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Einspindel-WerkzeuRmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspindel-Werkzeugmaschine
mit einem die Spindel aufnehmenden Spindelkopf, der vor dem zu bearbeitenden Werkstück
angeordnet ist und der zur Erzeugung des Werkzeugvorschubes relativ zu diesem Werkstück
horizontal in Längsrichtung und außerdem vertikal verstellbar ist, während das Werkstück
auf seinem Werkstücktisch horizontal in Querrichtung verschieblich ist, wobei die
Spindel von einem Magazin aus mit verschiedenen Werkzeugen zu bestücken ist.
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Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 20 26 336.9 ist eine Werkzeugmaschine
mit mehreren gleichzeitig arbeitenden Werkzeugen, die durch die Kombination eines
an sich bekannten auswechselbaren Vielspindelkopfes mit einem an sich ebenfalls
bekannten Einspindelkopf gekennzeichnet ist. Dabei ist u.a. für die auswechselbaren
Mehrspindeiköpfe ein kreisförmiges, drehbares Magazin vorgesehen, während der Einspindelkopf
Teil
eines Schwenkkopfes mit zwei Einspindelköpfen ist, von denen jeweils einer in der
Arbeitsstellung, der zweite in der Rüststellung vor einem Magazin angeordnet ist.
Mit dieser Lösung sollen die Rüstzeiten der Maschine niedrig gehalten werden. Die
vorliegenden Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Maschine, die Gegenstand
der erwähnten Patentanmeldung ist, mit dem Schwenkkopf einen technischen Aufwand
aufweist, der nicht immer zu vertreten ist.
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Die Lagerung des Schwenkkopfes sowie seine Steuerung bedeuten oft
einen lagerungsmäßig und steuerungstechnischen Aufwand, der bei entsprechend billigen
Maschinen nicht vertreten werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die
bereits vorgeschlagene Maschine in der Weise zu verbessern, daß statt des Schwenkkopfes
eine einfachere Lösung vorgesehen ist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß das Magazin als drehbare Scheibe mit auf den Umfang verteilten Werkzeughaiterungen
ausgebildet und zwischen Spindelkopf und Werkstück drehbar am Spindelkopf gelgert
ist wobei die Werkzeuglagerung gleichzeitig als Spindelfilhrurlgen ausgebildet sind,
so daß die gegenüber dem Spindelkopf längsverschiebliche Spindel zum Werkzeugwechsel
durch das Magazin hindurch bewegt und dabei mit dem jeweiligen Werkzeug ausgerüstet
wird.
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Bei der Erfindung erfolgt also für die Ausrüstung der Spindel keine
Bewegung mehr im Rahmen der Schwenkbewegung eines Schwenkkopfes sondern es ist nur
noch eine einfach zu beherrschende, hin- und hergehende Axialverschiebung der Spindel
erforderlich. Je nach der Bewegungsrichtung erfolgt dabei ohne besonderen Zeitverlust
und ohne besonderen technik schen Aufwand ein Abgeben des Werkzeuges an das Magazin
oder eine Neuausrüstung der Spindel mit einem Werkzeug.
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Um diesen Wechselvorgang besonders zeitsparend und in technisch einfacher
Weise bewerkstelligen zu können, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen,
daß die Verbindung zwischen Werkzeug und Arbeitsspindel beim Hindurchbewegen der
Arbeitsspindel durch das Magazin mittels eines selbstwirkenden Schnellverschlusses
zwischen Spindel und Jeweiligem Werkzeug erfolgt wozu ein konischer Sitz eine gegen
drehende Relativbewegungen sichernde Nut-Feder-Verbindung und ein in axialer Richtung
wirkender Anlagebund vorgesehen ist.
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Um der Arbeitsspindel einen möglichst großen Führungsbereich geben
zu können und trotzdem die für die Umrüstung der Sp#.ndel noch notwendigen Relativbewegungen
zwischen Spindel. um Magazin zur Verfügung stellen zu können wird in der weitelsn
Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß vor dem Spindelkopf und mit diesem
verbunden ein Führungsauge angeorQ't; ist, das die Spindel führt, während andererseits
dem t4a### )
selbst eine Axialbewegung zugemessen wird. Da gemäß
den obigen Ausftlhrungen für die vorliegende Erfindung Ausgangspunkt war eine Werkzeugmaschine,
mit einem auswechselbaren Vielspindelkopf und einem auswechselbaren Einspindelkopf
und dort die vorliegende Erfindung von besonderer Bedeutung ist wird schließlich
noch vorgeschlagen, daß der Einspindel kopf mit einem auswechselbaren Vielspindelkopf
zusammenarbeitet, also die vorliegende Erfindung bei einer Lösung gemäß der älteren
Anmeldung vorgesehen wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine Anordnung gemäß der älteren, erfindungsgemäß
zu verbessernden Ldsung, Fig. 2 eine Ausfühnmgsform der Erfindung, Fig. 2a eine
Einzelheit der Anordnung gemäß Fig. 2 und Fig. 3 eine weitere Ausfllhrungsform gemäß
der Erfinl dung.
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Auf dem Maschinenbett 1 ist der Schlitten 2 angeordnet, der den Rundtisch
3 zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstückes trägt (Fig. 1). Der Schlitten ist
in an sich bekannter Weise in Längsrichtung des Maschinenbettes verschieblich. Auf
dem gleichen Schlitten 2, der den Rundtisch trägt, ist das Vielspindelaggregat 4
in Längsrichtung des Schlittens verstellbar gelagert. Der Antriebsmotor des Vielspindelaggregates
ist
mit 5 bezeichnet. Der Maschine sind mehrere Vielspindelköpfe
6, 6a, 6b usw. zubeordnet. Von diesen Vielspindelköpfen ist Jeweils ein Vielspindelkopf
mit Werkzeugen 7 bestückt als Bearbeitungswerkzeug in der Arbeitsstellung und mit
dem Antriebsmotor 5 gekuppelt. Die übrigen Vielspindelköpfe sind entsprechend den
Jeweils geforderten Bohrbildern mit Werkzeugen 7 bestückt und an Stiften 8 des Rundmagazins
9 aufgehängt. Das Rundmagazin ist mit Stützen lo auf dem Maschine bett 1 abgestützt.
Es ist damit ortsunveränderlich, aber um seine vertikale Symmetrieachse drehbar.
Die Entnahme der ausgerüsteten Vielspindelköpfe aus dem Magazin, die Zuführung zur
Bearbeitungseinheit und die Kopplung mit dem Motor 5 erfolgt mit an sich bekannten
Mitteln in bekannter Weise.
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Gegebenenfalls können die Halterungen für die Vielspindelköpfe 6,
6a usw. am Rundmagazin 9 um eine horizontale Achse schwenkbar sein, um die Drehung
des Rundmagazins um seine vertikale Achse und die Zuführung der Vielspindelköpfe
in die Arbeitsstellung zu erleichtern. Mit dem Maschinenbett 1 ist ein seitlicher
Ausleger 11 als weiteres Maschinenbett fest verbunden, z.B. sind die Teile 1 und
11 miteinander verschraubt. Das Maschinenbett 11 weist horizontale Führungen 12
für den Spindel 13 auf. Dieser Ständer 13 ist in Richtung auf den Rundtisch 3 verfahrbar.
An dem Ständer 13 ist ein Vertikalsohlitten 14 lotrecht verfahrbar. (Vertikalführungen
15). Der Schlitten 14 trägt einen Schwenkkopf 16, der um eine horizontale Achse
schwenkbar ist Ünd die beiden Einspindelkdpfe 17 und 18 trägt. Dem Schwenkkopf 16
ist ein Magazin 19 zugeordnet, Dieser Teil des Bearbeitungszentrums
ist
so ausgebildet, daß sich Jeweils ein Einspindelkopf -in der zeichnerischen Darstellung
der Einspindelkopf 18 -in der Bearbeitungsstellung befindet, während sich der andere
Einspindelkopf - in der zeichnerischen Darstellung der Einspindelkopf 17 - in seiner
RUststellung im Bereich des Magazines 19 befindet. Die beiden Einspindelköpfe 17
und 18 sind bzw. werden aus dem Magazin 19 entsprechend den Erfordernissen der Bearbeitung
mit Werkzeugen 20 bestückt.
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Die vorliegende Erfindung befaßt sich nun mit dem Ersatz des Schwenkkopfes
16 und des Magazines 19 durch eine andere Lösung. Bei dieser anderen Lösung (Fig.
2) ist auf Führungen 21 des Teiles 11 des Maschinenbettes der Schlitten 22 verfahrbar.
In lotrechten Führungen 23 dieses Schlittens ist verstellbar angeordnet der Spindelkopf
24. In diesem Spindelkopf 24 ist drehbar und längsverschieblich die Arbeitsspin
del 25 gelagert. Außerdem ist vor einem Lagerauge 26 des Spindelkopfes 24 auf einer
entsprechenden Welle drehbar gelagert das scheibenförmige Magazin 27. Auf den Umfang
der Magazinscheibe 27 verteilt sind mehrere Eohrungen, in denen die verschiedenen
Werkzeuge 28 magaziniert sind. Der Arretierung der Werkzeuge im Scheibenmagazin
27 dienen Rastbolzen 29, die unter Federspannung stehen (DruckReder 30), die ihrerseits
wieder im Soheibenmagazin 27 abgestützt sind. In der Mqazinierungsstellung befinden
sich die Rastbolzen 29 in einer Rille des Jeweiligen Werkzeuges. Mit einem Bund
31 liegt das Werkzeug an einem Anschlag 32 des Scheibenmagazines 27 an,
Zu
Beginn eines Arbeitsvorganges und zur Ausrüstung der Spindel 25 mit dem Jeweiligen
Werkzeug 28 befindet sich das Scheibenmagazin 27 in einer solchen Stellung, daß
sich das entsprechende Werkzeug vor der Arbeitsspindel 25 befindet, wobei sich diese
in der gestrichtelt gezeichneten, hinteren Endstellung, also hinter dem Scheibenmagazin
27 befindet. Anschließend wird die Arbeitsspindel 25 aus dem Spindelkopf 24 heraus
in axialer Richtung und in Richtung des Pfeiles A bewegt. Mit einer Bohrung 33,
die dem Konus 36 des Werkzeuges entspricht, umschließt die Arbeitsspindel 25 den
Konus des Werkzeuges 28. Im weiter nach vorn Bewegen kommt das Werkzeug von dem
Rastbolzen 29 frei, das Werkzeug kommt vom Magazin frei und die Arbeitsspindel 25
taucht durch das Magazin hindurch, und zwar durch die Bohrung in der vorher das
Werkzeug 28 seinen Sitz hatte. Nunmehr ist die Maschine bezüglich des Werkzeuges
28 arbeitsbereit. Der Schlitten 22 wird weiter in Richtung des Pfeiles A bewegt,
die Arbeitsspindel wird mit Hilfe üblicher Antriebsmotoren in Drehung versetzt und
erzeugt im Werkstück 34, das auf den Rundtisch 3 aufgespannt ist, die notwendige
Bohrung, statt des angenommenen Bohrers kann auch ein anderes geeignetes Drehwerkzeug
Anwendung finden.
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Ist der Arbeitsvorgang beendet, so wird die Arbeitsspindel entgegen
der Richtung des Pfeiles A zurückgezogen und im Durchgehen durch die Bohrung des
Magazines kommt das Werkzeug mit seinem Bund 31 am Anschlag 32 zur Anlage in dem
Augenblick, in dem der Rastbolzen 29 in die entsprechende
Rastnut
des Werkzeuges einrastet. Die Arbeitsspindel 25 wird weiter zurückbewegt und kommt
vom Werkzeug frei, das im Magazin gehalten bleibt. Zur Umrüstung der Spindel wird
das Magazin in Umfangsrichtung gedreht, so daß das entspre-.
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chende neue Werkzeug vor die Arbeitsspindel 25 zu liegen kommt und
sicher vorbeschriebene Prozeß wiederholt.
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Der Verhinderung von Drehbewegungen zwischen Arbeitsspindel und Werkzeug
dient eine übliche Nut und Feder-Kupplung 35 zwischen dem konischen Werkzeutschaft
und dem Futter der Atbeitsspindel.
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Bei der Lösung nach Fig. 2 ist der Weg, den die Arbeitsspindel 25
zum Werkstück hinläuft, mit D bezeichnet. Das zum Bearbeitungsvorgang ausgewählte
Werkzeug itrd damit aus der Ebene der übrigen im Scheibenmagazin 27 gehaltenen Werkzeuge
herausgeschoben, bevor mit Hilfe des Schlittens 22 und seiner Bewegung der Bohrvorschub
eingeleitet wird.
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Bei der Lösung nach Fig. 3 ist das Werkzeugmagazin 27 axial verschiebbar,
und zwar um das Maß C. Dieses Maß entspricht der Eintauchtiefe der Werkzeuge 28
in die Arbeitsspindel 25.
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Diese Lösung hat gegenüber der Lösung nach Fig. 2 den Vorteil, daß
sich der Ausfahrweg der Arbeitsspindel 25 um die Werkzeugeinspannlänge verkürzt,
weil das Werkzeugmagazin 27 nachdem das für die Bearbeitung vorgesehene Werkzeug
durch Drehung des Magazins in seine Stellung vor der Arbeitsspindel 25 gebracht
worden ist, um die Einspannlänge des Werkzeuges axial nach innen fährt. Es ist bei
dieser Lösung möglich,
am Spindelkopf 24 ein zusätzliches Führungsauge
36 für die Arbeitsspindel vorzusehen. Die Arbeitsspindel 25 bringt dabei das Jeweilige
Werkzeug 28 wiederum durch Eintauchen in das Magazin 27 aus der Ebene der übrigen
Werkzeuge heraus und fährt es gegen das zu bearbeitende Werkstück 34. Es ist aber
bei dieser Lösung der Ausfahrweg der Arbeitaspinw del aus dem Spindelkopf 24 wesentlich
kleiner, weil der Verc schiebeweg des Magazins 27 entsprechende ausgleichende Berücksichtigung
finden kann.