DE19949645A1 - Werkzeugmaschine zur Bearbeitung rotationssymmetrischer Werkstücke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung rotationssymmetrischer Werkstücke, beispielsweise Räder für Fahrzeuge, durch mindestens zwei Bearbeitungseinheiten ohne Wechsel der Aufspannung der Werkstücke. Das Problem der Erfindung besteht in der Entwicklung einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung rotationssymmetrischer Werkstücke, die die Vorteile der hohen Arbeitsgenauigkeit und einer optimalen Baugröße bekannter Bearbeitungszentren für rotationssymmetrische Werkstücke mit der hohen Produktivität von Bearbeitungsmaschinen in Portalbauweise verbindet. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist der Werkstücktisch (2) zwei zu seiner Bewegungsebene jeweils einen Winkel von 30 bis 60 DEG einschließende Werkstückaufnahmeflächen auf. Jede Werkstückaufnahmefläche nimmt mindestens zwei in Bewegungsrichtung des Werkstücktisches (2) hintereinander angeordnete direkt angetriebene Werkstücke in ihrer Rotationsachse drehbeweglich auf. DOLLAR A An dem Portal (7) ist je Werkstückaufnahmefläche oberhalb dieser mindestens eine in Richtung der Rotationsachse der Werkstücke und senkrecht zu dieser bewegbare Bearbeitungseinheit angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung rotationssymme­ trischer Werkstücke, beispielsweise Räder für Fahrzeuge, wobei die Werkstücke mindestens zwei exakt koaxial zueinander liegende Bearbeitungskonturen bzw. zu bearbeitende Formelemente aufweisen, deren Bearbeitung zur Gewährlei­ stung des Rundlaufs und der Koaxialität der Formelemente durch mindestens zwei Bearbeitungseinheiten ohne Wechsel der Aufspannung erfolgt.

Bearbeitungszentren für rotationssymmetrische Werkstücke sind hinreichend bekannt. In der Praxis wird zur Bearbeitung von Fahrzeugrädern das 3-Stationen- Bohrzentrum der Firma IMT Intermato eingesetzt. Es besitzt einen Aufspanntisch für drei Räder. Zwei unabhängig voneinander arbeitende Werkzeugaufnahme­ einrichtungen können jeweils ein Rad gleichzeitig bearbeiten (Firmenschrift). Die Bearbeitung ohne Umspannen der Werkstücke ist erforderlich, um die Rundlaufabweichungen sowie die Abweichung von der Koaxialität rotations­ symmetrischer Konturen so gering wie möglich zu halten. Mit diesem Bearbei­ tungszentrum kann immer nur ein Rad bearbeitet werden, während die beiden anderen Räder noch nicht oder bereits fertig bearbeitet in der Werkzeugaufnah­ me aufgespannt verbleiben. Dies schränkt die Produktivität der Maschine erheb­ lich ein.

Zur Erlangung einer hohen Produktivität haben sich in der Praxis Werkzeugma­ schinen in Portalbauweise durchgesetzt. So zeigt die DE-OS 40 15 570 A1 eine Werkzeugmaschine, insbesondere Vertikalschleifmaschine in Portalausfüh­ rung, an deren Querbalken mindestens ein Support für Bearbeitungswerkzeuge geführt ist. Durch die parallele Anordnung und Führung von zwei Tischen zur Aufnahme der zu bearbeitenden Werkstücke kann während der Bearbeitung ei­ nes Werkstückes ein bereits bearbeitetes vom Tisch genommen und ein neues aufgelegt, gerichtet und gespannt werden. Der Produktivitätsgewinn tritt hier durch den gleichzeitigen Ablauf von Haupt- und Nebenzeiten ein. Selbstverständlich ist es auch möglich, mit einem zweiten am Querbalken des Portals befestigten Be­ arbeitungssupport das auf dem zweiten Tisch befestigte Werkstück gleichzeitig mit dem ersten zu bearbeiten.

Eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung großer Bauteile ist in dem DE-GM 298 01 236 U1 beschrieben. Die Maschine ist in Portalbauweise ausgeführt. An dem Querträger ist mindestens ein in mehreren Achsen bewegbarer Bearbeitungs­ kopf mit seinen Antrieben angeordnet. Eine synchrone Bearbeitung zweier Werkstücke zeigt das DE-GM 298 07 071. Mehrere Wechselspanntische sind in Richtung einer der Maschinenachsen entlang nebeneinander liegender paral­ leler Verfahrwege unabhängig voneinander verfahrbar. Der Nachteil, der allen genannten Bearbeitungsmaschinen in Portalbauweise anhaftet, besteht in dem hohen Platzbedarf, den derartige Maschinen aufgrund ihrer Konzipierung für große Bauteile bzw. aufgrund der Anordnung mehrerer Werkstücktische neben­ einander erfordern. Für mehrere Werkstücktische muß auch die entsprechende Anzahl hochgenauer Führungen hergestellt werden. Demzufolge besteht ein weiterer Nachteil in ihrem sehr hohen Herstellungsaufwand. Für die Bearbei­ tung rotationssymmetrischer Teile kleinerer bis mittlerer Größe verursachen diese Werkzeugmaschinen zu hohe Kosten.

Somit besteht das Problem der Erfindung in der Entwicklung einer Werkzeug­ maschine zur Bearbeitung rotationssymmetrischer Werkstücke, die die Vorteile der hohen Arbeitsgenauigkeit und einer optimalen Baugröße bekannter Bear­ beitungszentren für rotationssymmetrische Werkstücke mit der hohen Produkti­ vität von Bearbeitungsmaschinen in Portalbauweise verbindet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des ersten Patentan­ spruches gelöst. Die folgenden Ansprüche 2 bis 5 betreffen zweckmäßige Aus­ gestaltungen der Werkzeugmaschine.

Eine optimale Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine sieht je Werkstückaufnahmefläche zwei Bearbeitungseinheiten vor, so daß Innen- und Außenflächen der rotationssymmetrischen Werkstücke gleichzeitig bear­ beitet werden können. Selbstverständlich wird eine Erhöhung der Produktivität durch eine Verlängerung der Werkstücktische sowie zusätzlich angeordnete Be­ arbeitungseinheiten am Portal der Werkzeugmaschine erreicht. Derartige und ähnlich gelagerte Veränderungen bzw. zusätzliche Baugruppen sind vom Schutz der Patentansprüche mit erfaßt. So besteht eine besonders platzsparende An­ ordung des Werkstücktisches in einer Vertiefung des Maschinenbettes.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Werkstücktisches wird eine ver­ hältnismäßig kleine Bauweise der Werkzeugmaschine erreicht. Trotzdem können im einfachsten Fall zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden, während die nächsten zu bearbeitenden Teile bereits aufgespannt und gerichtet werden können. Die Anordnung der beiden Aufspannflächen in einem Winkel von je­ weils 45° zur Bewegungsebene des Werkstücktisches bietet nicht nur eine op­ timale Raumausnutzung, sondern ermöglicht auch die Nutzung der Schwerkraft zur Planauflage der Werkstücke. Die Größe des Winkels stellt hierzu ein Opti­ mum dar, wobei Abweichungen von ± 15° durchaus noch in dem Schutzumfang mit einbegriffen sind. Größere Abweichungen schränken die Vorteile der Erfin­ dung in unerwünschter Weise ein.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Autorädern in einer räumlichen Darstellung.

Die Werkzeugmaschine besteht aus einem Maschinenbett 1, das in seiner Längsausdehnung eine durchgehende Vertiefung zur Aufnahme eines Werk­ stücktisches 2 aufweist. Zur Führung des Werkstücktisches 2 sind auf dem Grund der Vertiefung des Maschinenbettes 1 Führungsleisten 3 befestigt. Die beiden translatorischen Bewegungsrichtungen des Werkstücktisches 2 längs der Vertiefung sind durch einen Doppelpfeil gekennzeichnet. Der Werkstücktisch 2 ist als prismatischer Hohlkörper ausgebildet, dessen beide gegenüberlie­ gende über das Maschinenbett 1 nach oben hinausragende Längsflächen in einem Winkel von 90° zueinander, d. h. jeweils in einem Winkel von 45° zur Be­ wegungsebene, angeordnet sind. Auf diesen schrägen Längsflächen sind zur Aufnahme der zu bearbeitenden Räder 4 im vorliegenden Beispiel jeweils zwei in Bewegungsrichtung hintereinander liegende Spannvorrichtungen 5 drehbe­ weglich angeordnet, auf denen jeweils ein Rad 4 aufgespannt ist. Jede Spann­ vorrichtung 5 ist von einem Elektromotor 6 angetrieben. Der Antrieb der Spann­ vorrichtung 5 kann sowohl wie bei einer Drehmaschine zur Erzeugung der Schnittbewegung als auch zum Positionieren der Räder dienen.

Der Werkstücktisch 2 wird von einem Portal 7 überspannt. Es besteht aus ei­ nem horizontalen Joch 8, das über Ständer 9 fest mit dem Maschinenbett 1 ver­ bunden ist. Die Abmessungen des Portals 7 sind so gewählt, daß sich die Übergangsbereiche von den Ständern 9 zum Joch 8 in der Verlängerung der Achse einer unter dem Joch 8 befindlichen Spannvorrichtung 5 befinden. Genau in diesen Eckbereichen des Portals 7 sind jeweils zwei Führungsleisten 10 pa­ rallel zur Aufspannebene der Räder 4 angebracht, auf denen im vorliegenden Beispiel jeweils zwei Kreuzsupporte 11 verschiebbar angeordnet sind. Die zweite Bewegungsrichtung der Kreuzsupporte 11 verläuft orthogonal zu den Füh­ rungsleisten 10, d. h. genau in Richtung der Drehachsen der Räder 4. Jeder Kreuzsupport 11 trägt eine Werk­ zeugspanneinrichtung 12, von der Bearbeitungswerkzeuge aufgenommen wer­ den. Es ist auch denkbar, daß die Werkzeugspanneinrichtungen 12 wie darge­ stellt schwenkbar auf dem Kreuzsupport 11 angeordnet sind.

Mit der vorliegenden Werkzeugmaschine lassen sich somit 6 Freiheitsgrade pro Werkstück realisieren.

Claims (5)

1. Werkzeugmaschine zur Bearbeitung rotationssymmetrischer Werkstücke, be­ stehend aus einem Maschinenbett, auf dem ein Werkstücktisch horizontal geführt ist, und einem Bearbeitungseinheiten tragenden Portal, das den Werkstücktisch quer zu seiner Bewegungsrichtung überragt, gekennzeichnet dadurch,
daß der Werkstücktisch (2) zwei zu seiner Bewegungsebene jeweils einen Winkel von 30 bis 60° einschließende Werkstückaufnahmeflächen aufweist, von denen jede mindestens zwei in Bewegungsrichtung des Werkstückti­ sches (2) hintereinander angeordnete, direkt angetriebene Werkstücke in ihrer Rotationsachse drehbeweglich aufnimmt, und
daß je Werkstückaufnahmefläche oberhalb dieser mindestens eine in Rich­ tung der Rotationsachse der Werkstücke und senkrecht zu dieser bewegbare Bearbeitungseinheit an dem Portal (7) angeordnet ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Winkel der Werkstückaufnahmeflächen zur Bewegungsebene des Werkstücktisches (2) 45° beträgt.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur gleichzeitigen Bearbeitung von Außen- und Innenflächen eines rotati­ onssymmetrischen Werkstückes je Werkstückaufnahmefläche zwei Bearbei­ tungseinheiten angeordnet sind.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Bearbeitungseinheiten auch auf der Rückseite des Portals (7) vorgese­ hen sind.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Werkstücktisch (2) in einer Vertiefung des Maschinenbettes (1) ge­ führt ist.