DE1552393B1

DE1552393B1 - Schwerwerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE1552393B1
Application number: DE19661552393
Authority: DE
Inventors: Julius Dahl; Hucks Dr-Ing Helmut; Fritz Noa
Original assignee: Froriep Maschf GmbH
Current assignee: Froriep Maschf GmbH
Priority date: 1966-10-31
Filing date: 1966-10-31
Publication date: 1969-10-16
Also published as: US3460435A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwerwerk- Voraussetzungen für eine möglichst weitgehende zeugmaschine mit einer drehbaren Werkstück- Fertigstellung eines Werkstückes in einer Aufspanaufnahme in Form einer Planscheibe bzw. eines Auf- nung bietet.

spanntisehes und einer an einem linear verstellbaren Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß

Werkzeugträger schwenkbar angeordneten Kopf mit 5 der am Werkzeugträger vorgesehene Kopf mit der einer drehantreibbaren Werkzeugspindel, wobei die Werkzeugspindel mittels numerisch steuerbarer An-Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werk- triebe um zwei Achsen dreh- oder schwenkbar ist. stück in drei linearen Achsen und um wenigstens Durch Verwendung einer Bahnsteuerung kann bei zwei Dreh- oder Schwenkachsen numerisch steuerbar gleichzeitigem Ablauf dieser Bewegungen das Werksind, ίο zeug auf einer beliebigen räumlichen Bahn geführt

Es ist eine numerisch gesteuerte Werkzeug- werden. Dies ist von besonderem Vorteil, weil nun maschine bekannt (USA.-Patentschrift 3 232141), der im Verhältnis zum Werkstück kleinere und leichbei der eine drehbare Werkstückaufnahme auf einem tere Kopf Bewegungen übernehmen kann, die sonst Kreuztisch angeordnet ist, so daß die Werkstück- vom Werkstück bzw. das Werkstück tragenden EIeaufnahme außer der Drehbewegung lineare Bewegun- 15 menten auszuführen wären. Die-erfindungsgemäße gen in zwei verschiedenen horizontalen Richtungen Maschine ermöglicht es also, komplizierte Formen ausführen kann. An einem Ständer der Maschine ist in drei Dimensionen in sehr günstiger Weise herein Schlitten vertikal verstellbar, der einen um eine zustellen. Wird der Kopf mit einem feststehenden horizontale Achse drehbaren Kopf mit einer Werk- Werkzeug versehen, so lassen sich z. B. Dreharbeiten zeugspindel aufweist. An dem drehbaren Kopf läßt 20 wie auf einer konventionellen Karusselldrehmaschine sich zusätzlich noch eine parallel zu der Werkzeug- ausführen, wobei die Einstellbarkeit des Kopfs ebenspindel axial verschiebbare Hilfsspindel vorsehen. falls von Vorteil ist. Durch die Erfindung ist somit ^ Die Werkzeugspindel selbst kann bei dieser Maschine eine Universal-Werkzeugmaschine geschaffen, auf der ^ nur zwei Bewegungen ausführen, nämlich eine Werkstücke der verschiedensten Art in Unterschied-Schwenkung durch Drehen des Kopfes und eine 25 licher Weise besonders zweckmäßig bearbeitet wervertikale Bewegung durch Verstellen des den Kopf den können.

tragenden Schlittens. Alle anderen Bewegungen müs- Das drehend antreibbare Werkzeug kann z. B. ein

sen vom Werkstück ausgeführt werden. Dies ist von Stirnfräser oder Messerkopf sein. Es wird durch die Nachteil, wenn z.B. Ausnehmungen am Werkstück numerische Steuerung mit seiner Drehachse in gehergestellt oder vertieft liegende Konturen bearbeitet 30 wünschter Zuordnung zur Flächennormale des jewerden sollen, beispielsweise durch Fräsen. Dazu weüs bearbeiteten Elements am Werkstück geführt, müssen dem Werkstück dann wenigstens zwei ver- Weiterhin kann das Werkzeug auch eine Schleifschiedene Bewegungen erteilt werden. scheibe sein, z. B. eine Topf scheibe.

In der modernen Technik gibt es Werkstücke, Eine zweckmäßige Ausführung der Maschine beinsbesondere auch solche von erheblichen Ausmaßen, 35 steht darin, daß der Werkzeugträger in an sich bedie nicht nur Fräsarbeitsgänge erfordern, sondern an kannter Weise vertikal verstellbar an einem Support denen auch eine Drehbearbeitung vorgenommen wer- angeordnet ist, der seinerseits horizontal an einem den muß. Bei Senkrechtdrehmaschinen ist es be- von einem Ständer gehaltenen Querbalken verschiebkannt, einen Werkzeugträger so zu gestalten, daß in bar ist. Es können mit einer so ausgebildeten Maihn außer einem Halter für ein Drehwerkzeug wahl- 40 schine auch sehr hohe oder unregelmäßige Werkweise auch andere Werkzeughalter mit drehbaren stücke mit räumlich gekrümmten Flächen ohne Werkzeugen einsetzbar sind (deutsche Auslegeschrift Schwierigkeiten bearbeitet werden. (1180 603), so daß z.B. in das Werkstück Löcher Zusätzlich zu den bestehenden Möglichkeiten kann

gebohrt oder Nuten eingefräst werden können. Für auch die Drehbewegung der Werkstückaufnahme um ä diese Zwecke kann die Planscheibe einer Karussell- 45 ihre Drehachse in an sich bekannter Weise numerisch drehmaschine außer einer mittels Hauptantriebs be- steuerbar sein, wodurch sich eine weitere Vergrößewirkten Umlaufbewegung für die Drehoperationen rung des Einsatzbereiches der Maschine ergibt, einen Schleichgang als Rundlaufvorschub erhalten, Die numerische Steuerung kann außer zur Bearbei-

bzw. es kann eine Teilvorrichtung vorgesehen wer- tung räumlich gekrümmter Flächen mittels eines den. Bekannt ist auch ein Zweiständer-Fräs- und 50 Fräs- oder Schleifwerkzeuges auch zur Durchführung Bohrwerk (deutsche Patentschrift 946 500), bei dem von Drehoperationen eingesetzt werden. Dabei werein Spindelstock mit einem Universalfräskopf und mit den beispielsweise nur die linearen Bewegungen des einem Werkzeugträger zum Senkrechtdrehen aus- Werkzeugträgers in zwei Richtungen bahngesteuert, gerüstet werden kann. Mit derartigen Maschinen Selbstverständlich kann die Steuerung hierbei außerist es jedoch nicht möglich, außer der Durchführung 55 dem das Schalten der Drehzahlen der Planscheibe von Drehoperationen mit umlaufendem Werkstück und weitere für den Arbeitsablauf wichtige Komauch räumlich gekrümmte Flächen zu erzeugen. mandos übernehmen. Insbesondere läßt sich die

Ziel der Erfindung ist es, bestehende Unzulänglich- Maschine auch mit einem durch die Steuerung schaltkeiten und Nachteile zu überwinden und eine nume- baren Revolverkopf ausstatten, risch gesteuerte Maschine der eingangs genannten 60 Außer Dreh-, Fräs- und Schleifwerkzeugen können Art zu schaffen, die vielseitig einsetzbar ist und in weiterhin auch Bohrwerkzeuge, Honwerkzeuge oder besonders zweckmäßiger Weise die Bearbeitung von sonstige Werkzeuge zum Einsatz gelangen. Die Ma-Werkstücken mit komplizierten Formen gestattet, schine läßt sich ferner mit einem Werkzeugwechselinsbesondere auch großer und schwerer Werkstücke, magazin ausstatten.

wie sie z.B. in der modernen Luftfahrttechnik und 65 Die erfindungsgemäße Maschine stellt ein echtes in der Raumfahrt- und Raketentechnik benötigt wer- Maschinen- oder Bearbeitungszentrum dar, welches den. Die Erfindung strebt weiterhin die Schaffung die Bearbeitung komplizierter räumlicher Formen einer Maschine an, die als Bearbeitungszentrum alle ohne Modell od. dgl. ermöglicht und außerdem in

Claims

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der Lage ist, Arbeitsgänge wie Drehen, Bohren, Frä- besonders dargestellten numerischen Bahnsteuerung sen, Schleifen usw. mit der Leistung einer sonst an sich bekannter Ausführung lassen sich die durch jeweils benötigten konventionellen Einzelmaschine Pfeile x, y, ζ angegebenen linearen Bewegungen des auszuführen, sei es über Handeingabe oder von einem Bettschlittens 11 in der einen horizontalen Ko-

Informationsträger numerisch gesteuert. 5 Ordinate, des Supportes 4 in der zweiten horizontalen

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungs- Koordinate und des Werkzeugträgers 5 in der ver-

beispiel der erfindungsgemäßen Maschine. Es zeigt tikalen Koordinate steuern. Als numerisch steuerbare

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der Ma- Winkelbewegungen können vorhanden sein eine Vor-

schine, Schubbewegung der Planscheibe 13 um die Achse c

F i g. 2 den unteren Teil eines Werkzeugträgers in io sowie eine Schwenkbewegung des Kopfes 6 um die

vergrößerter Darstellung, Achse α bzw. um die Achse b mit Hilfe der Antriebe

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie HI-III in 23 und 24. Es ist normalerweise jedoch nicht erfor-

F i g. 2, derlich, sechs Bewegungen numerisch zu steuern,

F i g. 4 ein Beispiel für ein auf der Maschine zu sondern es genügt selbst zur Bearbeitung sphärischer

bearbeitendes Werkstück in Draufsicht und 15 Flächen eine fünfachsige Bahnsteuerung.

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 4. Abweichend von der dargestellten Ausführung

Bei der in Fig. 1 dargestellten Maschine ist ein kann z.B. der Support4 auch einen verschwenk-Ständer 1 auf einem Bett 2 verschiebbar angeordnet. baren Drehteil aufweisen, in dem dann der Werk-Arn Ständer 1 ist in vertikaler Richtung ein Quer- zeugträger verschiebbar gehalten ist. Die Bewegung balken 3 verstellbar, an dem ein Planschlitten oder 20 des Drehteils kann dabei eventuell auch numerisch Support 4 horizontal verschiebbar ist. Im Support 4 gesteuert werden und z. B. an die Stelle einer anderen ist ein Werkzeugträger 5 in Form eines Stößels oder numerisch gesteuerten Winkelbewegung treten.
Schiebers vertikal verstellbar. Dieser Werkzeugträger Mit der Erfindung ist eine universelle Werkzeugist an seinem unteren Ende mit einem um eine maschine geschaffen worden. Bei Drehoperationen Achse α schwenkbaren Kopf 6 ausgerüstet, der so- 25 sind alle Vorteile wie auch z. B. bei einer Einständerwohl ein drehend antreibbares Werkzeug 7 als auch Karusselldrehmaschine oder einer ähnlichen Drehein oder mehrere feststehende Werkzeuge aufnehmen maschine gegeben. Außerdem können auf derselben kann. Zum Antrieb drehbarer Werkzeuge dient ein Maschine schwierige sphärische Raumformen gefräst Elektromotor 9 und gegebenenfalls ein im Werkzeug- werden durch die simultane Steuerung der einzelnen träger 5 untergebrachtes, nicht wiedergegebenes Ge- 30 Achsen in der jeweiligen Kombination. Schließlich triebe. Der schwenkbare Kopf 6 ist in einem gabel- lassen sich auch sonstige Bearbeitungsgänge entspreförmigen Halter 8 gelagert, der seinerseits um eine chend der Arbeitsweise konventioneller Einzweck-Längsachse b des Werkzeugträgers 5 drehbar ist. maschinen durchführen. Es bestehen dabei vielfältige

Wie aus den F i g. 2 und 3 im einzelnen hervor- Möglichkeiten durch entsprechenden Werkzeuggeht, weist der im Werkzeugträger 5 mit Hilfe von 35 wechsel und Teilbetrieb der numerischen Steuerung Wälzlagern 20 drehbar gelagerte gabelförmige Hai- bzw. durch Austausch eines Fräskopfes gegen einen ter8 einen Zahnkranz 21 auf, in den das Ritzel 22 Revolverkopf oder durch zusätzliche Anbringung eines spielfreien Getriebes eingreift, das in beiden eines Werkzeugwechselmagazins.
Drehrichtungen mittels eines Antriebs 23 angetrieben In den F i g. 4 und 5 ist als Beispiel ein Werkstück werden kann. 40 dargestellt, wie es ohne Schwierigkeiten in ein und

Ein weiterer Antrieb 24 dient zum Schwenken des derselben Aufspannung mit der erfindungsgemäßen

im Halter 8 mittels Wälzlager 25 gelagerten Kopfes 6, Maschine bearbeitet werden kann, wobei der Aus-

wobei das Ritzel26 eines spielfreien Getriebes in ein gangszustand der in Fig. 5 gestrichelt eingezeichne-

Zahnsegment 27 des Kopfes eingreift. ten Linie entsprechen kann. Die radial verlaufenden,

Im Kopf 6 ist die Werkzeugspindel 28 gelagert, 45 sattelartig gekrümmten Erhebungen 35 werden durch

die z.B. einen Stirnfräser7 oder aber auch ein numerisch gesteuertes Profilfräsen herausgearbeitet,

anderes Werkzeug aufnehmen kann und die vom Der Flansch 36 und das mittlere Durchgangsloch 37

Elektromotor9 (Fig. 1) und gegebenenfalls einem können gedreht werden. Letzteres kann außerdem

drehzahlveränderbaren Getriebe durch eine Welle 29 auch noch geschliffen werden. Ferner können die

über Kegel- und Stirnräder 30 antreibbar ist. so einzelnen Bohrungen 38 gebohrt werden.

Wie in den F i g. 2 und 3 strichpunktiert angedeutet

ist, läßt sich nach Entfernen des drehend antreib- Patentansprüche:
baren Werkzeuges 7 auf den Kopf 6 ein Werkzeughalter 31 für ein oder mehrere feststehende Werk- 1. Schwerwerkzeugmaschine mit einer drehzeuge, wie Drehmeißel 32 od. dgl., aufsetzen. Es ist 55 baren Werkstückaufnahme in Form einer Planaber auch möglich, die Anbringung eines schaltbaren scheibe bzw. eines Aufspanntisches und einem Revolverkopfes vorzusehen. an einem linear verstellbaren Werkzeugträger

Im rechten Winkel zu dem den Ständer 1 tragen- schwenkbar angeordneten Kopf mit einer drehden Bett 2 ist ein weiteres Bett 10 angeordnet, auf antreibbaren Werkzeugspindel, wobei die ReIadem ein Schlitten 11 verschiebbar ist, der einen 60 tivbewegungen zwischen Werkzeug und Werk-Untersatz 12 mit einer um die Achse c drehbaren stück in drei linearen Achsen und um wenigstens Planscheibe 13 trägt. Die Planscheibe 13 ist mittels zwei Dreh- oder Schwenkachsen numerisch eines beispielsweise im Untersatz oder im Schlitten steuerbar sind, dadurch gekennzeichangeordneten Hauptantriebes zur Durchführung von net, daß der am Werkzeugträger (5) vor-Drehoperationen antreibbar, und sie ist ferner mittels 6s gesehene Kopf (6) mit der Werkzeugspindel (28) eines gesonderten Rundvorschubantriebes um die mittels numerisch steuerbarer Antriebe (23,24) Achse c spielfrei drehbar. um zwei Achsen (a, b) dreh- oder schwenkbar ist.

Mittels einer in ihren einzelnen Elementen nicht 2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, da-

durch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (5) in an sich bekannter Weise vertikal verstellbar an einem Support (4) angeordnet ist, der seinerseits horizontal an einem von einem Ständer (1) gehaltenen Querbalken (3) verschiebbar ist.

3. Werkzeugmaschine nach „einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Drehbewegung der Werkstückaufnahme (13) um ihre Drehachse (c) in an sich bekannter Weise numerisch steuerbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen