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Die
Erfindung betrifft eine Drehmaschine, insbesondere einen Drehautomaten
oder eine CNC-Drehmaschine, mit einem Maschinenbett, einer Arbeitsspindel
mit einem Drehantrieb, sowie mindestens einem Werkzeughalter, der
mindestens eine Drehwerkzeug-Einspanneinrichtung aufweist und in Bezug
zum Maschinenbett in zwei zueinander senkrechten horizontalen Bewegungsrichtungen
verfahrbar ist. Die Erfindung betrifft weiter eine zur Ausrüstung oder
Umrüstung
derartiger Drehmaschinen vorgesehene Vertikalschlitten-Baugruppe.
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Wenn
Werkstücke
auf CNC-Drehmaschinen oder Drehautomaten mit horizontal beweglichen
Linearschlitten nacheinander mit Hilfe verschiedener Drehwerkzeuge
spanabhebend bearbeitet werden sollen, werden die Werkzeughalter
in der Regel auf quer zu einer Drehachse der Arbeitsspindel verfahrbaren
Quer- oder Planschlitten montiert, die wiederum auf einem oder mehreren
in Längsrichtung
der Drehachse verfahrbaren Bettschlitten montiert sind. Die Werkzeughalter
weisen eine oder maximal zwei Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen
auf, in denen jeweils eines der zur Bearbeitung dienenden Drehwerkzeuge
eingespannt wird. Da es nicht möglich
ist, mehrere Drehwerkzeuge gleichzeitig an einer Position zu platzieren,
werden die Quer- oder Planschlitten mit den Werkzeughaltern auf
einer Seite oder auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse der
Arbeitsspindel und des Werkstücks
positioniert, wobei sie in Längsrichtung
der Drehachse hintereinander oder versetzt zueinander angeordnet
werden können.
Um ein Drehwerkzeug mit dem Werkstück in Eingriff zu bringen bzw.
das Werkstück
mit dem Drehwerkzeug zu bearbeiten, wird der mit dem Werkzeughalter
bestückte
Quer- oder Planschlitten
senkrecht zur Drehachse zugestellt und/oder der Bettschlitten zusammen
mit den Quer- oder Planschlitten parallel zur Drehachse am Werkstück entlang
bewegt. Da sich bei der Bearbeitung des Werkstücks stets nur ein einziges
Drehwerkzeug mit dem Werkstück
im Eingriff befinden darf, während
die anderen Drehwerkzeuge deutlich außerhalb des Bearbeitungsbereichs
positioniert werden müssen,
sind die Verfahrwege der Schlitten häufig relativ lang, und zwar
sowohl in Richtung der Drehachse als auch quer dazu, wenn bei einem
Bearbeitungsvorgang nacheinander zwei oder mehr verschiedene Drehwerkzeuge
an derselben Stelle oder an eng benachbarten Stellen mit dem Werkstück in Eingriff
gebracht werden sollen. Dies wiederum kann zu einer beträchtlichen
Verlängerung der
Bearbeitungszeit, d. h. der gesamten für den Bearbeitungsvorgang erforderlichen
Zeitspanne, führen.
Darüber
hinaus können
wegen des geringen Platzangebots auf den Quer- oder Planschlitten
an jedem Werkzeughalter maximal zwei bis drei Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen
vorgesehen werden. Dies kann bei komplexen Bearbeitungsvorgängen dazu
führen,
dass sich nicht alle Bearbeitungsschritte unmittelbar hintereinander
durchführen
lassen, was ebenfalls zu einer Verlängerung der Bearbeitungszeit
führt.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drehmaschine
der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sie eine
Verkürzung
der Verfahrwege der Linearschlitten und/oder eine Positionierung
einer größeren Anzahl von
Drehwerkzeugen auf jedem Quer- oder Planschlitten und damit eine
Verkürzung
der Bearbeitungszeiten ermöglicht.
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Weiter
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zur Ausrüstung oder
Umrüstung
derartiger Drehmaschinen geeignete Vertikalschlitten-Baugruppe bereitzustellen,
die eine Verkürzung
der Verfahrwege der Linearschlitten und/oder eine Montage einer
größeren Anzahl
von Drehwerkzeugen auf jedem Quer- oder Planschlitten und damit
eine Verkürzung
der Bearbeitungszeiten ermöglicht.
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Die
zuerst genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
der Werkzeughalter in einer dritten, vertikalen Bewegungsrichtung verfahrbar
ist und mindestens zwei in der vertikalen Bewegungsrichtung in unterschiedlichen
Höhen angeordnete
Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen aufweist.
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Zur
Lösung
der zuletzt genannten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Vertikalschlitten-Baugruppe
eine auf einem Linearschlitten und vorzugsweise auf einem Plan-
oder Querschlitten der Drehmaschine montierbare Vertikalschlittenführung, einen
in Bezug zur Vertikalschlittenführung
in einer vertikalen Bewegungsrichtung translatorisch verfahrbaren
Vertikalschlitten und einen am Vertikalschlitten montierten oder
montierbaren Werkzeughalter umfasst, der mindestens zwei in der
vertikalen Bewegungsrichtung in unterschiedlichen Höhen angeordnete
Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen aufweist.
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Während das
vorhandene Platzangebot auf den Linearschlitten konventioneller
Drehmaschinen nur für
wenige Werkzeugpositionen genutzt werden kann, gestattet es die
Erfindung, die Anzahl der Drehwerkzeug mindestens zu verdoppeln,
da die Drehwerkzeuge in den in unterschiedlichen Höhen angeordneten
Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen
des Werkzeughalters durch Verfahren des Vertikalschlittens in der
Vertikalschlittenführung
nach Bedarf wahlweise in eine zum Eingriff mit dem Werkstück geeignete
Bearbeitungsposition gebracht werden können, während zugleich die in den übrigen Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen
des Werkzeughalters eingespannten Drehwerkzeuge ausreichend weit
außerhalb
des Bearbeitungsbereichs positioniert werden können. Da insbesondere bei der
Bearbeitung von Werkstücken
mit geringem Durchmesser die vertikalen Verfahrwege zwischen benachbarten
Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen sehr kurz gehalten werden können, lassen
sich die Bearbeitungszeiten erheblich verkürzen. Dort, wo mehrere in vertikaler Bewegungsrichtung
verfahrbare Werkzeughalter eingesetzt werden sollen, können diese
wie bei konventionellen Drehmaschinen jeweils auf einem Quer- oder
Planschlitten montiert und die Quer- oder Planschlitten auf einer
Seite oder auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse der Arbeitsspindel
in Richtung der Drehachse hintereinander oder versetzt bzw. sich paarweise
gegenüberliegend
angeordnet werden.
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Eine
besonders einfach herzustellende bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung
sieht vor, dass der Werkzeughalter genau zwei Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen
umfasst und in der vertikalen Bewegungsrichtung in zwei definierten
Endstellungen positionierbar ist. Alternativ dazu kann der Werkzeughalter
jedoch auch mehr als zwei Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen aufweisen
und in der vertikalen Bewegungsrichtung in zwei definierten Endstellungen
sowie in mindestens einer zwischen den Endstellungen angeordneten
definierten Zwischenstellung positionierbar sein.
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Vorteilhaft
ist der Werkzeughalter in den beiden definierten Endstellungen bzw.
in der mindestens einen definierten Zwischenstellung mechanisch arretierbar,
so dass er seine Stellung während
der Bearbeitung eines Werkstücks
trotz der über
das Drehwerkzeug in den Werkzeughalter eingeleiteten, in der vertikalen
Bewegungsrichtung des Werkzeughalters einwirkenden Kräfte beibehält.
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Vorzugsweise
wird der Werkzeughalter mit den mindestens zwei Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen
so an dem Vertikalschlitten der Vertikalschlitten-Baugruppe montiert,
dass die Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen nach der Montage der Vertikalschlittenführung auf
einem der in den horizontalen Bewegungsrichtungen verfahrbaren Linearschlitten
und bevorzugt auf einem quer zur Drehachse der Antriebsspindel verfahrbaren
Quer- oder Planschlitten der Drehmaschine in unterschiedlichen Höhen angeordnet
sind.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen
vertikal in Reihe übereinander angeordnet.
Jedoch ist es grundsätzlich
auch möglich,
die Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen in dieser Richtung etwas
gegeneinander zu versetzen.
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Zum
Verfahren des Werkzeughalters in der vertikalen Bewegungsrichtung
dient vorzugsweise ein Stellantrieb, der zweckmäßig zwischen dem Vertikalschlitten
und der Vertikalschlittenführung
angeordnet ist und zweckmäßig einen
mit einer Druckluftquelle der Drehmaschine verbundenen Pneumatikzylinder
umfasst.
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Um
den Bewegungsweg des Werkzeughalters in der vertikalen Bewegungsrichtung
so zu steuern, dass die Schneiden oder Spitzen der in den Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen
eingespannten Drehwerkzeuge beim Eingriff mit dem Werkstück stets
genau in Höhe
der Drehachse der Arbeitsspindel und des Werkstücks angeordnet sind, weisen
der Vertikalschlitten und die Vertikalschlittenführung bevorzugt mindestens
ein Paar von zusammenwirkenden Anschlägen auf, vorzugsweise jeweils
ein Paar für
die obere und die untere Endstellung sowie ein weiteres Paar für jede Zwischenstellung.
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Mindestens
einer der Anschläge
jedes Paars von zusammenwirkenden Anschlägen ist höhenverstellbar, so dass sich
die Schneiden oder Spitzen der in den Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen
eingespannten Drehwerkzeuge ungeachtet ihrer Lage in Bezug zu einem
Schaft des Drehwerkzeugs in Höhe der
Drehachse der Arbeitsspindel und des Werkstücks positionieren lassen. Eine
besonders einfache Ausgestaltung eines höhenverstellbare Anschlags ist eine
in eine Gewindebohrung von einem von dem Vertikalschlitten und der
Vertikalschlittenführung
eingeschraubte Stellschraube, die mit einem ortsfesten Anschlag
in dem anderen von dem Vertikalschlitten und der Vertikalschlittenführung zusammenwirkt.
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An
Stelle einer mechanischen Arretierung des Werkzeughalters kann auch
vorgesehen werden, den Vertikalschlitten mit dem Stellantrieb, wie
beispielsweise einem Pneumatikzylinder, während der Bearbeitung eines
Werkstücks
gegen einen der Anschläge
anzupressen, um den Werkzeughalter in der gewünschten Stellung festzuhalten.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
eine perspektivische Ansicht einer Vertikalschlitten-Baugruppe für ein Drehmaschine;
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2:
eine Vorderseitenansicht der Vertikalschlitten-Baugruppe;
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3:
eine Seitenansicht der Vertikalschlitten-Baugruppe;
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4:
eine Oberseitenansicht der Vertikalschlitten-Baugruppe.
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Die
in der Zeichnung dargestellte Vertikalschlitten-Baugruppe 2 ist
für eine
konventionelle Drehmaschine (nicht dargestellt) bestimmt, die in
bekannter Weise ein Maschinenbett, eine von einem Drehantrieb angetriebene
Arbeitsspindel mit einem Spannfutter zum Einspannen eines spanabhebend zu
bearbeitenden Werkstücks 4,
einen parallel zu einer horizontalen Drehachse 6 der Arbeitsspindel
und des Werkstücks 4 in
einer Führung
des Maschinenbetts verfahrbaren Bettschlitten, sowie zwei auf entgegengesetzten
Seiten der Drehachse auf dem Bettschlitten angeordnete Quer- oder
Planschlitten umfasst, die sich in einer Führung des Bettschlittens mit horizontaler
Bewegungsrichtung quer zur Drehachse des Werkstücks an dieses zustellen lassen.
Die dargestellte Vertikalschlitten-Baugruppe 2 wird dort
auf einem der Quer- oder Planschlitten montiert. Wenn der andere Quer-
oder Planschlitten ebenfalls mit mehreren Drehwerkzeugen bestückt werden
soll, die in demselben axialen Bereich mit dem Werkstück in Eingriff
gebracht werden sollen, wird auf diesem Quer- oder Planschlitten
zweckmäßig eine
spiegelsymmetrisch ausgestaltete Vertikalschlitten-Baugruppe 2 montiert.
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Wie
am besten in 1 dargestellt, umfasst die Vertikalschlitten-Baugruppe 2 eine
Vertikalschlittenführung 8,
die mit ihrer ebenen Unterseite 10 auf eine ebene Oberseite
des als Träger
dienenden Plan- oder Querschlittens aufgesetzt und durch Schrauben
(nicht dargestellt) unbeweglich mit dem Plan- oder Querschlitten verbunden wird,
sowie einen in einer Führungsausnehmung 10 der
Vertikalschlittenführung 8 senkrecht
zur Oberseite des Plan- oder Querschlittens verfahrbaren Vertikalschlitten 14. Weiter
umfasst die Vertikalschlitten-Baugruppe 2 einen
zwischen der Vertikalschlittenführung 8 und
dem Vertikalschlitten 14 angeordneten Stellantrieb in Form
eines Pneumatikzylinders (nicht sichtbar) zur Höhenverstellung des Vertikalschlittens 14 zwischen einer
definierten oberen und unteren Endstellung, und einen unbeweglich
am Vertikalschlitten 14 befestigten Werkzeughalter 16 mit
zwei vertikal übereinander
angeordneten Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen, in denen sich jeweils
ein Drehwerkzeug 18, 20 einspannen lässt.
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Der
als Stellorgan dienende doppeltwirkende Pneumatikzylinder ist im
Inneren des Vertikalschlittens 14 mit einer vertikalen
Ausrichtung montiert, und weist einen im Zylinder beweglichen Kolben
und eine starr mit dem Kolben verbundene Kolbenstange 22 auf.
Der Kolben begrenzt zusammen mit dem Zylinder zwei Druckluftkammern,
die oberhalb und unterhalb des Kolbens angeordnet und durch flexible Druckluftschläuche sowie
steuerbare Ventile (beides nicht dargestellt) mit einer Druckluftquelle
der Drehmaschine verbunden sind. Die Kolbenstange 22 steht
nach unten aus dem Vertikalschlitten 14 über und
stützt
sich unterhalb desselben auf einem Fußteil 24 der Vertikalschlittenführung 8 ab.
Durch gesteuerte Zufuhr von Druckluft in die unterhalb des Kolbens angeordnete Druckluftkammer
bzw. in die oberhalb des Kolbens angeordnete Druckluftkammer lässt sich
der Vertikalschlitten 14 mit dem Werkzeughalter 16 entlang
der Vertikalschlittenführung 8 nach
oben bzw. nach unten verfahren.
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Um
sicherzustellen, dass sich die mit dem Werkstück 4 in Eingriff tretenden
Schneiden 24 oder Spitzen der beiden in paralleler und
horizontaler Ausrichtung in die Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen eingespannten
Drehwerkzeuge 18, 20 in der oberen bzw. in der
unteren Endstellung des Werkzeughalters 16 genau in Höhe der Drehachse 6 des
Werkstücks 4 befinden,
wird der Bewegungsweg der Vertikalschlittens 14 entlang
der Vertikalschlittenführung 8 nach
oben und nach unten zu durch verstellbare Anschlagpaare begrenzt.
Die beiden Anschlagpaare umfassen jeweils eine Stellschraube 26, 28,
von denen die erstere in eine Gewindebohrung im oberen Stirnende
der Vertikalschlittenführung 8 und
die letztere in eine Gewindebohrung im unteren Stirnende des Vertikalschlittens 14 eingeschraubt
wird. Die Stellschraube 26 wirkt mit der Oberseite eines
im Inneren des Vertikalschlittens 14 untergebrachten festen
Endanschlags zusammen, während
die Stellschraube 28 mit der Unterseite eines im Inneren
der Vertikalschlittenführung 8 untergebrachten
festen Endanschlags zusammenwirkt. Die Stellschrauben 26, 28 werden
so weit in die zugehörige
Gewindebohrung eingedreht, dass sie beim Erreichen der gewünschten
Endstellung mit dem Ende ihres Schaftes von oben bzw. von unten
her gegen den zugehörigen Endanschlag
anschlagen, und werden dann mit Hilfe einer Sicherungsmutter 30 (2)
in ihrer Lage fixiert.
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Die
beiden Drehwerkzeug-Einspanneinrichtungen bestehen aus zwei im Werkzeughalter 16 ausgesparten
parallelen Aufnahmenuten 32, 34, die zur Aufnahme
eines im Querschnitt rechteckigen oder quadratischen Schaftes des
Drehwerkzeugs 18 bzw. 20 dienen, sowie jeweils
drei Klemmschrauben 36 bzw. 38, die oben bzw.
von unten her durch Gewindebohrungen in der oberen Begrenzungswand 40 der
oberen Aufnahmenut 32 bzw. von unten her durch Gewindebohrungen
in der unteren Begrenzungswand 42 der unteren Aufnahmenut 34 eingeschraubt
werden, um die Drehwerkzeuge 18 bzw. 20 gegen
einen zwischen den Aufnahmenuten 32, 34 angeordneten
Trennsteg 44 zu drücken
und festzuklemmen.