DE3943553A1 - Machining centre with multi-spindle drill head - has torque reaction pin in disk rotatable about spindle nose by NC controlled motor - Google Patents

Abstract

The multi-spindle drill head has a housing (19) with an input shaft (22) driving through gears a pattern of drilling spindles (27). The input shaft has a groove (26) for the gripper of the tool changer and a taper (24) which fits into the spindle nose (9) of the machining centre. A torque reaction pin (18) fits into a recess (32) in the drill head to prevent rotation of the unit during cutting. The pin therefore determines the angular position of the drill head and hole pattern. It is secured in a toothed disk (67) which can be rotated about the spindle axis by the pinion (69) of a motor (72). Thus the drill head can be rotated to any programmed angular position. ADVANTAGE - Compact drill head with few spindles can be used to produce a variety of hole patterns. Drill head will fit into conventional tool magazine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a machining center the features of the preamble of claim 1.

In Bearbeitungszentren werden Mehrspindelbohrköpfe verwendet, wenn in den zu bearbeitenden Werkstücken mehrere, nicht allzuweit voneinander entfernte achs­ parallele Bohrungen angebracht werden müssen. Der Mehr­ spindelbohrkopf, wie er bspw. aus der DD-PS 34 868 bekannt ist, enthält ein Getriebegehäuse, in dem eine Eingangswelle drehbar gelagert ist. Die Eingangswelle treibt ein Verteilergetriebe, dessen Ausgangswellen die mit den Bohrern bestückten Bohrspindeln sind.Multi-spindle drilling heads are used in machining centers used when in the workpieces to be machined several axles that are not too far apart parallel holes must be drilled. The more spindle drilling head, such as that from DD-PS 34 868 is known contains a gear housing in which a Input shaft is rotatably mounted. The input shaft  drives a transfer case, its output shafts which are drilling spindles equipped with the drills.

Zum Anschluß des Mehrspindelbohrkopfes an die Werkzeugspin­ del des Bearbeitungszentrums ist die Eingangswelle mit einem Werkzeugschaft versehen, der die gleichen Ab­ messungen und dieselbe Gestalt aufweist wie Werkzeug­ schäfte für einzelne, in der Werkzeugspindel aufzu­ nehmende Werkzeuge. Die Eingangswelle dient deswegen neben der Drehmomenteinleitung in den Mehrspindelbohr­ kopf auch gleichzeitig der Halterung des Bohrkopfes. Da sich der solchermaßen befestigte Bohrkopf infolge des auf das Gehäuse ausgeübten Reaktionsdrehmomentes um die Eingangswelle mitdrehen würde, ist zusätzlich eine Drehmomentstütze am Gehäuse des Bohrkopfes vor­ gesehen, die mit einer entsprechenden Drehmomentstütze neben der Werkzeugspindel des Bearbeitungszentrums zusammenwirkt.For connecting the multi-spindle drilling head to the tool spin del of the machining center is the input shaft with a tool shank that the same Ab measurements and has the same shape as tools shafts for individual, open in the tool spindle taking tools. The input shaft therefore serves in addition to the introduction of torque into the multi-spindle drill head at the same time holding the drill head. Because the drill head thus fastened as a result of the reaction torque exerted on the housing would rotate around the input shaft is additional a torque arm on the housing of the drill head seen that with an appropriate torque arm next to the machining center tool spindle cooperates.

Die Lage der Drehmomentstütze am Gehäuse bzw. an der entsprechenden Vorderseite des Spindelstocks des Be­ arbeitungszentrums legt die azimutale Lage der einzel­ nen Bohrspindeln im Raum bzw. bezüglich der Rotations­ achse der Werkzeugspindel fest. Gleiche Bohrbilder, die sich nur in der Drehlage unterscheiden, erfordern je­ weils entsprechend angepaßte Mehrspindelbohrköpfe.The position of the torque arm on the housing or on the corresponding front of the headstock of the Be work center determines the azimuthal position of the individual NEN drilling spindles in space or with respect to the rotation axis of the tool spindle. Same drilling patterns that differ only in the rotational position, each require because appropriately adapted multi-spindle drilling heads.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Bearbeitungszentrum zu schaffen, mit dem es möglich ist, mit einem einzigen Mehrspindelbohrkopf Bohrbilder an einem Werkstück zu erzeugen, die sich nicht nur im seitlichen Versatz, sondern auch in einer Drehung voneinander unterscheiden. Based on this, it is an object of the invention to To create machining center with which it is possible with a single multi-spindle drilling head to produce on a workpiece that is not only in the lateral offset, but also in a rotation differentiate from each other.  

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsge­ mäße Bearbeitungszentrum durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.To solve this problem is the fiction machining center through the characteristics of the Characterized claim 1.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, räumlich weit auseinandergezogene Bohr­ bilder, die aus sich wiederholenden Abschnitten be­ stehen, in Teilbilder aufzulösen, die nacheinander durch Verschwenken des Bohrkopfes und einem entsprechen­ den seitlichen Versatz des Werkstückes gebohrt werden können. Es ist hierdurch möglich, einen Bohrkopf zu verwenden, der nur soviele Bohrspindeln enthält, wie es den Teilbohrbildern entspricht. Zwar ergibt sich hierdurch eine geringfügige Verlangsamung bei dem Er­ zeugen sämtlicher Bohrungen, doch überwiegt der Kostenvorteil infolge des einfacheren Bohrkopfes, der außerdem wegen seiner geringen Masse die Werkzeugspindel bzw. der Werkzeugwechsler des Bearbeitungszentrum weniger belastet. Schließlich ergibt sich auch ein Vorteil insofern, als der nun erforderliche kleinere Bohrkopf ohne weiteres im Magazin des Bearbeitungszentrums untergebracht werden kann, und, obwohl er in der Lage ist, mehrere Bohrbilder zu erzeugen, nur einen bis maximal drei Plätze im Magazin erfordert.A particular advantage of the solution according to the invention consists of drilling spatially far apart images that consist of repeating sections stand to resolve into drawing files, one after the other by swiveling the drill head and one the lateral offset of the workpiece are drilled can. This makes it possible to close a drill head use that contains only as many drilling spindles as it corresponds to the partial drilling patterns. Admittedly thereby a slight slowdown in the Er test all holes, but the predominates Cost advantage due to the simpler drill head, the also because of its low mass the tool spindle or the tool changer of the machining center is less stressed. Finally, there is also an advantage in that the smaller drill head now required without further ado housed in the machining center magazine and, although he is able to, several Generate drilling patterns, only one to a maximum of three Places in the magazine required.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of the Subject of the invention shown. Show it:

Fig. 1 stark schematisiert einen Spindelstock eines Bearbeitungszentrums, in einer Ansicht von dem Werkstück her, und Fig. 1 highly schematic of a headstock of a machining center, in a view from the workpiece, and

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Spindelkopf des Bearbeitungszentrums, ähnlich dem nach Fig. 1 mit einem drehbaren Träger für die Drehmoment­ stütze, in einer geschnittenen Seitenansicht. Fig. 2 shows a section of a spindle head of the machining center, similar to that of FIG. 1 with a rotatable support for the torque, in a sectional side view.

Fig. 1 zeigt stark schematisiert einen Spindelstock 1 eines Bearbeitungszentrums. Der Spindelstock 1 sitzt an einer Vertikalführung 2, die ihrerseits auf einem Schlitten 3 befestigt ist. Der Schlitten 3 ruht auf einer Längsführung 4, die sich an der Oberseite eines weiteren Schlittens 5 befindet, der auf einem Maschi­ nensockel oder Fundament 6, bezogen auf Fig. 1, von rechts nach links hin- und herverstellbar ist. Diese Führungen definieren Achsen, längs derer der Spindel­ stock 1 zur Bearbeitung eines nicht gezeigten Werk­ stückes gesteuert zu bewegen ist. Fig. 1 shows a highly schematic headstock 1 of a machining center. The headstock 1 sits on a vertical guide 2 , which in turn is attached to a slide 3 . The carriage 3 rests on a longitudinal guide 4 , which is located on the top of a further carriage 5 , the nensockel or foundation 6 , based on Fig. 1, is adjustable from right to left back and forth on a Maschi. These guides define axes along which the spindle stock 1 can be moved in a controlled manner for machining a workpiece, not shown.

Der Spindelstock 1 enthält ein Gehäuse 7, in dem eine Werk­ zeugspindel 8 gelagert ist, deren dem zu bearbeitenden Werk­ stück zugekehrten Vorderseite 9 in der Zeichnung erkennbar ist. Der Antrieb für die Werkzeugspindel 8 befindet sich an der Rückseite und ist aus Darstel­ lungsgründen nicht sichtbar. Die Werkzeugspindel 8 rotiert um eine Drehachse 11, die auf der Zeichenebene senkrecht steht und horizontal verläuft.The headstock 1 contains a housing 7 , in which a work tool spindle 8 is mounted, the piece to be machined facing the front 9 can be seen in the drawing. The drive for the tool spindle 8 is located on the back and is not visible for reasons of illustration. The tool spindle 8 rotates about an axis of rotation 11 which is perpendicular to the drawing plane and runs horizontally.

An der Vorderseite 9 der Werkzeugspindel 8 befindet sich zum Ankuppeln von standardisierten Aufnahme­ schäften eine eintsprechend komplementäre Werkzeug­ aufnahme 12, beispielsweise in Gestalt einer Steilke­ gelaufnahme 12.On the front 9 of the tool spindle 8 there is a correspondingly complementary tool holder 12 for coupling standardized holding shafts 12 , for example in the form of a steep gel holder 12 .

Seitlich neben der Vertikalführung 2 weist das Bearbei­ tungszentrum ein Werkzeugmagazin 13 auf, das einen um eine horizontale Achse 14 drehbar gelagerten Werkzeug­ revolver 15 enthält. Der Werkzeugrevolver 15 ist mit einer Vielzahl von Aufnahmeplätzen für Werkzeuge ver­ sehen, von denen eines in Gestalt eines Mehrspindelbohr­ kopfes 16 schematisch dargestellt ist. Der Werkzeug­ revolver 15 kann durch einen nicht sichtbaren Antrieb um die Achse 14 gedreht werden, bis das jeweils ge­ wünschte Werkzeug zu einem Greifer 17 geschafft ist, der das Werkzeug aus dem Revolver 15 entnimmt und in die Werkzeugaufnahme 12 der Maschinenspindel 8 über­ führen kann.Laterally next to the vertical guide 2 , the machining center has a tool magazine 13 which contains a tool turret 15 rotatably mounted about a horizontal axis 14 . The tool turret 15 is seen with a variety of receiving spaces for tools, one of which is shown schematically in the form of a multi-spindle drilling head 16 . The tool turret 15 can be rotated by an invisible drive around the axis 14 until the respective desired tool is made to a gripper 17 , which removes the tool from the turret 15 and can lead into the tool holder 12 of the machine spindle 8 .

Das Werkzeugmagazin 13 und der Greifer 17 sind von der üblichen Bauart und brauchen deswegen, da sie mit der eigentlichen Erfindung nichts zu tun haben, nicht wei­ ter erläutert zu werden.The tool magazine 13 and the gripper 17 are of the usual type and therefore, since they have nothing to do with the actual invention, do not need to be explained further.

Schließlich ist seitlich neben der Werkzeugspindel 8 an dem Gehäuse 7 eine Drehmomentstütze in Gestalt ei­ nes zylindrischen Zapfens 18 vorgesehen, der sich parallel zu der Werkzeugspindel 12 neben dieser er­ streckt. Er wirkt in einer weiter unten beschriebenen Weise mit dem Mehrspindelbohrkopf 16 zusammen.Finally, a torque support in the form of egg nes cylindrical pin 18 is provided laterally next to the tool spindle 8 on the housing 7 , which extends parallel to the tool spindle 12 next to it. It interacts with the multi-spindle drilling head 16 in a manner described below.

Der Mehrspindelbohrkopf 16 ist in Fig. 2 in einer Sei­ tenansicht vergrößert dargestellt und weist ein Ge­ häuse 19 auf, dessen äußere Gestalt im wesentlichen durch das jeweils zu erzeugende Bohrbild festgelegt. In dem Gehäuse 19 ist eine Eingangswelle 22 drehbar um eine Rotationsachse gelagert ist. Die Rotationsachse fällt mit der Rotationsachse zusammen, wenn der Mehrspindelbohrkopf 16 in der Werkzeugaufnahme 12 eingesetzt ist. Die Eingangswelle 22 trägt hierzu eine an die Werkzeugaufnahme 12 angepaßte Kupplungs­ einrichtung, beispielsweise in Gestalt eines Steil­ kegels 24, der an seinem verjüngten Ende in bekannter Weise mit einem Anzugsbolzen 25 versehen ist. Der An­ zugsbolzen 25 wirkt mit in der Werkzeugspindel 8 vor­ handenen Werkzeugspannern zusammen und soll den Steil­ kegel 24 in die Werkzeugaufnahme 12 hineinziehen.The multi-spindle drilling head 16 is shown in Fig. 2 in a Be tenansicht enlarged and has a Ge housing 19 , the outer shape of which is determined essentially by the drilling pattern to be generated in each case. An input shaft 22 is rotatably mounted in the housing 19 about an axis of rotation. The axis of rotation coincides with the axis of rotation when the multi-spindle drilling head 16 is inserted in the tool holder 12 . For this purpose, the input shaft 22 carries a coupling device adapted to the tool holder 12 , for example in the form of a steep cone 24 , which is provided at its tapered end in a known manner with a pull stud 25 . At the tension bolt 25 cooperates with the existing tool clamps in the tool spindle 8 and is intended to pull the steep cone 24 into the tool holder 12 .

Der Steilkegel 24 ist an seinem Ende mit dem größeren Durchmesser mit einer Greiferrille 26 versehen, in die zum Werkzeugwechsel der Greifer 17 eingreift und mit­ tels derer der Mehrspindelbohrkopf 16 in dem Werkzeug­ revolver 15 festgehalten wird.The steep taper 24 is provided at its end with the larger diameter with a gripper groove 26 into which the gripper 17 engages for tool change and with which the multi-spindle drilling head 16 is held in the tool turret 15 .

Die in dem Gehäuse 19 drehbare Eingangswelle 22 treibt ein in dem Gehäuse 19 angeordnetes Verteilergetriebe, dessen Ausgangswellen von in dem Gehäuse 19 drehbar gelagerten Bohrspindeln 27 gebildet sind. Die Bohr­ spindeln 27 sind zueinander und zu der Eingangswelle 22 achsparallel und tragen drehfest entsprechende Bohr­ werkzeuge 28. Die Anordnung der Bohrspindeln 27 an dem Gehäuse 19 entspricht dem jeweils zu erzeugenden Bohr­ bild.The input shaft 22 rotatable in the housing 19 drives a transfer case arranged in the housing 19 , the output shafts of which are formed by drilling spindles 27 rotatably mounted in the housing 19 . The drilling spindles 27 are axially parallel to each other and to the input shaft 22 and carry rotationally fixed corresponding drilling tools 28 . The arrangement of the drilling spindles 27 on the housing 19 corresponds to the drilling image to be generated in each case.

Der Mehrspindelbohrkopf 16 trägt eine komplementäre Drehmomentstütze 32, die starr und unveränderlich mit dem Gehäuse 19 des Mehrspindelbohrkopfes 16 verbunden ist. Dagegen sitzt die Drehmomentstütze 18 des Bearbeitungszentrums auf einem Träger 67, der koaxial zu der Werkzeugspindel 8 in dem Gehäuse 7 des Spindelstocks 1 gelagert ist. Der Träger 67 ist hier stark schematisiert dargestellt und besteht bei­ spielsweise aus einer Scheibe, die axial ge­ sichert in dem Gehäuse 7 drehbar ist. Sie trägt an ihrem Außenumfang eine Stirnverzahnung 68, mit der ein Ritzel 69 kämmt. Dieses Ritzel 69 sitzt auf einer symbolisch angedeuteten Welle 71, die das Ritzel 69 mit einem Getriebemotor 72 verbindet, der über die nicht ver­ anschaulichte zentrale Steuerung in beliebige Positionen gesteuert werden kann. Durch den Getriebemotor 72 kann der scheibenförmige Träger 67 wahlweise in eine umlaufende Bewegung gebracht werden, wobei die Dreh­ momentstütze 18 mit konstantem Radius um die Rotations­ achse 11 der Werkzeugspindel 8 umläuft. Durch Anhalten des Getriebemotors 72 wird der Träger 67 unter Erzeu­ gung eines Haltemomentes stillgesetzt.The multi-spindle drilling head 16 carries a complementary torque support 32 , which is rigidly and immovably connected to the housing 19 of the multi-spindle drilling head 16 . In contrast, the torque arm 18 of the machining center is seated on a carrier 67 which is mounted coaxially to the tool spindle 8 in the housing 7 of the headstock 1 . The carrier 67 is shown here in a highly schematic manner and consists, for example, of a disk which is axially secured in the housing 7 and can be rotated. On its outer circumference, it has end teeth 68 with which a pinion 69 meshes. This pinion 69 sits on a symbolically indicated shaft 71 , which connects the pinion 69 with a gear motor 72 , which can be controlled in any position via the central control, which is not illustrated. By means of the geared motor 72 , the disk-shaped carrier 67 can optionally be brought into a rotating movement, the torque support 18 rotating around the axis of rotation 11 of the tool spindle 8 with a constant radius. By stopping the geared motor 72 , the carrier 67 is stopped while generating a holding torque.

Ersichtlicherweise kann dadurch das Gehäuse 19 des Mehr­ spindelbohrkopfes 16 in jede beliebige Drehstellung ge­ bracht werden. Der besondere Vorteil dieses Ausführungs­ beispiels besteht in der Zeitersparnis beim Umstellen auf eine andere Bohrbildlage, weil ein Zurückfahren des Spindelstocks 1 in eine definierte Lage entbehrlich ist. Stattdessen kann der Mehrspindelbohrkopf 16 an jeder beliebigen Stelle des Spindelstocks 1 verdreht werden, sobald die Bohrwerkzeuge außer Eingriff von dem zu be­ arbeitenden Werkstück sind.Obviously, the housing 19 of the multi-spindle drilling head 16 can be brought into any rotational position. The particular advantage of this embodiment, for example, is the time saved when changing to a different drilling pattern position, because moving the headstock 1 back into a defined position is unnecessary. Instead, the multi-spindle drilling head 16 can be rotated at any point on the headstock 1 as soon as the drilling tools are disengaged from the workpiece to be machined.

Claims (1)

Bearbeitungszentrum mit wenigstens einer in einem Spindelgehäuse (7 ) drehbar gelagerten und angetriebenen Werkzeugspindel (8 ), die an ihrem vorderen,einem zu bearbeitenden Werkstück zugekehr­ ten Ende (9) eine Werkzeugwechselkupplung (12) für einen ein Gehäuse (19) aufweisenden Mehrspindelbohr­ kopf (66) enthält, und mit einer gegenüber der Werk­ zeugspindel (8) seitlich versetzten Drehmoment­ stütze (18) für das Gehäuse (19) des Mehrspindelbohr­ kopfes (66), dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh­ momentstütze (18) auf einem Träger (67) angeordnet ist, der an dem Spindelgehäuse (7 ) drehbar und koaxial zu der Werkzeugspindel (8 ) gelagert ist, derart, daß sich die Drehmomentstütze (18) bei einer Drehung des Trägers (67) mit konstantem Radius um die Werk­ zeugspindel (8) herumbewegt, und daß ein gesteuer­ ter Antrieb (72) für den Träger (67) vorgesehen ist, durch den der Träger (67) wahlweise zu drehen und unter Erzeugung eines Haltemomentes stillzusetzen ist.Machining center with at least one tool spindle ( 8 ) which is rotatably mounted and driven in a spindle housing ( 7 ) and which has at its front end ( 9 ) facing a workpiece to be machined a tool change coupling ( 12 ) for a housing ( 19 ) having a multi-spindle drilling head ( 66 ), and with a tool spindle ( 8 ) laterally offset torque support ( 18 ) for the housing ( 19 ) of the multi-spindle drilling head ( 66 ), characterized in that the torque support ( 18 ) on a carrier ( 67 ) is arranged, which is rotatably mounted on the spindle housing ( 7 ) and coaxially to the tool spindle ( 8 ), such that the torque arm ( 18 ) moves around the work spindle ( 8 ) with a constant radius when the carrier ( 67 ) rotates , and that a control ter drive ( 72 ) for the carrier ( 67 ) is provided, through which the carrier ( 67 ) can optionally rotate and generate a holding torque it must be stopped.