DE19739512A1

DE19739512A1 - Dreh- und Fräsbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19739512A1
Application number: DE1997139512
Authority: DE
Inventors: Werner Fischer; Werner Kutschka; Robert Merk
Original assignee: Maschinenfabrik Berthold Hermle AG
Current assignee: Maschinenfabrik Berthold Hermle AG
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 1999-03-11

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fräsbearbeitung nach dem Oberbegriff des ersten Anspruches. Gattungsgemäße Vorrichtungen werden zur spanenden Bearbeitung insbesondere bei der Herstellung metallischer Werkstücke eingesetzt.

Zur Bearbeitung wird ein Werkstück in eine Spannvorrichtung eingespannt. Ein rotierendes Bearbeitungswerkzeug, der Fräser, trägt durch Zerspanen Material am Werkstück ab. Die eigentliche Formgestaltung erfolgt durch eine translatorische Relativbewegung zwischen Bearbeitungswerkzeug und Werkstück. Zur Ausführung dieser Relativbewegung ist die Spannvorrichtung auf einem Schlitten gelagert. Dieser Schlitten bewegt das Werkstück gewöhnlich in zwei oder drei senkrecht zueinander stehende Richtungen relativ zum Bearbeitungswerkzeug. Es ist jedoch auch möglich, die Spannvorrichtung statisch zu belassen und statt dessen die Werkzeugspindel beweglich zu lagern.

Gattungsgemäße Vorrichtungen sind in der erreichbaren Oberflächenqualität eingeschränkt. Auch lassen sich nicht alle Formen gleich effizient herstellen. Es ist deshalb notwendig, gefräste Bauteile teilweise nachzubearbeiten oder mit anderen Bearbeitungsverfahren zu kombinieren. Dazu muß das Werkstück transportiert und mehrfach eingespannt werden. Dadurch ergeben sich Fehlerquellen und erhöhte Produktionskosten.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Fräsvorrichtung so weiterzubilden, daß eine verbesserte Bearbeitungsqualität erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist dargestellt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung von oben;

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 von vorne;

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 in der Perspektive von Fig. 2 von rechts;

Fig. 4 das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 in der Perspektive von Fig. 2 von links;

Fig. 5 eine Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Werkzeug-Grundschlitten und auswechselbaren Dreh- und Fräsaggregaten in der Draufsicht;

Fig. 6 das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 von vorne mit dem Drehaggregat in Arbeitsposition und dem Fräsaggregat in Ruheposition;

Fig. 7 das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 von vorne rechts;

Fig. 8 das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 von vorne mit dem Drehaggregat in Ablageposition und dem Fräsaggregat in Arbeitsposition; und

Fig. 9 das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 von links vorne mit dem Drehaggregat in Ablageposition.

In der vorliegenden Ausführungsform besitzt die Fräsvorrichtung ein statisches Fundament 10. Auf diesem Fundament 10 ist ein Werkzeugschlitten 11 in X-Richtung verschieblich gelagert. An diesem Werkzeugschlitten 11 ist eine Werkzeugspindel 12 montiert. Diese Werkzeugspindel 12 trägt das Fräswerkzeug 1. Die Werkzeugspindel 12 ist gegenüber dem Werkzeugschlitten 11 in Z-Richtung nach oben und unten verschieblich. Unterhalb des Werkzeuges 1 ist ein Werkstückschlitten 2 montiert, der in X- und Y-Richtung in einer Ebene parallel zum Boden verschieblich ist. In der vorliegenden Ausführung könnte auf eine Verschieblichkeit des Schlittens in X-Richtung auch verzichtet werden. Sie dient lediglich dem beschleunigten Vorschub und der Unabhängigkeit der einzelnen Arbeitsaggregate.

Der Werkstückschlitten 2 trägt eine Dreheinheit 3. In dieser Dreheinheit 3 ist eine Spannvorrichtung 4 vorgesehen, in die ein Werkstück 5 eingespannt wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein zusätzliches zweites Bearbeitungswerkzeug 6 zur Drehbearbeitung vorgesehen. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen Werkzeugrevolver mit Wechselaggregat zum Austauschen der Drehmeißel. Dieses Drehwerkzeug 6 ist auf einer eigenen Drehspindel 7 montiert. Diese Drehspindel 7 ist gegenüber dem Werkstückschlitten 2 verschieblich auf dem Fundament 10 gelagert. Sie könnte jedoch auch fest montiert sein.

Zur Bearbeitung eines Werkstückes wird das Werkstück 5 in die Spannvorrichtung 4 eingespannt. Zur fräsenden Bearbeitung wird die Dreheinheit 3 festgeklemmt, so daß sich das Werkstück nicht drehen kann. Durch Relativbewegung des Werkstückschlittens 2 zur Werkzeugspindel 12 werden die zu bearbeitenden Zonen des Werkstückes 5 dem Bearbeitungswerkzeug 1 präsentiert. Dieses trägt durch rotierende Bewegungen Material ab. Einem neben dem Werkzeugschlitten 11 positionierten Werkzeugmagazin können die zum Fräsen benötigen unterschiedlichen Werkzeuge entnommen werden.

Zur drehenden Bearbeitung des Werkstückes 5 wird die Dreheinheit 3 in Rotation versetzt. Die Materialabnahme erfolgt nun durch die Vorbeirotation des Werkstückes 5 an einem Bearbeitungswerkzeug. Hierzu könnte das Bearbeitungswerkzeug 1 benutzt werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist hierzu jedoch das Bearbeitungswerkzeug 6 vorgesehen. Der Werkstückschlitten 2 wird zur Bearbeitung relativ zur Drehspindel 7 so bewegt, daß das Bearbeitungswerkzeug 6 an der gewünschten Stelle des Werkstückes 5 Material abträgt. Das Bearbeitungswerkzeug 6 greift dazu an einer Stelle des Werkstückes 5 an. Die Rotation des Werkstückes 5 bewirkt eine kreisförmige Ausbreitung der bearbeiteten Zone. Diese Kreisform spannt die Eingriffsebene auf, die senkrecht zu der Rotationsachse der Dreheinheit 3 liegt. Eine geeignete Steuerung des Vorschubes von Drehspindel 7 bzw. des Werkstückschlittens 2 ermöglicht nun, das Werkstück 5 in der gewünschten Kontur zu gestalten.

Prinzipiell wäre es denkbar, jedes Aggregat in drei senkrecht zueinander stehende Richtungen verschieblich zu gestalten. Die konkrete Ausführungsform wird jedoch nur die notwendigen, den zu bewegenden Massen und der erforderlichen Genauigkeit angemessenen Freiheitsgrade vorsehen.

Es wäre auch denkbar, die Rotationsachse der Dreheinheit 3 zum Beispiel senkrecht zu lagern und die Drehspindel 7 mit der Fräs-Werkzeugspindel 12 zu vertauschen.

Es wäre weiterhin möglich, weitere Drehachsen in den Werkstückschlitten zu integrieren. Auch weitere, zusätzliche Bearbeitungswerkzeuge auf den bereits vorhandenen oder auf eigenen, separaten Arbeitsschlitten wäre denkbar.

Es ist weiterhin beabsichtigt, die Spannvorrichtung 4 auswechselbar zu gestalten, um über einen Palettenwechsler 9 den Austausch der Werkstücke 5 zu beschleunigen.

In Fig. 5 bis 9 wird ein zweites Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Funktionsgleiche Bauteile werden in den Zeichnungen mit den gleichen Nummern wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.

Bei der dargestellten Variante werden Drehwerkzeug und Fräswerkzeug nicht auf jeweils eigenen Werkzeugschlitten gelagert, sondern je nach Bedarf auf einen gemeinsamen Werkzeug-Grundschlitten 12' montiert. Dieser Werkzeug-Grundschlitten 12' ist in Z-Richtung verschieblich am Werkzeugschlitten 11 befestigt. Er besitzt eine Schnittstelle 13, an der das Drehaggregat 7' bzw. das Fräsaggregat 15 austauschbar befestigt werden.

In Ruheposition, die in Fig. 5 dargestellt ist, ist der Werkzeug-Grundschlitten 12' leer. Die Dreh- und Fräsaggregate 7' und 15 sind in Ablagevorrichtungen 16 und 17 aufgehängt.

Zum Betrieb des Drehaggregats 7' wird dieses auf dem Werkzeug-Grundschlitten 12' aufgespannt. Dieser Betriebszustand ist in Fig. 6 und 7 dargestellt. Das Fräsaggregat 15 ist über eine Spannvorrichtung 14 an der Ablagevorrichtung 16 aufgehängt.

Wird statt des Drehaggregats 7' das Fräsaggregat 15 benötigt, so wird dieses am Werkzeug-Grundschlitten 12' befestigt. Währenddessen wird das Drehaggregat 7' an der Ablagevorrichtung 17 abgelegt. Auch hier ist zur Befestigung des Werkzeugaggregats eine Spannvorrichtung 18 vorgesehen. Die entsprechende Betriebsphase wird in Fig. 8 und 9 dargestellt.

Der Wechsel zwischen den jeweils benötigten Werkzeugaggregaten kann manuell oder automatisch gesteuert erfolgen.

Claims

1. Vorrichtung zur Fräsbearbeitung mit mindestens einem zum Fräsen geeigneten Bearbeitungswerkzeug (1) und einer Spannvorrichtung (4), wobei die beiden relativ zueinander beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens ein zum Drehen geeignetes Bearbeitungswerkzeug (6) besitzt, die Spannvorrichtung (4) bezüglich des Bearbeitungswerkzeuges (6) drehbar gelagert ist und die zugehörige Drehachse senkrecht auf der Werkzeug-Eingriffsebene steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (4) in mindestens zwei zueinander senkrechten Richtungen in Bezug auf das ortsfeste Fundament (10) beweglich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug (1) in mindestens zwei zueinander senkrechten Richtungen relativ zum ortsfesten Fundament (10) beweglich ist.

4. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zusätzliches Bearbeitungswerkzeug (6) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Bearbeitungswerkzeuge (6) ebenfalls relativ zur Spannvorrichtung (4) beweglich sind.

6. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugmagazin (8) zum Wechseln der Bearbeitungswerkzeuge (1, 6) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Bearbeitungswerkzeuge (1, 6) auf jeweils eigenen Schlitten (7, 12) gelagert sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Bearbeitungswerkzeuge (1, 6) austauschbar auf einem gemeinsamen Werkzeug-Grundschlitten (12') gelagert sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß nichtbenötigte Werkzeugaggregate (7', 15) auf Ablagevorrichtungen (16, 17) abgelegt werden können.

10. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Palettenwechsler (9) zum schnellen Auswechseln der Werksrücke (5) vorgesehen ist.