DE10349436B4

DE10349436B4 - Dreh-Fräs-Aggregat

Info

Publication number: DE10349436B4
Application number: DE2003149436
Authority: DE
Inventors: Hans-Otto Hoffmann; Franz Tunkel
Original assignee: WERKZEUGMASCHB SINSHEIM GmbH; WERKZEUGMASCHINENBAU SINSHEIM GmbH
Current assignee: Pittler T & S 63128 Dietzenbach De GmbH
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2023-10-22
Also published as: DE10349436A1

Abstract

Dreh-Fräs-Aggregat, angeordnet auf einem Kreuzschlitten eines CNC-Bearbeitungszentrums oder einer Mittenantriebsmaschine zur Dreh- und Komplettbearbeitung, welches aus einem Grundkörper (14) besteht, der um eine B-Achse drehbar auf dem Planschlitten (9) des Kreuzschlittens (4) montiert ist, und an dem schwenkbar um eine A-Achse ein Schwenkkörper (16) gelagert ist, der eine Werkzeugaufnahme (21) aufweist, wobei durch Verschwenken um diese Achsen die Y-Achse durch Interpolation mit der X- und/oder Z-Achse ausführbar ist, wobei in dem Grundkörper (14) die Antriebe für die A-Achse und die B-Achse und im Schwenkkörper (16) ein Spindelmotor (20) zum Antrieb der Werkzeugaufnahme (21) angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dreh-Fräs-Aggregat, angeordnet auf einem Kreuzschlitten eines CNC-Bearbeitungszentrums oder einer Mittenantriebsmaschine zur Dreh- und Komplettbearbeitung.

Eine Komplettbearbeitung komplexer Werkstücke, die neben einer Drehbearbeitung einen hohen Anteil an Fräs- und Bohrbearbeitung erfordern, erfolgt auf CNC-Drehmaschinen mit entsprechenden Zusatzeinrichtungen. Zu diesen Zusatzeinrichtungen gehören Dreh-Fräs-Aggregate, in die verschiedene Werkzeuge oder komplette Bearbeitungseinheiten für die jeweilige Bearbeitungsaufgabe eingewechselt werden können. Die aus dem Stand der Technik bekannten Dreh-Fräs-Aggregate, wie sie zum Beispiel aus DE 197 23 702 A1 und DE 199 62 467 A1 hervorgehen, sind mit einer Y- und einer B-Achse ausgestattet. Sie sind zwar geeignet, Komplettbearbeitungen auch für hohe Zerspanungsleistungen auszuführen, durch den Aufbau einer linearen Y-Achse in Verbindung mit einer B-Achse ist aber eine hochkomplexe Einrichtung mit entsprechender Anfälligkeit, Steifigkeitsverlusten und großem Raumbedarf nötig.

Die DE 199 10 953 A1 beschreibt eine Werkzeugmaschine, die unter anderem einen Z-Schlitten aufweist, an dem ein vertikal verstellbarer X-Schlitten befestigt ist. Der X-Schlitten wiederum nimmt einen horizontal verstellbaren Y-Schlitten auf, der als zylindrischer Körper ausgeführt ist, und neben seiner Translationsbewegung durch eine entsprechende numerische Steuerung auch noch eine Drehung um seine Zylinderachse ausführen kann. An seinem vorderen, dem Bearbeitungsraum zugewandten Ende ist der X-Schlitten mit einem Lagergehäuse ausgestattet an welchem ein Werkzeugspindelträger um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Am freien Ende des Werkzeugspindelträgers ist ein Werkzeugspindelgehäuse angeordnet, in welchem eine Werkzeugspindel gelagert ist, die ein rotierendes Werkzeug, z.B. ein Fräswerkzeug aufnehmen kann. Das Fräswerkzeug ist somit um die Zylinderachse des Y-Schlittens und um die Schwenkachse des Werkzeugspindelträgers am Lagergehäuse schwenkbar. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass der Y-Schlitten für die Bearbeitung eines Werkstücks sowohl translatorisch als auch rotatorisch bewegt werden muss. Dieser Aufbau ist aufwendig und störanfällig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dreh-Fräs-Aggregat der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches einfach und kompakt aufgebaut ist, und dennoch alle Funktionen für eine Komplettbearbeitung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Dreh-Fräs-Aggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Dreh-Fräs-Aggregat kommt ohne eine Y-Achse aus, die nach dem Stand der Technik durch einen zusätzlichen Schlitten realisiert wird. Es besteht aus einem Grundkörper, der um eine B-Achse drehbar auf dem Planschlitten des Kreuzschlittens montiert ist, und an dem schwenkbar um eine A-Achse ein Schwenkkörper gelagert ist, der eine Werkzeugaufnahme aufweist, wobei in dem Grundkörper die Antriebe für die A-Achse und die B-Achse und im Schwenkkörper ein Spindelmotor zum Antrieb der Werkzeugaufnahme angeordnet sind. Durch die Anordnung von zwei Schwenkachsen, nämlich der A-Achse und der B-Achse, im Dreh-Fräs-Aggregat wird durch Interpolation mit der X- und/oder Z-Achse ein lineares Bewegen in Y-Richtung möglich. Diese Konstruktion des Dreh-Fräs-Aggregats schafft optimale Steifigkeitsbedingungen bei kompakter Ausführung. Das erfindungsgemäße Dreh-Fräs-Aggregat kommt mit weniger Bauteilen aus als die aus dem Stand der Technik bekannten Aggregate. Zusätzlich wird durch die flexible Stellung der Werkzeugaufnahme im Maschinensystem ein automatischer Werkzeugwechsel gegenüber bekannten Systemen wesentlich vereinfacht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt:
1 einen perspektivischen, schematischen Blick auf das Bett einer Mittenantriebs- Drehmaschine mit einem, auf einem Kreuzschlitten montierten Dreh-Fräs-Aggregat,
2 eine separate perspektivische Darstellung des Kreuzschlittens mit montiertem Dreh-Fräs-Aggregat,
3 eine Seitenansicht des Dreh-Fräs-Aggregats,
4 einen Längsschnitt durch das Dreh-Fräs-Aggregat in der Darstellung gemäß 3,
5 eine perspektivische Darstellung des Dreh-Fräs-Aggregats in einer anderen Arbeitsstellung,
6 weitere Arbeitsstellungen des Dreh-Fräs-Aggregats in Draufsicht, und
7 eine schematische Draufsicht auf ein Maschinenbett mit Kreuzschlitten und in verschiedenen Stellungen befindlichem Dreh-Fräs-Aggregat.
Die in 1 nur teilweise dargestellte Mittenantriebs-Drehmaschine besitzt ein Maschinenbett 1 mit Führungsbahnen 2, 3, auf denen Kreuzschlitten 4, 5 laufen. Eine weitere vorhandene Führungsbahn für einen Mittenantriebskopf 6 ist nicht dargestellt. In den Mittenantriebskopf 6 ist ein Werkstück 7 eingespannt, dessen längeres, aus dem Mittenantriebskopf 6 herausragendes Ende durch einen Reitstock 11 geführt ist.
Die beiden Kreuzschlitten 4 und 5 bestehen jeweils aus einem Bettschlitten 7 bzw. 8 und einem Planschlitten 9 bzw. 10. Die Z- und X-Bearbeitungsachse der Mittenantriebs-Drehmaschine sind durch die Längsverschiebung der Bettschlitten 7 und 8 bzw. durch die Querverschiebung der Planschlitten 9 und 10 gegeben.
Der Kreuzschlitten 5 ist mit einem Scheibenrevolver 12 ausgestattet, während auf den Kreuzschlitten 4 ein erfindungsgemäßes Dreh-Fräs-Aggregat 13 montiert ist, dessen Aufbau nachstehend anhand der 2 bis 5 näher erläutert wird.
Das Dreh-Fräs-Aggregat 13 besitzt einen Grundkörper 14, der um eine B-Achse drehbar auf einer Basisplatte 15 gelagert ist, die ihrerseits mit dem Planschlitten 9 verschraubt ist. Das Dreh-Fräs-Aggregat 13 besitzt weiterhin einen U-förmigen Schwenkkörper 16 mit zwei Seitenwangen 23, die den Grundkörper 14 seitlich umgreifen. Eine A-Achse, um die der Schwenkkörper 16 am Grundkörper 14 schwenkbar gelagert ist, durchsetzt den Grundkörper 14 und die beiden Seitenwangen 23.
Aus der Schnittdarstellung gemäß 4 geht hervor, dass in dem Gehäuse des Grundkörpers 14 drei Antriebe angeordnet sind. Dabei handelt es sich um zwei Getriebemotoren 17 und um einen Hohlwellen-Getriebemotor 18. Die beiden Getriebemotoren 17 werden synchron angetrieben und bilden mit ihren Motorachsen eine robuste A-Achse. Die Hohlwelle des Hohlwellen-Getriebemotors 18 ist in der Basisplatte 15 festgelegt, so dass bei Antrieb des Hohlwellen-Getriebemotors 18 sich der Grundkörper 14, und damit das gesamte Dreh-Fräs-Aggregat 13, relativ zur Basisplatte 15 bzw, zum Kreuzschlitten 4 verdreht.
Im Gehäuse des Schwenkkörpers 16, welches zur Erhöhung der Steifigkeit mit abgebrochen dargestellten Versteifungen 19 versehen ist, ist ein Spindelmotor 20 angeordnet, mit dem ein Direktantrieb eines Werkzeugs erfolgt, welches in eine Werkzeugaufnahme 21 einspannbar ist. In der Zeichnung ist exemplarisch ein Fingerfräser bzw. ein Bohrer 22 als eingespanntes Werkzeug dargestellt. Die Bearbeitungsspindel des Spindelmotors 20 ist bei Bedarf radial klemmbar, so dass ein feststehendes Drehwerkzeug zur Drehbearbeitung eingesetzt werden kann. Es versteht sich, dass die Motoren 17, 18 und 20 CNC-gesteuert sind, und dass in den Grenzen der Bewegungsfreiheit des Grundkörpers 14 und des Schwenkkörpers 16 jede Winkelstellung in der B-Achse und in der A-Achse ansteuerbar ist.
6 zeigt verschiedene Stellungen des Dreh-Fräs-Aggregats 13. In den Stellungen 1 und 4 dieser Figur ist der Grundkörper 14 des Dreh-Fräs-Aggregats 13 gegenüber der in den 1 und 2 gezeigten Stellung um 90° gedreht. Diese Stellung wird in 6 als 0°-Stellung bezeichnet. In Stellung 1 ist der Schwenkkörper 16 in Blickrichtung auf die Werkzeugaufnahme 21 gesehen um 90° im Gegen-Uhrzeigersinn verschwenkt (diese Stellung entspricht der Darstellung gemäß 5), während in Stellung 4 der Schwenkkörper 16 um 90° in Uhrzeigerrichtung verschwenkt ist. Der Schwenkkörper 16 ist in alle Zwischen-Positionen zwischen der Stellung 1 und der Stellung 4 einstellbar. Hier erfolgt die Ausführung der Y-Achse durch Interpolation mit der Z-Achse.
Die Stellungen 2, 5 und 7 zeigen 90°-Positionen des Grundkörpers 14 (siehe auch 1 und 2). In den Stellungen 2 und 7 ist der Grundkörper 14 gegenüber Stellung 1 bzw. 4 um 90° im Gegen-Uhrzeigersinn, in Stellung 5 um 90° im Uhrzeigersinn verschwenkt. Auch in den Stellungen 2 und 5 ist der Schwenkkörper 16 wie in den Stellungen 1 und 4 um 180° in alle Zwischenstellungen verschwenkbar. In den Stellungen 2 und 5 des Grundkörpers 14 wird die Y-Achse durch Interpolation mit der X-Achse ausgeführt.
Stellung 7 zeigt eine Werkzeug-Wechselstellung. Diese Stellung vereinfacht einen automatischen Werkzeugwechsel gegenüber bekannten Systemen wesentlich.
In Stellung 3 ist der Grundkörper 14 gegenüber Stellung 1 um 45° im Gegen-Uhrzeigersinn und in Stellung 6 um 45° im Uhrzeigersinn verschwenkt. In diesen Stellungen, wie auch in allen anderen Zwischenstellungen des Grundkörpers 14 im Bereich von 0° bis 90° wird die Y-Achse durch Interpolation mit der X-Achse und der Z-Achse ausgeführt.
7 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Maschinenbett gemäß 1, wobei der Kreuzschlitten 4 exemplarisch in verschiedenen Verfahr-Positionen auf der Führungsbahn 2 dargestellt ist. Die übrigen, aus 1 ersichtlichen Bauteile wurden der Übersicht halber weggelassen. In den drei dargestellten Positionen des Kreuzschlittens 4 ist das Dreh-Fräs-Aggregat 13 jeweils in einer anderen Stellung gezeichnet. In der gemäß 1 oberen Stellung des Kreuzschlittens 4 nimmt das Dreh-Fräs-Aggregat 13 die Stellung 5 gemäß 6, in der mittleren Position des Kreuzschlittens 4 die Stellung 1 gemäß 6 und in der unteren Position des Kreuzschlittens 4 die Stellung 7 gemäß 6, also die Werkzeug-Wechselstellung, ein.

Claims

Dreh-Fräs-Aggregat, angeordnet auf einem Kreuzschlitten eines CNC-Bearbeitungszentrums oder einer Mittenantriebsmaschine zur Dreh- und Komplettbearbeitung, welches aus einem Grundkörper (14) besteht, der um eine B-Achse drehbar auf dem Planschlitten (9) des Kreuzschlittens (4) montiert ist, und an dem schwenkbar um eine A-Achse ein Schwenkkörper (16) gelagert ist, der eine Werkzeugaufnahme (21) aufweist, wobei durch Verschwenken um diese Achsen die Y-Achse durch Interpolation mit der X- und/oder Z-Achse ausführbar ist, wobei in dem Grundkörper (14) die Antriebe für die A-Achse und die B-Achse und im Schwenkkörper (16) ein Spindelmotor (20) zum Antrieb der Werkzeugaufnahme (21) angeordnet sind.
Dreh-Fräs-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkkörper (16) U-förmig ausgeführt ist und seine beiden Seitenwangen (23) den Grundkörper (14) beidseitig umfassen, wobei jede Seitenwange (23) durch einen Getriebemotor (17) angetrieben wird, wobei die Motorachsen der beiden Getriebemotoren (17) die A-Achse bilden.
Dreh-Fräs-Aggregat nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der B-Achse ein Hohlwellen-Getriebemotor (18) ist.
Dreh-Fräs-Aggregat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsspindel des Spindelmotors (20) radial klemmbar ist, um Bearbeitungen mit einem feststehenden Werkzeug, z.B. einem Drehwerkzeug, zu ermöglichen.