DE102022120663A1

DE102022120663A1 - Werkzeugmaschine, Klemmvorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes

Info

Publication number: DE102022120663A1
Application number: DE102022120663.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Rinderle; Bernd Moder; Frank Gänssle-Klenk
Original assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Current assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Priority date: 2022-08-16
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2024-02-22

Abstract

Die Erfindung stellt eine Werkzeugmaschine 100 bereit, die eine Spindelvorrichtung 10, die ein Spindelgehäuse 11 und eine im Spindelgehäuse 11 drehbar gelagerte Arbeitsspindel 12 zum rotatorischen Antreiben eines Werkzeugs 101 umfasst, einen Spindelträger 20, an dem das Spindelgehäuse 11 der Spindelvorrichtung 10 über eine Linearführung entlang einer ersten Richtung x verschiebbar gelagert ist, wobei die Spindelvorrichtung 10 relativ zum Spindelträger 20 über eine erste numerisch gesteuerte Linearachse 22 entlang der ersten Richtung x verfahrbar ist, und eine am Spindelträger 20 befestigte Klemmvorrichtung 50 umfasst, die eingerichtet ist, während einer Bearbeitung eines Werkstücks 102 durch ein in der Arbeitsspindel 12 aufgenommenes Werkzeug 101 das Spindelgehäuse 11 der Spindelvorrichtung 10 gegenüber dem Spindelträger 20 festklemmend zu fixieren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, eine Klemmvorrichtung zum Einsatz an einer Werkzeugmaschine sowie ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks an einer Werkzeugmaschine.
Hintergrund der Erfindung
Aus dem Stand der Technik sind numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen bekannt, die im Zuge von teil- oder vollautomatisierten Werkstückbearbeitungen zum Einsatz kommen. Ein über eine Arbeitsspindel rotatorisch angetriebenes Werkzeug und ein durch dieses zu bearbeitendes Werkstück werden dabei über eine Vielzahl numerisch gesteuerter Achsen der Werkzeugmaschine relativ zueinander verfahren, um eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten durchzuführen.
Hierzu bieten sich insbesondere 5-Achs-Werkzeugmaschinen an, die eine breites Spektrum an möglichen Verfahrbewegungen von Werkzeug und/oder Werkstück bereitstellen, sodass sämtliche durchzuführende Bearbeitungsschritte an einem Werkstück in vorteilhafter Weise durch nur eine Werkzeugmaschine erledigt werden können. Bei einer beispielhaften 5-Achs-Werkzeugmaschine ist eine die Arbeitsspindel umfassende Spindelvorrichtung über drei numerisch gesteuerte Linearachsen relativ zu einem Maschinenbett der Werkzeugmaschine translatorisch verfahrbar und eine das zu bearbeitende Werkstück aufnehmende Aufnahmevorrichtung ist um zwei numerisch gesteuerte Rundachsen relativ zum Maschinenbett verdrehbar, wodurch Werkzeug und Werkstück nahezu beliebig zueinander positioniert werden können.
Ein derartig hohes Maß an Bewegungsmöglichkeiten führt dabei zu stark variierenden statischen als auch dynamischen Belastungen einzelner Komponenten aber auch der gesamten Werkzeugmaschine, was sich unter Umständen negativ auf eine Bearbeitungsgüte bei der Werkstückbearbeitung auswirken. So kann es beispielsweise im Zuge von weitreichenden Verfahrbewegungen einzelner Komponenten nicht nur zu einer steigenden statischen und/oder dynamischen Beanspruchung einzelner Komponenten kommen, sondern auch zu einem drastischen Abfall der Maschinensteifigkeit, infolgedessen auf die Komponenten wirkende Belastungen, zum Beispiel durch Bearbeitungskräfte oder durch Eigengewicht, zu vergleichsweise hohen Verformungen der selbigen führen, was sich wiederum negativ auf die Bearbeitungsgüte auswirkt.
Um diesen nachteiligen Effekten bei Werkzeugmaschinen mit einer Vielzahl numerisch gesteuerter Achsen entgegenzuwirken, sind aus dem Stand der Technik verschiedene vorteilhafte Ausführungen bekannt, die darauf abzielen, eine besonders hohe und vor allem gering variierende Steifigkeit der Werkzeugmaschine für eine breites Spektrum an möglichen Maschinenstellungen bereitzustellen.
So ist aus der DE 10 2018 201 419 A1 eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit drei Linearachsen zum Verfahren einer Spindelvorrichtung mit Arbeitsspindel und einem Schwenkrundtisch mit zwei Rundachsen zum Rotieren eines auf diesem aufgespannten Werkstücks bekannt. Um insbesondere für die die Spindelvorrichtung tragenden Komponenten eine hohe Steifigkeit bereitzustellen, wird ein brückenartige Vorrichtung gewählt, auf dem ein Spindelträger horizontal verfahrbar gelagert ist, wobei die brückenartige Vorrichtung selbst in der Vertikalen zwischen zwei Maschinenständern verfahrbar ist Die Spindelvorrichtung mit Arbeitsspindel ist überdies gegenüber dem Spindelträger entlang einer weiteren horizontalen und orthogonal zur brückenartigen Vorrichtung stehenden Richtung verfahrbar.
Der beispielhaft beschriebene Aufbau weist eine für ein breites Spektrum an Maschinenstellungen hohe Steifigkeiten auf und gestattet zahlreiche Bewegungsmöglichkeiten des durch die Arbeitsspindel der Spindelvorrichtung getragenen Werkzeugs im Zuge der Werkstückbearbeitung, wodurch eine flexible Bearbeitung mit guter Lastaufnahme von moderat auftretenden Bearbeitungskräften ermöglicht wird, was wiederum eine weitestgehend gleichbleibende Bearbeitungsgüte gestattet
Zusammenfassung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Möglichkeit zur Bearbeitung eines Werkstücks bereitzustellen, mit der eine höhere Bearbeitungsgüte auch bei hohen Bearbeitungslasten ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, eine Klemmvorrichtung für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 15 und ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine nach Anspruch 16 bereitgestellt
Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich dabei auf bevorzugte Ausführungsformen, die jeweils für sich genommen oder in Kombination bereitgestellt werden können.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird eine Werkzeugmaschine bereitgestellt, die eine Spindelvorrichtung, die wiederum ein Spindelgehäuse und eine im Spindelgehäuse drehbar gelagerte Arbeitsspindel zum rotatorischen Antreiben eines Werkzeugs umfasst, und einen Spindelträger, an dem das Spindelgehäuse der Spindelvorrichtung über eine Linearführung entlang einer ersten Richtung verschiebbar gelagert ist, umfasst, wobei die Spindelvorrichtung relativ zum Spindelträger über eine erste numerisch gesteuerte Linearachse entlang der ersten Richtung verfahrbar ist Weiterhin umfasst die Werkzeugmaschine eine am Spindelträger befestigte Klemmvorrichtung, die eingerichtet ist, während einer Bearbeitung eines Werkstücks durch ein in der Arbeitsspindel aufgenommenes Werkzeug das Spindelgehäuse der Spindelvorrichtung gegenüber dem Spindelträger festklemmend zu fixieren.
Auf diese Weise wird eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit einer zum Zwecke einer Bearbeitung eines Werkstücks zumindest über die erste Linearachse der Werkzeugmaschine verfahrbaren Spindelvorrichtung bereitgestellt, bei der während der Bearbeitung mit Hilfe der Klemmvorrichtung eine weitere Stütz- bzw. Lagerstelle der Spindelvorrichtung gegenüber des Spindelträgers geschaffen wird, die die Spindelvorrichtung in Ergänzung zur der die Verschiebung ermöglichenden Linearführung gegenüber dem Spindelträger zusätzlich abstützt.
Das festklemmende Fixieren ist dabei als jedwede Art der Fixierung des Spindelgehäuses zu verstehen, die diesen ortsfest gegenüber dem Spindelträger, vorzugsweise durch Kraftschluss, fixiert und damit insbesondere auch die Verfahrbarkeit der Spindelvorrichtung entlang der ersten Richtung blockiert. Das rotatorische Antreiben des Werkzeugs über die im Spindelgehäuse gelagerte Arbeitsspindel ist dabei selbstredend auch bei fixiertem Spindelgehäuse möglich. Nachfolgend soll das festklemmende bzw. einspannende Fixieren der Spindelvorrichtung durch die Klemmvorrichtung dabei als gleichbedeutend mit dem festklemmenden bzw. einspannende Fixieren des Spindelgehäuses durch die Klemmvorrichtung verstanden werden.
So entspricht das durch die Klemmvorrichtung erfolgende festklemmende Fixieren des Spindelgehäuses im Wesentlichen einer festen mechanischen Einspannung desselbigen, die eine besonders steife Lagerung der Spindelvorrichtung ermöglicht, sodass die Aufnahme größerer Lasten, zum Beispiel von Bearbeitungskräften, lediglich zu einer minimalen Verformung der Spindelvorrichtung führt. Dies gestattet nicht nur die Einhaltung einer gleichbleibenden Bearbeitungsgüte über die komplette Bearbeitung des Werkstücks hinweg, sondern auch eine Entlastung der Linearführung, da sich die auf die Spindelvorrichtung wirkenden Lasten während der Bearbeitung sowohl auf die Linearführung als auch auf die das Spindelgehäuse fixierende Klemmvorrichtung verteilen.
Dies ist insbesondere von Vorteil, falls aufgrund des Aufbaus der Werkzeugmaschine oder eines Verfahrens der Spindelvorrichtung ein Abstand zwischen der die Spindelvorrichtung lagernden Linearführung und dem die Bearbeitung durchführenden Werkzeug in der Arbeitsspindel zu groß wird.
Als Beispiel sei eine Werkzeugmaschine mit einer horizontal angeordneten Arbeitsspindel (Rotationsachse verläuft horizontal) der Spindelvorrichtung genannt, die entlang der Rotationsachse der Arbeitsspindel gegenüber dem Spindelträger verfahren werden kann. Ein exemplarisches Ausfahren der Spindelvorrichtung gegenüber dem Spindelträger führt dabei zu einem zunehmenden Überstand der Spindelvorrichtung in der Horizontalen. Die Steifigkeit der Spindelvorrichtung würde dabei ohne die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung rapide abfallen, was zu einer vergleichsweise starken Durchbiegung derselbigen bereits aufgrund ihres Eigengewichts und damit zu einer Verschlechterung der Bearbeitungsgüte führen würde. Ferner würde ein durch den Überstand verstärkt auf die Linearführung wirkendes Biegemoment ansteigen, wodurch eine Belastung der Linearführung ansteigen würde, was sich unter anderem negativ auf deren Lebensdauer auswirkt. Derartig nachteilige Zustände können durch die als zusätzliche Lagerstelle wirkende Klemmvorrichtung in vorteilhafter Weise vermieden werden, die eine Versteifung der Spindelvorrichtung sowie eine zusätzliche Lastaufnahmestelle einbringt
Die bereitgestellte Werkzeugmaschine gestattet somit eine flexible Bearbeitung mit weiten Verfahrwegen der Spindelvorrichtung, sodass auch große Werkstücke problemlos bearbeitet werden können, wobei die Klemmvorrichtung durch deren zusätzliche Versteifung die Einhaltung einer hohen Bearbeitungsgüte sowie eine bessere Lastverteilung der bei der Bearbeitung auftretenden Lasten erlaubt
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Klemmvorrichtung zwischen einem festklemmenden Zustand, in dem das Spindelgehäuse durch die Klemmvorrichtung fixiert ist, und einem klemmungsfreien Zustand, in dem das Spindelgehäuse nicht durch die Klemmvorrichtung fixiert ist, umschaltbar.
Auf diese Weise wird die Flexibilität bei der Bearbeitung weiter erhöht, derart, dass die Spindelvorrichtung widerstandsarm im klemmungsfreien Zustand entlang der ersten Richtung verfahren werden kann und nach Erreichen einer Zielposition (und insbesondere vor Beginn der Werkstückbearbeitung) durch Umschalten der Klemmvorrichtung in den festklemmenden Zustand fixiert wird.
Vorzugsweise ist die Spindelvorrichtung der Werkzeugmaschine entlang der ersten Richtung zwischen einer ersten und einer zweiten Endposition relativ zum Spindelträger verfahrbar, wobei die Klemmvorrichtung eingerichtet ist, das Spindelgehäuse in jeder Position der Spindelvorrichtung zwischen der ersten und der zweiten Endposition festklemmenden zu fixieren.
Auf diese Weise kann die Spindelvorrichtung in eine beliebige Position verfahren und in dieser durch die Klemmvorrichtung fixiert werden, sodass die Vorteile der einspannenden bzw. festklemmenden Fixierung in jeder möglichen Bearbeitungsposition der Spindelvorrichtung genutzt werden kann.
Vorzugsweise erfolgt das festklemmende Fixieren des Spindelgehäuses über eine Kontaktherstellung zwischen Klemmeinheiten der Klemmvorrichtung und einer äußeren Oberfläche des Spindelgehäuses.
Die nachfolgend verwendete Bezeichnung „Kontaktstelle“ bezeichnet hierbei den Ort eines Kontakts zwischen einer Klemmeinheit und dem Spindelgehäuse bei festklemmender Fixierung und kann räumlich relativ zu verschiedenen Bezugssystemen bzw. zu Bezugskörpern angegeben werden, zum Beispiel einem Maschinenbett oder dem Spindelträger.
Die Position der Kontaktstellen der Klemmeinheiten der Klemmvorrichtung sind vorzugsweise relativ zum Spindelträger konstant Dadurch erfolgt eine Kraftübertragung über die Klemmvorrichtung als zusätzliche Lager- bzw. Stützstelle vorteilhafterweise immer an der gleichen Stelle auf den Spindelträger, sodass derselbige optimal auf diese Lasteinleitung angepasst werden kann, zum Beispiel durch entsprechende Verstärkungselemente und dergleichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind von der Klemmvorrichtung zum festklemmenden Fixieren des Spindelgehäuses aufgebrachte Klemmkräfte winklig zur ersten Richtung gerichtet.
Dadurch erfolgt das festklemmende Fixieren der Spindelvorrichtungvorzugsweise in einer winklig zur ersten Richtung stehenden Richtung, sodass insbesondere winklig zur ersten Richtung stehende Bearbeitungslasten von der Klemmvorrichtung aufgenommen werden können, was sich insbesondere in Ausführungen mit parallel zur ersten Richtung verlaufender Rotationsache der Arbeitsspindel von Vorteil erweist, da sich damit auch Durchbiegungen der Arbeitsspindel durch die Klemmvorrichtung reduzieren lassen.
Vorzugsweise sind die aufgebachten Klemmkräfte rechtwinklig zur ersten Richtung gerichtet Dadurch wird eine im Wesentlichen radiale Einspannung der Spindelvorrichtung umgesetzt, die diese besonders gut gegenüber biegenden Verformungen versteift
Eine Lastaufnahme durch die Klemmvorrichtung parallel zur ersten Richtung ist dabei keineswegs durch die winklig bzw. rechtwinklig gerichteten Klemmkräfte ausgeschlossen. So sind hergestellte Kontakte zwischen Klemmvorrichtung und Spindelgehäuse auch zur Übertragung von Reibkräften geeignet, die vom Reibkoeffizient der Materialpaarung und der Höhe der aufgebrachten Klemmkräfte abhängen und parallel zur ersten Richtung gerichtet sein können.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Klemmvorrichtung mehrere Klemmeinheiten, die zum Aufbringen der Klemmkräfte jeweils flächig mit dem Spindelgehäuse in Kontakt stehen.
Flächig ist hierbei als Gegensatz zu lediglich einem Punktkontakt zu verstehen, derart, dass die jeweilige Klemmkraft einer Klemmeinheit als über eine Fläche verteilte Klemmspannung auf das Spindelgehäuse übertragen wird.
Auf diese Weise wird eine im Vergleich zu einer punktuellen Krafteinleitung verbesserte Einspannung des Spindelgehäuses umgesetzt So würde eine lediglich punktuelle Krafteinleitung zu einer stark lokalisierten Verformung des Spindelgehäuses am Einleitungspunkt führen, wohingegen ein flächiger Kontakt eine über eine Oberfläche des Spindelgehäuses gleichmäßigere Verformung bewirkt Hinzu kommt eine bessere Stützwirkung der Spindelvorrichtung, da sich die Klemmkräfte über eine Fläche verteilen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die mehreren Klemmeinheiten der Klemmvorrichtung jeweils paarweise, über eine Rotationsachse der Arbeitsspindel hinweg auf gegenüberliegenden Seiten des Spindelgehäuses angeordnet, wobei die von einem Paar von Klemmeinheiten aufgebrachten Klemmkräfte symmetrisch zueinander sind.
Symmetrisch ist hierbei derart zu verstehen, dass die Klemmkräfte eines Paares von Klemmeinheiten in entgegengesetzte Richtung verlaufen und von gleichem Betrag sind, derart, dass eine Resultierende der Klemmkräfte einem Nullvektor entspricht und vorzugsweise ferner auch auf einer gemeinsamen Wirklinie liegen, sodass ein auf das Spindelgehäuse wirkendes, resultierendes Drehmoment aus den Klemmkräften eines Paares von Klemmeinheiten ebenfalls einem Nullvektor entspricht.
Dass die Resultierende der Klemmkräfte einem Nullvektor entspricht, bedeutet allerdings nicht, dass keine Kraft auf das Spindelgehäuse ausgeübt wird, sondern lediglich, dass die vektorielle Addition der Klemmkraft in einer Kontaktfläche mit der Klemmkraft in der anderen Kontaktfläche des Paares von Klemmeinheiten Null ergibt.
Auf diese Weise wird das Spindelgehäuse im Zuge des Aufbringens der Klemmkräfte lediglich in Kraftrichtung komprimiert und weder verschoben noch querschnittsverzerrend (im Sinne einer Scherung) verformt, sodass die Position und Ausrichtung der Rotationsachse der Arbeitsspindel im festklemmenden Zustand und im klemmungsfreien Zustand im Wesentlichen identisch ist, was andernfalls die Bearbeitung zusätzlich negativ beeinflussen würde.
Vorzugsweise umfasst die Klemmvorrichtung einen am Spindelträger befestigten Rahmenkörper mit einer Durchgangsöffnung, durch die die Spindelvorrichtung hindurch entlang der ersten Richtung verfahrbar ist, wobei die Klemmeinheiten derart an der Durchgangsöffnung zugewandten Seiten des Rahmenkörpers angeordneten sind, dass sich diese in einer senkrecht zur ersten Richtung stehenden Richtung jeweils zwischen dem Spindelgehäuse und dem Rahmenkörper befinden, was eine besonders gute und symmetrische Kraftübertragung durch die Klemmeinheiten erlaubt
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die mehreren Klemmeinheiten und eine Außenkontur des Spindelgehäuses derart aufeinander angepasst, dass für den festklemmenden Zustand in einem zur ersten Richtung senkrecht stehenden Querschnitt die Klemmeinheiten mit 25 bis 100 % eines Querschnittsumfangs der Außenkontur in Kontakt stehen, bevorzugt mit 50 bis 100 %, noch mehr bevorzugt mit 75 bis 100% und besonders bevorzugt mit 90 bis 100 % des Querschnittsumfangs der Außenkontur.
Insbesondere im Bereich von 50 bis 100 % wird eine mehrheitlich umfängliche (im Falle von 100 % sogar eine vollumfängliche) festklemmende Fixierung umgesetzt, die eine besonders gute Lastaufnahme durch eine vergleichsweise hohe Versteifung durch die Klemmvorrichtung ermöglicht
Besonders im Falle einer weitestgehend vollumfänglichen festklemmenden Fixierung wird zudem ein Querschnitt des Spindelgehäuses qualitativ nahezu nicht verformt, sondern lediglich komprimiert, insbesondere bei von allen Seiten symmetrischer Krafteinleitung durch die Klemmeinheiten.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die mehreren Klemmeinheiten der Klemmvorrichtung ein erstes Paar an Klemmeinheiten, deren Klemmkräfte orthogonal zur ersten Richtung verlaufen, und ein zweites Paar an Klemmeinheiten, deren Klemmkräfte orthogonal zur ersten Richtung und orthogonal zur Richtung der Klemmkräfte des ersten Paares an Klemmeinheiten verlaufen.
Die Kontaktstellen des ersten und des zweiten Paares der Klemmeinheiten können dabei bezogen auf den Spindelträger die gleiche Position in der ersten Richtung aufweisen oder aber voneinander in der ersten Richtung beabstandet sein, derart, dass das erste und das zweite Paar der Klemmeinheiten bezogen auf die erste Richtung hintereinander angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Klemmeinheiten jeweils ein oder mehrere Hydraulikelemente, die zum Aufbringen der jeweiligen Klemmkraft durch Anlegen eines hydraulischen Druckes eingerichtet sind. Bei den Hydraulikelementen kann es sich beispielsweise um Hydraulikzylinder handeln.
Auf diese Weise können vergleichsweise hohe Klemmkräfte bereitgestellt werden, die eine zuverlässige und einfach steuerbare Fixierung des Spindelgehäuses gestatten. So kann über eine Veränderung des hydraulischen Drucks nicht nur einfach zwischen dem festklemmenden Zustand und dem klemmungsfreien Zustand umgeschaltet werden, sondern es kann auch eine Höhe der jeweiligen Klemmkraft schnell und individuell eingestellt werden.
Weiterhin bietet der Einsatz eines hydraulischen Systems in der Klemmvorrichtung nicht nur den Vorteil einer besonders hohen Steifigkeit (im festklemmenden Zustand), sondern es werden auch dissipative Effekt eingebracht Die durch das fluidische System eingebrachte Dissipation (im festklemmenden Zustand) dient dabei als Dämpfung für Relativbewegungen der Spindelvorrichtung gegenüber dem Spindelträger, wodurch Schwingungen der Spindelvorrichtung zusätzlich abgedämpft werden, was sich wiederum positiv auf die Bearbeitungsgüte auswirkt und im Extremfall sogar einen Resonanzfall abzuschwächen vermag.
Ferner werden durch die Kontaktherstellung im festklemmenden Zustand sog. Fügestellen zwischen Klemmvorrichtung und Spindelvorrichtung bzw. Spindelgehäuse geschaffen, über die der Effekt der reibungsbasierten Fügestellendämpfung eingebracht wird, der Schwingungen der Spindelvorrichtung ebenfalls abdämpft
Unter vorstehend erwähnter Dämpfung ist jedweder dissipativer Effekt zu verstehen, der dem System kinetische Energie entzieht, so zum Beispiel viskose Dämpfung oder auf Reibung basierende Fügestellendämpfung.
Vorzugsweise umfassen die Klemmeinheiten jeweils eine Klemmleiste zur flächigen Kontaktherstellung mit dem Spindelgehäuse, über die die Hydraulikelemente der jeweiligen Klemmeinheit die jeweilige Klemmkraft auf das Spindelgehäuse aufbringen.
Vorzugsweise sind benachbarte Hydraulikelemente einer Klemmeinheit dabei in gleichbleibenden Abständen bezüglich der Klemmleiste voneinander angeordnet, wodurch eine gleichmäßige Kraftübertragung von den Hydraulikelementen auf die Klemmleiste umgesetzt wird.
Vorzugsweise umfasst jede Klemmeinheit zwischen zwei und acht Hydraulikelemente.
In einer alternativen Ausführung umfassen die Klemmeinheiten mehrere vorgespannte Federelemente zum Aufbringen der jeweiligen Klemmkraft, sowie eine entgegen der Kräfte der Federelemente wirkende Rückstellvorrichtung, die eingerichtet ist, die Klemmvorrichtung in einen klemmungsfreien Zustand umzuschalten.
Auf diese Weise liegt eine permanente Bereitstellung der Klemmkräfte vor, die lediglich bei Aktivierung der Rückstellvorrichtung unterbrochen wird, um so beispielsweise die Spindelvorrichtung entlang der ersten Richtung zu verfahren. Auf diese Weise ist zur Aufrechterhaltung des festklemmenden Zustands keine separate Energiequelle, zum Beispiel in Form eines Hydrauliksystems notwendig. Es wird lediglich Energie zum Lösen der festklemmenden Fixierung benötigt
Vorzugsweise umfasst die Rückstellvorrichtung sekundäre Hydraulikelemente, die den Federelementen entgegenwirken und zum Lösen der festklemmenden Fixierung durch Anlegen eines hydraulischen Drucks eingerichtet sind.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform können statt oder auch zusätzlich zu den Hydraulikelementen piezomechanische Aktoren verwendet werden, die zum Aufbringen der jeweiligen Klemmkraft durch Anlegen einer elektrischen Spannung eingerichtet sind.
Im Falle lediglich verwendeter piezomechanischer Aktoren kann gänzlich auf ein Hydrauliksystem verzichtet werden, wodurch Wartungsaufwand und benötigter Bauraum erheblich reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Klemmvorrichtung an einem Stirnabschnitt des Spindelträgers befestigt, der einem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine zugewandt ist.
Auf diese Weise fällt der Abstand zwischen Klemmvorrichtung und in der Arbeitsspindel aufgenommenen Werkzeug so gering wie möglich aus, wodurch die Stützwirkung durch die Klemmvorrichtung weiter verbessert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Klemmvorrichtung außerhalb des Arbeitsraums angeordnet und von diesem durch einen Abschnitt einer Arbeitsraumabdeckung abgeschirmt
Auf diese Weise wird die Klemmvorrichtung zuverlässig vor Verunreinigungen (Späne, Kühlmittelschmierstoff etc.) aus dem Arbeitsraum geschützt, die die Funktionalität derselbigen negativ beeinflussen könnten.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Linearführung am Spindelträger befestigte Führungsschienen, die parallel zur ersten Richtung verlaufen, und in diesen verschiebbar geführte, am Spindelgehäuse angeordnete Führungsschuhe, wobei pro Führungsschiene zumindest zwei in dieser geführte Führungsschuhe voneinander beabstandet am Spindelgehäuse befestigt sind.
Auf diese Weise wird eine Linearführung für das Spindelgehäuse umgesetzt, bei der (im klemmungsfreien Zustand) Kräfte zwischen dem Spindelgehäuse und dem Spindelträger stets über die Führungsschuhe übertragen werden, die bezüglich des Spindelgehäuses ortsunveränderlich (konstant) positioniert sind. Die Kraftein- und -ausleitung über die Führungsschuhe erfolgt somit für verschiedenste Positionen der Spindelvorrichtung gegenüber des Spindelträgers stets an den gleichen Stellen des Spindelgehäuses, wodurch sich Steifigkeiten im klemmungsfreien Zustand der gelagerten Spindelvorrichtung im Zuge einer Verfahrbewegung entlang der ersten Richtung nicht verändern.
In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft eine Rotationsachse der Arbeitsspindel parallel zur ersten Richtung.
Auf diese Weise erfolgt eine Zustellbewegung entlang der Rotationsachse der Arbeitsspindel vorteilhafter Weise über das letzte Element einer kinematischen Kette zwischen Maschinenbett und Arbeitsspindel, bei der lediglich der Spindelvorrichtung gegenüber dem Spindelträger verfahren werden muss.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rotationsachse der Arbeitsspindel stets horizontal ausgerichtet.
Auf diese Weise wird ein Horizontalbearbeitungszentrum bereitgestellt, dass Bearbeitungen von großen Werkstücken gestattet, ohne dabei auf die konventionelle und bekannte Anordnung mit vertikal verlaufender Arbeitsspindel zurückgreifen zu müssen, was zu einem vergleichsweise hohen und sperrigen Aufbau der Werkzeugmaschine führen würde.
Ferner verlaufen dadurch Kontaktebenen zwischen Werkzeug und Werkstück in der Regel vertikal, wodurch unter anderem eine verbesserte Span- und Kühlmittelschmierstoffabfuhr bei der Werkstückbearbeitung ermöglicht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine ein Maschinenbett und eine daran befestigte Verfahrvorrichtung für den Spindelträger, an der der Spindelträger angebracht ist und die eingerichtet ist, den Spindelträger relativ zum Maschinenbett über eine zweite numerisch gesteuerte Linearachse entlang einer zweiten Richtung und über eine dritte numerisch gesteuerte Linearachse entlang einer dritten Richtung hin und her zu verfahren, wobei die zweite und/oder die dritte Richtung orthogonal zur ersten Richtung verlaufen, insbesondere bilden alle drei Richtungen ein orthogonales Richtungssystem.
Auf diese Weise kann die Spindelvorrichtung im Zuge der Werkstückbearbeitung über ein oder zwei zusätzliche Linearachsen verfahren werden, wodurch die Bearbeitungsmöglichkeiten der Werkzeugmaschine weiter erhöht werden. Insbesondere kann eine Verfahrbewegung entlang der zweiten und/oder dritten Richtung im festklemmenden Zustand der Klemmvorrichtung erfolgen, wodurch sich besagte Verfahrbewegung besonders gut für Schwerlastbearbeitungen eignen.
Vorzugsweise umfasst die Verfahrvorrichtung zwei am Maschinenbett befestigte Maschinenständer und eine an diesen verschiebbar gelagerte Brückenvorrichtung, an der der Spindelträger über eine zweite Linearführung entlang einer orthogonal zur ersten Richtung und horizontal verlaufenden zweiten Richtung verschiebbar gelagert und über die zweite Linearachse verfahrbar ist, wobei die zwischen den Maschinenständern angeordnete Brückenvorrichtung über eine dritte Linearführung entlang einer vertikal verlaufenden dritten Richtung) verschiebbar gelagert und über die dritte Linearachse verfahrbar ist
Der vorstehende Aufbau stellt dabei einen besonders steifen Aufbau bereit, über den die werkzeugtragende Arbeitsspindel präzise gegenüber dem Werkstück positioniert und auftretende Kräfte besonders gut in das Maschinenbett abgeleitet werden können.
Die Verfahrvorrichtung kann in einer alternativen Ausführung auch eine geringe Anzahl an Linearachsen zum Verfahren des Spindelträgers aufweisen. So kann die Verfahrvorrichtung lediglich die zweite oder dritte Linearachse umfassen, sodass die Spindelvorrichtung in Gänze lediglich entlang zweiter Richtungen, erste Richtung und zweite oder dritte Richtung, gegenüber dem Maschinenbett verfahrbar ist.
Vorzugsweise umfasst die Werkzeugmaschine einen am Maschinenbett befestigten Schwenkrundtisch mit einer Aufspannfläche zum Aufspannen von zu bearbeitenden Werkstücken, wobei die Aufspannfläche über eine erste und eine zweite numerisch gesteuerte Rundachse des Schwenkrundtischs relativ zum Maschinenbett um eine erste bzw. um eine zweite Rotationsachse rotiert werden kann. Insbesondere stehen die erste und die zweite Rotationsachse orthogonal zueinander.
Auf diese Weise kann das zu bearbeitenden Werkstück gegenüber der werkzeugtragenden Arbeitsspindel durch Verdrehbewegungen des Schwenkrundtisches positioniert werden, wodurch die Bearbeitungsmöglichkeiten an der Werkzeugmaschine weiter erhöht werden.
Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird eine Klemmvorrichtung einer beliebigen Ausführungsform der Werkzeugmaschine gemäß des ersten Aspekts der Erfindung bereitgestellt.
Auf diese Weise wird eine Nachrüstmöglichkeit bereitgestellt, über die eine bereits bestehende Werkzeugmaschine ohne Klemmvorrichtung auf einfache und kostengünstige Weise mit der Klemmvorrichtung nachgerüstet und so um die vorteilhaften Funktionalitäten der Werkzeugmaschine gemäß des ersten Aspekts der Erfindung erweitert werden kann.
Gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine bereitgestellt, die eine Spindelvorrichtung, umfassend ein Spindelgehäuse und eine im Spindelgehäuse drehbar gelagerte Arbeitsspindel zum rotatorischen Antreiben eines Werkzeugs, und einen Spindelträger umfasst, an dem das Spindelgehäuse der Spindelvorrichtung über eine Linearführung entlang einer ersten Richtung verschiebbar gelagert ist, wobei die Spindelvorrichtung relativ zum Spindelträger über eine erste numerisch gesteuerte Linearachse entlang der ersten Richtung verfahrbar ist Das Verfahren umfasst dabei ein Ausrichten eines in der Arbeitsspindel aufgenommenen Werkzeugs gegenüber einem in einem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine aufgespannten Werkstück durch Verfahren der Spindelvorrichtung entlang der ersten Richtung über die erste Linearachse, ein festklemmendes Fixieren des Spindelgehäuses gegenüber dem Spindelträger durch eine am Spindelträger befestigte Klemmvorrichtung, und ein Bearbeiten des aufgespannten Werkstücks durch das aufgenommene Werkzeug, wobei das Fixieren zumindest teilweise während des Bearbeitens des aufgespannten Werkstücks erfolgt
Die Werkzeugmaschine führt dabei über das von der Arbeitsspindel rotatorisch angetriebene Werkzeug insbesondere eine zerspanenden Bearbeitung des Werkstücks durch, bei der die Vorteile der vorstehend beschriebenen Werkzeugmaschine mit Klemmvorrichtung ausgenutzt werden, um das die Arbeitsspindel tragende Spindelgehäuse festklemmend zu fixieren, um so unter anderem einen besonders steifen Aufbau der Werkzeugmaschine während der Bearbeitung zu erzielen, der sich insbesondere zur Schwerlastbearbeitung von Werkstücken eignet, bei der vergleichsweise hohe Bearbeitungskräfte auftreten.
Das Verfahren kann dabei an jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder vorteilhaften Ausgestaltungen der Werkzeugmaschine gemäß des ersten Aspekts der Erfindung durchgeführt werden.
Vorzugsweise umfasst das festklemmende Fixieren des Spindelgehäuses über die Klemmvorrichtung ein Aufbringen von Klemmkräften durch die Klemmvorrichtung über einen jeweils flächigen Kontakt zwischen mehreren Klemmeinheiten der Klemmvorrichtung und dem Spindelgehäuse der Spindelvorrichtung.
Vorzugsweise umfasst das Aufbringen der Klemmkräfte ein Anlegen eines hydraulischen Drucks an Hydraulikelementen einer oder mehrere Klemmeinheiten der Klemmvorrichtung während des Bearbeitens des aufgespannten Werkstücks.
Vorzugsweise umfasst die Werkzeugmaschine ein Maschinenbett und eine daran befestigte Verfahrvorrichtung für den Spindelträger, an der der Spindelträger angebracht ist und die eingerichtet ist, den Spindelträger relativ zum Maschinenbett über eine zweite numerisch gesteuerte Linearachse entlang einer zweiten Richtung und über eine dritte numerisch gesteuerte Linearachse entlang einer dritten Richtung hin und her zu verfahren, wobei die zweite und/oder die dritte Richtung orthogonal zur ersten Richtung verlaufen, wobei das Bearbeiten des aufgespannten Werkstücks wiederum ein Verfahren des Spindelträgers entlang der zweiten Richtung über die zweite Linearachse und/oder ein Verfahren des Spindelträgers entlang der dritten Richtung über die dritte Linearachse umfasst, währenddessen das Spindelgehäuse durch die Klemmvorrichtung festklemmend fixiert ist.
Die Verfahrvorrichtung kann in einer alternativen Ausführung auch eine geringe Anzahl an Linearachsen zum Verfahren des Spindelträgers aufweisen. So kann die Verfahrvorrichtung lediglich die zweite oder dritte Linearachse umfassen, sodass die Spindelvorrichtung in Gänze lediglich entlang zweiter Richtungen, erste Richtung und zweite oder dritte Richtung, gegenüber dem Maschinenbett verfahrbar ist.
Alternativ oder zusätzlich umfasst die Werkzeugmaschine vorzugsweise einen am Maschinenbett befestigten Schwenkrundtisch mit einer Aufspannfläche zum Aufspannen des zu bearbeitenden Werkstücken, die über eine erste und eine zweite numerisch gesteuerte Rundachse des Schwenkrundtischs relativ zum Maschinenbett um eine erste bzw. um eine zweite Rotationsachse rotiert werden kann, wobei das Bearbeiten des Werkstücks ein Rotieren der Aufspannfläche mit dem darauf aufgespanntem Werkstück über die erste Rundachse und/oder ein Rotieren der Aufspannfläche mit dem darauf aufgespanntem Werkstück über die zweite Rundachse umfasst, währenddessen das Spindelgehäuse durch die Klemmvorrichtung festklemmend fixiert ist.
Weitere Aspekte und deren Vorteile als auch speziellere Ausführungsbeispiele der zuvor genannten Aspekte und Merkmale werden im Folgenden unter Zuhilfenahme der in den beigefügten Figuren gezeigten Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit Klemmvorrichtung.
2A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, in dem lediglich der Spindelträger, die Spindelvorrichtung und die Klemmvorrichtung dargestellt sind.
2B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Stirnabschnitts der Spindelträgers mit Klemmvorrichtung und Spindelvorrichtung aus 2A.
3A bis 3C zeigen perspektivische Ansichten des Ausführungsbeispiels aus 2A für verschiedene Positionen der Spindelvorrichtung gegenüber dem Spindelträger.
4 zeigt eine Frontansicht eines Ausführungsbeispiels einer an einem Spindelträger gelagerten Spindelvorrichtung mit Klemmvorrichtung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine.
5A und 5B zeigen Schnittdarstellungen eines Ausführungsbeispiel einer Klemmeinheit einer Klemmvorrichtung mit Hydraulikelementen zum Einsatz in der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine.
6 zeigt eine schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine.

Es wird hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.
Ausführliche Figurenbeschreibung
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine 100 mit Klemmvorrichtung 50 in einer Ausführung der Werkzeugmaschine als Horizontalbearbeitungszentrum.
Die Werkzeugmaschine 100 umfasst eine Spindelvorrichtung 10 zur Aufnahme eines Werkzeugs 101, einen Spindelträger 20, an dem die Spindelvorrichtung 20 gelagert ist sowie eine Verfahrvorrichtung 30 zum Verfahren des Spindelträgers 20 gegenüber einem Maschinenbett 40 der Werkzeugmaschine 100, um so das Werkzeug 101 relativ zum einem in einem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine 100 befindlichen, zu bearbeitenden Werkstück 102 zu bewegen.
Das dargestellte Koordinatensystem bezeichnet ein orthogonales Richtungssystem der Werkzeugmaschine 100 mit den zwei horizontalen Richtungen x und y und der vertikalen, in der Regel parallel zum Schwerefeld der Erde verlaufenden Richtung z.
Die Spindelvorrichtung 10, die üblicherweise auch Pinole genannt wird, umfasst dabei ein Spindelgehäuse 11 und eine im Spindelgehäuse 11 drehbar gelagerte Arbeitsspindel 12 zum rotatorischen Antreiben des in einer Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel 12 aufgenommenen Werkzeugs 101. Die Rotationsachse der Arbeitsspindel 12 verläuft im gezeigten Ausführungsbeispiel dabei stets horizontal und parallel zur x-Richtung. Der Antrieb der Arbeitsspindel 12 ist dabei üblicherweise elektrisch umgesetzt
Die Spindelvorrichtung 10 bzw. deren Spindelgehäuse 11 ist bezüglich des Spindelträgers 20 verschiebbar an diesem über eine hier perspektivisch verdeckte Linearführung gelagert, die eine Relativverschiebung der Spindelvorrichtung 10 entlang der x-Richtung gegenüber dem Spindelträger 20 erlaubt. Zur Umsetzung einer gezielten Verfahrbewegung in x-Richtung weist die Werkzeugmaschine 100 eine erste numerisch gesteuerte Linearachse auf, über die die Spindelvorrichtung 10 relativ zum Spindelträger, insbesondere zum Zwecke der Werkstückbearbeitung, verfahren werden kann. Beispielsweise umfasst die erste Linearachse hierzu eine Trapezgewindespindel, einen Kugelgewindetrieb oder dergleichen.
Die Verfahrvorrichtung 30 dient dem gezielten Verfahren des die Spindelvorrichtung 10 tragenden Spindelträgers 20 entlang der beiden übrigen Richtungen y und z. Hierzu umfasst diese zwei am Maschinenbett 40 befestigte Maschinenständer 31 und eine an diesen verschiebbar gelagerte, parallel zur y-Richtung verlaufende Brückenvorrichtung 32. Die Brückenvorrichtung 32 ist über eine Linearführung entlang der vertikalen z-Richtung verschiebbar an den Maschinenständern 31 gelagert und kann entlang dieser über eine weitere numerisch gesteuerte Linearachse der Werkzeugmaschine 100 in z-Richtung verfahren werden. Der Spindelträger 20 wiederum ist über eine weitere Linearführung entlang der y-Richtung verschiebbar an der Brückenvorrichtung 32 gelagert und kann entlang dieser über eine weitere numerisch gesteuerte Linearachse der Werkzeugmaschine 100 in y-Richtung verfahren werden.
Die Spindelvorrichtung kann somit über die drei Linearachsen entlang der drei Richtungen x, y und z relativ zum Maschinenbett 40 der Werkzeugmaschine 100 verfahren werden.
Das zu bearbeitende (hier quaderförmig dargestellte) Werkstück 102 ist auf einer Aufspannfläche 62 des Schwenkrundtischs 60 der Werkzeugmaschine 100 befestigt bzw. aufgespannt Die Aufspannfläche 62 ist dabei bezüglich eines Schwenkarms 61 des Schwenkrundtisch 60 über eine numerisch gesteuerte Rundachse um eine zur Aufspannfläche 62 senkrecht stehenden Rotationsachse rotatorisch verfahrbar und der Schwenkarm 61 ist wiederum gegenüber dem Maschinenbett 40 über eine weitere numerisch gesteuerte Rundachse um eine parallel zur y-Richtung verlaufende Rotationsachse rotatorisch verfahrbar.
Erfindungsgemäß umfasst die Werkzeugmaschine 100 ferner die Klemmvorrichtung 50, die am Spindelträger 20 befestigt und dazu eingerichtet ist, während einer Bearbeitung des Werkstücks 102 durch das in der Arbeitsspindel 12 aufgenommene Werkzeug 101 das Spindelgehäuse 11 der Spindelvorrichtung 10 gegenüber dem Spindelträger 20 festklemmend zu fixieren, wodurch die Spindelvorrichtung 10 gegenüber dem Spindelträger 20 zusätzlich über eine Art festklemmende Einspannung abgestützt wird.
Die Klemmvorrichtung 50 kann dabei zwischen einem festklemmenden Zustand, in dem das Spindelgehäuse 11 durch die Klemmvorrichtung 50 fixiert ist, und einem klemmungsfreien Zustand, in dem das Spindelgehäuse 11 nicht durch die Klemmvorrichtung 50 fixiert ist, umgeschaltet werden.
Im festklemmenden Zustand wirken Klemmkräfte auf das Spindelgehäuse 11, die das Spindelgehäuse 11 ortsfest gegenüber dem Spindelträger 20 einspannen und so diesen zusätzlich gegenüber dem Spindelträger 20 abstützen, um so eine verbesserte Lagerung der Spindelvorrichtung 10 bereitzustellen, bei der insbesondere der in den Arbeitsraum hineinragenden Abschnitt der Spindelvorrichtung 10 versteift wird, was eine bessere Lastaufnahme der bei der Bearbeitung des Werkstücks 102 anfallenden Bearbeitungskräfte gestattet.
Die Klemmkräfte werden im gezeigten Ausführungsbeispiel über mehrere Klemmeinheiten 51 der Klemmvorrichtung 50 auf das Spindelgehäuse 11 aufgebracht, die im festklemmenden Zustand zum Aufbringen der Klemmkräfte jeweils flächig mit diesem in Kontakt stehen, wobei die Klemmkräfte im gezeigten Ausführungsbeispiel orthogonal zur x-Richtung und damit orthogonal zur Verfahrrichtung der Spindelvorrichtung 10 in Bezug auf den Spindelträger 20 stehen.
Die Klemmeinheiten 51 der Klemmvorrichtung 50 sind dabei jeweils paarweise, über die Rotationsachse der Arbeitsspindel 12 hinweg auf gegenüberliegenden Seiten des Spindelgehäuses 11 angeordnet, wobei die von einem Paar von Klemmeinheiten 51 aufgebrachten Klemmkräfte symmetrisch auf das Spindelgehäuse 11 aufgebracht werden, sodass das Spindelgehäuse 11 durch die Klemmkräfte nicht verschoben, sondern lediglich fest eingespannt wird. Die von gegenüberliegenden Klemmeinheiten 51 aufgebrachten Klemmkräfte sind in anderen Worten einander gegengerichtet und von gleichem Betrag.
Vorliegend umfasst die Klemmvorrichtung 50 zwei Paare von Klemmeinheiten 51, von denen aufgrund der perspektivischen Ansicht jeweils nur eine Klemmeinheit 51 dargestellt ist
Die Klemmeinheiten 51 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel an einem Rahmenkörper 52 der Klemmvorrichtung montiert, der wiederum ortsfest am einem Stirnabschnitt des Spindelträgers 20 befestigt ist. Die Klemmeinheiten 51 umfassen dabei Aktoren, die zum Aufbringen der Klemmkräfte eingerichtet sind und beispielsweise als hydraulische oder piezomechanische Aktoren ausgeführt sein können. Kontaktabschnitte der einzelnen Klemmeinheiten, die zur flächigen Kontaktherstellung mit dem Spindelgehäuse vorgesehen sind, werden im Zuge eines Festklemmens durch die besagten Aktoren relativ zum Rahmenkörper 52 bewegt, um jeweils zunächst einen Kontakt mit dem Spindelgehäuse 11 herzustellen und über den hergestellten Kontakt eine Klemmkraft in Form eines flächigen Kontaktdrucks auf das Spindelgehäuse 11 auszuüben.
Die ansonsten lediglich durch die Linearführung am Spindelträger 20 abgestützte Spindelvorrichtung 10 wird im festklemmenden Zustand zusätzlich am Stirnabschnitt des Spindelträgers 20 über die Klemmvorrichtung 50 eingespannt, wodurch eine hinzuschaltbare Lagerstelle geschaffen wird, die bei Bedarf, insbesondere bei einer Schwerlastbearbeitung, ein zusätzliches Abstützen der Spindelvorrichtung 10 gestattet.
Dies erlaubt nicht nur die Einhaltung einer gleichbleibenden Bearbeitungsgüte, sondern auch eine Entlastung der Linearführung, da sich die auf die Spindelvorrichtung 10 wirkenden Lasten während der Bearbeitung sowohl auf die Linearführung als auch auf die das Spindelgehäuse 11 fixierende Klemmvorrichtung 50 verteilen.
Im festklemmenden Zustand der Klemmvorrichtung 50 ist die Möglichkeit zur Relativbewegung von Werkzeug 101 und Werkstück 102 dabei keinesfalls ausgeschlossen, da diese zueinander nach wie vor über die beiden Rundachsen des Schwenkrundtischs 60 oder über die beiden Linearachsen der Verfahrvorrichtung 30 verfahren werden können.
Der im Zuge der Verfahrbewegung entlang der ersten Richtung, also entlang der x-Richtung, in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine 100 reinragende Abschnitt des Spindelgehäuses 11 weist im Wesentlichen eine quaderförmige Außenkontur auf, die mit den Klemmeinheiten 51 der Klemmvorrichtung 50 im festklemmenden Zustand in Kontakt steht Die jeweils als mögliche Kontaktflächen dienenden Oberflächen des quaderförmigen Abschnitts des Spindelgehäuses 11 stehen dabei orthogonal zueinander, um eine gleichmäßige Klemmung zu erzeugen, insbesondere für verschiedene Positionen der Spindelvorrichtung 10 relativ zum Spindelträger 20.
2A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine 100, in dem lediglich der Spindelträger 20, die Spindelvorrichtung 10 und die Klemmvorrichtung 50 dargestellt sind.
Die Spindelvorrichtung 10 umfasst ein Spindelgehäuse 11 und eine im Spindelgehäuse 11 drehbar gelagerte Arbeitsspindel 12 zum rotatorischen Antreiben eines darin aufgenommenen Werkzeugs. Die Rotationsachse der Arbeitsspindel 12 verläuft im gezeigten Ausführungsbeispiel dabei parallel zur x-Richtung.
Die Spindelvorrichtung 10 bzw. deren Spindelgehäuse 11 ist bezüglich eines Spindelträgers 20 verschiebbar an diesem über eine Linearführung gelagert, die eine Relativverschiebung der Spindelvorrichtung 10 entlang der x-Richtung gegenüber dem Spindelträger 20 erlaubt. Zur Umsetzung einer gezielten Verfahrbewegung in x-Richtung umfasst die Werkzeugmaschine 100 eine als Kugelgewindetrieb 22 ausgeführte erste numerisch gesteuerte Linearachse, über die die Spindelvorrichtung 10 relativ zum Spindelträger 20 in x-Richtung verfahren werden kann.
Die Linearführung umfasst dabei zwei am Spindelträger 20 befestigte Führungsschienen 21 (eine ist perspektivisch verdeckt), die parallel zur x-Richtung verlaufen. In den Führungsschienen sind dabei jeweils zwei Führungsschuhe 13 in x-Richtung verschiebbar geführt, die wiederum am Spindelgehäuse 11 voneinander beabstandet befestigt sind. Kraft- und Momentenübertragungen zwischen Spindelvorrichtung 10 und Spindelträger 220 erfolgen, insbesondere im klemmungsfreien Zustand, über den zwischen Führungsschuhen 13 und Führungsschienen 21 vorliegenden Kontakt bzw. die vorliegenden Kontakte, da jeder Führungsschuh 13 sowohl in y- als auch in z-Richtung übertragen kann. Reibung in x-Richtung sei hierbei vernachlässigt.
So verteilt sich beispielsweise eine in z-Richtung auf das Spindelgehäuse 11 wirkende Kraft auf die vier Führungsschuhe 13 und wird über diese auf den Spindelträger 20 übertragen. Je nach Krafteinleitungspunkt der exemplarischen Kraft kann ein Paar Führungsschuhe 13 dabei auch Zug- und das andere Druckkräfte übertragen.
Erfindungsgemäß umfasst die Werkzeugmaschine 100 ferner eine Klemmvorrichtung 50, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise stirnseitig am Spindelträger 20 über einen Befestigungsabschnitt 52a an diesem befestigt und dazu eingerichtet ist, während einer Bearbeitung eines Werkstücks durch ein in der Arbeitsspindel 12 aufgenommenes Werkzeug das Spindelgehäuse 11 der Spindelvorrichtung 10 gegenüber dem Spindelträger 20 festklemmend zu fixieren.
Auf diese Weise wird eine zusätzliche Lagerstelle für die Spindelvorrichtung bereitgestellt, die sich in Bezug auf die x-Richtung zwischen dem Bearbeitungspunkt (Kontakt zwischen Werkstück und aufgenommenen Werkzeug) und dem vom Arbeitsraum gesehenen ersten Führungsschuh 13 befindet
Die Klemmvorrichtung 50 kann dabei zwischen einem festklemmenden Zustand, in dem das Spindelgehäuse 11 durch die Klemmvorrichtung 50 fixiert ist, und einem klemmungsfreien Zustand, in dem das Spindelgehäuse 11 nicht durch die Klemmvorrichtung 50 fixiert ist, umgeschaltet werden.
Im festklemmenden Zustand wirken Klemmkräfte auf das Spindelgehäuse 11, die das Spindelgehäuse 11 ortsfest gegenüber dem Spindelträger 20 einspannen und so diesen zusätzlich gegenüber dem Spindelträger 20 abstützen und so die Spindelvorrichtung 10 besser zu lagern.
Die Klemmkräfte werden in 2A über mehrere Klemmeinheiten 51 der Klemmvorrichtung 50 auf das Spindelgehäuse 11 aufgebracht, die im festklemmenden Zustand zum Aufbringen der Klemmkräfte jeweils flächig mit diesem in Kontakt stehen, wobei die Klemmkräfte im gezeigten Ausführungsbeispiel orthogonal zur x-Richtung und damit orthogonal zur Verfahrrichtung der Spindelvorrichtung 10 in Bezug auf den Spindelträger 20 stehen.
Beispielhaft erzeugt eine auf ein in der Arbeitsspindel 12 aufgenommenes Werkzeug wirkende Kraft in z-Richtung ein Biegemoment in der Spindelvorrichtung 10, welches aufgrund des vergleichsweise großen Hebelarms in x-Richtung bis zum ersten Führungsschuh 13 zu einer vergleichsweise großen Belastung der Linearführung und zu nicht zu vernachlässigenden Biegeverformungen der Spindelvorrichtung 10 selbst führt
Dem wirkt der Einsatz der Klemmvorrichtung 50 entgegen, die im festklemmenden Zustand eine zusätzliche Lagerstelle am Stirnabschnitt des Spindelträgers 20 bereitstellt, über den besagte Lasten mit einem vergleichsweise kürzen Hebelarm als bis zum ersten Führungsschuh 13 auf den Spindelträger 12 übertragen werden können. Besagter verkürzter Hebelarm führt unter anderem zu einer Versteifung der Spindelvorrichtung 10, im Zuge derer der verbleibende Abschnitt der Spindelvorrichtung 10 zwischen Klemmvorrichtung 50 und Bearbeitungspunkt bei gleicher Lastaufnahme im festklemmenden Zustand eine geringere Verformung aufweist als im klemmungsfreien Zustand bzw. als in einer Ausführung ohne die Klemmvorrichtung 50.
2B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Stirnabschnitts der Spindelträgers 20 mit Klemmvorrichtung 50 und Spindelvorrichtung 10 aus 2A.
Die Klemmeinheiten 51 der Klemmvorrichtung 50 sind dabei jeweils paarweise, über die Rotationsachse der Arbeitsspindel 12 hinweg auf gegenüberliegenden Seiten des Spindelgehäuses 11 angeordnet, wobei Klemmkräfte eines Paares von Klemmeinheiten 51 symmetrisch auf das Spindelgehäuse 11 aufgebracht werden, sodass das Spindelgehäuse 11 durch die Klemmkräfte nicht verschoben, sondern lediglich fest eingespannt wird.
Die Klemmvorrichtung 50 umfasst hierzu zwei Paare von Klemmeinheiten 51, von denen ein erstes Paar Klemmkräfte parallel zur y-Richtung und das zweite Paar Klemmkräfte parallel zur z-Richtung auf das Spindelgehäuse aufbringen.
Die Klemmeinheiten 51 sind an einem Rahmenkörper 52 der Klemmvorrichtung 50 montiert, der wiederum über den Befestigungsabschnitt ortsfest am einem Stirnabschnitt des Spindelträgers 20 befestigt ist
Die Klemmeinheiten 51 umfassen dabei Aktoren, die zum Aufbringen der Klemmkräfte eingerichtet sind und beispielsweise als hydraulische oder piezomechanische Aktoren ausgeführt sein können. Kontaktabschnitte der einzelnen Klemmeinheiten, die zur flächigen Kontaktherstellung mit dem Spindelgehäuse 11 vorgesehen sind, werden im Zuge eines Festklemmens durch die besagten Aktoren relativ zum Rahmenkörper 52 bewegt, um jeweils zunächst einen Kontakt mit dem Spindelgehäuse 11 herzustellen und über den hergestellten Kontakt eine Klemmkraft in Form eines flächigen Kontaktdrucks auf das Spindelgehäuse 11 auszuüben.
Die zur Kontaktherstellung vorgesehenen Oberflächen 11a, 11b des Spindelgehäuses verlaufen dabei parallel zur x-Richtung (Flächennormale verlaufen senkrecht zur x-Richtung), um eine gleichmäßige Klemmung für unterschiedliche Positionen der Spindelvorrichtung 10 gegenüber dem Spindelträger 20 bereitzustellen.
3A bis 3C zeigen perspektivische Ansichten des Ausführungsbeispiels aus 2A für verschiedene Positionen der Spindelvorrichtung 10 gegenüber dem Spindelträger 20.
Wie den 3A bis 3C zu entnehmen ist, ist die Klemmvorrichtung 50 ortsfest am Spindelträger 20 befestigt und verändert ihre Position gegenüber diesem im Zuge eines Verfahrens der Spindelvorrichtung 10 in x-Richtung nicht.
In allen in 3A bis 3C gezeigten Konfigurationen bringt die stirnseitig am Spindelträger 20 befestigte Klemmvorrichtung 50 dabei im festklemmenden Zustand eine zusätzliche Lagerstelle ein, die in allen Konfigurationen einen geringeren Abstand in x-Richtung zum Bearbeitungspunkt aufweist als der erste Führungsschuh 13, sodass die Lagerung für alle gezeigten Konfigurationen gegenüber einer Ausführung ohne Klemmvorrichtung 50 verbessert wird.
4 zeigt eine Frontansicht eines Ausführungsbeispiels einer an einem Spindelträger 20 gelagerten Spindelvorrichtung mit Klemmvorrichtung 50 der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine.
Wie auch in den vorstehenden Beispielen umfasst die Spindelvorrichtung ein Spindelgehäuse 11 und eine Arbeitsspindel 12 und ist gegenüber dem Spindelträger 20 entlang der hier aus der Zeichenebne zeigenden Richtung verfahrbar.
Die Klemmvorrichtung 50 umfasst die vier Klemmeinheiten 51, die jeweils paarweise, über eine Rotationsachse der Arbeitsspindel 12 hinweg auf gegenüberliegenden Seiten des Spindelgehäuses 11 angeordnet sind. Das erste Paar 51a wirkt dabei Klemmkräfte (durch Pfeile dargestellt) in y-Richtung, wohingegen das zweite Paar 51b Klemmkräfte in z-Richtung auf das Spindelgehäuse 11 wirkt, vorzugsweise derart, dass die jeweiligen Klemmkräfte eines Paares 51a, 51b zueinander symmetrisch sind.
Die vier Klemmeinheiten 51 und eine Außenkontur des Spindelgehäuses 11 sind dabei derart aufeinander angepasst, dass für den festklemmenden Zustand im dargestellten Querschnitt (orthogonal zur Verfahrrichtung der Spindelvorrichtung) die Klemmeinheiten mit ca. 90 % eines Querschnittsumfangs der Außenkontur des Spindelgehäuses 11 in Kontakt stehen.
Auf diese Weise wird an der Stelle der Klemmvorrichtung 50 eine weitestgehend vollumfängliche festklemmende Fixierung in der y-z-Ebene umgesetzt, die eine besonders gute Lastaufnahme durch eine hohe Versteifung der Spindelvorrichtung 10 ermöglicht.
Zudem wird durch die nahezu vollumfängliche Fixierung ein Querschnitt des Spindelgehäuses 11 in seiner Form kaum verzerrend verformt, sondern primär komprimierend verformt, insbesondere bei von allen Seiten symmetrischer Krafteinleitung durch die beiden Paare 51a, 51b von Klemmeinheiten 51.
5A zeigt in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer Klemmeinheit 51 einer Klemmvorrichtung mit Hydraulikelementen zum Einsatz in der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit einer vergrößerten Ansicht eines einzelnen Hydraulikelements in 5B. Die Schnittdarstellung erfolgt dabei in einer zu ersten Richtung (Verfahrrichtung der Spindelvorrichtung) senkrecht stehenden Schnittebene.
Die hier gezeigte Klemmeinheit 51 kann beispielsweise für ein oder alle Klemmeinheiten der in 4 gezeigten Klemmvorrichtung zum Einsatz kommen, soll aber nicht auf den Einsatz in dieser Klemmvorrichtung beschränkt sein.
Die Klemmeinheit 51 umfasst einen Grundkörper 512, eine zur Kontaktherstellung mit dem Spindelgehäuse 11 vorgesehene Klemmleiste 511 sowie eine Vielzahl von als Hydraulikzylinder 513 ausgeführte Hydraulikelemente, die zum Aufbringen der Klemmkraft durch Anlegen eines hydraulischen Druckes in den Hydraulikzylindern 513 eingerichtet sind.
Der Grundkörper 512 ist am Rahmenkörper 52 der Klemmvorrichtung befestigt und dient als Träger für die in diesem Fall vier Hydraulikzylinder 513, die voneinander gleichmäßig beabstandet in Aussparungen des Grundkörpers 512 aufgenommen sind, um so einen gleichmäßigen Kontaktdruck auf das Spindelgehäuse 11 über den flächigen Kontakt zwischen dem selbigen und der Klemmleiste 511 auszuüben.
Die Hydraulikzylinder 513 sind hierzu mit einem Hydrauliksystem (nicht dargestellt) verbunden und üben über eine formschlüssig gestaltete Verbindung eines Endabschnitts 513 eines Hydraulikzylinders 513 mit der Klemmleiste 511 eine Kraft auf die selbige aus.
Die letztliche Klemmkraft der Klemmeinheit 51 ergibt sich dabei aus der Summe der Einzelkräfte der Hydraulikzylinder 513.
6 zeigt eine schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine.
Die hierfür verwendete Werkzeugmaschine umfasst zumindest eine Spindelvorrichtung, die wiederum ein Spindelgehäuse und eine im Spindelgehäuse drehbar gelagerte Arbeitsspindel zum rotatorischen Antreiben eines Werkzeugs umfasst, und einen Spindelträger, an dem das Spindelgehäuse der Spindelvorrichtung über eine Linearführung entlang einer ersten Richtung verschiebbar gelagert ist, wobei die Spindelvorrichtung relativ zum Spindelträger über eine erste numerisch gesteuerte Linearachse entlang der ersten Richtung verfahrbar ist. Ferner umfasst die Werkzeugmaschine vorzugsweise eine Verfahrvorrichtung, die eingerichtet ist, den Spindelträger entlang einer zweiten Richtung und entlang einer dritten Richtung über entsprechende Linearachsen relativ zu einem Maschinenbett der Werkzeugmaschine zu verfahren, wobei die drei Richtungen (erste, zweite und dritte) insbesondere orthogonal zueinanderstehen.
In Schritt S1 erfolgt zunächst ein Ausrichten eines in der Arbeitsspindel aufgenommenen Werkzeugs gegenüber einem in einem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine aufgespannten Werkstück durch ein Verfahren der Spindelvorrichtung entlang der ersten Richtung über die erste Linearachse.
In Schritt S2 erfolgt ein festklemmendes Fixieren des Spindelgehäuses gegenüber dem Spindelträger durch eine am Spindelträger befestigte Klemmvorrichtung.
In Schritt S3 erfolgt Bearbeiten des aufgespannten Werkstücks durch das aufgenommene Werkzeug, währenddessen das Spindelgehäuse durch die Klemmvorrichtung zumindest teilweise festklemmend fixiert ist.
Schritt S3 umfasst wiederum einen Teilschritt S3.1 und/oder einen Teilschritt S3.2, wobei in Teilschritt S3.1 ein Verfahren des Spindelträgers entlang der zweiten Richtung über die entsprechende Linearachse und in Teilschritt S3.2 ein Verfahren des Spindelträgers entlang der dritten Richtung über die entsprechende Linearachse erfolgt.
In Schritt S4 erfolgt ein Lösen der Klemmvorrichtung bzw. des festklemmenden Fixierens, infolgedessen ein erneutes Ausrichten des in der Arbeitsspindel aufgenommenen Werkzeugs gegenüber einem in einem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine aufgespannten Werkstück durch ein Verfahren der Spindelvorrichtung entlang der ersten Richtung über die erste Linearachse gemäß Schritt S1 erfolgen kann.
Durch das festklemmende Fixieren des Spindelgehäuses während des Bearbeitungsschrittes S3 wird ein besonders steifer Aufbau der Werkzeugmaschine während der Bearbeitung erzielt, der sich insbesondere zur Schwerlastbearbeitung von Werkstücken eignet, bei der vergleichsweise hohe Bearbeitungskräfte auftreten.
Es wird erneut hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist. Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.
Liste der Bezugszeichen

10: Spindelvorrichtung
11: Spindelgehäuse
11a, 11b: Oberflächen des Spindelgehäuses für Kontakt mit Klemmeinheiten
12: Arbeitsspindel
13: Führungsschuh
20: Spindelträger
21: Führungsschiene
22: Kugelgewindetrieb
30: Verfahrvorrichtung
31: Maschinenständer
32: Brückenvorrichtung
40: Maschinenbett
50: Klemmvorrichtung
51: Klemmeinheit
51a: erstes Paar an Klemmeinheiten
51b: zweites Paar an Klemmeinheiten
52: Rahmenkörper
52a: Befestigungsabschnitt
60: Schwenkrundtisch
61: Schwenkarm
62: Aufspannfläche
101: Werkzeug
102: Werkstück
100: Werkzeugmaschine
511: Klemmleiste
512: Grundkörper Klemmeinheit
513: Hydraulikzylinder
513a: Endabschnitt Hydraulikzylinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018201419 A1 [0006]

Claims

Werkzeugmaschine (100), umfassend: - eine Spindelvorrichtung (10), die ein Spindelgehäuse (11) und eine im Spindelgehäuse (11) drehbar gelagerte Arbeitsspindel (12) zum rotatorischen Antreiben eines Werkzeugs (101) umfasst; und - einen Spindelträger (20), an dem das Spindelgehäuse (11) der Spindelvorrichtung (10) über eine Linearführung entlang einer ersten Richtung (x) verschiebbar gelagert ist, wobei die Spindelvorrichtung (10) relativ zum Spindelträger (20) über eine erste numerisch gesteuerte Linearachse (22) entlang der ersten Richtung (x) verfahrbar ist; gekennzeichnet durch eine am Spindelträger (20) befestigte Klemmvorrichtung (50), die eingerichtet ist, während einer Bearbeitung eines Werkstücks (102) durch ein in der Arbeitsspindel (12) aufgenommenes Werkzeug (101) das Spindelgehäuse (11) der Spindelvorrichtung (10) gegenüber dem Spindelträger (20) festklemmend zu fixieren.
Werkzeugmaschine (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (50) zwischen einem festklemmenden Zustand, in dem das Spindelgehäuse (11) durch die Klemmvorrichtung (50) fixiert ist, und einem klemmungsfreien Zustand, in dem das Spindelgehäuse (11) nicht durch die Klemmvorrichtung (50) fixiert ist, umschaltbar ist
Werkzeugmaschine (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der Klemmvorrichtung (50) zum festklemmenden Fixieren des Spindelgehäuses (11) aufgebrachten Klemmkräfte winklig zur ersten Richtung gerichtet sind.
Werkzeugmaschine (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (50) mehrere Klemmeinheiten (51) umfasst, die zum Aufbringen der Klemmkräfte jeweils flächig mit dem Spindelgehäuse (11) in Kontakt stehen.
Werkzeugmaschine (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Klemmeinheiten (51) der Klemmvorrichtung (50) jeweils paarweise, über eine Rotationsachse der Arbeitsspindel (12) hinweg auf gegenüberliegenden Seiten des Spindelgehäuses (11) angeordnet sind, wobei die von einem Paar (51a, 51b) von Klemmeinheiten (51) aufgebrachten Klemmkräfte symmetrisch zueinander sind.
Werkzeugmaschine (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Klemmeinheiten (51) und eine Außenkontur des Spindelgehäuses (11) derart aufeinander angepasst ist, dass für den festklemmenden Zustand in einem zur ersten Richtung (x) senkrecht stehenden Querschnitt die Klemmeinheiten (51) mit25 bis 100 % eines Querschnittsumfangs der Außenkontur in Kontakt stehen.
Werkzeugmaschine (100) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Klemmeinheiten (51) ein erstes Paar (51a) an Klemmeinheiten (51), deren Klemmkräfte orthogonal zur ersten Richtung (x) verlaufen, und ein zweites Paar (51b) an Klemmeinheiten (51), deren Klemmkräfte orthogonal zur ersten Richtung (x) und orthogonal zur Richtung der Klemmkräfte des ersten Paares (51a) an Klemmeinheiten (51) verlaufen, umfassen.
Werkzeugmaschine (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinheiten (51) jeweils ein oder mehrere Hydraulikelemente (513) umfasst, die zum Aufbringen der jeweiligen Klemmkraft durch Anlegen eines hydraulischen Druckes eingerichtet sind.
Werkzeugmaschine (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (50) an einem Stirnabschnitt des Spindelträgers (20) befestigt ist, der einem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine (100) zugewandt ist
Werkzeugmaschine (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (50) außerhalb des Arbeitsraums angeordnet und von diesem durch einen Abschnitt einer Arbeitsraumabdeckung abgeschirmt ist
Werkzeugmaschine (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung am Spindelträger (20) befestigte Führungsschienen (21), die parallel zur ersten Richtung (x) verlaufen, und in diesen verschiebbar geführte, am Spindelgehäuse (11) angeordnete Führungsschuhe (13) umfasst, wobei pro Führungsschiene (21) zumindest zwei in dieser geführte Führungsschuhe (13) voneinander beabstandet am Spindelgehäuse (11) befestigt sind.
Werkzeugmaschine (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass eine Rotationsachse der Arbeitsspindel (12) parallel zur ersten Richtung (x) verläuft.
Werkzeugmaschine (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Rotationsachse der Arbeitsspindel (12) stets horizontal ausgerichtet ist.
Werkzeugmaschine (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (100) ein Maschinenbett (40) und eine daran befestigte Verfahrvorrichtung (30) für den Spindelträger (20) umfasst, an der der Spindelträger (20) angebracht ist und die eingerichtet ist, den Spindelträger (20) relativ zum Maschinenbett (40) über eine zweite numerisch gesteuerte Linearachse entlang einer zweiten Richtung (y) und über eine dritte numerisch gesteuerte Linearachse entlang einer dritten Richtung (z) hin und her zu verfahren, wobei die zweite Richtung (y) und/oder die dritte Richtung (z) orthogonal zur ersten Richtung (x) verlaufen.
Klemmvorrichtung (50) einer Werkzeugmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (102) mit einer Werkzeugmaschine (100), die eine Spindelvorrichtung (10), umfassend ein Spindelgehäuse (11) und eine im Spindelgehäuse (11) drehbar gelagerte Arbeitsspindel (12) zum rotatorischen Antreiben eines Werkzeugs (101), und einen Spindelträger (20) umfasst, an dem das Spindelgehäuse (11) der Spindelvorrichtung (10) über eine Linearführung entlang einer ersten Richtung verschiebbar gelagert ist, wobei die Spindelvorrichtung (10) relativ zum Spindelträger (20) über eine erste numerisch gesteuerte Linearachse (22) entlang der ersten Richtung (x) verfahrbar ist, umfassend: - Ausrichten eines in der Arbeitsspindel (12) aufgenommenen Werkzeugs (101) gegenüber einem in einem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine (100) aufgespannten Werkstück (102) durch Verfahren der Spindelvorrichtung (10) entlang der ersten Richtung (x) über die erste Linearachse; und - Bearbeiten des aufgespannten Werkstücks (102) durch das aufgenommene Werkzeug (101); gekennzeichnet, durch - festklemmendes Fixieren des Spindelgehäuses (11) gegenüber dem Spindelträger (20) durch eine am Spindelträger (20) befestigte Klemmvorrichtung (50), wobei das Fixieren zumindest teilweise während des Bearbeitens des aufgespannten Werkstücks (102) erfolgt.