DE4419610A1

DE4419610A1 - CNC-Drehmaschine für schwere Zerspanung

Info

Publication number: DE4419610A1
Application number: DE19944419610
Authority: DE
Inventors: Volker Dr Ing Thomas
Original assignee: Niles Simmons Industrieanlagen GmbH
Current assignee: Niles Simmons Industrieanlagen GmbH
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2014-06-04
Also published as: DE4419610C2

Description

Die Erfindung betrifft eine CNC-Drehmaschine für schwere Zerspa nung mit einem parallel zur Drehachse verfahrbaren Längsschlitten und darauf senkrecht zur Drehachse verschiebbaren Querschlitten mit Aufnahmen für Bearbeitungswerkzeuge.

Die Außenbearbeitung wird vorzugsweise mit einem radial angeord neten, die Innenbearbeitung mit einem axial angeordneten Dreh werkzeug ausgeführt.

Um die Innen- und Außenbearbeitung von Werkstücken auf Drehma schinen produktiv durchführen zu können, sind verschiedene Lösungen hinsichtlich der Anzahl und Anordnung der Werkzeuge und Schlittenanordnungen bekannt.

In DE-GM 74 14 291 werden z. B. zwei Querschlitten nebeneinander auf einem Längsschlitten geführt, die jeweils mehrere Werkzeughalter tragen.

Zur Werkzeugaufnahme sind weitverbreitet sogenannte Scheibenre volver, auch als Werkzeughalter oder Bearbeitungsaggregate be zeichnet die meist schwenkbar auf einem Querschlitten angeordnet sind. Diese besitzen mehrere Werkzeugaufnahmen, von denen eine programmierbar in Arbeitsstellung gebracht werden kann. Zur Innenbearbeitung von Werkstücken wird in derartige Werkzeugauf nahmen eine Bohrstange eingesetzt.

Weitere Entwicklungen betrafen insbesondere die Komplettbearbei tung in einer Werkstückspannung durch die Anbringung umlaufender Werkzeuge. Diese wurden wiederum auf Werkzeugaufnahmen von Quer schlitten, nebeneinander verschieb- und verstellbar, mittels Schwenkachsen wie z. B. in EP 0144306 angebracht.

Scheibenrevolver können nur eine begrenzte Anzahl Werkzeuge aufnehmen. Um diesen Nachteil zu umgehen sind Einrichtungen mit Einzelwerkzeugaufnahmen und automatischem Werkzeugwechsel aus einem Werkzeugmagazin in die Werkzeugaufnahme und zurück bekannt. An Drehmaschinen werden vorzugsweise radial (senkrecht zur Dreh achse des Werkstückes) und axial (parallel zur Drehachse des Werkstückes) wirkende Werkzeuge benötigt. Das wird bei Maschinen mit Einzelaufnahme und automatischem Werkzeugwechsel z. B. dadurch erreicht, daß eine Schwenkeinrichtung die Werkzeugaufnahme von der radialen in die axiale Lage und umgekehrt überführen kann. Der Nachteil besteht darin, daß die Schwenkeinrichtung im Kraft fluß der Maschine liegt und damit die Gesamtsteife mindert.

Weiterhin sind bei Anwendung von Scheibenrevolvern und auch anderen meist schwenkbaren Werkzeughaltern die Behinderungen im Arbeitsraum der Maschine nachteilig. Die Werkzeugaufnahmen ragen mit den angebrachten Werkzeugen in bestimmte Richtungen und können Kollosionsgefahr hervorrufen. Übliche Bohrstangen haben bestimmte Längen, die nicht den jeweiligen sich ändernden Anfor derungen hinsichtlich der Werkstückabmessungen angepaßt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde radial und axial wirkende Drehwerkzeuge für die Bearbeitung einsetzen zu können, ohne daß sie sich bei der Bearbeitung gegenseitig behindern und ohne daß eine Schwenkeinrichtung im Kraftfluß liegt. Das soll dadurch erreicht werden, daß je eine axiale und eine radiale Werkzeugaufnahme vorgesehen werden bei spezieller Zuordnung zu einander, die aus einem Werkzeugmagazin mit Werkzeugen bestückt werden können. Damit soll weiterhin insbesondere für schwere Zerspanung und oder bei der Bearbeitung komplizierter Konturen für die Innen- und Außenbearbeitung mittels eines Doppel-Quer schlittensystems und spezieller Werkzeugaufnahmen eine hohe Stabilität bei der mechanischen Bearbeitung erzielt werden. Die Lösung soll für automatischen Werkzeugwechsel und den Einsatz modularer Werkzeugköpfe geeignet sein. Es soll ohne Schwenkein richtungen ein optimaler Kraftschluß von der Werkzeugschneide bis zum Maschinenbett realisiert werden. Bei Innenbearbeitung sollen die Werkzeuge nur soweit auskragen, wie das für die jeweilige Bearbeitungsaufgabe notwendig ist. Dies soll durch eine in der Auskraglänge veränderbare und feststellbare Bohrstange, die in der Zylinderbohrung des Querschlittens positioniert wird, erfol gen. Das Bearbeitungswerkzeug ist jeweils an der Bohrstangen stirnseite angebracht. Durch den Einsatz eines Doppelquerschlit tens soll die Werkzeugpositionierung auf Drehmitte möglich sein, ohne daß bei Verwendung des axialen Werkzeuges der Querschlitten aus seiner Führung herausfahren muß und daß bei Verwendung des radialen Werkzeuges trotzdem der kürzeste Kraftfluß von der Zerspanstelle zum Bett gewährleistet bleibt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für eine CNC-Drehmaschine für schwere Zerspanung dadurch gelöst, daß

- der Querschlitten einen zweiten Querschlitten mit gleicher Vorschubrichtung trägt, der mindestens eine radiale und eine axiale Werkzeugaufnahme hat,
- der zweite Querschlitten von einem Vorschubantrieb als NC-Achse angetrieben wird und mit dem ersten Querschlitten durch eine Klemmeinrichtung arretiert werden kann.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit den Verschiebemöglichkeiten der beiden Querschlit ten die Werkzeuge in die gewünschte Arbeitsposition gelangen können, und der Werkzeughalter für die axiale Bearbeitung in Drehmitte gebracht werden kann, ohne daß die Führungen freigefah ren werden. Die Doppelschlittenanordnung ermöglicht eine hohe Stabilität und optimalen Kraftfluß während der Bearbeitung. Durch die Anordnung der Werkzeugaufnahmen auf dem zweiten Querschlit ten, radial und axial rechtwinklig dazu, bestehen keine Behinder ungen und die Bearbeitungsmöglichkeit des Hinterbunddrehens ist vorhanden. Die Bewegung zwischen den beiden Querschlitten, die nur beim Übergang von Innen- zu Außenbearbeitung und umgekehrt auszuführen ist, hat den Vorteil, daß trotz extremer Einstellung der Werkzeugposition niemals die Führungen freifahren, so daß keine Verschmutzungsgefahr für die Gleitführungen besteht. Wei terhin besteht die Möglichkeit, während der Bearbeitung, durch die Klemmung des Längsschlittens mit dem ersten Querschlitten und die Klemmung des ersten und zweiten Querschlitten bzw. einer Klemmung zwischen dem ersten Querschlitten und dem zweiten Quer schlitten eine hohe Stabilität bei schwerer Zerspanung zu erzie len. Die Hauptschnittkraft wird annähernd senkrecht über die Schlitten in das Bett abgeleitet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch mög lich, daß das für die Innen- und oder Planbearbeitung vorgesehene Werkzeug an der Stirnseite einer Bohrstange angeordnet ist, die in ihrer Werkzeugaufnahme axial verschiebbar ist und im positio nierten Zustand geklemmt werden kann.

Dadurch wird erreicht, daß die über Klemmechanismen feststellbare Bohrstange nur soweit aus der Bohrung im zweiten Querschlitten ausgefahren wird, wie das für die Bearbeitung des Werkstückes erforderlich ist. Damit wird besonders die Innenbearbeitung mit großen Zerspanungsleistungen ratterfrei möglich. Die Bohrstange ist vorzugsweise länger als die Aufnahmebohrung und direkt in einem kompakten Querschlittengehäuse, das als Bohrstangenaufnahme dient, eingespannt.

Weiterhin ist es natürlich möglich, mit den vorgesehenen Werkzeug aufnahmen anstelle feststehender auch rotierende Werkzeuge ein zusetzen, bzw. eine Kombination eines festen und eines rotierenden Werkzeuges. Als rotierendes Werkzeug kann z. B. ein Drehfräser verwendet werden.

Die Erfindung kann auch an Drehmaschinen mit mehreren Querschlit ten, die nebeneinander angeordnet sind, (vorzugsweise wenn ein Querschlitten mit Werkzeugaufnahmen an der Drehspindel zugewand ten Seite und daneben die vorgeschlagene Querschlittenausführung auf einem gemeinsamen Längsschlitten angebracht ist), zum Ein satz kommen.

Die Erfindung wird an mehreren beispielhaften Ausführungen darge stellt und beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 Vorderansicht einer Drehmaschine mit der Querschlittenanordnung und längsverstellbaren Bohrstange bei Innenbearbeitung

Fig. 2 Vorderansicht einer Drehmaschine mit erfindungsgemäßer Außenbearbeitung

Fig. 3 Anordnung der Querschlitten bei radialer Bearbeitung

Fig. 4 Anordnung der Querschlitten bei axialer Bearbeitung

Bezugszeichenliste

1 Längsschlitten
2 erster Querschlitten
3 zweiter Querschlitten
4 Werkzeugaufnahme für radiale Bearbeitung (außen)
5 Werkzeugaufnahme für axiale Bearbeitung (innen)
6 Werkzeug für Außenbearbeitung
7 Werkzeug für Innenbearbeitung
8 längsverstellbare Bohrstange
9 Bett
10 Vorschubachse (x)
11 Vorschubachse (z)
12 Längsschlittenführungen
13 Verstellung und Klemmung der Bohrstange
14 Klemmeinrichtung
15 Drehmitte
16 Führungsflächen des ersten Querschlittens am Längs schlitten.

Die Erfindung wird an einer üblichen CNC-Drehmaschine für schwere Zerspanung dargestellt. Nachfolgend werden einige für die Erfindung bedeutende Baugruppen erläutert. Während der Bearbei tung des Werkstückes sind die Querschlitten (2) und (3) durch die eine Klemmeinrichtung (14) fest miteinander verbunden. Das Werk zeug (6) bzw. (7) wird in bekannter Weise durch eine Vorschub spindel (10) in die gewünschte Lage zur Werkstückmitte (15) gebracht.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine erfindungsgemäße Drehmaschine mit einem Bett (9) und Längsschlittenführungen (12). Auf einem axial verfahrbaren Längsschlitten (1) sind die Querschlitten (2) und (3) übereinander angebracht. Der Querschlitten (3) trägt die radiale Werkzeugaufnahme (4) und die axiale Werkzeugaufnahme (5).

Beide Werkzeugaufnahmen sind für einen automatischen Wechsel einsetzbar. Wenn z. B. die radiale Werkzeugaufnahme (4) im Ein satz war (nach Fig. 3), und es soll anschließend mit der axialen Werkzeugaufnahme gearbeitet werden, dann werden die miteinander verklemmten Querschlitten (2) und (3) durch die Vorschubachse (10) in eine von der Drehmitte (15) entfernte Lage gebracht.

Anschließend wird der Querschlitten (2) mit dem Längsschlitten (1) über eine nicht dargestellte Klemmeinrichtung verbunden, die Klemmung (14) zwischen Querschlitten (2) und Querschlitten (3) gelöst und Querschlitten (3) gegenüber Querschlitten (2) durch die Vorschubachse (10) um das Maß A (Fig. 3, 4) verschoben.

Damit ist die Arbeitsstellung für die axiale Werkzeugaufnahme (5) erreicht, Querschlitten (2 , 3) werden über die Klemmeinrichtung (14) wieder miteinander verbunden und die Klemmung zwischen Quer schlitten (2) und Längsschlitten (1) wird gelöst. Damit wird er reicht, daß der Querschlitten (2) beim Verfahren der Werkzeuge (6) und (7) niemals über die Führungsflächen am Längsschlitten (16) hinausfahren muß. Entsprechend der zu bearbeitenden Innen kontur des Werkstückes wird die längsverstellbare Bohrstange (8) durch die Verstellung (13) soweit ausgefahren, wie es das jewei lige Werkstück verlangt.

In Fig. 3 ist die Stellung von Werkzeug (6) in der Nähe der Drehmitte (15) dargestellt. Es ist zu erkennen, daß der Quer schlitten (2) trotz dieser extremen Stellung die Führung (16) am Längsschlitten nicht überfährt und daß der Kraftfluß vom Werkzeug (6) über Querschlitten (3) , Querschlitten (2) und Längsschlitten (1) direkt in die Führungsbahn (12) geleitet wird.

In Fig. 4 ist die Stellung von Werkzeug (7) in der Nähe der Drehmitte (15) dargestellt. Durch die andere Stellung von Quer schlitten (2) zu Querschlitten (3) fährt Querschlitten (2) auch in dieser extremen Schlittenstellung nicht über seine Führungs flächen (16) am Längsschlitten (1) hinaus, und der Kraftfluß von Werkzeug (7) über Querschlitten (2), Querschlitten (3) und Längs schlitten (1) erfolgt wieder auf direktem Wege, ohne nachgiebige Kragarme, bis zur Führungsbahn (12).

Claims

1. CNC-Drehmaschine für schwere Zerspanung mit einem parallel zur Drehachse verfahrbaren Längsschlitten und darauf senkrecht zur Drehachse verschiebbaren Querschlitten mit Aufnahmen für Bearbei tungswerkzeuge dadurch gekennzeichnet, daß

- der Querschlitten (2) einen zweiten Querschlitten (3) mit gleicher Vorschubrichtung trägt, der mindestens eine radiale (4) und eine axiale Werkzeugaufnahme (5) hat,
- der zweite Querschlitten (3) von einem Vorschubantrieb als NC- Achse (10) angetrieben wird und mit dem ersten Querschlitten (2) durch eine Klemmeinrichtung (14) arretiert werden kann.

2. CNC-Drehmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das für die Innen-und oder Planbearbeitung vorgesehene Werk zeug (7) an der Stirnseite einer Bohrstange (8) angeordnet ist, die in ihrer Werkzeugaufnahme (5) axial verschiebbar ist und im positionierten Zustand geklemmt werden kann.

3. CNC-Drehmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahmen (4) und (5) feststehende und oder rotie rende Werkzeuge beinhalten.