DE102012108315A1

DE102012108315A1 - Machine tool for e.g. boring heavy workpiece, has worktable rotatable around vertical axis and reversibly swingable, tool receiver swingable around horizontal axis, and tool head rotatably moveable in vertical and/or horizontal direction

Info

Publication number: DE102012108315A1
Application number: DE201210108315
Authority: DE
Inventors: Dieter Renneke
Original assignee: ELHA MASCHINENBAU LIEMKE KG; ELHA-MASCHINENBAU LIEMKE KG
Current assignee: ELHA MASCHINENBAU LIEMKE KG; ELHA-MASCHINENBAU LIEMKE KG
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2014-03-13

Abstract

The tool has a worktable (3) rotatable around a vertical axis, where the worktable secures a workpiece, and a tool head (2) with a cutting tool. The worktable is reversibly swingable, and the tool head is rotatably moveable in vertical and/or horizontal direction. The tool is arranged in vertical direction or inclined at right angle or obtuse angle. The tool head comprises a tool receiver, which is swingable around a horizontal axis when the tool is in vertical alignment. The tool head is secured at a gantry (1) or a gallow. An independent claim is also included for a method for processing a workpiece fixed on a worktable rotating around a vertical axis.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur spangebenden Bearbeitung eines Werkstücks. The invention relates to a machine tool according to the preamble of claim 1 and a method for machining a workpiece.

Werkzeugmaschinen mit einem um eine vertikale Achse drehbaren Arbeitstisch, auch als Rundtisch bekannt, kommen vornehmlich zur spanenden Bearbeitung, insbesondere zum Bohren oder Fräsen von schweren Werkstücken zum Einsatz, wobei hierzu das Werkstück linear verfahren wird. Machine tools with a work table rotatable about a vertical axis, also known as a rotary table, are primarily used for machining, in particular for drilling or milling of heavy workpieces, for which purpose the workpiece is moved linearly.

Um eine Drehbearbeitung des Werkstückes zu ermöglichen, wird in der DE 199 18 082 A1 die Verwendung eines um eine vertikale Achse drehbaren Arbeitstisches vorgeschlagen, so dass die Werkzeugmaschine vielseitiger verwendbar ist. To enable a turning of the workpiece is in the DE 199 18 082 A1 proposed the use of a rotating about a vertical axis work table, so that the machine tool is versatile.

Allerdings ist der konstruktive Aufbau dieser Werkzeugmaschine äußerst kompliziert und nur mit einem erheblichen Fertigungsaufwand zu realisieren. Dies vor allem deshalb, weil der als Drehtisch fungierende Arbeitstisch zur Linearverschiebung auf einem Schlitten positioniert ist, wobei sowohl für den Schlitten wie auch für den Arbeitstisch jeweils ein separater Antrieb erforderlich ist. However, the structural design of this machine tool is extremely complicated and can be realized only with a considerable manufacturing effort. This is mainly because the work table acting as a turntable for linear displacement is positioned on a carriage, wherein a separate drive is required for both the carriage and the work table.

Darüber hinaus gestaltet sich die Bearbeitung der Werkstücke dann als besonders umständlich, wenn verschiedene spanende Bearbeitungen an einem Werkstück erfolgen sollen, beispielsweise sowohl Bohren wie auch Fräsen und/oder Drehen. In addition, the processing of the workpieces then turns out to be particularly cumbersome if various machining operations are to take place on a workpiece, for example both drilling and milling and / or turning.

Hierzu ist neben einem Werkzeugwechsel auch ein Umspannen des Werkstückes erforderlich, um den zu bearbeitenden Bereich in eine genaue Bearbeitungsposition zu bringen. For this purpose, in addition to a tool change and a re-clamping of the workpiece is required to bring the area to be machined in an exact machining position.

Allerdings ist dies nur unter Inkaufnahme entsprechender Rüstzeiten möglich, die einer stets angestrebten Fertigungsoptimierung entgegenstehen. However, this is only possible at the expense of the corresponding set-up times, which preclude an always sought-after production optimization.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine sowie ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass die Werkzeugmaschine konstruktiv einfachst aufgebaut ist und die Werkstückbearbeitung kostengünstiger wird. The invention has for its object to further develop a machine tool and a method of the generic type so that the machine tool is constructed structurally simple and the workpiece machining is cheaper.

Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. This object is achieved by a machine tool having the features of claim 1 and a method having the features of claim 6.

Damit ist eine Möglichkeit geschaffen, verschiedene spangebende Bearbeitungen wie Bohren, Fräsen oder Drehen in einer, maximal zwei Aufspannungen des Werkstücks durchzuführen, woraus sich, aufgrund der verkürzten bzw. nicht mehr sich ergebenden Rüstzeiten wesentliche Kostenvorteile gegenüber der Bearbeitung nach dem Stand der Technik ergeben. This creates a possibility to perform various cutting operations such as drilling, milling or turning in one, a maximum of two clamping of the workpiece, resulting in significant cost advantages over the processing of the prior art due to the shortened or no longer resulting setup times.

Zur Kostenminimierung, aber vor allem auch zur Verbesserung der Bearbeitungsqualität trägt bei, dass auf den Einsatz von Schlitten zum linearen Verfahren des Arbeitstisches verzichtet werden kann. To minimize costs, but above all to improve the quality of work contributes that can be dispensed with the use of slides for linear process of the work table.

Neben den dadurch reduzierten Herstellungskosten der Werkzeugmaschine wird die Bearbeitungsqualität, d.h., eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit dadurch erzielt, dass die Beeinflussung durch die Schlittenführungen innewohnende Elastizität, die in die Maschinenstruktur wirken, nun nicht mehr auftreten können. Hierzu trägt auch bei, dass nach einem weiteren Gedanken der Erfindung, der Arbeitstisch durch einen Wanderfeldmotor antreibbar ist. In addition to the resulting reduced manufacturing cost of the machine tool, the machining quality, i.e., a higher machining accuracy is achieved by the fact that the influence of the slide guides inherent elasticity, which act in the machine structure, now no longer occur. Contributes to this, according to another idea of the invention, the work table is driven by a traveling wave motor.

Darüber hinaus ist der zur Aufstellung der Werkzeugmaschine benötigte Platz geringer als dies bei der bekannten der Fall ist, deren Schlittenführung erheblich über das Grundflächenabmaß des Rundtisches hinausragt. In addition, the space required to set up the machine tool is less than is the case in the known case, the carriage guide extends significantly beyond the Grundflächenabmaß of the rotary table.

Für bestimmte Bearbeitungen, insbesondere Planfräsen wird der Arbeitstisch reversierend verschwenkt, während der Werkzeugkopf mit dem rotierenden Werkzeug, in diesem Fall einem Fräser, um eine vertikale Achse dreht und zwar, ebenso wie der Arbeitstisch in einem Winkel kleiner 360°, wobei auch der Werkzeugkopf reversierend bewegbar ist. For certain operations, in particular face milling the work table is reversely pivoted, while the tool head with the rotating tool, in this case a cutter rotates about a vertical axis and that, as well as the work table at an angle less than 360 °, with the tool head reversing is movable.

Die Drehung des Werkzeugkopfes sowie die dazu simultan reversierende Verschwenkung des Arbeitstisches ist vor allem bei einem Freiformfräsen geboten, wobei dann der rotierende Fräser um eine gegenüber einer vertikalen Achse abgewinkelte Achse des Werkzeugkopfes schwenkbar ist. The rotation of the tool head and the simultaneous reversing pivoting of the work table is particularly important in a freeform milling, in which case the rotating cutter is pivotable about a relative to a vertical axis angled axis of the tool head.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, das Werkzeug entweder in einem rechten Winkel zur vertikalen Achse oder in einem dazu stumpfen Winkel anzuordnen. Damit können sowohl vertikale Flächen wie auch schräg gestellte bearbeitet werden. According to a further idea of the invention, it is provided to arrange the tool either at a right angle to the vertical axis or at an obtuse angle thereto. This allows you to edit both vertical surfaces and inclined ones.

Neben einem mittigen Bohren in horizontaler Ebene ist auch ein außermittiges Bohren des Werkstücks möglich, wobei ein Winkelbohrkopf mit fest stehender horizontaler Bohrachse zum Einsatz kommt, bei gleichzeitiger Drehung des Werkzeugkopfes um eine vertikale Achse und Verschwenkung des Arbeitstisches und simultane Interpolation der Bewegungen, so dass sich eine lineare Bearbeitungsrichtung des Bohrers ergibt. In addition to a central drilling in the horizontal plane and an off-center drilling of the workpiece is possible, with an angular head with fixed horizontal drilling axis is used, while rotating the tool head about a vertical axis and pivoting of the work table and simultaneous interpolation of the movements, so that gives a linear machining direction of the drill.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. The method according to the invention and an embodiment of a machine tool for carrying out the method will be described below with reference to the attached drawings.

Es zeigen: Show it:

1 eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht 1 a machine tool according to the invention in a perspective view

2–6 jeweils verschiedene Bearbeitungen eines Werkstücks in schematischen, zum Teil perspektivischen Ansichten. 2 - 6 each different machining a workpiece in schematic, partially perspective views.

In der 1 ist eine Werkzeugmaschine dargestellt, mit einem um eine vertikale Achse drehbaren Arbeitstisch 3 zum Aufspannen eines zu bearbeitenden Werkstücks 5, entsprechend der Darstellung in den 2–6. In the 1 is a machine tool shown, with a rotating about a vertical axis work table 3 for clamping a workpiece to be machined 5 , as shown in the 2 - 6 ,

Die Bearbeitung erfolgt mittels eines spangebenden Werkzeugs 4, das aus einem Bohrer (2) oder einem Fräser (3–6) bestehen kann und das in einem Werkzeugkopf 2 gehalten ist, der wiederum horizontal und vertikal verfahrbar an einem Portal 1 der Werkzeugmaschine positioniert ist. The machining takes place by means of a cutting tool 4 that made a drill ( 2 ) or a milling cutter ( 3 - 6 ) can exist and that in a tool head 2 which in turn is horizontally and vertically movable on a portal 1 the machine tool is positioned.

Gemäß der Erfindung ist der Arbeitstisch 3 reversierend schwenkbar und der Werkzeugkopf 2, wie erwähnt, in vertikaler und/oder horizontaler Richtung alternativ oder ergänzend rotierend bewegbar. According to the invention, the work table 3 Reversible swiveling and the tool head 2 , as mentioned, in the vertical and / or horizontal direction alternatively or additionally rotatingly movable.

Bei einem spangebenden Eingriff des Werkzeugs 4 mit dem Werkstück 5 werden die Bewegungen des Werkzeugkopfes 2 und des Arbeitstisches 3 durch Interpolation so synchronisiert, dass sich eine lineare Bearbeitungsrichtung ergibt. In a cutting action of the tool 4 with the workpiece 5 become the movements of the tool head 2 and the work table 3 synchronized by interpolation so that there is a linear machining direction.

So ist in einem ersten Beispiel in der 2 eine Bearbeitung des Werkstücks 5 durch Bohren dargestellt, wobei der Werkzeugkopf 2 als Winkelbohrkopf drehbar mit fest stehender horizontaler Bohrachse ausgebildet ist. Eine lineare Bohrbewegung und eine außermittige Achsbewegung in Y-Richtung entsteht durch Interpolation der linearen X-Achse mit der C-Achse des Werkstücks 5 und der CY-Achse des Werkzeugkopfes 2, wobei die C-Achse die jeweilige Drehung bezeichnet. So in a first example in the 2 a machining of the workpiece 5 represented by drilling, the tool head 2 is designed as an angle drill head rotatable with fixed standing horizontal drilling axis. A linear drilling movement and an eccentric axis movement in the Y direction is produced by interpolation of the linear X axis with the C axis of the workpiece 5 and the CY axis of the tool head 2 , where the C axis denotes the respective rotation.

In der 3 ist das Werkzeug 4 im Einsatz zum zirkularen Planfräsen einer ringförmigen Bearbeitungsfläche 6 gezeigt, bei der das Werkzeug 4, ein rotierender Stirnfräser, im fest stehenden Werkzeugkopf 2 gehalten ist, während das Werkstück 5 reversierend verschwenkt wird. In the 3 is the tool 4 in use for circular face milling of an annular processing surface 6 shown at the tool 4 , a rotating face milling cutter, in the fixed tool head 2 is held while the workpiece 5 reversing is pivoted.

Bei dem in der 4 gezeigten Beispiel ist die Bearbeitungsfläche 6 seitlich am Werkstück 5 angeordnet, während das Werkzeug 4 in Winkellage, d.h. rechtwinklig zur Vertikalen im Werkzeugkopf 2 gehalten ist. In the in the 4 The example shown is the working surface 6 on the side of the workpiece 5 arranged while the tool 4 in angular position, ie at right angles to the vertical in the tool head 2 is held.

Dabei erfolgt eine gleichzeitige, simultane Interpolation der linearen X- und Z-Achse sowie der Schwenkbewegung C des Arbeitstisches 3 und Y des Werkzeugkopfes 2, wobei die Kombination aus der Bewegung entlang der X/C-CY-Interpolation die Y-Achse erzeugt. In this case, a simultaneous, simultaneous interpolation of the linear X and Z axis and the pivoting movement C of the work table takes place 3 and Y of the tool head 2 where the combination of the movement along the X / C-CY interpolation produces the Y-axis.

In der 5 ist die Herstellung einer schräg angeordneten Bearbeitungsfläche 6 erkennbar, wobei der Werkzeugkopf 2 in einem stumpfen Winkel zur Vertikalachse, bezogen auf die Aufhängung, angeordnet ist, und der Werkzeugkopf 2 fest steht, also nicht dreht. In the 5 is the production of a slanted processing surface 6 recognizable, wherein the tool head 2 at an obtuse angle to the vertical axis with respect to the suspension, and the tool head 2 is fixed, so do not turn.

In der 6 schließlich ist die Bearbeitung einer Bearbeitungsfläche 6 gezeigt, die in Z-Richtung lageverändert ist, d.h., die Bearbeitungsfläche 6 verläuft in dieser Richtung kurvenförmig. In the 6 after all, it is the processing of a working surface 6 shown, which is positionally changed in the Z direction, ie, the processing surface 6 runs in this direction curved.

Dabei wird der Werkzeugkopf 2 in vertikaler Richtung verfahren und ist in einer horizontalen Ebene schwenkbar, wobei das Werkzeug 4 als Stirnfräser vertikal ausgerichtet um eine horizontale Achse begrenzt verschwenkbar ist. Die Interpolation der einzelnen Bewegungen, auch die der Schwenkbewegung des Arbeitstisches 3 und deren Synchronisation, ergeben die vorgegebene Bearbeitungsrichtung entlang der quer zur Längserstreckung des Werkstücks 5 verlaufenden Bearbeitungsfläche 6. This is the tool head 2 moved in the vertical direction and is pivotable in a horizontal plane, the tool 4 as an end mill vertically aligned about a horizontal axis is pivotally limited. The interpolation of the individual movements, including the pivoting movement of the work table 3 and their synchronization, give the predetermined machining direction along the transverse to the longitudinal extent of the workpiece 5 extending processing surface 6 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19918082 A1 [0003]

Claims

Machine tool, with a work table rotatable about a vertical axis ( 3 ) for clamping a workpiece to be machined ( 5 ), and a tool head ( 2 ) with a cutting tool ( 4 ), characterized in that the work table ( 3 ) reversibly pivotable and the tool head ( 2 ) in the vertical and / or horizontal direction and / or is rotatably movable.

Machine tool according to claim 1, characterized in that the tool ( 4 ) is arranged in a vertical or angled at a right or obtuse angle.

Machine tool according to claim 1 or 2, characterized in that the tool head ( 2 ) has a tool holder, which in vertical alignment of the tool ( 4 ) is pivotable about a horizontal axis.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the tool head ( 2 ) is attached to a portal or gallows position variable.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the work table ( 3 ) is drivable by a traveling field motor.

Method for processing a work table rotating on a vertical axis ( 3 ) attached workpiece ( 5 ) by a in a tool head ( 2 ) held cutting tool ( 4 ), characterized in that a vertical and / or horizontal and / or rotating movement of the tool head ( 2 ) and a pivoting movement of the work table ( 3 ) with cutting engagement of the tool ( 4 ) with the workpiece ( 5 ) are synchronized by interpolation so that a given machining direction results.

Method according to claim 6, characterized in that the work table ( 3 ) is reversibly pivoted.

Method according to claim 6 or 7, characterized in that the work table ( 3 ) is pivoted by an angle smaller 360 ° versc.