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Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Eine
solche als Drehmaschine ausgebildete Werkzeugmaschine ist aus der
DE 43 16 166 A1 bekannt.
Für die
Drehbearbeitung wird ein Werkstück oben
auf der vertikalen ortsfest in einem Maschinengestell angeordneten
Spindeleinheit gespannt und durch Drehwerkzeuge bearbeitet, die
auf einem Kreuzschlitten in der zur Spindelachse parallelen Z-Achse
und in einer horizontalen zur Z-Achse senkrechten X-Achse gesteuert
verfahrbar sind. Eine zweite Spindeleinheit ist beweglich in dem
Maschinengestell angeordnet und weist eine ebenfalls in der Z-Achse
ausgerichtete vertikale Spindel auf, deren Werkstückspanneinrichtung
am unteren Ende der Werkstückspindel
angeordnet ist. Die bewegliche Spindeleinheit ist in der horizontalen
X-Achse und in der vertikalen Z-Achse verfahrbar, um Werkstücke nach
dem Pick-up-Verfahren
von einer Werkstücktransporteinrichtung
zu holen und um die Werkstücke in
die Spanneinrichtung der ortsfesten Spindeleinheit zu übergeben.
Die Werkzeugmaschine eignet sich nur für eine Drehbearbeitung.
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Aus
der
DE 10 2005
015 649 B4 ist eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung insbesondere von
Bremsscheiben bekannt. Bei dieser Werkzeugmaschine ist die Werkstückspindel
in der vertikalen Z-Achse
angeordnet und trägt
an ihrem unteren Ende eine Werkstückspanneinrichtung. Die Spindeleinheit ist
in der horizontalen X-Achse und der vertikalen Z-Achse verfahrbar,
kann die Werkstücke
nach dem Pick-up-Prinzip von einer Werkstücktransporteinrichtung holen
und an diese abgeben, sowie die Werkstü cke zur Drehbearbeitung an
einen ortsfest in dem Maschinengestell angeordneten Drehwerkzeugträger und
an eine ortsfest in dem Maschinengestell angeordnete Honeinrichtung
verfahren.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zu schaffen,
die ein effektives Drehen und Bohren eines Werkstückes und
insbesondere ein Feindrehen und Feinbohren eines Werkstückes ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine
ist in dem Maschinengestell ortsfest eine vertikale Spindeleinheit
angeordnet, die an ihrem oberen Ende eine Werkstückspanneinrichtung aufweist. Zur
Drehbearbeitung eines in dieser Spindeleinheit angeordneten Werkstückes ist
wenigstens eine Drehwerkzeugeinheit vorgesehen, die in der vertikalen
Z-Achse und in der horizontalen X-Achse gesteuert verfahrbar ist.
Weiter ist in dem Maschinengestell eine Bohreinheit vorgesehen,
so dass an dem Werkstück
außer
der Drehbearbeitung auch eine Bohrbearbeitung durchgeführt werden
kann. Die Bohreinheit weist eine in der horizontalen X-Achse ausgerichtete Bohrspindel
auf. Um die Bohrungen in dem Werkstück positionieren zu können, sind
die Bohreinheit und das zu bearbeitende Werkstück sowohl in der vertikalen
Z-Achse und der horizontalen X-Achse als auch in einer zu diesen
Achsen senkrechten horizontalen Y-Achse gegeneinander bewegbar.
Die Werkzeugmaschine eignet sich insbesondere zur Bearbeitung der
Kolben von Brennkraftmaschinen. Die Kolben können zunächst durch die Drehwerkzeuge
gedreht werden, wobei ein Feindrehen und insbesondere auch ein Ovaldrehen
möglich
ist. Anschließend kann
mittels der Bohreinheit das Bolzenloch des Kolben feingebohrt und
insbesondere auch formgebohrt werden.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung werden die Drehbearbeitung und die Bohrbearbeitung des
Werkstückes
in einer und derselben Aufspannung des Werkstückes an der ortsfesten Spindeleinheit
durchgeführt.
Die Bohreinheit ist in dieser Ausführung in der X-Achse, der Y-Achse
und der Z-Achse verfahrbar.
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In
einer zweiten Ausführungsform
werden die Drehbearbeitung und die Bohrbearbeitung in zwei getrennten
Aufspannungen des Werkstückes
durchgeführt.
In dieser Ausführungsform
ist zusätzlich
zu der ortsfesten Spindeleinheit eine bewegliche Spindeleinheit
vorgesehen, die in der horizontalen X-Achse und der vertikalen Z-Achse
verfahrbar ist. Die bewegliche Spindeleinheit kann in eine mit der
ortsfesten Spindeleinheit vertikal fluchtende Übergabeposition oberhalb der
ortsfesten Spindeleinheit verfahren werden, um das Werkstück von der
einen Spindeleinheit in die andere Spindeleinheit zu wechseln. Nach der
Drehbearbeitung an der ortsfesten Spindeleinheit wird das Werkstück von der
beweglichen Spindeleinheit übernommen
und zu der Bohreinheit transportiert. Die bewegliche Spindeleinheit übernimmt
in dieser Ausführung
die Positionierung des Werkstückes in
der X-Achse und der Z-Achse, die Bohreinheit ist daher in dem Maschinengestell
nur in der Y-Achse verfahrbar.
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Die
Drehbearbeitung kann ein herkömmliches
Drehen sein, wozu die Drehwerkzeugeinheit z.B. einen Werkzeugrevolver
aufweist. Alternativ kann auch eine Ovaldreheinrichtung als Drehwerkzeugeinheit
vorgesehen sein, um unrunde Werkstücke zu drehen, z.B. die Kolben
von Brennkraftmaschinen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Werkzeugmaschine zwei Drehwerkzeugeinheiten zur Bearbeitung
des an der ortsfesten Spindeleinheit gespannten Werkstückes auf.
Eine Drehwerkzeugeinheit weist einen herkömmlichen Werkzeugträger, zum
Beispiel einen Werkzeugrevolver auf, der insbesondere Drehwerkzeuge
trägt.
Die andere Drehwerkzeugeinheit ist als Ovaldreheinrichtung ausgebildet, die
zusätzlich
zu den Bewegungen in der Z- und der X-Achse eine periodisch oszillierende
Vorschubbewegung in der X-Achse zur Erzeugung eines unrunden Querschnittes
des Werkstückes
durchführen kann.
Zweckmäßig sind
die zwei Drehwerkzeugeinheiten jeweils auf einem separaten Kreuzschlitten angeordnet,
wobei die Kreuzschlitten beider Drehwerkzeugeinheiten auf derselben
Z-Führung
vertikal übereinander
angeordnet und unabhängig
voneinander verfahrbar sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
perspektivische Ansicht der Werkzeugmaschine in einer ersten Ausführung,
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2 eine
Frontansicht dieser Werkzeugmaschine und
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3 eine
Frontansicht der Werkzeugmaschine in einer zweiten Ausführungsform.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 weist die Werkzeugmaschine
ein Maschinengestell 10 auf, in welchem ortsfest eine Spindeleinheit 12 angeordnet
ist. Die Spindeleinheit 12 weist eine rotierend antreibbare
Werkstückspindel 14 auf, deren
Achse vertikal in der Z-Richtung ausgerichtet ist. Die Werkstückspindel 14 ist
an ihrem oberen Ende mit einer Werkstückspanneinrichtung ausgestattet.
Oberhalb der Werkstückspindel 14 und
axial mit dieser fluchtend kann im Bedarfsfalle ein Reitstock 16 vorgesehen
sein.
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Seitlich
neben der ortsfesten Spindeleinheit 12 sind in dem Maschinengestell 10 vertikale
Z-Führungen 18 angeordnet.
Auf den Z-Führungen 18 sitzen
vertikal übereinander
und unabhängig
voneinander gesteuert in der Z-Achse verfahrbar ein erster Z-Schlitten 20 und
ein zweiter Z-Schlitten 22. Auf dem oberen ersten Z-Schlitten 20 ist
auf horizontalen X-Führungen 24 ein
erster X-Schlitten 26 in der X-Achse gesteuert verfahrbar.
Der erste X-Schlitten 26 trägt einen um eine vertikale
Achse drehbaren Werkzeugrevolver 28. Auf horizontalen X-Führungen 30 des
zweiten Z-Schlittens 22 ist ein zweiter X-Schlitten 32 gesteuert
in der X-Achse verfahrbar. Der zweite X-Schlitten 32 trägt eine
Ovaldreheinrichtung 34 mit einem mittels eines Linearantriebs
in der X-Achse bewegbaren Werkzeug.
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Auf
der den Z-Führungen 18 entgegengesetzten
Seite der ortsfesten Spindeleinheit 12 sind in dem Maschinengestell 10 vertikale
Z-Führungen 36 angeordnet.
Auf den Z-Führungen 36 ist
in der Z-Achse gesteuert verfahrbar ein Z-Schlitten 38 angeordnet.
Auf horizontalen X-Führungen 40 des Z-Schlittens 38 ist
gesteuert in der X-Achse verfahrbar ein X-Schlitten 42 geführt, der
wiederum in der zur Z-Achse und zur X-Achse senkrechten horizontalen
Y-Achse verlaufende Y-Führungen 44 trägt. Auf den
Y-Führungen 44 ist
in der Y-Achse gesteuert verfahrbar eine Bohreinheit 46 gelagert.
Die Bohreinheit 46 weist eine Bohrspindel 48 auf,
die in der X-Achse ausgerichtet ist und magnetisch gelagert rotierend antreibbar
ist.
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Die
Werkzeugmaschine in der Ausführung der 1 und 2 arbeitet
in folgender Weise:
Ein Werkstück, insbesondere der Rohling
eines Kolbens für
eine Brennkraftmaschine wird auf der Werkstückspindel 14 gespannt.
Das Werkstück
wird zunächst
drehbearbeitet mittels der Werkzeuge des Werkzeugrevolvers 28 und
der Ovaldreheinrichtung 34. Die Werkzeuge des Werkzeugrevolvers 28 können dabei
beispielsweise eine Vordrehbearbeitung durchführen, Einstichnuten drehen
und dergleichen. Die Ovaldreheinrichtung 34 dient zum unrunden Feindrehen
des Werkstückes.
Nach der Drehbearbeitung des Werkstückes werden mittels der Bohreinheit 46 Bohrungen
in dem Werkstück
erzeugt. Beispielsweise kann das Bolzenloch des Kolbens durch Feinbohren
und Formbohren erzeugt werden. Sowohl das Feindrehen als auch das
Feinbohren werden in derselben Aufspannung des Werkstückes an der
ortsfesten Spindeleinheit 12 durchgeführt.
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In 3 ist
eine zweite Ausführungsform
der Werkzeugmaschine gezeigt. Soweit diese Werkzeugmaschine mit
der ersten Ausführung übereinstimmt,
sind dieselben Bezugszeichen verwendet und auf die vorangehende
Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels
wird Bezug genommen.
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Die
Werkzeugmaschine in der zweiten Ausführungsform stimmt mit der ersten
Ausführung
in Bezug auf die ortsfeste Spindeleinheit 12, die rechten Z-Führungen 18 und
den auf diesen verfahrbaren Drehwerkzeugeinheiten überein,
die aus den Kreuzschlitten mit Werkzeugrevolver 28 und
Ovaldreheinrichtung 34 bestehen.
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In
der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Werkzeugmaschine
ist weiter in dem Maschinengestell 10 oberhalb des Arbeitsraumes der
ortsfesten Spindeleinheit 12 eine horizontale X-Führung 50 angeordnet,
auf welcher ein X-Spindelschlitten 52 gesteuert
verfahrbar ist. Der X-Spindelschlitten 52 trägt einen
Z-Spindelschlitten 54, der in der Z-Achse verfahrbar ist
und eine bewegliche Spindeleinheit 56 trägt. Die
bewegliche Spindeleinheit 56 weist an ihrem unteren Ende
eine Werkstückspanneinrichtung
auf.
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In
dieser zweiten Ausführungsform
ist die Bohreinheit 46 mit der in X-Richtung ausgerichteten Bohrspindel 48 auf
ortsfest in dem Maschinengestell 10 angeordneten Y-Führungen 44 verfahrbar.
Die Bohreinheit 46 ist somit nur in der Y-Achse gesteuert bewegbar.
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Oberhalb
der Bohreinheit 46 und unterhalb der X-Führung 50 ist
eine Werkstücktransporteinrichtung 58 angeordnet,
die beispielsweise aus einem Transportband besteht. Die X-Führung 50 erstreckt sich
in der X-Achse einerends bis über
die Werkstücktransporteinrichtung 58 und
anderenends bis über
die ortsfeste Spindeleinheit 12.
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Die
Werkzeugmaschine in der zweiten Ausführungsform der 3 arbeitet
in folgender Weise:
Ein Werkstück, insbesondere der Rohling
eines Kolbens einer Brennkraftmaschine, wird auf der Werkstücktransporteinrichtung 58 zugeführt. Die
bewegliche Spindeleinheit 56 wird auf der X-Führung 50 in der Zeichnung
nach links bis über
die Werkstücktransporteinrichtung 58 verfahren.
Dann wird die Spindeleinheit 56 in der Z-Achse abgesenkt,
um das Werkstück
im Pick-up- Verfahren
von der Werkstücktransporteinrichtung 58 aufzunehmen.
Die bewegliche Spindeleinheit 56 wird dann in der X-Achse
nach rechts verfahren, bis die bewegliche Spindeleinheit 56 vertikal
und axial fluchtend über
der ortsfesten Spindeleinheit 12 steht. Dann wird die bewegliche Spindeleinheit 56 in
der Z-Achse abgesenkt, um das Werkstück an die Werkstückspindel 14 der
ortsfesten Spindeleinheit 12 zu übergeben. Anschließend kann das
Werkstück
durch die Werkzeuge des Werkzeugrevolvers 28 und der Ovaldreheinrichtung 34 drehbearbeitet
werden.
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Nach
Beendigung der Drehbearbeitung wird die bewegliche Spindeleinheit 56 wieder über das
in der ortsfesten Spindeleinheit 12 gespannte Werkstück verfahren
und in der Z-Achse abgesenkt, um das drehbearbeitete Werkstück zu übernehmen.
Anschließend
wird die bewegliche Spindeleinheit 56 mit dem nun an dieser
Spindeleinheit 56 gespannten Werkstück nach links in eine Bohrposition
verfahren, die in 3 gezeigt ist. Das Werkstück und die
Bohrspindel 48 der Bohreinheit 46 werden nun gegeneinander
in den drei räumlichen
Achsen positioniert, wobei die Positionierung in der X-Achse und
in der Z-Achse durch die bewegliche Spindeleinheit 56 bewirkt
wird, während
die Positionierung in der horizontalen Y-Achse von der Bohreinheit 56 bewirkt
wird.
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Nach
Durchführung
der Feinbohrbearbeitung kann das nun fertig bearbeitete Werkstück mittels
der beweglichen Spindeleinheit 56 auf der X-Führung 50 wieder über die
Werkstücktransporteinrichtung 58 transportiert
und auf dieser abgelegt werden.
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- 10
- Maschinengestell
- 12
- ortsfeste
Spindeleinheit
- 14
- Werkstückspindel
- 16
- Reitstock
- 18
- Z-Führungen
- 20
- 1.
Z-Schlitten
- 22
- 2.
Z-Schlitten
- 24
- X-Führungen
- 26
- 1.
X-Schlitten
- 28
- Werkzeugrevolver
- 30
- X-Führungen
- 32
- 2.
X-Schlitten
- 34
- Ovaldreheinrichtung
- 36
- Z-Führungen
- 38
- Z-Schlitten
- 40
- X-Führungen
- 42
- X-Schlitten
- 44
- Y-Führungen
- 46
- Bohreinheit
- 48
- Bohrspindel
- 50
- X-Führung
- 52
- X-Spindelschlitten
- 54
- Z-Spindelschlitten
- 56
- bewegliche
Spindeleinheit
- 58
- Werkstücktransporteinrichtung.