DE3511790A1

DE3511790A1 - Vertical turning machine

Info

Publication number: DE3511790A1
Application number: DE19853511790
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. 4005 Meerbusch Teipel
Original assignee: Schiess AG
Current assignee: Schiess AG
Priority date: 1985-03-30
Filing date: 1985-03-30
Publication date: 1986-10-02

Abstract

Vertical turning machine with a face plate and a cross rail which is arranged in front of the machine column and on which the cross-rail carriage is traversable in the direction of the X-axis and the vertical tool slide is traversable in the cross-rail carriage in the direction of the Z-axis by means of numerical control. On its top side, the machine column in this vertical turning machine has a slideway which runs in the plane of the X-axis but at right angles to it and is designed as an NC-controlled Y-axis for moving an intermediate piece in the direction away from and towards the face plate, on the front side of which the cross rail, with cross-rail carriage adjustable in the X- and Z-direction as NC-controlled axes and vertical tool slide, is arranged, and which is provided with an NC-controlled C-axis of rotation of the face plate.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Senkrechtdrehmaschine, auch Karusselldrehmaschine genannt. Diese Maschinen sind mit einer um eine senkrechte Achse drehenden Planscheibe, einem Querbalkensupport und einem darin in senkrechter Richtung verstellbaren Werkzeugschieber ausgestattet, der die Spannvorrichtung für den Drehmeißel trägt.The invention relates to a vertical lathe, including a vertical lathe called. These machines are equipped with a faceplate rotating around a vertical axis, a crossbar support and a tool slide that can be adjusted in the vertical direction equipped, which carries the clamping device for the turning tool.

Von Karusseldrehmaschinen konventioneller Bauart können außer Dreharbeiten nur Fräsarbeiten entlang der Querbalkenachse (X-Achse) ausoeführt werden. Seit längerer Zeit geht aber die Entwicklungstendenz dahin den Anwendungsbereich solcher Maschinen über die Drehbearbeitung hinaus zu erweitern. Zunächst konnten die Einsatzmöglichkeiten dieser Maschinen dadurch erweitert werden, daß außer der numerischen (I:C) Steuerung des Ouerbalkensupportes (X-Achse) und des Senkrecht-Werkzeugschiebers (Z-Achse) auch die Rotationsachse der Planscheibe (C-Achse) mit einer NC-Vorschubsteuerung versehen wurde.In addition to turning work, conventional lathes can be used for vertical lathes only milling work can be carried out along the cross-beam axis (X-axis). For a long time Time goes however the development tendency towards the application range of such machines expand beyond turning. First of all, the possible uses These machines can be expanded by the fact that besides the numerical (I: C) control the crossbar support (X-axis) and the vertical tool slide (Z-axis) also the axis of rotation of the faceplate (C-axis) with an NC feed control was provided.

In Verbindung mit einer auf dem Querbalkensupport angeordneten Fräseinrichtung können so ausgestattete Maschinen Bohr-, Fräs- und auch Gewindeschneidarbeiten auf Kreisen der Planscheiben-Rotationsachse (C-Achse) und auf Geraden die durch das Planscheibenzentrum laufen ausführen.In connection with a milling device arranged on the crossbeam support machines equipped in this way can carry out drilling, milling and thread cutting work Circling the faceplate rotation axis (C-axis) and straight lines through the Run faceplate center.

Wesentlicher Nachteil dieser Maschinenkonfiguration ist, daß lineare Fräsoperationen nur in der Ebene des Querbalkens (X-Achse) bzw. des Senkrecht-Werkzeugschiebers (Z-Achse) möglich sind.The main disadvantage of this machine configuration is that linear Milling operations only in the plane of the crossbar (X-axis) or the vertical tool slide (Z-axis) are possible.

Bei der spangebenden Bearbeitung großvolumiger #Werkstücke, beispielsweise Reaktorgefäße für chemische Prozesse oder für Kernkraftwerke, müssen außer den Drehoperationen auch Fräsarbeiten an Flächen durchgeführt werden, welche in den unterschiedlichsten räumlichen Ebenen verlaufen. Dadurch wird der Einsatz einer Drehmaschine und eines Fräswerks erforderlich, so daß das Werkstück auf einen anderen Maschinentisch umgesetzt, neu gespannt und ausgerichtet werden muß.When machining large # workpieces, for example Reactor vessels for chemical processes or for nuclear power plants must, in addition to the turning operations Milling work can also be carried out on surfaces, which are in the most varied of areas spatial levels run. This makes the use of a lathe and a Milling unit required so that the workpiece can be transferred to another machine table, must be re-tensioned and aligned.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zu schaffen, mit der es möglich ist, an großvolumigen Werkstücken mit beliebig gerichteten kubischen oder polygonen Bearbeitungsflächen Dreh-, Fräs-, Bohr- und Gewindeschneidarbeiten in einer Aufspannung auf der Planscheibe durchzuführen, so daß ein Umspannen und der Einsatz von gesonderten Fräs-, Bohr- und Gewindeschneidmaschinen nicht mehr erforderlich ist.The invention is based on the object of creating a machine with which it is possible to work on large-volume workpieces with arbitrarily oriented cubic or polygonal machining surfaces turning, milling, drilling and thread cutting work to be carried out in one clamping on the faceplate, so that a reclamping and the use of separate milling, drilling and thread cutting machines is no longer necessary is required.

Bei sehr großen Karusselldrehmaschinen in offener Einständer-Bauweise wurde diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Planscheibe mit ihrem Antrieb in einem vom Maschinenkörper getrennten Untersatz angeordnet ist, welcher auf einer Schlittenführung in Richtung der Y-Achse, also quer zur Richtung der X-Achse des Querbalkens verfahrbar ist. Dabei wird dann der Hauptantriebsmotor und das Planscheibengetriebe seitlich am Untersatz angeordnet und, um den freien Zugang zur Planscheibe zu gewährleisten, das Bett mit Untersatz-Schlitten, Untersatz und Planscheibe in einer entsprechend groß bemessenen Grube untergebracht. Die Lösung mit vom Maschinenständer getrennt angeordnetem Untersatz läßt sich nur bei entsprechend großen Maschinen verwirklichen, bei denen die einzelnen Hauptbaugruppen der Maschine eine so große Eigensteifigkeit aufweisen, daß auf den geschlossenen Kraftfluss zwischen Schnittstelle, Untersatz, Ständer und Querbalken mit Support verzichtet werden kann.For very large vertical lathes in open single column design this object was achieved in that the face plate with its drive in one from the machine body separate base is arranged, which on a slide guide can be moved in the direction of the Y-axis, i.e. transversely to the direction of the X-axis of the crossbar is. The main drive motor and the face plate gear then move sideways arranged on the base and, in order to ensure free access to the faceplate, the bed with pedestal slide, pedestal and faceplate in one accordingly large-sized pit housed. The solution with separated from the machine stand arranged pedestal can only be realized with correspondingly large machines, in which the individual main assemblies of the machine have such great inherent rigidity show that the closed force flow between interface, base, Stand and crossbeam with support can be dispensed with.

Während diese Lösung sich bei extrem großen Maschinen in der Praxis bewährt hat, wird man bei Maschinen mit Bearbeitungsdurchmessern r4000 4000 mm der geschlossenen Bauweise, mit am Maschinenständer angelenktem Untersatz, dnr Vorzug geben.While this solution is in practice with extremely large machines has proven, it is used for machines with a machining diameter of r4000 4000 mm closed construction, with pedestal hinged to the machine stand, dnr preference give.

Eine mögliche Ausführungsform derartiger Maschinen bestünde darin, das Untersatz-Bett zentral vor dem Maschinenständer anzuordnen und mit diesem zu verbinden. Dabei wurde aber die Anordnung des Hauptantriebsmotors und des Planscheiben-Getriebes sehr problematisch und außerdem müßte der Maschinenständer soweit aufgeschnitten werden, daß Untersatz und Planscheibe in diesen eintauchen können, damit die Werkzeugposition um die Hälfte des Verfahrweges (Y-Achse) über der Planscheibenmitte liegt.One possible embodiment of such machines would be to arrange the pedestal bed centrally in front of the machine stand and close with it associate. However, the arrangement of the main drive motor and the faceplate gearbox was changed very problematic and also the machine frame would have to be cut open be that the base and face plate can dip into this, so that the tool position is half of the travel (Y-axis) above the center of the faceplate.

Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe besteht auch darin, die Bewegungen der NC-gesteuerten X- und C-Achse vektoriell zu kombinieren, um Bearbeitungsvorgänge wie z. B. das Fräsen kubischer oder sonstiger polygoner Flächen auszuführen. Während die X-Achse (Querbalkensupport) eine Linearachse ist, handelt es sich bei der C-Achse um eine Rotationsachse. Dabei sind nicht nur die Masse -der Planscheibe mit ihrer ganzen Antriebskette sondern auch noch die ganz unterschiedlich große Masse des darauf gespannten Werkstückes möglichst verzögerungsfrei zu beschleunigen und zu bremsen. Die Aufgabe ist mit den derzeit bekannten Mitteln, zur Steuerung der Vorschubantriebsmotoren, nur mit starken Einschränkungen zu bewältigen. Diese bei schweren Großwerkzeugmaschinen gegenwärtig nicht befriedigend zu lösenden Probleme schränken den Einsatz einer solchen Steuerungsmöglichkeit erheblich ein und lassen sie nur für bestimmte Anwendungen zu.Another solution to the problem is also the Combine movements of the NC-controlled X- and C-axes vectorially in order to carry out machining operations such as B. to perform the milling of cubic or other polygonal surfaces. While the X-axis (crossbar support) is a linear axis, the C-axis is around an axis of rotation. It is not just the mass of the faceplate with its whole drive chain but also the mass of the to accelerate and close the clamped workpiece as quickly as possible brake. The task is with the currently known means to control the feed drive motors, can only be mastered with severe restrictions. This is the case with heavy, large machine tools Problems that cannot be solved satisfactorily at present limit the use of a such a control option and leave it only for certain applications to.

Die erfindungsgemäße Lösung der seit langem bestehenden Aufgabe geht aus von einer konventionellen Senkrechtdrehmaschine, ausgerüstet mit einer Planscheibe und einem am Maschinenständer angeordneten Querbalken, auf dem der Querbalkensupport und in diesem der Senkrecht-Werkzeugschieber mittels NC-gesteuerter X- und Z-Achse verfahrbar sind, und sie besteht darin, daß der Maschinenständer (1) an seiner Oberseite eine Schlittenführung (4) aufweist, die in der Ebene der X-Achse, jedoch rechtwinklig zu dieser verläuft und als NC-gesteuerte Y-Achse zum Verfahren eines Zwischenstückes (5) in Richtung von und zur Planscheibe (3) ausgebildet ist, an dessen Vorderseite der Querbalken (6) mit in X-und Z-Richtung, als NC-gesteuerter Achse, verstellbarem Querbalkensupport und Senkrecht-Werkzeugschieber angeordnet ist, und die mit einer NC-gesteuerten C-Rotationsachse der Planscheibe (3) ausgerüstet ist.The inventive solution to the long-standing problem goes from a conventional vertical lathe equipped with a face plate and a crossbeam arranged on the machine frame, on which the crossbeam support and in this the vertical tool slide by means of NC-controlled X and Z axes are movable, and it consists in that the machine stand (1) on its top a slide guide (4) which is in the plane of the X-axis, but at right angles runs to this and as an NC-controlled Y-axis for moving an intermediate piece (5) is formed in the direction of and towards the face plate (3), on the front side the crossbar (6) with an axis that is adjustable in the X and Z directions as an NC-controlled axis Crossbar support and vertical tool slide is arranged, and with a NC-controlled C-axis of rotation of the face plate (3) is equipped.

Die Senkrechtdrehmaschine mit den Merkmalen der Erfindung ermöglicht es, auch komplizierteste großvolumige und schwere Werkstücke unabhängig von deren äußerer Gestaltung in einer Aufspannung auf der Planscheibe vollständig zu bearbeiten. Es können durch die Kombinationsmöglichkeiten der NC-Steuerung der X- und Y-Linearachsen und der C-Rotationsachse alle Punkte und Flächen des Werkstückkörpers spangebend durch Drehen, Fräsen, Bohren und Gewindeschneiden fertigbearbeitet werden.The vertical lathe with the features of the invention allows it, even the most complex, large-volume and heavy workpieces regardless of their The external design can be completely machined in one setting on the faceplate. The combination options of the NC control of the X and Y linear axes and the C-axis of rotation machining all points and surfaces of the workpiece body can be finished by turning, milling, drilling and thread cutting.

Mit Hilfe der Vorschubbewegung in Y- bzw. in X-Richtung ist damit auch an Senkrechtdrehmaschinen bei denen der Maschinenständer und der Untersatz mit Planscheibe eine Einheit bilden die Kombination von Dreh-und Fräsarbeiten auch bei der Rundumbearbeitung solcher Werkstücke möglich, die z. B. innen zylindrisch und außen kubisch sind, ferner auch von solchen Werkstücken, die zwar in ihrer Grundform zylindrisch sind, jedoch an ihrer Ober-, Innen- oder Außenseite zu bearbeitende Flächen aufweisen, deren Mittelachse nicht die Werkstückmitte bzw. das Planscheibenzentrum schneidet.With the help of the feed movement in the Y or in the X direction is also on vertical lathes with the machine stand and the base The combination of turning and milling work also forms a unit with a faceplate in the all-round machining of such workpieces possible, the z. B. inside cylindrical and are cubic on the outside, and also of those workpieces that are in their basic shape are cylindrical, but to be machined on their upper, inner or outer side Have surfaces whose central axis is not the workpiece center or the faceplate center cuts.

Besondere Vorteile ergeben sich auch, wenn bei der erfindungsgemäßen Maschine an den Seitenflächen eines kubischen Werkstücks nicht nur mit Walzenfräsern gearbeitet wird, sondern beim Einsatz von sogenannten Winkelfräsköpfen auch mit Stirn- und Eckmesserköpfen deren hohe Spanleistung ausgenutzt werden kann.Particular advantages are also obtained when in the case of the invention Machine on the side surfaces of a cubic workpiece not only with cylindrical milling cutters is worked, but also with the use of so-called angle milling heads Face and corner cutter heads whose high cutting performance can be exploited.

Die erfindungsgemäße Ausbildungsweise einer Senkrechtdrehmaschine findet ihr Hauptanwendungsgebiet bei Maschinengrößen etwa zwischen 630 und 4000 mm Bearbeitungsdurchmesser.The embodiment of a vertical lathe according to the invention Its main area of application is found in machine sizes between 630 and 4000 mm machining diameter.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert. Der Maschinenständer ist mit 1 und dessen Untersatz mit Antrieb für die Planscheibe 3 ist mit 2 bezeichnet. Die Planscheibe 3 rotiert um die Vertikal-Rotationsachse soll, gekennzeichnet mit einem Pfeil.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail below. The machine stand is with 1 and its pedestal with the drive for the face plate 3 is denoted by 2. The faceplate 3 rotates around the vertical axis of rotation, marked with an arrow.

Der Maschinenständer 1 ist mit der horizontalen Schlittenführung 4 versehen, mittels welcher das Zwischenstück 5 in der mittels Pfeil gekennzeichneten "Y"-Linearachse verfahrbar ist. Am Zwischenstück 5 ist der Querbalken 6 angebracht, an dessen Schlittenführung in der mit Pfeil gekennzeichneten Linearachse "X" der Querbalkensupport verfahrbar ist, der den Werkzeugschieber 7 trägt; letzterer ist in der mit dem Pfeil gekennzeichneten "Z"-Achse verfahrbar. Der Werkzeugschieber 7 ist mit dem Schwenkkopf 8 versehen - schwenkbar wie durch den Pfeil "A" dargestellt - und trägt das Fräswerkzeug 9.The machine stand 1 is with the horizontal slide guide 4 provided, by means of which the intermediate piece 5 in the indicated by the arrow "Y" linear axis can be moved. The cross bar 6 is attached to the intermediate piece 5, on its slide guide in the linear axis "X" marked with the arrow Crossbar support is movable, which carries the tool slide 7; the latter is Movable in the "Z" axis marked with the arrow. The tool slide 7 is provided with the swivel head 8 - swiveling as shown by the arrow "A" - and carries the milling tool 9.

Claims

Vertical lathe ne patent claim vertical lathe with a Face plate and a crossbeam arranged in front of the machine frame on the, in the direction of the X-axis, the crossbar support and in this, in the direction of the Z-axis, the vertical tool slide can be moved by means of a numerical control, characterized in that the machine stand (1) has a slide guide on its upper side (4), which runs in the plane of the X-axis, but at right angles to this and as an NC-controlled Y-axis for moving an intermediate piece (5) in the direction is formed from and to the faceplate (3), on the front side of which the crossbeam (6) with crossbar support adjustable in the X and Z directions as an NC-controlled axis and vertical tool slide is arranged, and with an NC-controlled C-axis of rotation of the faceplate (3) is equipped.