen Drehlagen schaltbar ist, in denen die gewünschte Werkzeugaufnahme in Richtung Drehmitte abstrebt, jedoch nicht in Zwischenstellungen.
Soll dagegen der Aufwand für einen Werkzeugrevolver vermieden werden und in ein und dieselbe Werkzeugaufnahme abwechselnd sowohl stillstehende als auch angetriebene Werkzeuge eingesetzt werden, so hat dies den Nachteil, dass beim Bearbeiten des Werkstückes auch mit stillstehenden Werkzeugen dennoch die auf das Werkzeug einwirkenden Bearbeitungskräf te auf die drehbar gelagerte Werkzeugspindel wirken und deren Lagerung belasten, selbst wenn keine angetriebenen Werkzeuge im Einsatz sind, und dann sogar die Lagerung einseitig belasten, was zu einem früheren Verschleiß führt.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei Vorhandensein einer Y-Achse in aller Regel der Y-Schlitten direkt auf dem X-Schlitten und dieser auf dem Z-Schlitten aufsitzt, und auf dem Y-Schlitten bei Bedarf die Werkzeugaufnahme um die z. B. B-Achse verschwenkbar ausgebildet ist.
Dies ergibt jedoch wenig kompakte, weit auskragende und schwere Konstruktionen, die insbesondere für konventionelle Drehmaschinen mit horizontal liegender Werkzeugspindel und vor allem Z-Führungen, die nebeneinander in einer horizontalen Z-Führungsebene liegen, wenig geeignet sind.
Aus der EP 0 538 515 ist eine gattungsgemäße Drehmaschine bekannt, deren Werkzeugeinheit sowohl in Y-Richtung verfahrbar ist als auch um die B-Achse verschwenkbar ist. Allerdings sitzt dort die B-Achse auf dem Y-Schlitten.
Als nächstreichenden Stand der Technik ist es aus der DE 10 2005 009 893 A1 bekannt, bei einer gattungsgemäßen Drehmaschine die Werkzeugeinheit um die B-Achse verschwenkbar auf dem X-Schlitten zu lagern. Die Werkzeugeinheit umfasst dabei einen Revolver, in dessen Umfang feststehende Werkzeuge eingesetzt sind. Zentral in der Stirnseite des Revolvers ist eine Aufnahme für ein angetriebenes Werkzeug angeordnet.
III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine Drehmaschine zu schaffen, die trotz kompakter Bauform des Werkzeugsupports eine Komplettbear beitung von Werkstücken einschließlich Fräs- und Bohrbearbeitungen am stillstehenden Werkstück in einer Aufspannung zusätzlich zur Drehbearbeitung ermöglicht.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch eine Drehmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Indem der Y-Schlitten, der die angetriebene Werkzeugspindel trägt, nicht direkt auf dem X-Schlitten angeordnet ist, sondern auf dem um die z. B. B-Achse schwenkbaren Werkzeugsupport, der auf dem X-Schlitten sitzt, ergibt sich eine wesentlich kompaktere Bauform der gesamten Werkzeugeinheit. Dies wird vor allem dadurch erreicht, dass sich – betrachtet in Y-Richtung – die B-Achse durch die Werkzeugspindel hindurch verläuft, also der Drehpunkt des schwenkbaren Werkzeugsupports unter der angetriebenen Werkzeugspindel liegt.
Die in Y-Richtung bewegliche Werkzeugspindel ist entlang des Werkzeugsupports insbesondere linear verfahrbar entlang von Y-Führungen, könnte jedoch auch verschwenkbar um die Z-Richtung ausgeführt sein.
Der um die B-Achse schwenkbare Werkzeugsupport, an dem die Werkzeugspindel verfahrbar ist, trägt zusätzlich weitere Werkzeugaufnahmen für stillstehende, also nicht angetriebene, Werkzeuge, seien es Drehwerkzeuge oder Bohrstangen.
Indem diese Werkzeugaufnahmen für die stillstehenden Werkzeuge an fixen Positionen des Werkzeugsupportes, also nicht in Y-Richtung beweglich, positioniert sind, reduziert sich der bauliche Aufwand, da lediglich die Werkzeugspindel für das angetriebene Werkzeug in Y-Richtung verfahrbar ausgestaltet werden muss und damit relativ geringe Massen in Y-Richtung bewegt werden müssen.
Der um die B-Achse drehbare Werkzeugsupport umfasst mindestens einen vom X-Schlitten aus in Y-Richtung aufragenden und insbesondere nach oben frei endenden Schenkel, vorzugsweise zwei parallel nebeneinander beabstandete Schenkel.
Auf der Innenseite des einen Schenkels, die dem anderen Schenkel zugewandt ist oder sind bzw. auf einer der Außenflächen des einzelnen Schen kels sind die Y-Führungen angeordnet, entlang denen die Werkzeugspindel in Y-Richtung verfahrbar ist.
Der Abstand zwischen den Schenkeln ist dabei so bemessen, dass die Werkzeugspindel gerade dazwischen Platz findet.
Sowohl bei Vorhandensein eines einzelnen Schenkels als auch bei zwei beabstandeten Schenkeln ist in der Y-Richtung betrachtet die Kontur des WZ-Supports eine nach vorne, zum freien Ende des angetriebenen Werkzeuges hin, spitz zulaufende Kontur, wobei die beiden Schenkel in ihrem vorderen Bereich zwei schräg zueinander stehende Außenflächen aufweisen, deren Zwischenwinkel weniger als 90°, insbesondere 60° bis 80°, beträgt.
Diese beiden Schrägflächen erreichen sich gegenseitig nicht wegen des vorhandenen Abstandes zwischen den beiden Schenkeln, wobei die Werkzeugspindel in der Lücke zwischen den vorderen freien Enden der beiden Schenkel so weit vorne montiert ist, dass ein darin eingesetztes drehend antreibbares Werkzeug den geometrischen Schnittpunkt der beiden Schrägflächen erreichen oder sogar überdecken kann.
Einer der beiden Schenkel ist dabei vorzugsweise als Hohlprofil ausgebildet. Der andere Schenkel kann dagegen als gekrümmtes, plattenförmiges Massivteil ausgebildet sein, und auf der dem anderen hohlen Schenkel zugewandten Außenseite dieses massiven Schenkels befinden sich die Y-Führungen für die Werkzeugspindel. Vorzugsweise sitzen beide Schenkel auf einer Grundplatte auf, die drehbar um die B-Achse auf dem X-Schlitten gelagert ist.
Die zusätzlichen stillstehenden Werkzeuge, für die es eine oder mehrere Aufnahmen geben kann, sind an den Schrägflächen der Schenkel angeordnet oder auch am rückwärtigen Teil der vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Außenflächen der Schenkel, oder auch an der Rückseite eines oder beider Schenkel. Die Werkzeuge können dabei so eingesetzt werden, dass sie parallel, im Winkel oder auch in Gegenrichtung zur Abstrebrichtung des angetriebenen Werkzeuges vom Werkzeugsupport abragen können.
Der um die B-Achse drehbare Werkzeugsupport kann dabei in jeder beliebigen Drehlage positioniert, insbesondere automatisch positioniert, werden innerhalb seines Schwenkbereiches, der vorzugsweise ±80°, besser ±90°, besser ±100°, besser ±110°, beträgt ausgehend von der Normallage, in der die Werkzeugspindel im rechten Winkel zur Z-Achse steht.
Sowohl die B-Achse als auch die Y-Achse sind von der Steuerung der Drehmaschine aus numerisch ansteuerbar, also NC-gesteuert.
Die Werkzeugspindel ist zusätzlich zum Einsetzen von stillstehenden Werkzeugen, insbesondere Drehwerkzeugen, geeignet.
Eine Bohrstange als stillstehendes Werkzeug ist insbesondere auf der Außenseite eines der Schenkel in einer Richtung parallel zur Richtung der Werkzeugspindel, aber in die entgegengesetzte Richtung weisend, am hinteren Ende der Außenfläche eines der Schenkel angeordnet.
Die Energiezuführung zur Werkzeugspindel erfolgt von der Oberseite des Werkzeugsupports her und insbesondere von der Oberseite der Drehmaschine her. Zu diesem Zweck ist auf dem freien oberen Ende des Supports, insbesondere des oder der frei endenden Schenkel, eine bogenförmige Energiekette in einer Horizontalebene, also in der X-Z-Ebene, angeordnet, in der die Daten- und/oder Energieleitungen zugeführt werden.
Der Winkelbereich der bogenförmigen Energiekette entspricht dabei vorzugsweise dem Schwenkbereich des Werkzeugsupports.
Bei der Drehmaschine handelt es sich vorzugsweise um eine konventionelle Bauform, also mit horizontal liegender Drehachse und insbesondere einem Bett, bei dem die Z-Führungen nebeneinander in einer horizontalen Z-Führungs-Ebene auf der Oberseite des Bettes angeordnet sind.
Da der X-Schlitten wegen des drehbaren Supports und der darauf aufgebauten Y-Achse deutlich schwerer wird als ein konventioneller X-Schlitten und auch über das Bett der Drehmaschine in X-Richtung von der Drehachse weg weiter vorsteht, wird vorzugsweise auf der Vorderseite des Bettes, insbesondere in dessen unterem Bereich, eine weitere Z-Führung angeordnet, über welches sich das nach vorne frei auskragende Ende des Z-Schlittens zusätzlich am Bett abstützt.
c) Ausführungsbeispiele
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
1: eine erfindungsgemäße Drehmaschine;
2: Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Werkzeugeinheit betrachtet in Y-Richtung.
Der Aufbau der gesamten Drehmaschine ist anhand der 1a, b sowie 2a zu erkennen.
Es handelt sich um eine Waagrecht-Bett-Drehmaschine 1, bei der auf der horizontalen Oberseite eines etwa quaderförmigen Bettes 2 am einen Ende ein Spindelstock 24 aufsitzt, in welchem die Werkstückspindel 11 drehend antreibbar gelagert ist, welche an ihrem stirnseitigen Ende ein übliches Backenfutter 26 zum Klemmen und drehend Antreiben eines Werkstückes 20 trägt, welches am anderen Ende von einem Reitstock 27, der ebenfalls auf der Oberseite des Bettes 2 sitzt, abgestützt wird.
Die Rotationsachse der Werkstückspindel 11, die Drehachse 10, verläuft somit horizontal.
Auf der Oberseite des Bettes 2 verlaufen in Z-Richtung, also Richtung der Drehachse 10, horizontal beabstandet zwei übliche, im Querschnitt prismenförmige Z-Führungen 23a, b, auf denen ein in Z-Richtung verfahrbarer Z-Schlitten 3 des Werkzeugsystems verfahrbar ist und gegebenenfalls auch der Reitstock 27 verfahrbar sein kann.
Auf der Oberseite des Z-Schlittens 3 ist ein in X-Richtung, also der horizontalen Querrichtung zur Drehachse 10, verfahrbarer X-Schlitten 4 verfahrbar, um den darauf aufsitzenden Werkzeugsupport 5 mit seinen Werkzeugen an das Werkstück 20 zur Bearbeitung heran und wieder zurückfahren zu können.
Wie vor allem die 1a und 1b zeigen, ragt der Z-Schlitten 3 über die Frontseite 2a des Bettes 2 hinaus, um eine ausreichende Aufstandsfläche für den beabstandet zur Drehachse 10 zu positionierenden Werkzeugsupport 5 zu schaffen.
Dieses freie Ende 3a des Z-Schlittens 3 stützt sich über eine zusätzliche Z-Führung 23c am Bett 2 der Drehmaschine 11 ab, die sich an deren Frontseite 2a auf einer Höhe unterhalb der beiden auf der horizontalen oberen Z-Führungsebene 25 befindlichen Z-Führungen 23a, b befindet.
Der Werkzeugsupport 5, an dem sowohl ein angetriebenes Werkzeug 9 als auch mehrere stillstehende Werkzeuge 8a, b angeordnet sind, ist auf dem X-Schlitten 4 drehbar um die B-Achse, die parallel zur Y-Richtung verläuft, angeordnet und besteht in diesem Fall aus einer Bodenplatte 15, die drehbar um die B-Achse auf dem X-Schlitten 4 angeordnet ist und von welcher vertikal zwei in Z-Richtung beabstandete Schenkel 14a, b aufragen, deren Querschnitte – in Y-Richtung betrachtet – etwa in X-Richtung verlaufen, wenn sich der Werkzeugsupport 5 in Normallage befindet, also mit der Verlaufsrichtung der darin aufgenommenen Werkzeugspindel 6 in X-Richtung auf das Werkstück 20 bzw. die Drehachse 10 hinweisend, wie in den 1a, b und 2a dargestellt.
Wie am besten die perspektivischen Darstellungen der 2a und folgende zeigen, besitzt der Werkzeugsupport 5 in der Aufsicht, also in Y-Richtung betrachtet, ein vorderes, gegen die Drehachse 10 in der Normalstellung hinweisendes verjüngtes Ende, in dem die Außenflächen 22a, b der beiden Schenkel 14a, b, die im hinteren Bereich parallel zueinander verlaufen, in ihrem vorderen Bereich in aufeinander zulaufende Schrägflächen 12a, b übergehen.
Während der in 2 linke, dem Futter 26 zugewandte Schenkel 14a, in der Y-Richtung betrachtet ein Hohlprofil ist mit einer dem anderen Schenkel 14b zugewandten geraden Außenseite, ist der andere Schenkel 14b ein massives, profiliertes Teil, dessen Krümmung der Krümmung der Außenfläche 22b/12b entspricht, an dessen Innenseite die (nicht dargestellten) Y-Führungen für die Y-Verfahrung der Werkzeugspindel 6 angeordnet sind Im Zwischenraum 19 zwischen den beiden Schenkeln 14a, b ist in Y-Richtung die Werkzeugspindel 6 verfahrbar an einem Schenkel 14a angeordnet, deren Rotationsachse horizontal verläuft, in der Normallage lotrecht auf die Drehachse 10 hinweisend.
Der Zwischenraum 19 verjüngt sich am auf die Drehachse 10 hinweisenden Ende hin zu einer Lücke 19a, die gerade so groß bemessen ist, dass darin das vordere Ende der Werkzeugspindel 6 Platz findet, die auch nicht über den Werkzeugsupport 5 hinaus ragt.
In die Werkzeugaufnahme der Werkzeugspindel 6 ist ein angetriebenes Werkzeug 9, hier ein Fräser, eingesetzt, der – abhängig von seiner Länge – den geometrischen Schnittpunkt der Schrägflächen 12a, b des Supportes 5 erreicht oder gar überschreitet, wie am besten in den 2b und 2c zu erkennen.
Die Zufuhrleitungen von Energie- und Steuersignalen zum Antreiben der Werkzeugspindel 6 – die in den 2a und folgende jeweils nur gekappt an der Werkzeugspindel 6 dargestellt sind – werden von der Oberseite des Werkzeugsupportes 5 her versorgt, indem auf dem freien oberen Ende der Schenkel 14a, b eine bogenförmig horizontal umlaufende, sogenannte Energiekette 22 montiert ist, die ihre Energiezuführungen über einen Galgen, erhält, der die Energieleitungen vom unteren Bereich der Drehmaschine hochführt.
Diese Energiekette 22 ist – wie in der Seitenansicht der 1b ersichtlich – in der Lage, Energieleitungen mit einem definierten Biegeradius zu krümmen und zwar nicht nur in einer, sondern in zwei Krümmungsrichtungen, so dass die offene Seite 22a der in der Aufsicht, der Y-Richtung, betrachtet bogenförmigen Energiekette 22 etwa zum vorderen Ende des Supportes 5, also der Werkzeugaufnahme der Werkzeugspindel 6 hinweist.
Neben dem drehend antreibbaren Werkzeug 9, welches in der Werkzeugspindel 6 sitzt und in Y-Richtung ebenso verfahrbar ist wie mit Hilfe von X- und Z-Schlitten 4, 3 auch in den übrigen Raumrichtungen, sind an den Schenkeln 14a, b des Werkzeugsupportes 5 weitere Werkzeugaufnahmen 7a, b... zur Aufnahme von stillstehenden Werkzeugen 8a, b angeordnet, die am Werkzeugsupport 5 auch fest positioniert, also insbesondere nicht in der Y-Richtung entlang des Supportes verfahrbar sind, was den konstruktiven Aufwand niedrig hält.
Die Werkzeugaufnahmen 7a, b, c sind konventionelle Prismenführungen mit einer horizontalen Verlaufsrichtung, in die ein Werkzeughalter 17a, b, c einsetzbar ist, der wiederum nur eine, meist jedoch zwei in verschiedene Richtungen des quaderförmigen Werkzeughalters 17a ... abweisende Aufnahmen für Werkzeugköpfe 18a, b besitzt.
So ist auf der nach außen weisenden Außenfläche 22b des profilierten rechten Schenkels 14b im hinteren Bereich eine Werkzeugaufnahme 7c angeordnet, deren Werkzeughalter 17c eine nach vorne, Richtung Drehachse 10, weisende sowie eine parallel zur Drehachse 10 weisende Aufnahme für Werkzeugköpfe 18a, b mit daran befindlichen Werkzeugen 8a, b trägt, die in diesem Fall Drehwerkzeuge sind.
An der analogen Stelle des anderen Schenkels 14a ist dagegen eine Werkzeugaufnahme 7a angeordnet, an der ein Werkzeughalter 17a befestigt ist, welcher eine nach hinten, also in entgegengesetzte Abstrebrichtung bezüglich der Aufnahme in der Werkzeugspindel 6 für das angetriebene Werkzeug 9, aufweist und in welches eine stillstehende Bohrstange 8* eingesetzt ist, die über das hintere Ende des Werkzeugsupportes 5, also in dessen Normallage von der Drehachse 10 wegweisend, vorsteht.
Weiterhin ist auf der hinteren Außenseite des Schenkels 14a eine weitere Werkzeugaufnahme 7b vorhanden, deren Verlaufsrichtung somit meist parallel zur Drehachse 10, liegt und in der ein Werkzeughalter 17b aufgenommen ist, der momentan keinen Werkzeughalter und damit kein Werkzeug trägt.
Die 2a bis 2f zeigen meist in der Aufsicht – der Y-Richtung oder leicht perspektivisch hierzu – unterschiedliche Bearbeitungssituationen und damit unterschiedliche Drehstellungen des Werkzeugsupportes 5:
In 2a steht der Werkzeugsupport 5 in seiner Normallage, also mit der Drehachse der angetriebenen Werkzeugspindel 6 in X-Richtung weisend, so dass das darin eingesetzte angetriebene Werkzeug 9a im stillstehenden Werkstück 20 eine Abfräsung in der Mantelfläche vornehmen könnte durch Verfahren der Werkzeugspindel 6 in Y-Richtung, also entlang der Y-Führungen 16a.
In 2b ist der Werkzeugsupport 5 um einen positiven Schwenkwinkel +β soweit entgegen der Uhrzeigerrichtung um die B-Achse auf dem X-Schlitten 4 verschwenkt, dass die nach außen weisende Schrägfläche 12b des rechten Schenkels 14b des Werkzeugsupportes 5 schon fast parallel zur Drehachse 10, der Z-Richtung, liegt.
Dadurch ragt das angetriebene Werkzeug 9 schräg zur Drehachse 10 vor und kann am Werkstück 20 eine Ausfräsung am Umfang vornehmen und zwar auch sehr nahe an dem im Futter 26 geklemmten Ende des Werkstückes 20, da der Support 5 wegen der schräg aufeinander zulaufenden Schrägflächen 12a, b sehr weit in den Innenwinkel zwischen Stirnfläche des Futters 26 und Mantelfläche des Werkstückes 20 hineinfahren kann.
Dreht man den Werkzeugsupport 5 noch etwas weiter in dieser Richtung und vergrößert den Schwenkwinkel β, bis die Schrägfläche 12b mit ihrem Übergang in die Außenfläche 22b näher an der Drehachse 10 liegt als mit ihrem vorderen Ende, so kann stattdessen mit einem der Werkzeuge 8a, b, die in der Werkzeugaufnahme 7c im hinteren Bereich dieser Außenfläche 22b sitzen – abhängig vom konkreten Schwenkwinkel β – am Werkstück 20 gedreht werden.
Da speziell das Werkzeug 8a sehr weit am hinteren Eck des Supports 5 befestigt ist, kann gerade mit diesem Werkzeug 8a auch sehr nahe am rechten Ende des Werkstückes 20, welches z. B. vom Reitstock 27 abgestützt wird, gearbeitet werden.
2e zeigt eine noch weitere Drehung des Supportes 5 gegen den Uhrzeigersinn, bis die Rotationsachse des Spindelstockes 6 parallel zur Drehachse 10 liegt.
Das dann in X-Richtung vorstehende Werkzeug 8a kann dann ebenfalls die Mantelfläche des Werkstückes 20 längsdrehen.
2d zeigt den Werkzeugsupport 5 in der gleichen Drehstellung um die B-Achse wie 2e, jedoch in X-Richtung soweit verfahren, dass sich die Rotationsachse der Werkzeugspindel 6 etwa auf der Drehachse 10 befindet.
Das angetriebene Werkzeug 9, wiederum ein Fräser, ist dabei in Richtung auf das Backenfutter 26 gerichtet dargestellt, in dem kein Werkstück eingezeichnet ist.
Ein in dem Futter 26 einseitig gehaltenes, z. B. flanschförmiges Werkstück könnte auf diese Art und Weise auf seiner freien Stirnseite von dem angetriebenen Werkzeug 9 des Werkzeugsupportes 5 bearbeitet werden.
2f zeigt einen noch weiter, nämlich gegenüber der Normalstellung um mehr als 90° gegen den Uhrzeigersinn um den Schwenkwinkel +β verschwenkten Support 5, was notwendig sein kann, wenn mit dem am rechten hinteren Ende des Supportes 5 eingesetzten Drehwerkzeug 8a beispielsweise eine Schulter am Werkstück 20 gedreht werden soll.
Die 2g und 2h zeigen dagegen einen von der Normallage aus in die Gegenrichtung, also um einen negativen Schwenkwinkel –β von –90° verschwenkten Support 5, bei dem somit die Rotationsachse der Werkzeugspindel 6 wiederum parallel zur Drehachse 10 verläuft, jedoch mit zum Reitstock 27 hinweisend in die Werkzeugspindel 6 eingesetztem Werkzeug.
In 2g ist – analog zur Darstellung der 1a und 2a – in der Werkzeugaufnahme 7b auf der Rückseite des Schenkels 14a des Supportes 5 ein Drehwerkzeug 8b eingesetzt, welches über die Außenfläche 22a dieses Schenkels 14a vorsteht und mit dem das Werkstück 20 längsgedreht werden kann.
Die Bohrstange 8 sowie der Werkzeughalter 17a, der diese Bohrstange trägt, sind zu diesem Zweck von der Außenfläche 22a abmontiert, da sonst der Support 5 nicht nahe genug an das Werkstück 20 heranfahren könnte.
Im Gegensatz dazu ist in 2h gerade die Bohrstange 8* mittels des Werkzeughalters 17a an der Außenseite 22a montiert und soweit mit Hilfe des X-Schlittens in X-Richtung verfahren, dass sich die Bohrstange 8* etwa auf Drehachse 10 befindet und dadurch ein – in 2a nicht eingezeichnetes – im Backenfutter 26 gespanntes Werkstück, welches drehend vom Futter 26 angetrieben wird, eine zentrale Bohrung einbringen könnte.
In diesem Fall ist der Werkzeughalter 17b an der Rückseite des Schenkels 14a demontiert.
2i zeigt den Sonderfall, dass in die drehend antreibbare Werkzeugspindel 6 ein stillstehendes Werkzeug, in diesem Fall nämlich ein Drehwerkzeug 8c, eingesetzt ist, wie es bereits auch in den 2g und 2h dargestellt war.
In 2i ist der Anwendungszweck zu erkennen:
Mittels eines solchen in der Werkzeugspindel 6 eingesetzten Drehwerkzeuges 8c kann wegen des zum vorderen Ende hin sich verjüngenden Supportes 5 und des über den Schnittpunkt der Schnittflächen 12a, b vorstehenden Werkzeuges 8c, dieses Werkzeug auch in Innenwinkel, wie etwa an der Stirnfläche des Werkstückes 20 sogar neben der Reitstockspitze, zum Einsatz gebracht werden, was wegen der geringeren Auskragung bei Anordnung des Werkzeuges an einem der anderen Werkzeugaufnahmen 7a, b... nicht möglich wäre.
Diese Anwendungsfälle zeigen, dass mit einem relativ geringen konstruktiven Aufwand, nämlich einer Y-Verfahrbarkeit lediglich der einen angetriebenen Werkzeugspindel 6 und ansonsten feststehenden Werkzeugaufnahmen 7a, b... auf einem um die B-Achse schwenkbaren Support eine sehr hohe Flexibilität der Drehmaschine erreicht wird und damit letztendlich ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis.

1: Drehmaschine
2: Bett
2a: Frontseite
3: Z-Schlitten
3a: freies Ende
4: X-Schlitten
5: Werkzeugsupport
6: Werkzeugspindel
7a, b: Werkzeugaufnahme
8a, b, ...: Werkzeug stillstehend
8*: Bohrstange
9: Werkzeug angetrieben
10: Drehachse
11: Werkstückspindel
12a, b: Schrägfläche
13: Winkel
14a, b: Schenkel
15: Bodenplatte
17a, b, c: Werkzeug-Halter
18a, b: Werkzeug-Kopf
19: Zwischenraum
19a: Lücke
20: Werkstück
21: Steuerung
22: Energiekette
22a, b: offene Seite
23a, b: Z-Führung
24: Spindelstock
25: Z-Führungsebene
26: Backenfutter
27: Reitstock
β: Schwenkwinkel
X, Y, Z: Richtungen
B, C: Rotationsachsen

Claims

Drehmaschine (1), mit – einer drehenden antreibbaren Werkstückspindel (11) mit gesteuerter C-Achse, – einem Bett (2), – einem in Richtung der Drehachse (10) verfahrbaren Z-Schlitten (3), – einem auf dem Z-Schlitten (3) verfahrbaren X-Schlitten (4), – auf dem X-Schlitten (4) ein um die B-Achse schwenkbarer Werkzeugsupport (5) angeordnet ist und dadurch gekennzeichnet, dass – entlang des Werkzeugssupportes (5) in Y-Richtung bewegbar eine angetriebene Werkzeugspindel (6) angeordnet ist, – die Werkzeugspindel (6) in Y-Richtung entlang des Werkzeugsupportes (5) verfahrbar ist.
Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Y-Richtung entlang des Werkzeugssupportes (5) verfahrbare Werkzeugspindel linear entlang des Werkzeugssupportes (5) verfahrbar ist.
Drehmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Werkzeugssupport (5) zusätzlich feststehende Werkzeugaufnahmen (7a, b, ...) für nicht drehende Werkzeuge (8a, b) vorhanden sind.
Drehmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahmen (7a, b) für nicht drehende Werkzeuge (8a, b) am Werkzeugsupport (5) auf der von der Werkzeugspindel (6) abgewandten Seite angeordnet sind.
Drehmaschine (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Y-Richtung betrachtet die in die Aufnahmen (7a, b) für nicht drehende Werkzeuge (8a, b, ...) eingesetzten Werkzeuge (8a, b) im Winkel zu der Werkzeugspindel (6) abragen oder in die Gegenrichtung hierzu abragen.
Drehmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsupport (5) in Y-Richtung betrachtet eine Kontur besitzt, dessen Außenfläche nach vorne, also zum angetriebenen Werkzeug (9) hin, spitz zulaufende Schrägflächen (12a, b) aufweisen, die insbesondere in einem Winkel (13) von weniger als 90°, vorzugsweise von 70° bis 80°, zueinander stehen.
Drehmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsupport (5) in der Y-Richtung betrachtet wenigstens einen nach vorne, also in Richtung des einzusetzenden angetriebenen Werkzeugs (9), spitz zulaufenden Schenkel (14a) aufweist.
Drehmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsupport (5) von einer Bodenplatte (15) in Y-Richtung aufragend zwei zueinander beabstandete Schenkel (14a, b) aufweist, wobei eine Y-Führung (16a, b) für die Werkzeugspindel (6) an dem einen Schenkel (14b) auf der dem anderen Schenkel (14a) zugewandten Seite angeordnet ist.
Drehmaschine (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Schenkel (14a) betrachtet in Y-Richtung ein Hohlprofil ist und der andere Schenkel (14b) ein gebogenes profiliertes Massivteil ist.
Drehmaschine (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, sofern dieser Anspruch seinerseits direkt oder indirekt sowohl auf Anspruch 3 als auch auf Anspruch 6 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahmen (7a, b) für nicht drehende Werkzeuge (8a, b) an – den Außenseiten der Schenkel (14a, b) angeordnet sind, insbesondere an einer oder beiden der äußeren Schrägflächen (12a, b) mit nach vorne weisenden Werkzeugen (8a, b) oder von den Schrägflächen (12a, b) wegweisenden Werkzeugen – als auch am hinteren Ende der Außenflächen (22a, b) mit insbesondere in Gegenrichtung zum angetriebenen Werkzeug (9) von der Werkzeugspindel (6) abragenden Werkzeugen (8a, b).
Drehmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, sofern dieser Anspruch seinerseits direkt oder indirekt auf Anspruch 3 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahmen (7a, b) für nicht drehende Werkzeuge (8a, b) Universalaufnahmen sind zur Aufnahme von Werkzeughaltern (17a, b), aus denen die Werkzeugköpfe (18a, b) in unterschiedliche Richtungen abstehen.
Drehmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (6) zum Einsetzen von nicht drehenden Werkzeugen (8a, b), insbesondere Drehwerkzeugen, geeignet ist.
Drehmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die B-Achse und Y-Achse von einer Steuerung (21) der Drehmaschine (1) numerisch gesteuert sind.
Drehmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsupport (5) um die B-Achse um mindestens +/–80°, besser +/–90°, besser +/–100°, besser +/–110° schwenkbar ist.
Drehmaschine (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 14, sofern dieser Anspruch seinerseits direkt oder indirekt entweder auf Anspruch 3 oder auf Anspruch 12 rückbezogen ist dadurch gekennzeichnet, dass eines der stillstehende Werkzeuge (8a, b), insbesondere das in Gegenrichtung zur Werkzeugspindel (6) nach hinten, also in die vom einsetzbaren angetriebenen Werkzeug (9) wegweisende Richtung, abragende Werkzeug (8*), eine Bohrstange (19) ist.
Drehmaschine (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, sofern dieser Anspruch seinerseits direkt oder indirekt auf Anspruch 8 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass Energiezuführungen zur Werkzeugspindel (6) auf der von der Y-Führung abgewandten Seite im Zwischenraum (19) zwischen den beiden Schenkeln (14a, b) im Werkzeugsupport (5) münden.
Drehmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energiezuführung zur Werkzeugspindel (6) von der Oberseite des Werkzeugsupportes (5) und insbesondere über einen Galgen erfolgt.
Drehmaschine (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite des Werkzeugsupportes (5) eine in Y-Richtung betrachtete bogenförmige Energiekette (22), deren Winkelbereich dem Schwenkbereich des Werkzeugsupportes (5) entspricht, angeordnet ist.
Drehmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Z-Führungen (23a, b, c) für den Z-Schlitten (3) auf der Oberseite des Bettes (2) angeordnet sind und insbesondere an der Frontseite (2a) des Bettes (2) eine weitere Führung (23c) für den Z-Schlitten (3) vorhanden ist, auf dem sich das in Z-Richtung betrachtet auskragende freie Ende (3a) des Z-Schlittens (3) abstützt.
Drehmaschine (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 19, sofern dieser Anspruch seinerseits direkt oder indirekt auf Anspruch 8 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (6) mit ihrem vorderen Ende in der Lücke (19a) zwischen den vorderen Enden der beiden Schenkel (14a, b) sitzt.
Drehmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, sofern dieser Anspruch seinerseits direkt oder indirekt auf Anspruch 6 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (6) im Werkzeugsupport (5) so weit vorne, also zur Aufnahme des angetriebenen Werkzeuges (9) in der Werkzeugspindel (6) hin, positioniert ist, dass das darin eingesetzte angetriebene Werkzeug (9) den geometrischen Treffpunkt der Schrägflächen (12a, b) des Werkzeugsupportes (5) wenigstens erreicht, insbesondere überschreitet.