DE112005000228B4

DE112005000228B4 - Drehmaschine, insbesondere Vertikaldrehmaschine und Verfahren zur Parallelbearbeitung zweier Werkstücke auf dieser Drehmaschine

Info

Publication number: DE112005000228B4
Application number: DE112005000228T
Authority: DE
Inventors: Günter Bender; Werner Lange; Dietmar Lindner; Hans-Dieter Kellert
Original assignee: Hessapp GmbH
Current assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: DE112005000228A5

Abstract

Werkstück bearbeitende Drehmaschine, insbesondere Vertikaldrehmaschine, umfassend:
einen Maschinenrahmen oder -ständer (1), der eine Maschinenrückseite (11) und eine Maschinenvorderseite (12) aufweist;
eine erste Werkstückaufnahmespindel (3);
eine zweite Werkstückaufnahmespindel (4);
ein erster Werkzeugträger (5);
ein zweiter Werkzeugträger (6);
an der Maschinenvorderseite angeordnete Verschiebeeinrichtungen (7, 8) für die Werkstückaufnahmespindeln und Werkzeugträger;
ein Werkstückbearbeitungsraum (2); und
einen am Maschinenrahmen oder -ständer (1) ausgebildeten von der Maschinenrückseite (11) zur Maschinenvorderseite (12) verlaufenden Schlittenkanal (10), der Fördereinrichtungen zur Werkstückzufuhr und -abfuhr entlang zweier Bahnen (26, 27) aufnimmt und zum Werkstückbearbeitungsraum (2) führt, dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinrichtungen als ein Ladeschlitten (9) ausgebildet sind, der zur kombinierten Werkstückzufuhr und -abfuhr vier Werkstückaufnahmestellen (22 bis 25) besitzt, die paarweise neben- und hintereinander angeordnet sind und – auf der Rückseite (11) des Maschinenständers – in eine Lade- und Entladestellung relativ zu einer Werkstückzufuhreinrichtung und Werkstückabfuhreinrichtung sowie – auf der Vorderseite...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkstück bearbeitende Drehmaschine, insbesondere Vertikaldrehmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf ein Verfahren zur Parallelbearbeitung zweier Werkstücke auf dieser Drehmaschine.
Bei einer derartigen aus der DE 203 14 702 U1 bekannten Drehmaschine ist in der Mitte des Maschinenrahmens ein Schlittenkanal ausgebildet, in dem eine von der Maschinenrückseite zur Maschinenvorderseite verlaufende Fördereinrichtung angeordnet ist, mittels derer Rohwerkstücke zugeführt und bearbeitete Werkstücke abgeführt werden. Alternativ sind zwei Fördereinrichtungen vorgesehen, wobei die eine Fördereinrichtung nur zur Zuführung der Rohwerkstücke und die andere Fördereinrichtung zur Abführung der bearbeiteten Werkstücke dient. Die Ausgestaltung mit nur einer Fördereinrichtung hat relativ hohe Taktzeiten; die Ausgestaltung mit zwei Fördereinrichtungen ist im Bau verhältnismäßig groß.
Aus der DE 43 16 166 A1 und der DE 101 26 900 A1 sind Vertikaldrehmaschinen mit zwei Spindeln bekannt. Eine Spindel und ein Werkzeugträger sind auf Kreuzschlitten montiert, die entlang des Maschinenbettes verfahren werden können, so dass ein von der verfahrbaren Spindel aufgenommenes und festgespanntes Werkstück von einer ersten Bearbeitungsstelle zu einer zweiten Bearbeitungsstelle verbracht und übergeben werden kann, um dort weiter bearbeitet zu werden. Die Zufuhr der Werkstücke erfolgt an einer Seite der Maschine zur Vorderseite des Maschinenständers und die Abfuhr auf der anderen Seite der Maschine, ebenfalls auf der Vorderseite des Maschinenständers. Derartige Vertikaldrehmaschinen sind ausladend und teuer. Ferner müssen große Massen für das Übergeben der Werkstücke bewegt werden, was die Taktzeiten der Maschine ungünstig beeinflusst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkstück bearbeitende Drehmaschine der angegebenen Art kleiner bauend und rascher arbeitend auszubilden und ein Verfahren zum Betreiben solch einer Drehmaschine anzugeben.
Die gestellte Aufgabe wird bei einer Drehmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und durch die weiteren Merkmale der abhängigen Ansprüche ausgestaltet und weiter entwickelt. Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruches 7 gelöst.
Im einzelnen weist der Maschinenständer, der auch als Maschinenrahmen oder Maschinenbett bezeichnet werden kann, einen von der Maschinenrückseite zur Maschinenvorderseite verlaufenden Kanal auf, entlang welchem ein Ladeschlitten verfahrbar ist, der zwei nebeneinander angeordnete Werkstückaufnahmestellen aufweist, welche beim Betrieb des Ladeschlittens Förderbahnen für die Rohwerkstücke in den Werkstückbearbeitungsraum hinein und für den Rücktransport der bearbeiteten Werkstücke bilden. Der Ladeschlitten wird somit doppelt genutzt, als Werkstückzufuhrmittel und als Werkstückabfuhrmittel. Diesem Doppelnutzen entspricht es, in jeder Bahn zwei Werkstückaufnahmestellen hintereinander vorzusehen, nämlich eine erste Werkstückaufnahmestelle für Rohwerkstücke und eine zweite Werkstückaufnahmestelle für bearbeitete Werkstücke. Auf diese Weise können auf dem Hinweg zwei rohe Werkstücke in den Werkstückbearbeitungsraum hinein gefördert werden und auf dem Rückweg zwei bearbeitete Werkstücke rücktransportiert werden. Der Ladeschlitten besitzt somit vier Werkstückaufnahmestellen, die paarweise neben- und hintereinander angeordnet sind und in unterschiedlichen Positionen gefahren werden können, wie es dem Maschinenzyklus entspricht. Auf der Maschinenrückseite ist eine Lade- und Entladestellung vorgesehen, in welcher rohe Werkstücke geladen und gleichzeitig bearbeitete Werkstücke entladen oder umgeladen werden können. Auf der Hinfahrt werden zwei leere Aufnahmestellen des Ladeschlittens zunächst zur Übergabe eines bearbeiteten Werkstücks verfahren, um die jeweilige, oberhalb des Ladeschlittens angeordnete Werkstück-aufnahmespindel frei zu machen, wonach der Ladeschlitten mit seinem Rohwerkstück unterhalb der zugeordneten frei gewordenen Werkstück-aufnahmespindel verfahren wird, so dass diese nunmehr das zu bearbeitende Werkstück aufnehmen und festspannen kann. Das zuvor übernommene, bearbeitete Werkstück wird auf die Maschinenrückseite transportiert und, während an der Maschinenrückseite abgeladen, umgeladen oder neu geladen wird, erfolgt auf der Maschinenvorderseite die Bearbeitung der jeweils eingespannten Werkstücke.
Die Maschine eignet sich zur Parallelbearbeitung zweier Werkstücke, die von der gleichen oder unterschiedlicher Art sein können. Dabei ist es möglich, die Maschine als zweihüftig zu betrachten, wobei die eine Hüfte oder Maschinenhälfte das eine Werkstück und die andere Hüfte oder Maschinenhälfte das andere Werkstück gleichzeitig bearbeiten. Wenn es sich um gleiche Teile handelt, erfolgt die Bearbeitung in beiden Hüften mit gleichem Programm, und wenn es sich um unterschiedliche Teile handelt, erfolgt die Bearbeitung mit unterschiedlichen Bearbeitungsprogrammen.
Es ist auch möglich, die beiden Maschinenhälften nacheinander zu durchlaufen, wobei dann eine Art von Werkstück in zwei Operationen bearbeitet wird. Im Gegensatz zur vorbeschriebenen Betriebsweise wird das in der ersten Hälfte bearbeitete Werkstück, als teilbearbeitetes Werkstück bezeichnet, auf der Rückseite des Maschinenständers gewendet und an die zweite Maschinenhälfte übergeben, wobei das teilbearbeitete Werkstück nunmehr in einer Weise fertig bearbeitet wird, wie es an sich der Parallelbearbeitung zweier ungleicher Teile entsprechen würde.
Es ist auch möglich, die Maschine nur hälftig zu benutzen, d. h. eine Maschinenhälfte ruhen zu lassen, während die andere arbeitet.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine Vertikaldrehmaschine, von der Vorderseite aus gesehen,
2 einen Querschnitt durch die Vertikaldrehmaschine,
3 die Stellung der Vertikaldrehmaschine in der Lade-Entladestellung,
4 in der Übergabephase eines bearbeiteten Werkstücks,
5 in der Aufnahmephase eines rohen Werkstücks,
6 in der Phase des Rücktransportes eines bearbeiteten Werkstücks,
7 eine Ausschnittsvergrößerung aus 1 bei der Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke,
8 bei der Bearbeitung einer Art Werkstück in Sukzession,
9 eine Drausicht auf eine Ladefläche eines Ladeschlittens und
10 eine Seitenansicht eines Ladeschlittens.
1 stellt die Maschinenvorderseite einer zweispindligen Vertikaldrehmaschine schematisch dar. Als Hauptbestandteile der Maschine sind zu nennen: der Maschinenrahmen 1, ein daran angebrachter Werkstückbearbeitungsraum 2, eine erste Werkstückaufnahmespindel 3, eine zweite Werkstückaufnahmespindel 4, ein erster Werkzeugträger 5, ein zweiter Werkzeugträger 6 und Verschiebeeinrichtungen in Form von Schlittenantrieben 7 für die Spindeln und Schlittenantrieben 8 für die Werkzeugträger. Als weiterer Hauptbestandteil ist in 2 ein Ladeschlitten 9 schematisch dargestellt, der durch einen Schlittenkanal 10 von der Maschinenrückseite 11 zur Maschinenvorderseite 12 sowie zurück bewegt werden kann. Der Schlitten 9 ist in 2 und 3 in der Ladeposition dargestellt, in welcher er ein rohes Werkstück 13 geladen hat. Gleichzeitig ist die Spindel 3, 4 mit einem bearbeiteten Werkstück 14 wiedergegeben.
Der Maschinenrahmen 1 bildet einen Ständer, der gleichzeitig Bett für die diversen Verschiebeeinrichtungen bildet. Die Spindeln 3, 4 weisen jeweils Drehantriebe 15 auf und sind mit Schlitten 17 auf und ab verschiebbar, die von den Antrieben 7 verfahrbar sind, wie durch Pfeile angedeutet. Die Werkzeugträger 5, 6 sind in richtiger Position zu den Werkstücken einstellbar, wobei je nach Maschinenausstattung ein linearer Schlitten 18 für die horizontale Achse (x-Achse) oder ein Kreuzschlitten für die x- und y-Achse verwendet wird, letzteres für Fräs- und Bohrarbeiten in Y-Richtung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Werkzeugträger 5, 6 als Revolverkopf ausgebildet, d. h. die einzelnen Werkzeuge 19 können auch durch Drehen in Position gebracht werden.
Der Arbeitsraum 2 ist durch Schiebewände absicherbar, die das Heraustreten von herum fliegenden Spänen verhindern sollen. Die Schiebewände können von der Seite heran gefahren oder von oben herab gelassen werden, was nicht näher dargestellt ist.
Der Ladeschlitten 9 ist als Teleskopschlitten ausgebildet, d. h. mit einem Unterschlitten 20 und einem Oberschlitten 21. Unter- und Oberschlitten sind so miteinander gekoppelt, dass, wenn der Unterschlitten eine Weglänge zurücklegt, der Oberschlitten um zwei Weglängen verschoben wird. Wie am besten aus 9 ersichtlich, weist der Oberschlitten 21 vier Werkstückaufnahmestellen 22 bis 25 auf, von denen die Stellen 22 und 24 sowie 23 und 25 nebeneinander und die Stellen 22 und 23 sowie 24 und 25 hintereinander liegen. Hintereinander liegende Paare bewegen sich entlang von zueinander parallelen Bahnen 26 und 27 infolge der Verschiebung des Oberschlittens 21. Die Werkstückaufnahmestellen 22 und 24 sind mit Federabstützungen 28 versehen, um aufliegende Werkstücke beim Greifen durch die Aufnahmespindeln 3, 4 abzufedern.
Der Werkzeugmaschine sind Werkstückzufuhrmittel und Werkstückabfuhrmittel zugeordnet, um Rohteile heranzuschaffen und Fertigteile abzuführen. Diese Werkstückzufuhr- und -abfuhrmittel arbeiten selbsttätig mit dem Ladeschlitten zusammen, was seiner Art nach bekannt ist und deshalb nicht näher dargestellt wird. Ebenfalls nicht näher dargestellt ist eine Umlade-Wende-Station, die an der Maschinenrückseite angeordnet ist und es ermöglicht, Werkstücke, die beispielsweise von der Aufnahmestelle 23 abgeladen werden, auf die Aufnahmestelle 24 bei gleichzeitiger Wendung um 180° umzuladen.
Der Betrieb der Maschine geht wie folgt vor sich:
A. Parallelbearbeitung gleicher Werkstücke auf beiden Maschinenhälften
In der Ladestellung (2 und 3) werden rohe Werkstücke einer Art auf beide Aufnahmestellen 22 und 24 aufgelegt, während die Aufnahmestellen 23 und 25 frei bleiben. Der Ladeschieber 9 fährt vor, bis die freien Werkstück aufnahmestellen 23, 25 unterhalb einer Spindel 3, 4 zu liegen kommt (4). Die Spindeln werden abgesenkt und entlassen ihr Werkstück 14 auf die jeweilige Aufnahmestelle 23 oder 25. Während dieser Zeit verharrt das Rohteil 13 in einer Wartestellung.
Der Ladeschieber wird um einen weiteren Schritt nach vorne gefahren (5), so dass das Rohteil 13 unterhalb einer nun freien Werkstückaufnahmespindel 3, 4 zu liegen kommt und das Fertigteil 14 eine Zwischenlagerposition einnimmt. Die jeweiligen Spindeln 3, 4 werden abgesenkt und greifen sich ein Rohteil 13, um dieses festzuspannen.
Nunmehr wird der Ladeschieber 9 in seine Lade-Entlade-Position gefahren (6), und der Schlittenkanal 10 wird zur Maschinenvorderseite 12 geschlossen. Zur Bearbeitung des Werkstücks 13 erfolgen die notwendigen Relativbewegungen zwischen Werkstück 13 und Werkzeug 19. Während dieser Bearbeitungszeit können die Fertigteile 14 abgeladen und neue Rohteile geladen werden (3).
B. Bearbeitung von Rohteilen zweier Arten
Die Werkstückaufnahmestellen 22 und 24 werden mit Werkstücken unterschiedlicher Art beladen. Es folgt der Funktionsablauf, wie mit 3 bis 6 beschrieben. Jedoch werden in der einen Maschinenhälfte die Werkstücke A und in der anderen Maschinenhälfte die Werkstücke B mit jeweils passenden Bearbeitungsprogrammen bearbeitet (7).
C. Bearbeitung einer Werkstückart in zwei Operationen
Der Funktionsablauf ist prinzipiell wie unter B. beschrieben. Jedoch werden auf die zweite Bahn 27 die teilbearbeiteten Werkstücke der Bahn 26 umgeladen, in den meisten Fällen mit gleichzeitiger Wendung des Werkstücks. Das auf die Aufnahmestelle 24 gelangende, teilbearbeitete Werkstück wird, wie mit 3 bis 6 beschrieben, der Bearbeitung zugeführt und zur Entladung von der Aufnahmestelle 25 rücktransportiert.
D. Bearbeitung mit nur einer Maschinenhälfte
Da die beiden Maschinenhälften unabhängig voneinander betrieben werden können, ist es auch möglich, mit nur einer Maschinenhälfte zu arbeiten.
Der Werkstückbearbeitungsraum 2 kann als ein Doppelarbeitsplatz bezeichnet werden, da in ihm gleichzeitig zwei Teile bearbeitet werden können. Mit dieser Zusammenfassung der Arbeitsplätze wird sehr viel Maschinenbodenfläche gespart, da die mobile Spindel nicht mehr vom einen zum anderen Arbeitsplatz verfahren werden braucht. Auch wird an Taktzeit gespart, weil das Umladen von teilbearbeiteten Werkstücken nicht mehr mit Hilfe der mobilen Spindel erfolgt, die somit frei ist, ihre Funktion als Bearbeitungsantriebsmittel ausschließlich nachzukommen.

Claims

Werkstück bearbeitende Drehmaschine, insbesondere Vertikaldrehmaschine, umfassend: einen Maschinenrahmen oder -ständer (1), der eine Maschinenrückseite (11) und eine Maschinenvorderseite (12) aufweist; eine erste Werkstückaufnahmespindel (3); eine zweite Werkstückaufnahmespindel (4); ein erster Werkzeugträger (5); ein zweiter Werkzeugträger (6); an der Maschinenvorderseite angeordnete Verschiebeeinrichtungen (7, 8) für die Werkstückaufnahmespindeln und Werkzeugträger; ein Werkstückbearbeitungsraum (2); und einen am Maschinenrahmen oder -ständer (1) ausgebildeten von der Maschinenrückseite (11) zur Maschinenvorderseite (12) verlaufenden Schlittenkanal (10), der Fördereinrichtungen zur Werkstückzufuhr und -abfuhr entlang zweier Bahnen (26, 27) aufnimmt und zum Werkstückbearbeitungsraum (2) führt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtungen als ein Ladeschlitten (9) ausgebildet sind, der zur kombinierten Werkstückzufuhr und -abfuhr vier Werkstückaufnahmestellen (22 bis 25) besitzt, die paarweise neben- und hintereinander angeordnet sind und – auf der Rückseite (11) des Maschinenständers – in eine Lade- und Entladestellung relativ zu einer Werkstückzufuhreinrichtung und Werkstückabfuhreinrichtung sowie – auf der Vorderseite (12) des Maschinenständers – in eine Übergabestellung relativ zu der jeweils zugeordneten Werkstückaufnahmespindel (3, 4) verfahrbar sind.
Werkstück bearbeitende Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückaufnahmestellen (22 bis 25) in Wartestellungen verfahrbar sind.
Werkstück bearbeitende Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils vorne angeordnete Werkstückaufnahmestelle (23, 25) in eine Zwischenlagerstellung verfahrbar ist, in welcher ein bearbeitetes oder teilweise bearbeitetes Werkstück (14) vor dem Rücktransport zu der Maschinenrückseite (11) abgelegt werden kann.
Werkstück bearbeitende Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils hinten angeordnete Werkstückaufnahmestelle (22, 24) Mittel (28) zur federnden Abstützung aufliegender Werkstücke aufweist.
Werkstück bearbeitende Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Maschinenrückseite (11) eine Umlade-Wende-Station angeordnet ist, die ein jeweilig rücktransportiertes Werkstück von einer zur anderen Bahn (26, 27) umlädt und gegebenenfalls wendet.
Werkstück bearbeitende Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückbearbeitungsraum (2) gegenüber dem Schlittenkanal (10) durch Schiebewände absperrbar ist, wenn der Ladeschlitten (9) aus dem Werkstückbearbeitungsraum (2) rückgezogen worden ist.
Verfahren zur Parallelbearbeitung zweier Werkstücke auf einer Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit folgenden Schritten: a) in seiner Ladestellung auf der Maschinenrückseite (11) werden nebeneinander angeordnete Werkstück-Aufnahmestellen (22, 24) – auf jeder Bahn (26, 27) des Ladeschlittens (13) jeweils mit einem Werkstück – beladen, während die jeweils in der Bahn benachbarte Werkstück-Aufnahmestelle (23, 25) frei bleibt; b) der Ladeschieber (9) fährt mit den freien Werkstückaufnahmestellen (23, 25) in den jeweiligen Greifbereich der Werkstückaufnahmespindeln (3, 4); c) die Werkstückaufnahmespindeln (3, 4) übergeben jeweils ein bearbeitetes oder teilbearbeitetes Werkstück (14) den freien Werkstückaufnahmestellen (23, 25); d) der Ladeschieber (9) fährt mit den im Schritt a) beladenen Werkstückaufnahmestellen (22, 24) in den Greifbereich der jeweiligen, nunmehr freien Werkstückaufnahmespindeln (3, 4); e) die jeweiligen Werkstückaufnahmespindeln (3, 4) nehmen ihr jeweiliges Werkstück auf und spannen es fest; f) der Ladeschieber (9) fährt mit dem in Schritt c) übergebenen, bearbeiteten oder teilbearbeiteten Werkstücken (14) in die Entladestellung auf der Maschinenrückseite (11); g) die in Schritt e) festgespannten Werkstücke werden infolge Relativdrehung und -verschiebung zu den Werkzeugen (19) bearbeitet; h) gleichzeitig mit Schritt g) werden die bearbeiteten oder teilbearbeiteten Werkstücke (14) entladen oder umgeladen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung von Werkstücken in zwei Operationen der Schritt h) Folgendes umfasst: ein teilbearbeitetes und von der ersten Bahn (26) des Ladeschiebers (9) im Schritt c) aufgenommenes Werkstück wird auf eine passende Werkstückaufnahmestelle (24) der zweiten Bahn (27) übertragen sowie gegebenenfalls gewendet, während ein fertig bearbeitetes Werkstück, das sich an der passenden Werkstückaufnahmestelle (25) der zweiten Bahn (27) befindet, entladen wird, um abgeführt zu werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Parallelbearbeitung zweier Werkstücksarten die erste Werkstückaufnahmespindel (3) und der erste Werkzeugträger (5) nach einem unterschiedlichen Bearbei tungsprogramm gegenüber dem der zweiten Werkstückaufnahmespindel (4) und des zweiten Werkzeugträgers (6) gesteuert werden.