DE19963863A1 - Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von Freiformflächen an Werkstücken des Formen-, Gesenk-, Vorrichtungs- und Modellbaus - Google Patents
Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von Freiformflächen an Werkstücken des Formen-, Gesenk-, Vorrichtungs- und ModellbausInfo
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist eine Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von Freiformflächen an Werkstücken des Formen-, Gesenk-, Vorrichtungs- und Modellbaus mit einem Werkstücktisch (1) zur Positionierung eines Werkstückes, mit einem beidseits des Werkstücktisches (1) sich erstreckenden Maschinenrahmen (2), mit zwei Traversen (3, 4), die an den Maschinenrahmen (2) in Werkstücklängsrichtung über denselben Arbeitsweg in X-Richtung verfahrbar sind, mit an den Traversen (3, 4) angeordneten Bearbeitungsvorrichtungen (7, 8) und mit einer Mikroprozessorsteuerung, welche die Positionierung der Bearbeitungsvorrichtungen (7, 8) und Orientierung der Bearbeitungswerkzeuge an dem Werkstück steuert. Mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung (8) ist für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt und weist einen mit einer hochtourigen Motorspindel ausgerüsteten Spindelkopf (10) auf, der an Teleskopaktoren (11) angeschlossen ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsanlage für die
spanende Bearbeitung von Freiformflächen an Werkstücken des
Formen-, Gesenk-, Vorrichtungs- und Modellbaus.
Im Großformenbau sind Werkstücke, z. B. Formen für Fahr
zeugkarosserieteile, zu bearbeiten, die Längen von einigen
Metern aufweisen können. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine Anlage zur wirtschaftlichen spanenden Bear
beitung von Freiflächen an großen Werkstücken, wie sie im
Großformbau möglich sind, anzugeben.
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist eine
Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von Frei
formflächen an Werkstücken des Formen-, Gesenk-, Vorrich
tungs- und Modellbaus, mit
einem Werkstücktisch zur Positionierung eines Werk stückes,
einem beiderseits des Werkstücktisches sich er streckenden Maschinenrahmen,
zwei Traversen, die an dem Maschinenrahmen in Werk stücklängsrichtung über denselben Arbeitsweg in X-Richtung verfahrbar sind,
an den Traversen angeordneten Bearbeitungsvorrich tungen und
einer Mikroprozessorsteuerung, welche die Positionie rung der Bearbeitungsvorrichtungen und Orientierung der Bearbeitungswerkzeuge an dem Werkstück steuert,
wobei mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt ist und einen mit einer hochtourigen Motorspindel ausgerüsteten Spindelkopf aufweist, der an Teleskopaktoren angeschlossen ist. Die Teleskopaktoren wirken jeweils direkt auf den Spindelkopf. Eine solche Anordnung wird auch als Parallelkinematik bezeichnet. Dank der direkten Wirkungsweise der Teleskop aktoren treten nur Zug- und Druckzustände auf, was kleine Querschnitte der Teleskopaktoren und geringe Massen ermöglicht. Die Leichtbauweise in Verbindung mit einer steifen Maschinenstruktur, die für eine Parallelkinematik charakteristisch ist, ermöglicht hohe Beschleunigungen bei den erforderlichen Stellbewegungen für die Orientierung des Werkzeuges gegenüber den zu bearbeitenden Freiformflächen.
einem Werkstücktisch zur Positionierung eines Werk stückes,
einem beiderseits des Werkstücktisches sich er streckenden Maschinenrahmen,
zwei Traversen, die an dem Maschinenrahmen in Werk stücklängsrichtung über denselben Arbeitsweg in X-Richtung verfahrbar sind,
an den Traversen angeordneten Bearbeitungsvorrich tungen und
einer Mikroprozessorsteuerung, welche die Positionie rung der Bearbeitungsvorrichtungen und Orientierung der Bearbeitungswerkzeuge an dem Werkstück steuert,
wobei mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt ist und einen mit einer hochtourigen Motorspindel ausgerüsteten Spindelkopf aufweist, der an Teleskopaktoren angeschlossen ist. Die Teleskopaktoren wirken jeweils direkt auf den Spindelkopf. Eine solche Anordnung wird auch als Parallelkinematik bezeichnet. Dank der direkten Wirkungsweise der Teleskop aktoren treten nur Zug- und Druckzustände auf, was kleine Querschnitte der Teleskopaktoren und geringe Massen ermöglicht. Die Leichtbauweise in Verbindung mit einer steifen Maschinenstruktur, die für eine Parallelkinematik charakteristisch ist, ermöglicht hohe Beschleunigungen bei den erforderlichen Stellbewegungen für die Orientierung des Werkzeuges gegenüber den zu bearbeitenden Freiformflächen.
Der Spindelkopf für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
kann an eine Hexapodstruktur aus sechs Teleskopaktoren
angeschlossen sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform der
Erfindung ist der Spindelkopf an einem Kugel- oder
Kardangelenk beweglich gehalten, wobei die Orientierung des
Spindelkopfes durch drei Teleskopaktoren steuerbar ist.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß an beiden Traversen
eine Bearbeitungsvorrichtung für eine Hochgeschwindig
keitsbearbeitung angeschlossen ist, wobei beide Vorrich
tungen in der zuvor beschriebenen Weise ausgebildet sind.
Dabei ist die Mikroprozessorsteuerung so eingerichtet, daß
die Positionierung der Traversen sowie die Stellbewegungen
zur Werkzeugorientierung an beiden Bearbeitungsvorrich
tungen zeitgleich erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
an der zweiten Quertraverse eine Bearbeitungsvorrichtung
zur Werkstückvorbearbeitung vorgesehen. Die zur Werk
stückvorbearbeitung ausgelegte Bearbeitungsvorrichtung
weist einen Spindelstock mit Motorspindel auf, die zum
Schruppen für die Übertragung großer Drehmomente ausgelegt
ist. Durch entsprechende Dimensionierung der Schruppspindel
können je nach Material 3 mm bis 5 mm des Werkstückes in
einem Zug abgearbeitet werden. Der Spindelstock kann mit
einem zweiachsigen Fräskopf, der z. B. als Gabelfräskopf
oder als Schrägachsenfräskopf ausgeführt ist, ausgebildet
sein.
An den Traversen ist zweckmäßig ein in Y-Richtung verfahr
barer Schlitten mit einem in Z-Richtung verstellbaren
Spindelstock angeschlossen, der eine Schnittstelle zum
Anschluß an der Bearbeitungsvorrichtung aufweist.
Die Traverse, an der die Bearbeitungsvorrichtung für die
Hochgeschwindigkeitsbearbeitung angeordnet ist, ist gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als
Leichtbauteil aus einem Verbundmaterial, welches einen
Aluminiumschaumkern und Stahlblechauflagen aufweist,
gefertigt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Die
einzige Figur zeigt schematisch eine Bearbeitungsanlage für
die spanende Bearbeitung von Freiformflächen an Großformen,
z. B. an Formen für Fahrzeugkarosserieteile.
Die Bearbeitungsanlage weist einen Werkstücktisch 1 von
mehreren Metern Länge zur Positionierung eines Werkstückes
auf. Übliche Meßeinrichtungen für die Werkstückvermessung
und Justierung sowie zum Abtasten komplizierter Formen sind
vorgesehen. Beiderseits des Werkstücktisches 1 erstreckt
sich ein Maschinenrahmen 2, an dem zwei Traversen 3, 4 in
Werkstücklängsrichtung über denselben Arbeitsweg in X-
Richtung verfahrbar sind. Für positionsgenaue Stellbe
wegungen können Linearantriebe oder elektromechanische
Antriebe vorgesehen sein. An den Traversen 3, 4 ist jeweils
ein in Y-Richtung verfahrbarer Schlitten 5 mit einem in Z-
Richtung verstellbaren Spindelstock 6 angeordnet. Der
Spindelstock 6 weist eine Schnittstelle zum Anschluß
jeweils einer Bearbeitungsvorrichtung 7, 8 auf.
Eine Bearbeitungsvorrichtung 7 ist zur spanenden Vorbear
beitung ausgelegt. Die zur Werkstückvorbearbeitung einge
setzte Bearbeitungsvorrichtung weist einen Spindelstock 6
mit Motorspindel auf, die als Schruppspindel für die
Übertragung großer Drehmomente ausgelegt ist. Das
Fräswerkzeug arbeitet niedertourig, wobei ein dicker Span
abgetragen wird. Für die Orientierung des Fräswerkzeuges an
den zu bearbeitenden Werkstückflächen ist ein zweiachsiger
Winkelkopf 9 vorgesehen.
Die an der zweiten Traverse 4 angeordnete Bearbeitungs
vorrichtung 8 ist für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
Die an der zweiten Traverse 4 angeordnete Bearbeitungs
vorrichtung 8 ist für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
ausgelegt und weist einen mit einer hochtourigen
Motorspindel ausgerüsteten Spindelkopf 10 auf, der an
Teleskopaktoren 11 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel
ist der Spindelkopf 10 an einem Kugel- oder Kardangelenk 12
beweglich gehalten und durch drei Teleskopaktoren 11
steuerbar. Die Anordnung zeichnet durch große Steifigkeit
und hohe Dynamik aus. Vorteilhaft ist die Entkopplung der
von den Teleskopaktoren 11 gesteuerten Schwenkbewegungen
und den Stellbewegungen der seriellen Linearachsen in den
Raumkoordinaten X, Y und Z. Die Traverse 4 ist als
Leichtbauteil aus einem Verbundmaterial, welches einen
Aluminiumschaumkern und Stahlblechauflagen aufweist,
gefertigt.
Claims (6)
1. Bearbeitungsanlage für die spanende Bearbeitung von
Freiformflächen an Werkstücken des Formen-, Gesenk-,
Vorrichtungs- und Modellbaus, - mit
einem Werkstücktisch (1) zur Positionierung eines Werkstückes,
einem beiderseits des Werkstücktisches (1) sich er streckenden Maschinenrahmen (2),
zwei Traversen (3, 4), die an den Maschinenrahmen (2) in Werkstücklängsrichtung über denselben Arbeitsweg in X-Richtung verfahrbar sind,
an den Traversen (3, 4) angeordneten Bearbeitungs vorrichtungen (7, 8) und
einer Mikroprozessorsteuerung, welche die Positionie rung der Bearbeitungsvorrichtungen (7, 8) und Orien tierung der Bearbeitungswerkzeuge an dem Werkstück steuert,
wobei mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung (8) für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt ist und einen mit einer hochtourigen Motorspindel ausgerüsteten Spindelkopf (10) aufweist, der an Teleskopaktoren (11) angeschlossen ist.
einem Werkstücktisch (1) zur Positionierung eines Werkstückes,
einem beiderseits des Werkstücktisches (1) sich er streckenden Maschinenrahmen (2),
zwei Traversen (3, 4), die an den Maschinenrahmen (2) in Werkstücklängsrichtung über denselben Arbeitsweg in X-Richtung verfahrbar sind,
an den Traversen (3, 4) angeordneten Bearbeitungs vorrichtungen (7, 8) und
einer Mikroprozessorsteuerung, welche die Positionie rung der Bearbeitungsvorrichtungen (7, 8) und Orien tierung der Bearbeitungswerkzeuge an dem Werkstück steuert,
wobei mindestens eine Bearbeitungsvorrichtung (8) für eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt ist und einen mit einer hochtourigen Motorspindel ausgerüsteten Spindelkopf (10) aufweist, der an Teleskopaktoren (11) angeschlossen ist.
2. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 1, wobei der Spindel
kopf (10) für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung an eine
Hexapodstruktur aus sechs Teleskopaktoren angeschlossen
ist.
3. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 1, wobei der Spindel
kopf (10) an einem Kugel- oder Kardangelenk (12) beweglich
gehalten ist und seine Orientierung durch drei Teles
kopaktoren (11) steuerbar ist.
4. Bearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die an der anderen Quertraverse (2) angeordnete Bear
beitungsvorrichtung (7) einen Spindelstock (6) mit Motor
spindel aufweist, die zum Schruppen für die Übertragung
großer Drehmomente ausgelegt ist.
5. Bearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei an den Traversen (3, 4) jeweils ein in Y-Richtung
verfahrbarer Schlitten (5) mit einem in Z-Richtung
verstellbaren Spindelstock (6) angeordnet ist und wobei die
Bearbeitungsvorrichtung (7 oder 8) an den Spindelstock
angeschlossen ist.
6. Bearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die Traverse (4), an der die Bearbeitungsvorrichtung
(8) für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung angeschlossen
ist, als Leichtbauteil aus einem Verbundmaterial, welches
einen Aluminiumschaumkern und Stahlblechauflagen aufweist,
gefertigt ist.
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Publication Number | Publication Date |
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DE19963863B4 (de) | 2006-01-12 |
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