DE19802372A1 - Maschinengestell - Google Patents
MaschinengestellInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
- B23Q1/545—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces
- B23Q1/5462—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces with one supplementary sliding pair
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Maschinengestell für eine Werkzeugmaschine mit einer definier
ten Hauptachse.
Bei derartigen Werkzeugmaschinen, beispielsweise Umformmaschinen oder auch Ma
schinen zur spanenden Bearbeitung sowie Kombinationen hiervon, treten große Axial
kräfte bei gleichzeitig großen Verschiebewegen auf. Beispielhaft wird hierfür das Boh
rungsdrücken genannt.
Ein Verfahren für das Bohrungsdrücken ist aus der DE 36 41 695 C2 bekannt. Dabei
wird aus einem in einer umlaufenden Aufnahme eingespannten Halbzeug unter Verwen dung eines Formstempels, der gegen die Stirnfläche des Halbzeuges drückt, und mehre rer am Umfang des umlaufenden Halbzeuges angreifende Drückrollen ein Hohlkörper geformt. Dieses Fertigungsverfahren kommt bei der Herstellung eines vergleichbaren Hohlkörpers mit deutlich geringeren Umformkräften aus als ein entsprechender Ferti gungsprozeß unter Verwendung des Fließpreßverfahrens. Ursache hierfür ist das örtli che Fortschreiten der Umformzone beim Bohrungsdrücken, so daß im Gegensatz zum Fließpressen jeweils nur ein Teilbereich der Ausgangsform in dem zur Umformung not wendigen Spannungszustand versetzt werden muß.
wird aus einem in einer umlaufenden Aufnahme eingespannten Halbzeug unter Verwen dung eines Formstempels, der gegen die Stirnfläche des Halbzeuges drückt, und mehre rer am Umfang des umlaufenden Halbzeuges angreifende Drückrollen ein Hohlkörper geformt. Dieses Fertigungsverfahren kommt bei der Herstellung eines vergleichbaren Hohlkörpers mit deutlich geringeren Umformkräften aus als ein entsprechender Ferti gungsprozeß unter Verwendung des Fließpreßverfahrens. Ursache hierfür ist das örtli che Fortschreiten der Umformzone beim Bohrungsdrücken, so daß im Gegensatz zum Fließpressen jeweils nur ein Teilbereich der Ausgangsform in dem zur Umformung not wendigen Spannungszustand versetzt werden muß.
Praktische Versuche haben allerdings gezeigt, daß das Bohrungsdrücken sehr empfind
lich gegen Störungseinflüsse, beispielsweise ein unpräzises Führen des Formstempels
oder der Drückrollen, reagiert. Bereits geringste Abweichungen führen zu Ausschußtei
len, bei denen der Formstempel in dem entstehenden Hohlraum verläuft und im Extrem
fall bei entsprechender Drücktiefe seitlich aus dem Werkstück heraustreten kann. Die
dabei auftretenden Biegebelastungen können zudem zum Bruch des Formstempels füh
ren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Maschinengestell für eine Werk
zeugmaschine zu schaffen, bei der bei großen Verschiebewegen entlang einer definier
ten Hauptachse hohe Axialkräfte auftreten, das eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit und
gute Zugänglichkeit gewährleistet. Weiterhin beabsichtigt die Erfindung eine entspre
chende Werkzeugmaschine anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Maschinengestell für eine Werkzeugmaschine mit
einer definierten Hauptachse, das in Richtung zur Ableitung von Hauptachsenkräften
durch Streben gebildet wird, die im wesentlichen in Richtung der Hauptachse verlaufen,
symmetrisch um die Hauptachse angeordnet und im Hinblick auf eine hohe Steifigkeit
optimiert sind.
Hierdurch läßt sich ein streng symmetrischer und biegesteifer Aufbau des gesamten Ma
schinengestells realisieren, der gegen außermittige Belastungen unempfindlich ist und
damit auch für gegen Lageabweichungen empfindliche Fertigungsverfahren wie das
Bohrungsdrücken geeignet ist. Durch den strebenartigen Aufbau ergibt sich zudem trotz
hoher Steifigkeit eine gute Zugänglichkeit zu dem Arbeitsraum innerhalb des Maschi
nengestells, so daß die Handhabung von Werkstücken, beispielsweise durch einen Be
diener unmittelbar oder mit Hilfe eines Krans oder Portalroboters durch die zwischen den
Streben verbleibenden Freiräume erfolgen kann. Zudem erlaubt dieser Aufbau auch das
einfache Anbringen von Entsorgungsvorrichtungen, beispielsweise für Späne, sofern
eine spanende Bearbeitungseinheit innerhalb des Maschinengestells eingebaut wird.
Insbesondere bei Verwendung des Maschinengestells für eine Werkzeugmaschine zum
Bohrungsdrücken lassen sich die Einzelkomponenten des Maschinengestells so gestal
ten, daß eine Spindelachse, um die das zu bearbeitende Werkstück gedreht wird, sowie
eine Rollenschlittenachse und eine Stempelachse auch bei Auftreten großer axialer Be
arbeitungskräfte genau fluchten. Die mit den axialen Kräften unvermeidlich auftretenden
elastischen Verformungen führen aufgrund des streng symmetrischen, biegesteifen Auf
baus nicht zu Achsversatz oder Winkelabweichungen, so daß sich eine hohe Bearbei
tungsgenauigkeit der zu fertigenden Werkstücke erhalten läßt.
Zur Erzielung einer insbesondere für das Bohrungsdrücken raumökonomischen Ge
stellstruktur weist das Maschinengestell einen Grundrahmen auf, an den konzentrisch
zur Hauptachse ein außenliegendes Kraftanlenkungsteil über Streben angekoppelt ist,
die symmetrisch um die Hauptachse angeordnet sind. So ergibt sich ein besonders
kompaktes Maschinengestell, dessen Grundrahmen der Aufnahme einer Antriebsspindel
zum Drehen des Werkstückes sowie von Rollschlitten mit Drückrollen dient, während
eine Vorrichtung zur Aufbringung einer Axialkraft auf einen Formstempel zwischen den
zu dem Kraftanlenkungsteil führenden Streben angeordnet werden kann.
Vorzugsweise wird zur Erzielung einer besonders gleichmäßigen Krafteinleitung bei
gleichzeitig optimaler Zugänglichkeit das Kraftanlenkungsteil über drei Streben ange
koppelt,die in symmetrischer Anordnung unter 120° um die Hauptachse angeordnet
sind.
Zur Schaffung eines weiträumigen, gut zugänglichen Arbeitsbereiches weist der Grund
rahmen im wesentlichen parallel zur Hauptachse verlaufende Streben auf, die zwischen
zwei Trägerplatten eingegliedert sind. Die Trägerplatten dienen dabei der Festlegung der
Streben zueinander. Über die Zwischenräume zwischen den Streben kann ein Bediener
das Werkstück bzw. die Hauptachse bequem erreichen sowie den Bearbeitungsprozeß
einfach beobachten. Im Fall der Integration einer spanenden Bearbeitungseinheit ge
währleistet die Einfachheit der Struktur des Grundrahmens eine gute Abfuhr der bei einer
spanenden Bearbeitung anfallenden Späne. Auch die Beschickung des Arbeitsraumes
mit Werkstücken bzw. entsprechenden Rohlingen kann so in einfacher Weise, bei
spielsweise mit Hilfe eines Krans oder eines Portalroboters, erfolgen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden zur Eliminierung einer aus
der Aufbringung einer Hauptachsenkraft resultierenden Lageabweichung bezüglich der
Hauptachse die Trägerplatten verrippt. Die Verrippung erfolgt dabei in einer Weise, daß
die mit einer Belastung unvermeidlich einhergehenden Verformungen bezüglich der
Hauptachse vergleichmäßigt werden, so daß das Maschinengestell auch im verformten
Zustand konzentrisch zur Hauptachse bleibt und damit die an diesem angebrachten
Funktionsbaugruppen wie Stempelschlitten, Rollenschlitten und Bearbeitungseinheiten
stets genau konzentrisch und exakt mittig ausgerichtet bleiben.
Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Werkzeugmaschine nach An
spruch 13 gelöst.
Weitere vorteilhafte Fortbildungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu
entnehmen.
Im folgenden wird nun die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist. Diese zeigt in:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Maschinengestells,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in Fig. 1, und
Fig. 3 eine Seitenansicht des Maschinengestells von Fig. 1 in Richtung Y.
Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Maschinengestell für eine Werkzeugmaschine zum
Bohrungsdrücken, in die zusätzlich eine spanende Bearbeitungseinheit integrierbar ist.
Zur besseren Veranschaulichung des Maschinengestells sind die an diesem anbringba
ren Funktionsbaugruppen in dem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt. Im Fall der ge
nannten Kombination von Umformmaschine und spanender Werkzeugmaschine handelt
es sich bei den nicht dargestellten Baugruppen um eine Vorrichtung zur Erzeugung einer
axialen Umformkraft, beispielsweise einem Hydraulikzylinder, um einen Stempelschlitten
zur Aufnahme eines Formstempels zum Drücken gegen den Werkstückrohling mittels
der Axialkrafterzeugungseinrichtung sowie weiterhin um einen Rollenschlitten mit drei um
120° zueinander versetzt angeordneten Drückrollen, die durch drei Radialschlitten posi
tioniert werden können. Weiterhin nicht gezeigt sind eine Werkstückspindel mit einem
Hauptantrieb zum Drehen des Werkstückes um die Hauptachse des Maschinengestells
sowie eine spanende Bearbeitungseinheit zum Drehen und/oder Bohren und/oder Frä
sen sowie eine Vorrichtung zum Abführen der angefallenen Späne.
Das dargestellte Maschinengestell weist eine Hauptachse A auf, die mit der Achse der
Werkstückspindel zusammenfällt. Dieses Maschinengestell weist einen Grundrahmen
auf, der einen Bearbeitungsraum im wesentlichen umgibt. Ein Abschnitt dieses Grund
rahmens wird durch zwei senkrecht zu der Hauptachse A angeordnete Trägerplatten 4, 6
sowie dazwischen eingegliederte Streben 5 gebildet. An der Trägerplatte 4 ist in Axial
richtung ein Kraftaufnahmeteil 1 über Ankopplungsstreben 2 angebracht. Die in Axialrich
tung gegenüberliegende Trägerplatte 6 ist über Zugstangen 7 an einer Basis 8 des
Grundrahmens angekoppelt. An letzterer ist die Werkstückspindel einschließlich ihres
Hauptantriebes anbringbar, während die Vorrichtung zur Erzeugung einer Axialkraft an
dem Kraftanlenkungsteil 1 anbringbar ist. Bei Aufbringung einer Umformkraft durch die
genannte Axialkrafterzeugungsvorrichtung läuft der Kraftfluß über das Kraftanlenkungsteil
1, die Ankopplungsstreben 2, die Trägerplatte 4, die Grundrahmenstreben 5, die Trä
gerplatte 6, sowie die Zugstangen 7 in die Basis 8.
Sämtliche im Kraftfluß liegenden Gestellteile sind im Hinblick auf eine sehr hohe Steifig
keit optimiert.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Streben sämtlicher Strebengruppen,
d. h. der Ankopplungsstreben 2, der Grundrahmenstreben 5 und der Zugstangen 7 je
weils dreifach vorgesehen und unter einem Winkel von 120° symmetrisch um die
Hauptachse A angeordnet. Möglich sind auch Symmetrien mit einer höheren Streben
zahl. Jedoch verschlechtert sich dann die Zugänglichkeit des Bearbeitungsraumes.
Zur optimalen Leitung des Kraftflusses werden die Ankopplungsstreben 2 jeweils an den
entsprechenden Anlenkungspunkten 3 der Grundrahmenstreben 5 an der kraftanlen
kungsteilseitigen Trägerplatte 4 eingeleitet. In gleicher Weise sind die Zugstangen 7 und
die Grundrahmenstreben mit der kraftanlenkungsteilabseitigen Trägerplatte 6 verbun
den. Durch diese Anordnung der Streben in Richtung der Ableitung der Hauptachsenkräf
te ergibt sich eine optimale Steifigkeit bei geringster Raumbeanspruchung.
Das Kraftanlenkungsteil 1 ist in Form eines dreieckigen, prismatischen Körpers ausge
bildet, von dessen Ecken sich jeweils eine Ankopplungsstrebe 2 unter einem flachen
Winkel von 5 bis 15° zu der Hauptachse A geneigt in Richtung des Grundrahmens er
streckt, so daß sich insgesamt die Struktur eines länglichen, von dem Grundrahmen her
vorkragenden Dreibeins ergibt, das in seinem Aufbau streng symmetrisch zu der
Hauptachse A ist.
Die Grundrahmenstreben 5 hingegen verlaufen parallel zu der Hauptachse A und wei
sen ein sechseckiges Querschnitthohlprofil auf.
Zur Lagerung und Führung der nicht dargestellten Funktionsbaugruppen, Stempelschlit
ten, Rollenschlitten und Bearbeitungseinheit an dem Grundrahmen, insbesondere an
den Grundrahmenstreben 5, sind vorgespannte Wälzführungen 9 vorgesehen, die ein
spielfreies Gleiten der betreffenden beweglichen Teile ermöglichen. Der Stempelschlitten
wird vorzugsweise durch einen Hydraulikzylinder angetrieben, während Rollenschlitten
und Bearbeitungseinheit durch Wälzschraubtriebe antreibbar sind.
Zur Vermeidung asymmetrischer Verformungen des Grundrahmens, insbesondere im
Bereich der Grundrahmenstreben 5, infolge der Wirkung einer Hauptachsenkraft oder
auch von außermittig angreifenden Kräften sind die Trägerplatten 4 und 6 derart verrippt,
daß Verformungen infolge solcher Kräfte vergleichmäßigt werden und Lageabweichun
gen der Symmetrieachse des Grundrahmens von der Hauptachse vermieden werden.
Eine optimale Anordnung der Grundrahmenstreben 5 läßt sich dann erzielen, wenn die
bodenseitig liegende Strebe 5 in einem Winkelbereich der Hauptachse von etwa 10 bis
20° neben der lotrechten liegt. In diesem Fall ergibt sich ein optimaler Zugang des Be
dieners zu dem Arbeitsraum von vorne, gleichzeitig eine einfache Entsorgung der Späne
durch einen Späneförderer nach hinten bzw. unten, sowie ein günstiger Werkstückwech
sel mittels eines Krans oder Portalroboters von oben.
Claims (13)
1. Maschinengestell für eine Werkzeugmaschine mit einer definierten Hauptachse
(A), das in Richtung zur Ableitung von Hauptachsenkräften durch Streben (2, 5, 7) gebil
det wird, die im wesentlichen in Richtung der Hauptachse (A) verlaufen, symmetrisch um
die Hauptachse angeordnet und im Hinblick auf eine hohe Steifigkeit optimiert sind.
2. Maschinengestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell
einen Grundrahmen aufweist, an den konzentrisch zu der Hauptachse (A) ein außenlie
gendes Kraftanlenkungsteil (1) über Streben (2) angekoppelt ist, die symmetrisch um die
Hauptachse (A) angeordnet sind.
3. Maschinengestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben
(2) zur Ankopplung des Kraftanlenkungsteils (1) an einem axialen Ende des Grundrah
mens angebracht sind und von diesem Ende zu dem Kraftanlenkungsteil (1) hin länglich
auskragen.
4. Maschinengestell nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kraftanlenkungsteil (1) über drei Streben (2) angekoppelt ist, die in symmetrischer An
ordnung unter 120° um die Hauptachse (A) angeordnet sind.
5. Maschinengestell nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Streben (2) zur Ankopplung des Kraftanlenkungsteils (1) leicht gegenüber der
Hauptachse geneigt sind, vorzugsweise in einem Winkelbereich von 5 bis 15°.
6. Maschinengestell nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß an das Kraftanlenkungsteil (1) eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Axialkraft in
Richtung der Hauptachse ankoppelbar ist.
7. Maschinengestell nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gestell einen Grundrahmen aufweist, der im wesentlichen parallel zur
Hauptachse (A) verlaufende Streben (5) aufweist, die zwischen zwei Trägerplatten (4, 6)
eingegliedert sind.
8. Maschinengestell nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder An
kopplungsstrebe (2) eine Grundrahmenstrebe (5) vorgesehen ist, wobei jeweils eine An
kopplungsstrebe (2) und die zugehörige Grundrahmenstrebe (5) an gleicher Stelle an
der kraftanlenkungsteilseitigen Trägerplatte (4) angekoppelt sind.
9. Maschinengestell nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Grundrahmenstreben (5) ein sechseckiges Querschnittshohlprofil aufweisen.
10. Maschinengestell nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die kraftanlenkungsteilabseitige Trägerplatte (6) über Zugstangen (7) an einer Basis
des Grundrahmens angekoppelt ist.
11. Maschinengestell nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Grundrahmenstreben (5) Führungen zur Aufnahme von Funktionsbaugrup
pen wie Stempelschlitten, Rollenschlitten oder Bearbeitungseinheiten vorgesehen sind.
12. Maschinengestell nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägerplatten (4, 6) zur Eliminierung von Lageabweichungen bezüglich der
Hauptachse (A) infolge einer Hauptachsenkraft verrippt sind.
13. Werkzeugmaschine, insbesondere zur umformtechnischen Bearbeitung und/oder
spanenden Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein Maschinengestell
nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998102372 DE19802372C2 (de) | 1998-01-22 | 1998-01-22 | Maschinengestell für eine Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998102372 DE19802372C2 (de) | 1998-01-22 | 1998-01-22 | Maschinengestell für eine Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19802372A1 true DE19802372A1 (de) | 1999-08-05 |
DE19802372C2 DE19802372C2 (de) | 2003-11-20 |
Family
ID=7855377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998102372 Expired - Fee Related DE19802372C2 (de) | 1998-01-22 | 1998-01-22 | Maschinengestell für eine Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19802372C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10164630A1 (de) * | 2001-12-28 | 2003-07-17 | Tom Miyano Toshiharu | Werkzeugmaschineneinheit |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5354158A (en) * | 1989-09-01 | 1994-10-11 | Kearney & Trecker Corporation | Six axis machine tool |
DE19531578A1 (de) * | 1995-08-28 | 1997-03-06 | Pfuderer Maschinenbau Gmbh | Montagemaschine |
-
1998
- 1998-01-22 DE DE1998102372 patent/DE19802372C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5354158A (en) * | 1989-09-01 | 1994-10-11 | Kearney & Trecker Corporation | Six axis machine tool |
DE19531578A1 (de) * | 1995-08-28 | 1997-03-06 | Pfuderer Maschinenbau Gmbh | Montagemaschine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10164630A1 (de) * | 2001-12-28 | 2003-07-17 | Tom Miyano Toshiharu | Werkzeugmaschineneinheit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19802372C2 (de) | 2003-11-20 |
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Legal Events
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