DE102010060471B4

DE102010060471B4 - Maschine zur Finishbearbeitung von langen, wellenförmigen Werkstücken

Info

Publication number: DE102010060471B4
Application number: DE102010060471.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Beck; Dipl.-Ing. Schmitz Thomas
Original assignee: Thielenhaus Technologies GmbH
Current assignee: Thielenhaus Technologies GmbH
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2030-11-11
Also published as: DE102010060471A1

Abstract

Maschine zur Finishbearbeitung von langen, wellenförmigen Werkstücken mit einem Maschinengestell (2), mindestens einer Finisheinheit (4) zur Werkstückbearbeitung und mindestens zwei parallel ausgerichteten Werkstückaufnahmen (5, 5'), die jeweils einen Spindelkopf (6) mit Spindelantrieb (7) sowie eine Einrichtung (8) zur Werkstückabstützung aufweisen, wobei die Werkstückaufnahmen (5, 5') an eine Drehachse (10) einer am Maschinengestell (2) angeordneten Schwenkeinrichtung (11) angeschlossen sind, deren Drehachse (10) sich parallel zur Werkstückachse der in den Werkstückaufnahmen (5, 5') spannbaren Werkstücke (1, 1') erstreckt, wobei die Schwenkeinrichtung (11) einen auf die Drehachse (10) wirkenden Drehantrieb (12) aufweist, wobei die Werkstückaufnahmen (5, 5') durch eine Betätigung des Drehantriebes (12) zwischen einer der Finisheinheit (4) zugeordneten Bearbeitungsposition (I) und mindestens einer weiteren Position (II), in der ein Werkstückwechsel möglich ist, bewegbar sind und wobei die Einrichtungen (8) zur Werkstückabstützung als Reitstöcke oder Lünetten ausgebildet sind, die eine Spitze oder Rollen zur Werkstückzentrierung aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Finishbearbeitung von langen, wellenförmigen Werkstücken.
Unter Finishbearbeitung wird eine Feinstbearbeitung der Werkstückoberfläche zur Verbesserung der Oberflächengüte und zur Beseitigung von Formabweichungen verstanden. Bei den zu bearbeitenden langen, wellenförmigen Werkstücken handelt es sich beispielsweise um Lenkwellen.
Die Erfindung geht aus von einer Maschine zur Finishbearbeitung von wellenförmigen Werkstücken, die ein Maschinengestell, mindestens eine Finisheinheit zur Werkstückbearbeitung sowie eine Werkstückaufnahme aufweist. Die Werkstückaufnahme umfasst einen Spindelkopf mit Spindelantrieb sowie eine Spanneinrichtung zur Werkstückabstützung. Die Werkstückaufnahme kann mittels einer zugeordneten Transfervorrichtung automatisch mit einem Werkstück beschickt werden.
Aus EP 1 741 514 B1 ist eine Maschine zum Schleifen und/oder Finishen von Werkstücken bekannt, die ein Maschinengestell sowie eine Werkstückaufnahme aufweist. Die Werkstückaufnahme umfasst einen Spindelstock mit Spindelantrieb sowie einen Reitstock zur Werkstückabstützung. Die Werkstückaufnahme kann automatisch verfahren werden, damit ein Werkstück entnommen bzw. bestückt werden kann.
Das Be- und Entladen der Werkstückaufnahme wirkt sich bei den beladenen Maschinen nachteilig auf die Prozessgeschwindigkeit der Finishbearbeitung aus.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Maschine zur Finishbearbeitung von Werkstücken anzugeben, mit der die Finishbearbeitung effizienter durchgeführt werden kann.
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist eine Maschine zur Finishbearbeitung von Werkstücken nach Anspruch 1. Zum grundsätzlichen Aufbau der Maschine gehören ein Maschinengestell, mindestens eine Finisheinheit zur Werkstückbearbeitung und mindestens zwei parallel ausgerichtete Werkstückaufnahmen, die jeweils einen Spindelkopf mit Spindelantrieb sowie eine Einrichtung zur Werkstückabstützung aufweisen. Die Werkstückaufnahmen sind an eine Drehachse einer am Maschinengestell angeordneten Schwenkeinrichtung angeschlossen, deren Drehachse sich parallel zur Werkstückachse der in den Werkstückaufnahmen spannbaren Werkstücke erstreckt. Die Schwenkeinrichtung weist einen auf die Drehachse wirkenden Drehantrieb auf. Durch Betätigung des Drehantriebes sind die Werkstückaufnahmen zwischen einer der Finisheinheit zugeordneten Bearbeitungsposition und mindestens einer weiteren Position, in der ein Werkstückwechsel möglich ist, bewegbar. Die Drehachse der Schwenkeinrichtung kann horizontal oder vertikal ausgerichtet sein. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es möglich, während der Bearbeitung eines Werkstückes gleichzeitig einen Werkstückwechsel vorzunehmen. Nebenzeiten für das Beschicken der Maschine mit Werkstücken, die bearbeitet werden müssen und das Entnehmen bearbeiteter Werkstücke entfallen. Dadurch kann die Effizienz des Finishprozesses signifikant gesteigert werden.
Erfindungsgemäß sind die Einrichtungen zur Werkstückabstützung als Reitstöcke oder Lünetten ausgebildet, die eine Spitze oder Rollen zur Werkstückabstützung aufweisen. Die Reitstöcke bzw. Einrichtungen zur Werkstückabstützung sind zweckmäßig mit Spanneinrichtungen ausgestattet, die unabhängig voneinander betätigbar sind.
Die jeweils mit einem Spindelantrieb ausgerüsteten Spindelköpfe sind auf einem Spindelträger angeordnet, der axialfest und drehfest mit der Drehachse verbunden ist. Die Einrichtungen zur Werkstückabstützung sind ebenfalls auf einem Träger angeordnet. Dieser ist mit der Drehachse drehfest verbunden und vorzugsweise entlang der Drehachse linear verstellbar. Durch eine Linearverstellung dieses Trägers kann eine Anpassung an die Werkstücklänge der zu bearbeitenden Werkstücke vorgenommen werden. Die Verstellung erfolgt vorzugsweise servoelektrisch oder pneumatisch. Somit kann das Umrüsten auf unterschiedliche Werkstücklängen per Programm erfolgen. Die Drehachse der Schwenkeinrichtung ist so ausgebildet, dass eine Einrichtung zur Linearverstellung des Trägers, an dem die Spanneinrichtung angeordnet werden kann. Die Einrichtung zur Linearverstellung des Trägers ist zweckmäßigerweise an einen Antrieb angeschlossen, der an einem freien Ende der Drehachse angeordnet ist.
Die Finishbearbeitung eines Werkstückes kann gleichzeitig mittels mehrerer Finisheinheiten vorgenommen werden, die jeweils an einem entlang des Maschinengestells verfahrbaren Werkzeugschlitten angeordnet sind. Die Bauform der Finisheinheiten richtet sich nach den zu bearbeiteten Werkstücken und ist anwendungsabhängig festlegbar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine Maschine zur Finishbearbeitung von Werkstücken 1, 1'. Bei den Werkstücken 1, 1' handelt es sich um lange wellenförmige Werkstücke, z. B. Lenkwellen, die in Umfangsabschnitten feinstbearbeitet werden müssen.
Die Maschine umfasst ein Maschinengestell 2, mindestens eine Finisheinheit 4 zur Werkstückbearbeitung und mindestens zwei parallel ausgerichtete Werkstückaufnahmen 5, 5', die jeweils einen Spindelkopf 6 mit Spindelantrieb 7 sowie eine Einrichtung 8 zur Werkstückabstützung aufweisen. Die Finisheinheit ist mit einem Werkzeugschlitten 3 verfahrbar. Die Einrichtungen zur Werkstückabstützung sind als Reitstöcke ausgebildet und weisen jeweils eine Zentrierspitze auf, die in eine stirnseitig in das Werkstück eingebrachte Zentrierbohrung eingreifen und das Werkstück zentrieren. Alternativ können die Einrichtungen zur Werkstückabstützung auch als Lünetten ausgebildet sein, die Rollen zur Werkstückzentrierung aufweisen. Ferner sind die Einrichtungen 8 zur Werkstückabstützung mit Spanneinrichtungen ausgestattet, die unabhängig voneinander betätigbar sind. Vorzugsweise erfolgt das Spannen und Lösen bei den Spanneinrichtungen pneumatisch. In der Figur sind Pneumatikzylinder 9 der Spanneinrichtungen 8 dargestellt.
Die jeweils aus einem Spindelkopf 6 mit Spindelantrieb 7 sowie einer Einrichtung 8 zur Werkstückabstützung bestehenden Werkstückaufnahmen 5, 5' sind an eine Drehachse 10 einer am Maschinengestell 2 angeordneten Schwenkeinrichtung 11 angeschlossen. Die Drehachse 10 der Schwenkeinrichtung 11 erstreckt sich parallel zur Werkstückachse der in den Werkstückaufnahmen 5, 5' spannbaren Werkstücke 1, 1'. Die Schwenkeinrichtung 11 weist einen auf die Drehachse 10 wirkenden Drehantrieb 12 auf. Durch Betätigung des Drehantriebes 12 sind die Werkstückaufnahmen 5, 5' zwischen einer der Finisheinheit zugeordneten Bearbeitungsposition I und mindestens einer weiteren Position II, in der ein Werkstückwechsel möglich ist, bewegbar. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es, während der Finishbearbeitung eines Werkstückes, welches sich mit der Werkstückaufnahme 5 in der oberen Bearbeitungsposition I befindet, an der zweiten Werkstückaufnahme 5', welche sich zeitgleich in der unteren Position II befindet, einen Werkstückwechsel vorzunehmen. Für den Werkzeugwechsel ist im Ausführungsbeispiel eine Transfervorrichtung 13 vorgesehen, die ein bearbeitetes Werkstück 1' übernimmt und ein neues, zu bearbeitendes Werkstück 1'' der Werkstückaufnahme 5' zuführt.
Die Spindelköpfe 6 sind auf einem Spindelträger 14 angeordnet, der axialfest und drehfest mit der Drehachse 10 verbunden ist. Die Spindelköpfe 6 können eine in Präzisionswälzlagern geführte Arbeitsspindel aufweisen, die beispielsweise über einen Riementrieb und Getriebe mit dem zugeordneten Spindelantrieb 7 gekoppelt ist. Der Spindelantrieb 7 kann einen stufenlos regelbaren Motor aufweisen. Die Spindelköpfe 6 können auch mit Motorspindeln ausgestattet sein, bei denen die Arbeitsspindel mit Werkstückaufnahme direkt im Motor verbaut ist und dadurch Bauraum gespart werden kann. Die Drehmomentübertragung von der Arbeitsspindel auf das Werkstück erfolgt über verschiedene Werkstückaufnahmesysteme, z. B. Spannfutter, Spannzangen, Spannscheiben u. a..
Die Einrichtungen 8 zur Werkstückabstützung sind auf einem Träger 15 angeordnet, der mit der Drehachse 10 der Schwenkeinrichtung 11 drehfest verbunden ist und entlang der Drehachse 10 linear verstellbar ist. Die Drehachse 10 ist so ausgebildet, dass eine Einrichtung zur Linearverstellung des Trägers 15 angeordnet werden kann. Sie ist mit einem Antrieb 16 ausgestattet, der an einem freien Ende der Drehachse 10 angeordnet ist. Der Antrieb mit der nicht näher dargestellten Einrichtung zur Linearverstellung bildet eine NC-Achse, die eine rechnergesteuerte Umrüstung der Werkstückaufnahmen 5, 5' auf unterschiedliche Werkstücklängen ermöglicht.
Die Finisheinheit 4 weist einen Antrieb 17 sowie ein Finishwerkzeug 18 auf und kann mit einer Bewegung eines Werkzeugschlittens 3 entlang des Werkstückes 5 verfahrbar gemacht werden. Der Werkzeugschlitten kann als Kreuzsupport ausgebildet werden, und weist einen Querschlitten 19 auf, der quer zur Werkstückachse Zustellbewegungen ausführt. Im Ausführungsbeispiel weist die Finisheinheit 4 eine Profilscheibe als Finishwerkzeug auf, mit der ein Umfangsabschnitt des Werkstückes bearbeitet werden kann. Die Profilscheibe wird durch einen Rotationsantrieb angetrieben und kann durch eine NC-gesteuerte Bewegung des Werkzeugschlittens 3 an dem zu bearbeitenden Werkstück 3 entlang bewegt werden. Die Auswahl der Finisheinheit 3 ist abhängig von der Bearbeitungsaufgabe. Bei anderen Bearbeitungsaufgaben kann beispielsweise auch eine Oszillationseinheit mit Honstein oder Bändern zur Anwendung kommen. Des Weiteren können zwei oder mehr Finisheinheiten zur Bearbeitung unterschiedlicher Flächenabschnitte des Werkstückes eingesetzt werden. Die Werkzeugschlitten der Finisheinheiten können auf derselben Führungsbahn 21 bewegt werden, dies ist jedoch nicht zwingend.
In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel sind an dem Maschinengestell zwei Bearbeitungsstationen A, B mit dem zuvor beschriebenen Aufbau angeordnet. Die zweite Bearbeitungsstation B umfasst ebenfalls mindestens zwei parallel ausgerichtete Werkstückaufnahmen auf, die jeweils einen Spindelkopf mit Spindelantrieb sowie eine Einrichtung zur Werkstückabstützung aufweisen, wobei die Werkstückaufnahmen an eine Drehachse einer am Maschinengestell angeordneten Schwenkeinrichtung angeschlossen sind. Den beiden Bearbeitungsstationen A, B ist eine gemeinsame Transfervorrichtung 13 zum Zuführen Von zu bearbeiteten Werkstücken und Abtransportieren bearbeiteter Werkstücke zugeordnet.

Claims

Maschine zur Finishbearbeitung von langen, wellenförmigen Werkstücken mit einem Maschinengestell (2), mindestens einer Finisheinheit (4) zur Werkstückbearbeitung und mindestens zwei parallel ausgerichteten Werkstückaufnahmen (5, 5'), die jeweils einen Spindelkopf (6) mit Spindelantrieb (7) sowie eine Einrichtung (8) zur Werkstückabstützung aufweisen, wobei die Werkstückaufnahmen (5, 5') an eine Drehachse (10) einer am Maschinengestell (2) angeordneten Schwenkeinrichtung (11) angeschlossen sind, deren Drehachse (10) sich parallel zur Werkstückachse der in den Werkstückaufnahmen (5, 5') spannbaren Werkstücke (1, 1') erstreckt, wobei die Schwenkeinrichtung (11) einen auf die Drehachse (10) wirkenden Drehantrieb (12) aufweist, wobei die Werkstückaufnahmen (5, 5') durch eine Betätigung des Drehantriebes (12) zwischen einer der Finisheinheit (4) zugeordneten Bearbeitungsposition (I) und mindestens einer weiteren Position (II), in der ein Werkstückwechsel möglich ist, bewegbar sind und wobei die Einrichtungen (8) zur Werkstückabstützung als Reitstöcke oder Lünetten ausgebildet sind, die eine Spitze oder Rollen zur Werkstückzentrierung aufweisen.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (8) zur Werkstückabstützung Spanneinrichtungen aufweisen, die unabhängig voneinander betätigbar sind.
Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelköpfe (6) auf einem Spindelträger (14) angeordnet sind, der axialfest und drehfest mit der Drehachse (10) verbunden ist.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (8) zur Werkstückabstützung auf einem Träger (15) angeordnet sind, der mit der Drehachse (10) drehfest verbunden und entlang der Drehachse (10) linear verstellbar ist.
Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (10) eine Einrichtung zur Linearverstellung des Trägers (15) aufweist.
Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Linearverstellung des Trägers (15) an einen Antrieb (16) angeschlossen ist, der an einem freien Ende der Drehachse (10) angeordnet ist.