DE10330909B4

DE10330909B4 - Werkzeugmaschine und Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken

Info

Publication number: DE10330909B4
Application number: DE2003130909
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Grund; Achim Dr. Feinauer; Pavel Blazek
Original assignee: Stama Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Stama Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: DE10330909A1

Abstract

Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, mit
– einer Vielzahl von ersten in Reihe nebeneinander angeordneten Werkzeugspindeln (12, 14), die für eine Fräsbearbeitung von Werkstücken ausgebildet sind und die starr angeordnet oder synchron miteinander bewegbar sind und eine erste Spindelreihe bilden, und
– einer Vielzahl von zweiten in Reihe nebeneinander angeordneten Werkstückspindeln (16, 18), die starr angeordnet oder synchron miteinander bewegbar sind und eine zweite Spindelreihe bilden,
– wobei sich die erste und die zweite Spindelreihe entlang von zwei zueinander parallelen ersten und zweiten Raumachsen (20, 37) erstrecken, und
– wobei die erste und die zweite Spindelreihe relativ zueinander derart verfahrbar sind, dass Werkstücke, die in den Werkstückspindeln (16, 18) eingespannt sind, mit Werkzeugen, die in den Werkzeugspindeln (12, 14) eingespannt sind, zeit- und konturgleich zueinander bearbeitet werden können,
dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindeln (12, 14) ferner dazu ausgelegt sind, stehende Werkzeuge für eine Drehbearbeitung...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken. Sie betrifft insbesondere sogenannte Bearbeitungszentren, d.h. Werkzeugmaschinen die ein Werkstück in einer Aufspannung mit verschiedenen, automatisch gewechselten Werkzeugen bearbeiten können.
Noch genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, mit

– einer Vielzahl von ersten in Reihe nebeneinander angeordneten Werkzeugspindeln, die für eine Fräsbearbeitung von Werkstücken ausgebildet sind und die starr angeordnet oder synchron miteinander bewegbar sind und eine erste Spindelreihe bilden, und
– einer Vielzahl von zweiten in Reihe nebeneinander angeordneten Werkstückspindeln, die starr angeordnet oder synchron miteinander bewegbar sind und eine zweite Spindelreihe bilden,
– wobei sich die erste und die zweite Spindelreihe entlang von zumindest zwei zueinander parallelen ersten und zweiten Raumachsen erstrecken, und
– wobei die erste und die zweite Spindelreihe relativ zueinander derart verfahrbar sind, dass Werkstücke, die in den Werkstückspindeln eingespannt sind, mit Werkzeugen, die in den Werkzeugspindeln eingespannt sind, zeit- und konturgleich zueinander bearbeitet werden können.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken auf einer Werkzeugmaschine, mit den Schritten

– Einspannen von Werkzeugen in eine Vielzahl von ersten in Reihe nebeneinander angeordneten Werkzeugspindeln, die für eine Fräsbearbeitung von Werkstücken ausgebildet sind und die starr angeordnet oder synchron miteinander bewegbar sind und eine erste Spindelreihe bilden, und
– Einspannen von Werkstücken in eine Vielzahl von zweiten in Reihe nebeneinander angeordneten Werkstückspindeln, die starr angeordnet oder synchron miteinander bewegbar sind und eine zweite Spindelreihe bilden, wobei sich die erste und die zweite Spindelreihe entlang von zwei zueinander parallelen ersten und zweiten Raumachsen erstrecken, und
– Verfahren der ersten und zweiten Spindeln relativ zueinander, um Werkstücke, die in den Werkstückspindeln eingespannt sind, mit den Werkzeugen, die in den Werkzeugspindeln eingespannt sind, zu bearbeiten.

Eine solche Werkzeugmaschine und ein solches Verfahren sind aus DE 100 29 967 A1 bekannt.

Eine andere gattungsgemäße Werkzeugmaschine ist aus der DE 196 35 58 C1 bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Werkzeugmaschine, die besonders für die Bearbeitung von stangenförmigem Werkstückmaterial ausgelegt ist. Die bekannte Werkzeugmaschine besitzt eine vertikal an einem Fahrständer angeordnete Werkzeugspindel, in die Werkzeuge zur Bearbeitung des stangenförmigen Werkstückmaterials eingespannt werden. Mit Hilfe des Fahrständers ist die Werkzeugspindel in drei zueinander orthogonalen Raumrichtungen (x-Achse, y-Achse und z-Achse) verfahrbar. Unterhalb der Werkzeugspindel ist eine um eine Horizontalachse verschwenkbare Werkstückspindel angeordnet, in die eine Werkstückstange eingespannt werden kann. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Werkstückspindel so ausgelegt, dass sie eine eingespannte Werkstückstange mit einer für eine Drehbearbeitung ausreichenden Drehgeschwindigkeit antreiben kann. Mit Hilfe dieser speziellen Ausbildung können Werkstücke aus dem Stangenmaterial in flexiblen Arbeitsvorgängen hergestellt werden.

Aus der DE 43 16 166 A1 ist eine Werkzeugmaschine mit zwei vertikalen Drehspindeln bekannt, wobei eine erste, hängende (nach unten weisende) Spindel an einem Schlitten horizontal verfahrbar ist, während die zweite Spindel stehend (nach oben weisend) und ortsfest angeordnet ist. Des Weiteren ist zu jeder Spindel ein Werkzeugträger vorgesehen. Ein zu bearbeitendes Werkstück kann in dieser bekannten Werkzeugmaschine von einer Spindel zur nächsten übergeben werden, was eine automatisierte Bearbeitung des Werkstücks von mehreren Seiten her ermöglicht.

Weitere mehrspindelige Drehmaschinen sind beispielsweise aus DE 36 26 324 A1 , DE 33 20 940 A1 , DE 198 03 563 C1 , DE 195 16 774 A1 oder DE 35 14 069 A1 bekannt.

Aus DE 203 01 126 U1 ist eine Doppelspindel-Werkzeugmaschine bekannt, bei der zwei Werkzeugspindeln horizontal nebeneinander angeordnet sind und eine erste Spindelreihe im Sinne der vorliegenden Erfindung bilden. Die Werkstücke werden auf zwei nebeneinander angeordneten Drehtischen aufgespannt, die gegenüber von der Spindelreihe angeordnet sind. Eine Drehbearbeitung ist mit solchen Drehtischen jedoch nicht möglich.

Aus einem Prospekt der Firma EMAG Maschinenfabrik GmbH, 73084 Salach, Deutschland, ist ein Bearbeitungszentrum unter der Typenbezeichnung HVSC 400 MT bekannt, das sowohl eine vertikal angeordnete, um eine Horizontalachse verschwenkbare Werkstückspindel als auch eine horizontal angeordnete Werkzeugspindel aufweist. Mit dieser bekannten Maschine können Werkstücke sowohl durch Drehen als auch durch Fräsen und Bohren bearbeitet werden.

Des Weiteren sind von verschiedenen Herstellern Drehmaschinen oder sogenannte Drehzentren bekannt, bei denen zwei parallel angeordnete Werkstückspindeln synchron zueinander zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeiten. Derartige Konzepte werden in der Fachsprache häufig unter der Bezeichnung "Twin" geführt. Verwiesen sei hier beispielsweise auf Maschinen des Typs VSC 160 Twin der Firma EMAG.

Die zahlreichen und vielfältigen bekannten Maschinenkonzepte verfolgen in aller Regel das gemeinsame Ziel, Werkstücke mit möglichst hoher Qualität kostengünstig und möglichst flexibel zu fertigen. Damit stellt sich für den Maschinenkonstrukteur die Aufgabe, Maschinenkonzepte zu entwickeln, die diese, teilweise gegensätzlichen Anforderungen möglichst gut erfüllen. In der Praxis führt der Wunsch nach Flexibilität zu Maschinen, die möglichst viele Bearbeitungsvorgänge variabel ausführen können. Hierfür ist es wünschenswert, die Werkzeugmaschinen mit möglichst vielen Freiheitsgraden in Bezug auf Verfahrrichtungen, Schwenkbewegungen und andere Bewegungen auszurüsten. Vielfältige bewegliche Achsen sind andererseits aufwendig zu realisieren, was die Kosten der Maschine und in Folge davon auch die Werkstückkosten erhöht. Darüber hinaus bergen bewegliche Ma schinenteile grundsätzlich die Gefahr von Fertigungsungenauigkeiten auf Grund von Bewegungstoleranzen, Verschleiß u.a.

Wenngleich unter den zahlreichen bislang bekannten Maschinenkonzepten viele sind, die eine kostengünstige, flexible und/oder hochgenaue Fertigung ermöglichen, besteht weiterhin der Wunsch, die teilweise gegensätzlichen Anforderungen noch besser zu erfüllen. Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Konzept für eine Werkzeugmaschine anzugeben, mit der sich verschiedene Werkstücke besonders kostengünstig, jedoch mit hoher Qualität (Fertigungsgenauigkeit) herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Werkzeugspindeln ferner dazu ausgelegt sind, stehende Werkzeuge für eine Drehbearbeitung von Werkstücken aufzunehmen, wobei sie sich mit entsprechender Genauigkeit und Stabilität arretieren lassen, wobei die Werkstückspindeln für eine Drehbearbeitung der Werkstücke ausgebildet sind, wobei die entsprechenden Drehwerkzeuge dann in den Werkzeugspindeln eingespannt sind, und wobei zumindest die Werkzeugspindeln starr miteinander gekoppelt sind.

Diese Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Werkzeugspindeln dazu ausgelegt sind, stehende Werkzeuge für eine Drehbearbeitung von Werkstücken aufzunehmen, wobei sich die Werkzeugspindeln mit entsprechender Genauigkeit und Stabilität arretieren lassen, bei dem die Werkstückspindeln für eine Drehbearbeitung der Werkstücke ausgebildet sind, wobei die entsprechenden Drehwerkzeuge dann in die Werkzeugspindeln eingespannt werden, und bei dem Werkstücke zeit- und konturgleich zueinander bearbeitet werden, indem die erste und die zweite Spindelreihe relativ zueinander verfahren werden.

"Starr" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Spindeln innerhalb jeder Spindelreihe relativ zueinander allenfalls solche (geringen) Verfahrbewegungen ausführen können, die zum Ausgleich von Werkzeugtoleranzen und/oder Temperaturausdehnungen erforderlich sind. Im Übrigen sind die Spindeln jedoch unbeweglich miteinander verbunden, wodurch die zeit- und konturgleiche Bearbeitung einer Vielzahl von Werkstücken erleichtert und verbessert wird. In dem derzeit bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der Anmelderin sind die Spindeln jeder Spindelreihe sogar absolut starr miteinander verbunden, um relative Abweichungen der Spindeln innerhalb jeder Reihe so weit wie möglich zu unterbinden.

Die neue Werkzeugmaschine nutzt damit das vor allem aus dem Bereich Drehmaschinen bekannte Twin-Konzept, wonach eine Vielzahl von Spindeln in gleicher Ausrichtung nebeneinander angeordnet ist und synchron zueinander identische Bearbeitungsvorgänge an mehreren Werkstücken ausführt. Dieses Twin-Konzept wird hier um eine zweite Twin-Spindelreihe ergänzt, so dass sich insgesamt zumindest vier Spindeln in zwei parallelen Reihen gegenüberstehen. Eine der Spindelreihen kann zum Einspannen von Werkzeugen, die andere zum Einspannen von Werkstücken verwendet werden. Damit wird das von Drehmaschinen bekannte Twin-Konzept um die Möglichkeit erweitert, auch Bohr- und Fräsvorgänge zeit- und konturgleich zueinander an mehreren Werkstücken ausführen zu können.

Die neue Verwendung von zumindest vier drehangetriebenen Spindeln erscheint auf Grund des damit verbundenen Konstruktions- und Teileaufwandes und der entsprechenden Kosten zunächst einmal kontraproduktiv im Hinblick auf eine kostengünstige Fertigung. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Spindeln in zwei zueinander parallelen Reihen lässt sich jedoch der Steuerungsaufwand, und zwar sowohl generell als auch bei der Erstellung eines individuellen Fertigungsprogramms, konzentrieren, so dass im Ergebnis erhebliche Kosten durch erhöhte Produktivität eingespart werden können. Zudem ist die Produktivitätssteigerung bei überraschend hoher Qualität und Gleichmäßigkeit der gefertigten Werkstücke möglich. Die Anordnung der Spindeln in zwei zueinander parallelen Reihen ermöglicht nämlich eine sehr exak te und konturgenaue Steuerung aller Spindeln gleichzeitig. Überraschenderweise und entgegen aller bisher vorherherrschenden Erwartungen kann in einer solchen Anordnung somit eine Vielzahl von Werkstücken zeitgleich und mit gleichmäßig hoher Qualität gefertigt werden. Dies gilt, wie sich bei praktischen Versuchen gezeigt hat, auch und gerade für eine zeitgleiche Fräsbearbeitung einer Vielzahl von Werkstücken, die jeweils für sich in den Spindeln der zweiten Reihe eingespannt sind.

Durch die Möglichkeit, die Vielzahl der Werkstücke in jeweils einer Aufspannung mit verschiedenen Werkzeugen und Bearbeitungsvorgängen bearbeiten zu können, lässt sich zudem eine sehr hohe Qualität erreichen, da Toleranzen beim Umspannen der Werkstücke, wie dies bei einer Vielzahl der eingangs angegebenen Werkzeugmaschinen erforderlich ist, auf ein Minimum reduziert werden.

Die Ausbildung der genannten Spindeln als Werkzeug- bzw. Werkstückspindeln für Bohr-, Fräs- und Drehbearbeitung beinhaltet, dass die jeweiligen Spindeln die erforderlichen Drehzahlen, Drehmomente und Leistungen aufbringen müssen, um die genannten Bearbeitungsvorgänge zu ermöglichen. Grundsätzlich ist es denkbar, alle verwendeten Spindeln in gleicher Weise auf das jeweilige Maximalerfordernis auszulegen. Damit wäre es möglich, Werkstücke und Werkzeuge wahlweise in jeder der Spindeln einzusetzen. Der hierdurch erreichbare Vorteil ist jedoch relativ gering im Vergleich zu den erhöhten Kosten, die sich daraus ergeben, dass die Spindeln der einen Reihe damit im Einzelfall überdimensioniert sind. Durch die genannte Aufgabenverteilung der Spindeln lässt sich eine vorteilhafte Kostenreduktion erreichen. Darüber hinaus kann auch die Programmierung der Ma schine und damit der Aufwand für deren Betrieb vereinfacht bzw. reduziert werden.

Im Vergleich zu bislang bekannten Bearbeitungszentren, die sowohl Dreh- als auch Fräs- und Bohrbearbeitungen durchführen, wird durch die Anwendung des Twin-Konzepts ein erheblicher Produktivitätszuwachs erreicht. Das neue Konzept ermöglicht die Realisierung hoher Fräs- und Drehleistungen in Verbindung mit einer großen Anzahl automatisch einwechselbarer Werkzeuge. Bisherige Anstrengungen, die Produktivität von Werkzeugmaschinen zu erhöhen, konzentrierten sich allein darauf, die Bearbeitungszyklen der Maschine möglichst kurz zu gestalten und Tätigkeiten, wie beispielsweise Werkzeugwechsel, möglichst zeitparallel zu anderen Bearbeitungsvorgängen, wie Werkstückpositionierung, durchzuführen. Die vorliegende Erfindung ergänzt solche Maßnahmen nun durch die Möglichkeit einer zeit- und konturgleichen Bearbeitung von mehreren Werkstücken in einer Maschine.

Insgesamt hat sich gezeigt, dass mit dem neuen Maschinenkonzept eine Vielzahl von Werkstücken mit kurzen Durchlaufzeiten und gleichzeitig hohen Qualitätsanforderungen gefertigt werden können. Die genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die erste und die zweite Spindelreihe relativ zueinander entlang von zumindest zwei, vorzugsweise drei, orthogonalen Linearachsen verfahrbar.

In dieser Ausgestaltung werden die erste und zweite Spindelreihe jeweils "als Ganzes" relativ zueinander verfahren. Dadurch wird auf konstruktiv einfache Weise eine hohe und gleichmäßige Positioniergenauigkeit bei der parallelen Bearbeitung von mehreren Werkstücken erreicht. Die bevorzugte Bewegung entlang von drei orthogonalen Linearachsen erleichtert zudem die zeit- und konturgleiche Fertigung von komplexen Werkstücken.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die erste Spindelreihe entlang der zumindest zwei (bevorzugt drei) orthogonalen Linearachsen verfahrbar.

Diese Maßnahme vereinfacht die Konstruktion und die Programmierung der Maschine, da es für die gewünschte relative Positionierung der beiden Spindelreihen hiernach genügt, nur die erste Spindelreihe zu verfahren. Die zweite Spindelreihe kann dementsprechend ortsfest sein.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Spindeln der ersten Spindelreihe an einem gemeinsamen Fahrständer angeordnet, der in den zumindest zwei orthogonalen Linearachsen verfahrbar ist.

Diese Ausgestaltung ist nach den praktischen Versuchen der Anmelderin besonders bevorzugt, um die erwünschte relative Positionierung der ersten und zweiten Spindelreihe mit hoher Genauigkeit und geringem Aufwand zu erreichen. Zudem ist in dieser Ausgestaltung gewährleistet, dass sämtliche Spindeln der ersten Reihe synchron zueinander in den gewünschten Raumrichtungen verfahren werden. In programmiertechnischer Hinsicht muss hier nur der Fahrständer zentral angesteuert werden, um die gewünschte synchrone Verfahrbewegung aller ersten Spindeln zu erreichen.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die erste und die zweite Spindelreihe um eine parallel zu den Raumachsen (der Spindelreihen) liegende Schwenkachse relativ zueinander verschwenkbar.

Durch diese Ausgestaltung wird auf einfache Weise ein weiterer Freiheitsgrad für die flexible Bearbeitung von Werkstücken erreicht. Zudem wird durch das relative Verschwenken der Spindelreihen "als Ganzes" wiederum die Gleichmäßigkeit aller Spindelbewegungen verbessert.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme ist nur die zweite Spindelreihe um die Schwenkachse verschwenkbar.

Diese Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass eine Spindelreihe, in diesem Fall die erste Spindelreihe, von einer Raumbewe gung "befreit" wird. Die Aufhängung und Ansteuerung der getrennten Spindelreihen kann damit auf den jeweiligen Bewegungsfreiheitsgrad optimiert werden. Die Genauigkeit und Gleichmäßigkeit der relativen Spindelbewegungen lässt sich damit gerade in der neuen mehrspindeligen Reihenanordnung steigern. Darüber hinaus können durch die Reduktion der jeweils erforderlichen Antriebe Bauraum und Materialkosten eingespart werden.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die zweite Spindelreihe als austauschbares Maschinenmodul ausgebildet.

Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft, um bestehende Twin-Maschinen in der erfindungsgemäßen Weise auf- oder umzurüsten. Darüber hinaus lassen sich durch einen modulartigen Aufbau Produktions- und Entwicklungskosten einsparen. Außerdem wird die Flexibilität und das Einsatzspektrum der Maschine vergrößern. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Spindeln der zweiten Reihe hierdurch auf einfache Weise entfernt werden können, um beispielsweise mit Hilfe der ersten Spindeln eine schwere Fräsbearbeitung durchzuführen, die eine starre Einspannung der Werkstücke erfordert.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Spindeln der zweiten Spindelreihe abnehmbar.

Dies vereinfacht die Durchführung von schweren Fräsarbeiten mit Hilfe der ersten Spindel, indem die zweiten Spindeln so einfach gegen starre Werkstückspannsysteme ausgetauscht werden können.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Spindeln der ersten Spindelreihe mit demselben relativen Abstand voneinander beabstandet wie die Spindeln der zweiten Spindelreihe.

Durch diese Ausgestaltung vereinfacht sich der Konstruktions- und Steuerungsaufwand der neuen Werkzeugmaschine noch weiter. Die Spindeln der ersten und zweiten Spindelreihe können in ihren grundsätzlichen Verfahrbewegungen wie "eine große Spindel" angesteuert werden. Eine relative Bewegung, die ein Spindelpaar aus erster und zweiter Spindel ausführt, gilt gleichermaßen und ohne weitere Betrachtungen auch für die übrigen Spindelpaare.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die neue Werkzeugmaschine eine Vielzahl von dritten in Reihe nebeneinander angeordneten Spindeln, die eine dritte Spindelreihe entlang einer dritten Raumachse bilden, wobei die zweite und dritte Spindelreihe relativ zueinander derart verfahrbar sind, dass die dritten Spindeln Werkstücke von den zweiten Spindeln unmittelbar übernehmen können.

Diese Ausgestaltung der Erfindung ist eine vorteilhafte Weiterentwicklung des neuen Konzepts, durch die auf einfache und effiziente Weise eine konturgleiche Sechs-Seiten-Bearbeitung bei einer Vielzahl von Werkstücken möglich ist. Die neue Werkzeugmaschine besitzt hiernach zwar zumindest sechs Spindeln, was einen nochmals erhöhten Teile- und Konstruktionsaufwand bedeutet. Die erreichbaren Produktivitätsgewinne bei gleichmäßig hoher Qualität kompensieren diesen erheblichen Zusatzaufwand jedoch, wie sich in praktischen Versuchen der Anmelderin gezeigt hat.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die neue Werkzeugmaschine eine Vielzahl von dritten in Reihe nebeneinander angeordneten Spindeln, die eine dritte Spinäelreihe entlang einer dritten Raumachse bilden, wobei die erste und die dritte Spindelreihe relativ zueinander derart verfahrbar sind, dass Werkstücke, die in den Spindeln der einen Spindelreihe eingespannt sind, mit Werkzeugen, die in den Spindeln der anderen Spindelreihe eingespannt sind, zeit- und konturgleich zueinander bearbeitet werden können.

In dieser Ausgestaltung treten die Spindeln der dritten Spindelreihe gewissermaßen als „Ersatz" zu den Spindeln der zweiten Spindelreihe hinzu. Die erste Spindelreihe kann dann wahlweise mit der zweiten oder der dritten Spindelreihe zusammenarbeiten. Hierdurch wird eine noch größere Flexibilität erreicht.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die dritte Spindelreihe sowohl mit der ersten als auch der zweiten Spindelreihe kooperieren kann. In diesem Fall können teilbearbeitete Werkstücke von den zweiten an die dritten Spindeln übergeben werden und anschlie ßend mit Hilfe der ersten Spindeln fertiggestellt werden. Hierdurch wir eine besonders flexible und effiziente automatisierte Fertigung von Werkstücken ermöglicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahmen verläuft die dritte Raumachse parallel zu den Raumachsen der ersten und zweiten Spindelreihe.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die dritte Raumachse senkrecht oder „schräg" zu der ersten und zweiten Raumachse verläuft. In der bevorzugten Ausgestaltung lassen sich die Verfahrwege der zweiten und dritten Spindeln jedoch minimieren. Eine entsprechende Maschine kann damit kleinbauender und kostengünstiger realisiert werden. Darüber hinaus wird in dieser Ausgestaltung auch eine höhere Gleichmäßigkeit und Genauigkeit im Zusammenspiel der zweiten und dritten Spindeln erreicht.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die neue Werkzeugmaschine ferner zumindest eine vierte Spindel, die relativ zu den dritten Spindeln derart verfahrbar ist, dass Werkstücke, die in den dritten Spindeln eingespannt sind, mit Werkzeugen, die in der zumindest einen vierten Spindel eingespannt sind, konturgleich zueinander bearbeitet werden können.

Insbesondere besitzt die neue Werkzeugmaschine dieser Ausgestaltung sogar eine Vielzahl von vierten nebeneinander angeordneten Spindeln, die entlang einer vierten Raumachse eine vierte Spindelreihe bilden, wobei die vierte Raumachse parallel zu der dritten Raumachse verläuft.

Die Bereitstellung einer vierten Spindel in der genannten Anordnung ermöglicht auf einfache und kostengünstige Weise eine vollautomatische Sechs-Seiten-Bearbeitung einer Vielzahl von Werkstücken. Da die sechste Seite in aller Regel weniger Bearbeitungsvorgänge benötigt als die zuvor bearbeiteten fünf Seiten, ist es grundsätzlich aber auch möglich und für manche Anwendungsfälle bevorzugt, nur eine einzige vierte Spindel in der genannten Anordnung vorzusehen, was eine besonders kostengünstige Realisierung darstellt. Außerdem kann so eine nicht-konturgleiche Bearbeitung der sechsten Seite auf einfache Weise realisiert werden. Dies ist beispielsweise dann von besonderem Vorteil, wenn die sechste Seite von mehreren teilbearbeiteten Werkstücken jeweils spiegelverkehrt oder in sonstiger Weise unterschiedlich gefertigt werden soll.

Die Bereitstellung einer vierten Spindelreihe mit einer Vielzahl von vierten Spindeln besitzt demgegenüber den Vorteil, dass auch bei aufwendigen Bearbeitungen der sechsten Seite ein optimaler Werkstückdurchsatz möglich ist. Darüber hinaus kann in dieser Ausgestaltung ein Teil der Bearbeitungsvorgänge, die nicht die sechste Seite betreffen, in erfindungsgemäßer Weise mit Hilfe der dritten und vierten Spindeln durchgeführt werden, was eine weitere Optimierung des Durchsatzes der neuen Maschine ermöglicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme verlaufen die dritte und vierte Raumachse parallel zu den Raumachsen der ersten und zweiten Spindelreihe.

Auch diese Ausgestaltung führt zu einer Minimierung von Verfahrwegen und zu einer Erhöhung der Gleichmäßigkeit und Genau igkeit bei der Bearbeitung von Werkstücken. Darüber hinaus verringert sich der Konstruktions- und Programmieraufwand auf Grund der konsequenten Erweiterung des neuen Maschinenkonzepts auf drei bzw. vier Spindelreihen.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die zumindest eine vierte Spindelreihe relativ zu den dritten Spindeln in zumindest zwei, vorzugsweise drei, orthogonalen Linearachsen verfahrbar.

Diese Maßnahme vereinfacht auf Grund der Verfahrbarkeit der vierten oder vierten Spindelreihe "als Ganzes" den Steuerungsaufwand.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die neue Werkzeugmaschine ein im Bereich der zweiten und dritten Spindelreihe angeordnetes Maschinenteil, das senkrecht zu einer durch die zweite und dritte Raumachse aufgespannten Ebene verfahrbar ist.

Diese Ausgestaltung bietet bei vergleichsweise geringem Zusatzaufwand weitere Freiheitsgrade bei der zeit- und konturgleichen Bearbeitung von mehreren Werkstücken. Da das weitere Maschinenteil im Bereich der zweiten und dritten Spindelreihe angeordnet ist, lassen sich hier vielfältige und flexible Bearbeitungsvorgänge realisieren, bei denen Werkstücke wahlweise entweder in der zweiten oder in der dritten oder sogar in beiden Spindelreihen eingespannt sind. Die bevorzugte Anordnung des weiteren Maschinenteils erlaubt zudem einen konstruktiv einfachen Aufbau, beispielsweise mit Hilfe eines im Bereich der zweiten und dritten Spindelreihe angeordneten Portals.

Bevorzugte Ausgestaltungen der zuvor genannten Maßnahme beinhalten, dass das Maschinenteil ein Werkzeug aufweist, um Werkstücke zu bearbeiten, insbesondere bei der Übergabe von der zweiten Spindelreihe zur dritten Spindelreihe abzutrennen. Das Abtrennen kann dabei vorteilhaft durch Abstechen oder auch durch einen Sägevorgang erfolgen.

Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn die neue Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von stangenförmigem Werkstückmaterial verwendet wird, da in diesem Fall die ersten fünf Seiten jeder Materialstange mit den Spindeln der ersten und zweiten Spindelreihe bearbeitet werden können. Das Abtrennen der teilbearbeiteten Werkstücke von der Materialstange lässt sich dann sehr effizient und mit hoher Qualität bei der Übergabe der Werkstücke von den zweiten auf die dritten Spindeln realisieren. Während die dritten Spindeln in Verbindung mit der zumindest einen vierten Spindel dann die allseitige Bearbeitung aller Werkstücke ermöglicht, können die ersten und zweiten Spindeln bereits die nächste Vielzahl von Werkstücken an fünf Seiten bearbeiten.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Maschinenteil einen Greifer auf, um Werkstücke zu den Spindeln der zweiten und/oder dritten Spindelreihe zuzuführen.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann eine Materialzuführung auch von anderer Stelle erfolgen, wie nachfolgend an Hand der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele erläutert. Die hier beschriebene Ausgestaltung hat sich jedoch als besonders einfach, raumsparend und damit kostengünstig erwiesen, insbesonde re wenn Werkstücke aus einem Stangenmaterial herausgearbeitet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die neue Werkzeugmaschine ein Maschinenbett, das sich in einer Richtung parallel zu der ersten und zweiten Raumachse über die zweite Spindelreihe hinaus erstreckt und dort eine Vielzahl von Werkstückspannvorrichtungen besitzt.

Diese Maßnahme ermöglicht die allseitige Bearbeitung mit den ersten Spindeln, was eine sehr einfache und kostengünstige Möglichkeit darstellt.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine in einer vereinfachten Darstellung,
2 die Werkzeugmaschine aus 1 in einer gegenüber 1 veränderten Betriebsposition,
3 die Werkzeugmaschine aus 1 und 2 in einer nochmals veränderten Betriebsposition,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine in Form einer Langbettmaschine,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine mit insgesamt vier Spindelreihen, und
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine mit vier Spindelreihen und einem an einem Portal angeordneten weiteren Maschinenteil.
In den 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Die Werkzeugmaschine 10 besitzt zwei erste Spindeln 12 und 14, sowie zwei zweite Spindeln 16 und 18 in jeweils gleicher Ausrichtung. Die ersten Spindeln 12 und 14 sind hinsichtlich ihrer Leistungsparameter zur Verwendung als Werkzeugspindeln für eine Bohr- und/oder Fräsbearbeitung von Werkstücken ausgelegt. Außerdem sind sie auch dazu ausgelegt, stehende Werkzeuge für eine Drehbearbeitung aufzunehmen, d.h. sie lassen sie mit entsprechender Genauigkeit und Stabilität arretieren. Die ersten Spindeln 12 und 14 sind entlang einer ersten Raumachse 20 nebeneinander angeordnet und bilden damit eine erste Spindelreihe im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Die Werkzeugmaschine 10 besitzt hier zwei erste Spindeln 12, 14 und zwei zweite Spindeln 16, 18. In anderen Ausführungsbeispielen können konstruktiv gleich oder ähnlich aufgebaute Werkzeugmaschinen jedoch drei oder noch mehr erste Spindeln und eine entsprechende Anzahl zweiter Spindeln besitzen. Die vorliegende Erfindung ist somit nicht auf das hier dargestellte Ausführungsbeispiel mit jeweils zwei Spindeln beschränkt.
Die ersten Spindeln 12, 14 sind hier an einem gemeinsamen Fahrständer 22 angeordnet, der (zusammen mit den ersten Spindeln 12, 14) entlang der drei orthogonalen Linearachsen x, y, z verfahrbar ist. Damit sind die ersten Spindeln 12, 14 synchron zueinander in den drei genannten Raumrichtungen verfahrbar. Zudem ist jede erste Spindel 12, 14 in der Lage, eine Drehbewegung um ihre jeweilige Spindelachse 24 auszuführen, was den Pfeilen 26, 28 angedeutet ist. Die Drehbewegungen 26, 28 sind dazu ausgelegt, Bohr- und/oder Fräsarbeiten an Werkstücken auszuführen.
Die ersten Spindeln 12, 14 sind hier mit einem starren relativen Abstand D zueinander an dem Fahrständer 22 angeordnet. In der derzeit bevorzugten Ausführung können die ersten Spindeln 12, 14 keine Bewegung relativ zueinander ausführen, d.h. sie sind vollständig starr miteinander gekoppelt. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist es jedoch möglich, eine begrenzte Relativbewegung der ersten Spindeln 12, 14 zueinander zu ermöglichen, um Temperaturausdehnungen und/oder Werkzeugtoleranzen auszugleichen. Die relative Verfahrbarkeit der beiden ersten Spindeln 12, 14 zueinander ist jedoch vorteilhafterweise auf die Kompensation der genannten Einflüsse beschränkt, d.h. die Verfahrwege sind relativ zu den Verfahrwegen des Fahrständers 22 sehr gering.
Die beiden zweiten Spindeln 16, 18 sind ebenfalls in der Lage, um ihre jeweilige Spindelachse 30 eine Drehbewegung auszuführen, wie dies an Hand der Pfeile 32, 34 angedeutet ist. Darüber hinaus sind die beiden zweiten Spindeln 16, 18 an einem gemeinsamen Träger 36 angeordnet und über diesen starr miteinander gekoppelt. Die beiden zweiten Spindeln 16, 18 liegen damit ebenfalls in Reihe nebeneinander, und zwar entlang einer zweiten Raumachse 37, die hier parallel zu der ersten Raumachse 20 verläuft. Außerdem ist der relative Abstand der beiden zweiten Spindeln 16, 18, d.h. der Abstand zwischen den beiden Spindelachsen 30, hier gleich dem relativen Abstand D zwischen den ersten Spindeln 12, 14.
Die ersten Spindeln 12, 14 sind hier vertikal an dem Fahrständer 22 angeordnet. Die beiden zweiten Spindeln 16, 18 sind in 1 demgegenüber in einer horizontalen Lage dargestellt. Im Betrieb der Werkzeugmaschine 10 sind die beiden zweiten Spindeln 16, 18 jedoch um eine Achse 38 verschwenkbar, was durch einen Pfeil 40 dargestellt ist. Die Achse 38 liegt parallel zu der ersten Raumachse 20 und der zweiten Raumachse 37. Um die Schwenkbewegung der zweiten Spindeln 16, 18 in Richtung des Pfeils 40 zu realisieren, ist der Träger 36 mit einem entsprechenden Schwenkantrieb versehen und wird als Ganzes zusammen mit den starr gekoppelten Spindeln 16, 18 verschwenkt.
2 zeigt eine Betriebsposition der Werkzeugmaschine 10, in der die zweiten Spindeln 16, 18 um 45° nach oben in Richtung der ersten Spindeln 12, 14 verschwenkt sind. 3 zeigt eine Betriebsposition, in der die zweiten Spindeln 16, 18 senkrecht nach oben verschwenkt sind und somit den ersten Spindeln 12, 14" Aug in Aug" gegenüberstehen.
In einem praktischen Ausführungsbeispiel hat sich ein Schwenkwinkel von bis zu 120° oder 130° als vorteilhaft erwiesen. Mit einem derartigen, den rechten Winkel hinreichend übersteigenden Schwenkwinkel lassen sich alle Bearbeitungsvorgänge gut realisieren, die für eine vollständige Fünf-Seiten-Bearbeitung erforderlich sind.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung sind die zweiten Spindeln 16, 18 hier als Werkstückspindeln ausgebildet, die eine Drehbearbeitung von eingespannten Werkstücken ermöglichen. Die entsprechenden Drehwerkzeuge sind dann in den ersten Spindeln 12, 14 eingespannt. Bei stillstehenden Spindeln 16, 18 können demgegenüber Fräsvorgänge mit Hilfe der ersten Spindeln 14, 16 durchgeführt werden. Durch eine (relativ langsame) Drehbewegung der zweiten Spindeln 16, 18, die synchron zu einer Vorschubbewegung der ersten Spindeln 12, 14 ist, können beispielsweise auch Schneckenkonturen zeit- und konturgleich an zwei Werkstücken gefertigt werden.
Mit der Bezugsziffer 42 ist das Maschinenbett der Werkzeugmaschine 10 bezeichnet. Das Maschinenbett 42 trägt sowohl den Fahrständer 22 mit den ersten Spindeln 12, 14 als auch den Träger 36 mit den zweiten Spindeln 16, 18. Wie in den 1 bis 3 zu erkennen ist, arbeiten die Spindeln der ersten und zweiten Spindelreihe damit in einem gemeinsamen Arbeitsraum 44.
Mit der Bezugsziffer 46 ist ein Steuerschrank bezeichnet, in dem eine gemeinsame Steuereinheit (NC-Steuerung und SPS) für sämtliche Spindeln 12, 14, 16, 18 sowie alle anderen Antriebe angeordnet ist. Die Verwendung einer gemeinsamen Steuereinheit für sämtliche Spindeln 12, 14, 16, 18 trägt besonders vorteilhaft zur Kostenreduzierung bei, da für die Bewegung aller syn chron arbeitender Spindeln im Grunde ein einheitliches Steuerprogramm verwendet werden kann.
In der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente wie zuvor.
In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet. Die Werkzeugmaschine 50 ist im Unterschied zur vorher beschriebenen Werkzeugmaschine 10 als Langbettmaschine ausgebildet, d.h. das Maschinenbett 42 erstreckt sich in x-Richtung, d.h. hier parallel zur ersten und zweiten Raumachse 20, 37 und damit auch parallel zur Schwenkachse 38, über den Träger 36 der zweiten Spindeln 16, 18 hinaus. Im verlängerten Maschinenbett 42 sind verlängerte Führungsschienen 52 für den Fahrständer 22 angeordnet, so dass der Fahrständer 22 mit der ersten Spindelreihe seitlich über den Bereich der zweiten Spindelreihe hinaus verfahren werden kann. In diesem seitlichen Bereich befindet sich hinter einer Spritzschutzwand 54 ein zweiter Arbeitsraum, in dem beliebige Werkstückträger angeordnet sein können, wie beispielsweise ein um die Achse 38 verschwenkbarer Träger 56, auf dem zwei Werkstückspannvorrichtungen 58 angeordnet sind. Die Werkstückspannvorrichtungen 58 dienen zur Aufnahme von vorbearbeiteten Werkstücken, nachdem diese aus den zweiten Spindeln 16, 18 entnommen wurden. Die Bearbeitung der sechsten Seite dieser Werkstücke kann anschließend mit Hilfe der ersten Spindeln 12, 14 durchgeführt werden. Während dieser Zeit können die zweiten Spindeln 16, 18 mit neuen Werkstückrohlingen bestückt werden.
Im Übrigen entspricht der konstruktive Aufbau der Werkzeugmaschine 50 dem Aufbau der Werkzeugmaschine 10 aus den 1 bis 3.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 70 bezeichnet. Die Werkzeugmaschine 70 ist hier – vereinfacht gesagt – aus der Werkzeugmaschine 10 der 1 bis 3 weitergebildet, indem eine zweite, weitgehend strukturgleiche Werkzeugmaschine 10' um 180° gedreht vor die erste Werkzeugmaschine 10 gestellt wurde. Anders ausgedrückt entspricht der in 5 rechte Teil der neuen Werkzeugmaschine 70 der Werkzeugmaschine 10 aus 1 bis 3. Ein Unterschied besteht hier allerdings darin, dass der Träger 36 mit der zweiten Spindelreihe um 180° (oder mehr) um die Achse 38 verschwenkbar ist. Hierdurch ist es möglich, die zweiten Spindeln 16, 18 aus einer Bearbeitungsposition, in der sie in den Arbeitsraum 44 der ersten Spindeln 12, 14 zeigen, in eine Werkstückübergabeposition zu bringen, in der sie zu der zweiten Maschinenhälfte 10' zeigen.
Die zweite Maschinenhälfte 10' besitzt hier zwei dritte Spindeln 72, 74 und zwei vierte Spindeln 76, 78. Die dritten Spindeln 72, 74 sind entlang einer dritten Raumachse 80 angeordnet und bilden eine dritte Spindelreihe. Der relative Abstand der dritten Spindeln 72, 74 zueinander ist starr und entspricht dem relativen Abstand D der ersten und zweiten Spindeln 12, 14 und 16, 18. Die dritten Spindeln 72, 74 sind in gleicher Weise wie die zweiten Spindeln 16, 18 in einem um einen parallel zur dritten Raumachse 80 verschwenkbaren Träger 82 angeordnet. Sie sind zusammen mit dem Träger 82 um einen Schwenkwinkel von zumindest 180° um die Achse 80 verschwenkbar.
Die vierten Spindeln 76, 78 sind ebenso wie die ersten Spindeln 12, 14 an einem gemeinsamen Fahrständer 22' nebeneinander angeordnet und bilden entlang einer vierten Raumachse 84 eine vierte Spindelreihe. Der relative Abstand der vierten Spindeln 76, 78 zueinander beträgt ebenfalls D.
Die beiden Maschinenhälften 10 und 10' sind hier vorteilhafterweise so miteinander gekoppelt, dass sämtliche Achsbewegungen von einer gemeinsamen Steuereinheit (hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt) gesteuert werden. Dadurch, dass sämtliche Raumachsen, entlang derer sich die Spindelreihen erstrecken, parallel sind, ergeben sich bei der Werkstückübergabe von den zweiten Spindeln 16, 18 zu den dritten Spindeln 72, 74 kurze Wege. Um diese Werkstückübergabe zu erleichtern, ist die zweite Spindelreihe in dem Träger 36 hier (im Unterschied zur Werkzeugmaschine 10 aus den 1 bis 3) in Richtung der y-Achse, d.h. in Richtung der dritten Spindelreihe, verfahrbar. Alternativ oder ergänzend könnte jedoch auch die dritte Spindelreihe entlang der y-Richtung verfahrbar sein, um die Werkstückübergabe zwischen den jeweiligen Werkstückspindeln zu erleichtern.
In einer weiteren Abwandlung des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels besitzt die neue Werkzeugmaschine nur eine vierte Spindel am Fahrständer 22'. Mit Hilfe dieser vierten Spindel ist dann eine konturgleiche, jedoch nicht mehr zeitgleiche Bearbeitung der in den dritten Spindeln 72, 74 eingespannten Werkstücke möglich. Des weiteren können die Werkstücke mit Hilfe der einen vierten Spindel auch in nicht-konturgleicher Weise bearbeitet werden.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 90 bezeichnet. Die Werkzeugmaschine 90 ist eine Weiterentwicklung der in 5 gezeigten Werkzeugmaschine 70. Sie besitzt ebenso wie die Werkzeugmaschine 70 zwei Maschinenhälften 10, 10' mit insgesamt vier Spindelreihen, die sich parallel zueinander erstrecken, wobei die zweite und dritte Spindelreihe in eine Werkstückübergabeposition zueinander verschwenkbar sind. Zusätzlich ist hier im Bereich der Werkstückübergabeposition 92 ein Portal 94 angeordnet, das die beiden Maschinenhälften 10, 10' in x-Richtung überspannt. Am Portal 94 ist ein Maschinenteil 96 verfahrbar angeordnet. Das Maschinenteil 96 kann in diesem Ausführungsbeispiel sowohl in z-Richtung als auch in x-Richtung verfahren werden. In einer bevorzagten Ausführung beinhaltet das Maschinenteil 96 ein Werkzeug 98, um Werkstücke bei der Übergabe von der zweiten Spindelreihe zur dritten Spindelreihe abzustechen oder abzusägen. Alternativ oder ergänzend hierzu kann das Werkzeug 98 auch einen Greifer beinhalten, um Werkstücke im Bereich der Übergabeposition 92 in die zweiten (oder dritten) Spindeln von oben einzusetzen.
In einer weiteren Variante können Werkstücke, insbesondere stangenförmiges Werkstückmaterial, auch von vorn oder von hinten, d.h. von einer der Übergabeposition 92 jeweils zu- oder abgewandten Maschinenseite, den zweiten (und gegebenenfalls dritten) Spindeln zugeführt werden.
Allen hier gezeigten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Spindeln jeder Spindelreihe praktisch identische Bewegungen ausführen. Wie leicht nachzuvollziehen ist, können auf diese Weise eine Vielzahl von Werkstücken zeit- und konturgleich zueinander hergestellt werden. Das neue Maschinenkonzept ist dabei in bevorzugten Ausführungsbeispielen dargestellt, bei denen die erste (und gegebenenfalls vierte) Spindelreihe vertikal angeordnet ist und mit Hilfe des Fahrständers 22 Verfahrbewegungen entlang von drei orthogonalen Linearachsen durchführt. Die zweite (und gegebenenfalls dritte) Spindelreihe liegen parallel und sind um eine ebenfalls parallel liegende Schwenkachse verschwenkbar. Obwohl es sich hier um die derzeit bevorzugte Ausführung des neuen Maschinenkonzepts handelt, ist grundsätzlich jedoch auch eine hiervon abweichende Raumlage der genannten Spindelreihen möglich. Darüber hinaus kann die relative Beweglichkeit der genannten Spindelreihen zueinander auch mit anderweitig verteilten Freiheitsgraden erreicht werden. Beispielsweise körnen die erste und vierte Spindelreihe horizontal angeordnet sein, während die zweite und dritte Spindelreihe in ihrer Ausgangsposition vertikal stehend oder hängend angeordnet sind. Auch hiervon abweichende Raumlagen und Verteilung der Freiheitsgrade bezüglich der Bewegungen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich möglich.

Claims

Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, mit – einer Vielzahl von ersten in Reihe nebeneinander angeordneten Werkzeugspindeln (12, 14), die für eine Fräsbearbeitung von Werkstücken ausgebildet sind und die starr angeordnet oder synchron miteinander bewegbar sind und eine erste Spindelreihe bilden, und – einer Vielzahl von zweiten in Reihe nebeneinander angeordneten Werkstückspindeln (16, 18), die starr angeordnet oder synchron miteinander bewegbar sind und eine zweite Spindelreihe bilden, – wobei sich die erste und die zweite Spindelreihe entlang von zwei zueinander parallelen ersten und zweiten Raumachsen (20, 37) erstrecken, und – wobei die erste und die zweite Spindelreihe relativ zueinander derart verfahrbar sind, dass Werkstücke, die in den Werkstückspindeln (16, 18) eingespannt sind, mit Werkzeugen, die in den Werkzeugspindeln (12, 14) eingespannt sind, zeit- und konturgleich zueinander bearbeitet werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindeln (12, 14) ferner dazu ausgelegt sind, stehende Werkzeuge für eine Drehbearbeitung von Werkstücken aufzunehmen, wobei sie sich mit entsprechender Genauigkeit und Stabilität arretieren lassen, dass die Werkstückspindeln (16, 18) für eine Drehbearbeitung der Werkstücke ausgebildet sind, wobei die entsprechenden Drehwerkzeuge dann in den Werkzeugspindeln (12, 14) eingespannt sind, und dass zumindest die Werkzeugspindeln (12, 14) starr miteinander gekoppelt sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Spindelreihe relativ zueinander entlang von zumindest zwei, vorzugsweise drei, orthogonalen Linearachsen (x, y, z) verfahrbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spindelreihe entlang der zumindest zwei orthogonalen Linearachsen (x, y, z) verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeln (12, 14) der ersten Spindelreihe an einem gemeinsamen Fahrständer (22) angeordnet sind, der in zumindest zwei orthogonalen Linearachsen (x, y, z) verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Spindelreihe um eine parallel zu den Raumachsen (20, 37) liegende Schwenkachse (38) relativ zueinander verschwenkbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur die zweite Spindelreihe um die Schwenkachse (38) verschwenkbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spindelreihe als austauschbares Maschinenmodul ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindeln (16, 18) abnehmbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindeln (12, 14) mit dem selben relativen Abstand (D) voneinander beabstandet sind wie die Werkzeugspindeln (16, 18).
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner gekennzeichnet durch eine Vielzahl von dritten in Reihe nebeneinander angeordneten Spindeln (72, 74), die eine dritte Spindelreihe entlang einer dritten Raumachse (80) bilden, wobei die zweite und dritte Spindelreihe relativ zueinander derart verfahrbar sind, dass die dritten Spindeln (72, 74) Werkstücke von den zweiten Spindeln (16, 18) unmittelbar übernehmen können.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner gekennzeichnet durch eine Vielzahl von dritten in Reihe nebeneinander angeordneten Spindeln (58; 72, 74), die eine dritte Spindelreihe entlang einer dritten Raumachse (80) bilden, wobei die erste und die dritte Spindelreihe relativ zueinander derart verfahrbar sind, dass Werkstücke, die in den Spindeln (58, 72, 74) der einen Spindelreihe eingespannt sind, mit Werkzeugen, die in den Spindeln (12, 14) der anderen Spindelreihe eingespannt sind, zeit- und konturgleich zueinander bearbeitet werden können.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Raumachse (80) parallel zu den Raumachsen (20, 37) der ersten und zweiten Spindelreihe verläuft.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner gekennzeichnet durch zumindest eine vierte Spindel (76, 78), die relativ zu den dritten Spindeln (72, 74) derart verfahrbar ist, dass Werkstücke, die in den dritten Spindeln (72, 74) eingespannt sind, mit Werkzeugen, die in der zumindest einen vierten Spindel (76, 78) eingespannt sind, konturgleich zueinander bearbeitet werden können.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie genau eine vierte Spindel aufweist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von vierten nebeneinander angeordneten Spindeln (76, 78), die entlang einer vierten Raumachse (84) eine vierte Spindelreihe bilden, wobei die vierte Raumachse (84) parallel zu der dritten Raumachse (80) verläuft.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte und vierte Raumachse (80, 84) parallel zu den Raumachsen (20, 37) der ersten und zweiten Spindelreihe verlaufen.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine vierte Spindel (76, 78) relativ zu den dritten Spindeln (72, 74) in zumindest zwei, vorzugsweise drei, orthogonalen Linearachsen (x, y, z) verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 17, gekennzeichnet durch ein im Bereich der zweiten und dritten Spindelreihe angeordnetes Maschinenteil (96), das senkrecht zu einer durch die zweite und dritte Raumachse (37, 80) aufgespannten Ebene verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenteil (96) ein Werkzeug (98) aufweist, um Werkstücke zu bearbeiten, insbesondere bei der Übergabe von der zweiten Spindelreihe zur dritten Spindelreihe abzutrennen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenteil (96) einen Greifer aufweist, um Werkstücke zu den Spindeln (16, 18, 72, 74) der zweiten und/oder dritten Spindelreihe zuzuführen.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch ein Maschinenbett (42), das sich in einer Richtung parallel zu der ersten und zweiten Raum achse (20, 37) über die zweite Spindelreihe hinaus erstreckt und dort eine Vielzahl von Werkstückspannvorrichtungen (58) besitzt.
Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken auf einer Werkzeugmaschine, mit den Schritten – Einspannen von Werkzeugen in eine Vielzahl von ersten in Reihe nebeneinander angeordneten Werkzeugspindeln (12, 14), die für eine Fräsbearbeitung von Werkstücken ausgebildet sind und die starr angeordnet oder synchron miteinander bewegbar sind und eine erste Spindelreihe bilden, und – Einspannen von Werkstücken in eine Vielzahl von zweiten in Reihe nebeneinander angeordneten Werkstückspindeln (16, 18), die starr angeordnet oder synchron miteinander bewegbar sind und eine zweite Spindelreihe bilden, wobei sich die erste und die zweite Spindelreihe entlang von zwei zueinander parallelen ersten und zweiten Raumachsen (20, 37) erstrecken, und – Verfahren der ersten und zweiten Spindeln relativ zueinander, um Werkstücke, die in den Werkstückspindeln (16, 18) eingespannt sind, mit den Werkzeugen, die in den Werkzeugspindeln (12, 14) eingespannt sind, zu bearbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindeln (12, 14) dazu ausgelegt sind, stehende Werkzeuge für eine Drehbearbeitung von Werkstücken aufzunehmen, wobei sich die Werk zeugspindeln (12, 14) mit entsprechender Genauigkeit und Stabilität arretieren lassen, dass die Werkstückspindeln (16, 18) für eine Drehbearbeitung der Werkstücke ausgebildet sind, wobei die entsprechenden Drehwerkzeuge dann in die Werkzeugspindeln (12, 14) eingespannt werden, und dass die Werkstücke zeit- und konturgleich zueinander bearbeitet werden, indem die erste und die zweite Spindelreihe relativ zueinander verfahren werden.