DE4015570A1 - Werkzeugmaschine, insbesondere vertikal-schleifmaschine und verfahren zum bearbeiten von werkstuecken mit dieser maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Vertikal- Schleifmaschine in Portalausführung mit an zwei Ständern angeordnetem Querbalken und mindestens einem auf Führung am Querbalken verfahrbaren Support für Bearbeitungswerkzeuge sowie einer unterhalb des Supports angeordneten, angetriebenen Planscheibe mit senkrechter Drehachse zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks sowie ein Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit dieser Maschine.

Derartige Werkzeugmaschinen erlauben es, Werkstücke allseitig durch Drehen, Fräsen oder Schleifen mit hoher Genauigkeit zu bearbeiten, die im wesentlichen von der Rundlaufgenauigkeit der Planscheibe, einem schwingungsfreiem Antrieb der Planscheibe und der Genauigkeit der Supportführungen, sowie gegebenenfalls der Rundlaufgenauigkeit der Schleif- oder Fräswerkzeuge abhängt.

Werden Werkstücke in mehreren Bearbeitungsoperationen bearbeitet, insbesondere geschliffen, und müssen dabei die Werkstücke noch umgespannt werden, so geht in die gesamte Bearbeitungszeit ein hoher Anteil für die Nebenzeiten wie Aufspann-, Umspann- und Ausrichtzeit für das Werkstück ein. Es ist das Bestreben, diese Nebenzeiten zu senken und die Maschinennutzungszeiten zu erhöhen. Dies läßt sich erreichen, wenn die Nebenzeiten mit der Hauptbearbeitungszeit zusammenfallen, in dem eine Wechselvorrichtung an der Werkzeugmaschine angeordnet wird, die es gestattet, auf einer sogenannten Palette das Aufspannen, Umspannen und Ausrichten eines Werkstücks vorzunehmen, während ein anderes Werkstück gleichzeitig auf der Planscheibe bearbeitet wird.

Um diese Palette zwischen einer Beladestation und einer Arbeitsstation bewegen zu können, muß zwischen der Planscheibe und einem Richttisch sowie zusätzlich gegebenenfalls noch einem Ablagetisch ein Wechsler angeordnet werden, der eine Palette von einer Planscheibe abnimmt und an einen Ablage- oder Richttisch übergibt. In diesem Fall besteht die Planscheibe somit aus zwei Teilen, einer Palette, die in Größe und Befestigungsmitteln einer üblichen Planscheibe entspricht, jedoch mit einem üblichen Drehantrieb für eine Planscheibe lösbar kuppelbar ist, so daß sie sich zwischen dem Planscheibenantrieb und dem Richt- oder Ablagetisch bewegen läßt. Hierzu weist die Palette an ihrer Unterseite zentrierende Kupplungsvorrichtungen mit dem Planscheibenantrieb und Führungsnuten auf, die mit entsprechenden Führungsschienen auf dem Planscheibenantrieb, dem Wechsler, dem Ablagetisch und dem Richttisch zusammenwirken. Der Richttisch weist dabei eine dem Planscheibenantrieb entsprechende Kupplungsvorrichtung auf sowie einen Drehantrieb.

Da die Nebenzeiten und Hauptzeiten gleichzeitig ablaufen, läßt sich eine erheblich verbesserte Maschinenausnutzung erreichen, jedoch kann dieses Palettenwechsel-System erhöhten Ansprüchen an die Werkstückgenauigkeit nicht gerecht werden, da sich verschiedene, systembedingte Fehler addieren. Zu diesen Fehlern sind Unterschiede in der Ausrichtung des Richttischs und der Werkzeugmaschine selbst zu rechnen, da beide unabhängig voneinander aufgestellt werden. Des weiteren weisen der Planscheibenantrieb in der Werkzeugmaschine und der Antrieb des Richttischs Fehler auf, die sich ebenfalls addieren. Schließlich tritt auch noch ein Fehler beim Kuppeln der Palette mit dem Planscheibenantrieb bzw. mit dem Drehantrieb des Richttischs auf, die zusammen dazu führen, daß das bekannte Palettenwechsel-System einen Systemfehler von 0,015 mm aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plan- und Rundlauf am Werkstück trotz Umspannens von = 0,01 mm zu erreichen und dennoch die Haupt- und Nebenzeiten gleichzeitig ablaufen zu lassen.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einer Werkzeugmaschine der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, mindestens eine weitere, unterhalb des Supports parallel zur ersten angeordnete, angetriebene Planscheibe vorzusehen, wobei abwechselnd die eine Planscheibe zur Bearbeitung eines Werkstücks und die andere Planscheibe zum Beladen, Richten, Umspannen und Abspannen dient.

Da das Richten und Umspannen eines Werkstücks auf einer Planscheibe erfolgt, die fest mit ihrem Antrieb verbunden bleibt, können sich Ungenauigkeiten des Antriebs nur einmal auf die Genauigkeit auswirken. Ein Fehler aus der Ausrichtung einer Beladestation im Verhältnis zu einer Arbeitsstation ist nicht vorhanden, da dieselbe Planscheibe abwechselnd Arbeitsstation und Beladestation ist. Desweiteren entfällt der bei Palettenwechsel-Systemen entstehende Fehler beim Einspannen und Kuppeln der Palette in der Beladestation und in der Arbeitsstation, was sehr vorteilhaft ist, da bei einem Palettenwechsel-System die Beladestation und die Arbeitsstation unterschiedliche Temperaturen aufweisen können, die sich mit der Zeit ändern, so daß dieser Fehler bei einem Palettenwechsel- System von Werkstück zu Werkstück unterschiedlich eingehen kann.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine kann, wie bereits erwähnt, als Drehmaschine, Fräsmaschine und als Schleifmaschine gestaltet sein. Da jedoch die Genauigkeitsanforderungen an Schleifmaschinen am höchsten sind, ist die erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit einer Schleifmaschine, insbesondere einer Vertikalschleifmaschine besonders vorteilhaft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können im Portalbereich unterhalb des Supports ein Doppeltisch mit zwei senkrecht zum Querbalken verlaufenden Führungsbetten und zwei darauf einschließlich ihrer Antriebe zwischen einer Beladestation und einer Arbeitsstation verschiebbare Planscheiben angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform ist wichtig, daß sich die Planscheiben mit ihrem gesamten Antrieb in den Führungsbetten unterhalb des Querbalkens und zwar senkrecht dazu verschieben lassen, wobei die Arbeitsstationen vor dem Querbalken und die Beladestationen hinter dem Querbalken angeordnet sind. Dies ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß der Raum hinter der Werkzeugmaschine zum Aufspannen, Umspannen und Ausrichten eines Werkstücks benutzt werden kann, während vor der Maschine der Bearbeitungsvorgang abläuft.

Gemäß einer anderen Ausführungsform können die zwei Planscheiben auf einem Doppeltisch unverschiebbar angeordnet sein, während demgegenüber die Ständer mit dem Querbalken über den Doppeltisch aus dem Bereich der einen Planscheibe in den Bereich der anderen Planscheibe verfahrbar sind. Diese Ausführungsform ist besonders dann vorteilhaft, wenn es sich um Planscheiben mit sehr großem Durchmesser, etwa ab 2 m Durchmesser handelt, da sich dann die Massen des Portals aus den Ständern und dem Querbalken mit den Supporten mit geringerem Aufwand bewegen lassen.

Um für die Arbeitsstation und die Beladestation jeweils genau festgelegte Positionen anzufahren, kann der Weg der Planscheiben bzw. der Ständer durch Anschläge am Doppeltisch bzw. der Ständerführung begrenzt sein. Derartige feste Anschläge lassen sich problemlos an den Führungen mit großer Genauigkeit anbringen und verändern auch im rauhen Betrieb ihre Lage nicht.

In den Endstellungen können die Planscheiben bzw. Ständer durch quer zur Bewegungsrichtung wirkende Spannvorrichtungen an den Führungen festgelegt werden, die stets in dieselbe Richtung wirken und zusammen mit den Anschlägen eine definierte Position in der X- und Z-Achse ergeben.

Da sich auf den in der jeweiligen Arbeitsstellung befindlichen Planscheiben unterschiedliche Werkstücke bearbeiten lassen, können auch die Planscheiben selber unterschiedlich gestaltet sein, insbesondere unterschiedlich groß sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks auf einer Werkzeugmaschine, insbesondere auf einer Vertikal-Schleifmaschine, in Portalausführung mit an zwei Ständern angeordnetem Querbalken und mindestens einem, auf Führungen am Querbalken verfahrbaren Support für Bearbeitungswerkzeuge ist, gekennzeichnet durch die abwechselnde Verwendung von zwei parallel zueinander unterhalb des Arbeitsbereichs des Supports angeordnete oder dorthin verfahrbare, angetriebene Planscheiben mit senkrechter Drehachse zum Beladen, Richten, Umspannen und Abspannen eines Werkstücks in einer Beladeposition der einen Planscheibe und zum gleichzeitigen Bearbeiten eines Werkstücks in einer Arbeitsposition der anderen Planscheibe.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert, und es zeigen

Fig. 1 eine Vorderansicht der Werkzeugmaschine und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine.

Die als Vertikalschleifmaschine gestaltete Werkzeugmaschine weist zwei mit einem Doppeltisch 6 fest verbundene Ständer 1 auf, die einen Querbalken 2 tragen und damit ein Portal bilden. Am Querbalken 2 sind ein Einspindel-Support 3 und ein Mehrspindel-Support 4 mit Schleifscheiben 5 angeordnet, die in nicht näher dargestellter Weise an Führungen des Querbalkens 2 verfahrbar sind.

Im Doppeltisch 6 sind zwei parallele Führungsbetten 7 mit Führungsschienen 8 angeordnet. Diese Führungsbetten 7 mit den Führungsschienen 8 dienen als Führung für einen Schlitten 11, der eine Planscheibe 12 mitsamt ihrem Antrieb 13 trägt. Die Planscheibe 12 läßt sich mittels des Antriebs 13 um eine senkrechte Drehachse 14 drehen.

In Fig. 2 ist erkennbar, daß sich eine Planscheibe 12 hinter der Werkzeugmaschine in einer Beladestation 15 befindet, während sich die andere Planscheibe 12 in einer Arbeitsstation 16 vor der Werkzeugmaschine befindet. An den Enden der Führungsschiene 8 sind feste Anschläge 10 für die Schlitten 11 angeordnet, durch die deren Endstellungen wiederholbar festgelegt sind. Desweiteren sind in diesem Bereich Spannvorrichtungen 9 angeordnet, die die Schlitten 11 nach Erreichen ihrer Endstellung verriegeln.

Diese Anordnung ist vorteilhaft, da sich im Bereich des Portals aus den Ständern 1 und dem Querbalken 2 bewegliche Wände anordnen lassen, die eine Gefährdung einer in der Beladestation 15 tätigen Person durch das in der Arbeitsstation 16 bearbeitete Werkstück, durch die dabei anfallenden Späne oder durch Werkzeugbruch verhindert.

Bei einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können zwei Planscheiben auf einem Doppeltisch mit ihren Drehantrieben fest angeordnet sein, während die beiden Ständer mit dem Querbalken auf entsprechenden Führungen so verfahrbar sind, daß sich der Support über dem Doppeltisch aus dem Bereich der einen Planscheibe in den Bereich der anderen Planscheibe bewegen läßt. In diesem Fall ergeben sich die Beladestation und die Arbeitsstation durch die Bewegung des Portals aus den Ständern 1 und dem Querbalken 2, indem die eine Planscheibe zum Beladen freigegeben wird, während sich die andere Planscheibe im Bereich eines Supports zur Bearbeitung befindet. Bei dieser Ausführungsform verläuft die durch die senkrechten Drehachsen der Planscheiben gelegte Ebene senkrecht zur durch das Portal aus den Ständern 1 und dem Querbalken 2 gebildeten Ebene, wie dies auch bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine kann darin bestehen, daß zwei Planscheiben nebeneinander parallel angeordnet sind, wobei die durch die senkrechten Drehachsen der Planscheiben gelegte Ebene parallel zu der durch das aus den Ständern 1 und dem Querbalken 2 gebildete Portal gelegten Ebene liegt. In diesem Fall braucht nur der Support aus dem Bereich der einen Planscheibe in den Bereich der anderen Planscheibe bewegt zu werden, so daß die Planscheibe, über der sich der Support befindet, die Arbeitsstation bildet, während die andere Planscheibe, über der sich kein Support befindet, die Beladestation bildet.

Claims (8)

1. Werkzeugmaschine, insbesondere Vertikal-Schleifmaschine, in Portalausführung mit an zwei Ständern angeordnetem Querbalken und mindestens einem auf Führungen am Querbalken verfahrbaren Support für Bearbeitungswerkzeuge sowie einer unterhalb des Supports angeordneten angetriebenen Planscheibe mit senkrechter Drehachse zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere, unterhalb des Supports (3, 4) parallel zur ersten angeordnete, angetriebene Planscheibe (12), wobei abwechselnd die eine Planscheibe (12) zur Bearbeitung eines Werkstücks und die andere Planscheibe (12) zum Beladen, Richten, Umspannen und Abspannen dient.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Portalbereich unterhalb des Supports (3, 4) ein Doppeltisch (6) mit zwei senkrecht zum Querbalken (2) verlaufenden Führungsbetten (7) und zwei darauf einschließlich ihrer Antriebe (13) zwischen einer Beladestation (15) und einer Arbeitsstation (16) verschiebbare Planscheiben (12) angeordnet sind.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsstation (16) vor dem Querbalken (2) und die Beladestation (15) hinter dem Querbalken (2) angeordnet sind.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Planscheiben (12) auf einem Doppeltisch (6) angeordnet sind und die Ständer (1) mit dem Querbalken (2) über dem Doppeltisch aus dem Bereich der einen Planscheibe (12) in den Bereich der anderen Planscheibe (12) verfahrbar sind.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg der Planscheiben (12) bzw. der Ständer (1) durch Anschläge (10) am Doppeltisch bzw. der Ständerführungen begrenzt ist.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, gekennzeichnet durch quer zur Bewegungsrichtung wirkende Spannvorrichtung (9) an den Führungen.

7. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Planscheiben (12) unterschiedlich gestaltet, insbesondere unterschiedlich groß sind.

8. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks auf einer Werkzeugmaschine, insbesondere auf einer Vertikal-Schleifmaschine, in Portalausführung mit an zwei Ständern angeordnetem Querbalken und mindestens einem, auf Führungen am Querbalken verfahrbaren Support für Bearbeitungswerkzeuge, gekennzeichnet durch die abwechselnde Verwendung von zwei parallel zueinander unterhalb des Arbeitsbereichs des Supports angeordnete oder dorthin verfahrbare, angetriebene Planscheiben mit senkrechter Drehachse zum Beladen, Richten, Umspannen und Abspannen eines Werkstücks in einer Beladeposition der einen Planscheibe und zum gleichzeitigen Bearbeiten eines Werkstücks in einer Arbeitsposition der anderen Planscheibe.