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    公开号:WO1989011951A1
    申请号:PCT/EP1989/000619
    申请日:1989-06-02
    公开日:1989-12-14
    发明作者:Gerhard Stark
    申请人:Stama Maschinenfabrik Gmbh；
    IPC主号:B23Q39-00
    专利说明:
    [0001] Bohr- und Fräswerk
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Bohr- und Fräswerk mit
    [0003] - einem Werkstückträger, der zum Einspannen einer Werk¬ stoffstange ausgebildet und schrittweise um eine waage¬ rechte Schwenkachse schwenkbar ist, welche mit der Achse der Werkstoffstange übereinstimmt, und
    [0004] - zumindest einer Werkzeugspindel, die eine im rechten Winkel zur Schwenkachse angeordnete Spindelachse hat und längs dieser Spindelachεe verstellbar ist.
    [0005] Zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken sind zwei wesentlich verschiedene Bearbeitungsarten bekannt. Zum einen kann das zu bearbeitende Werkstück gedreht werden, während das Werkzeug stillsteht, und zum anderen kann das zu bearbeitende Werkstück ortsfest eingespannt werden, während das Werkzeug bewegt wird. Die erstgenannte Art der Bearbeitung erfolgt zum Beispiel auf einer Drehmaschine, die letztgenannte in sogenannten Bearbeitungszentren wie Bohr- und Fräswerken.
    [0006] Soll mit einer Drehmaschine aus einer langen Material¬ stange eine Vielzahl von Kleinteilen durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden, so muß die Materialstange mit hoher Drehzahl gedreht werden, was Probleme aufwirft, die nur mit erheblichem Aufwand zu lösen sind. Herkömmliche Bohr- und Fräswerke mit vertikaler oder horizontaler Anordnung des Bohr- oder Fräswerkzeuges haben den Nachteil, daß sie nur Werkstücke bearbeiten können, die zuvor auf ein geeignetes Format gebracht, beispiels¬ weise gesägt oder gegossen worden sind. Jedes einzelne Werkstück muß mittels einer Spannvorrichtung auf dem Maschinentisch des Bohr- und Fräswerkes fixiert werden. Sollen mehrere Seiten des Werkstückes bearbeitet werden und sind eng beeinanderliegende Bohrungen auszuführen, so sind oftmals mehrere Aufspannungen des Werkstückes erfor¬ derlich. Dazu sind AufSpannvorrichtungen erforderlich, die meist für jedes Werkstück gesondert konstruiert und gefer¬ tigt werden müssen. Bei wechselnden Aufspannungen eines Werkstückes treten Genauigkeitεprobleme auf, deren Lösung ebenfalls mit hohen Kosten verbunden ist. Durch begrenzte Stabilität der Aufspannung des Werkstückes kann auch die Zerspanungsleistung bei der spanabhebenden Bearbeitung begrenzt sein.
    [0007] Das vorstehende gilt beispielsweise für eine aus der DE 3632319 AI bekannte Werkzeugmaschine mit an einem Maεchinengestell in vertikaler (Z-)Richtung verfahrbar gelagertem Bohr- und Frässpindelstock, bei der am Maschi¬ nengestell eine Zentrier-Spanneinrichtung für Werkstücke gelagert ist. Die Zentrier-Spanneinrichtung hat die Form eines Drehkopf-Spannfutters und ist mit einem Motor in die jeweils gewünschte Winkellage des Werkstückes drehbar. Eine Koordinatensteuerung ermöglicht es, das Werkstück um seine Längsachse mit hoher Präzision zu drehen. Infolge¬ dessen können Bohr- und Fräsarbeiten an beliebigen Mantel¬ flächenabschnitten des Werkstückes ausgeführt werden. Der Bohr- und Frässpindelstock ist an ortsfesten Säulen ge¬ führt. Das Werkstück ist während der Bearbeitung in min¬ destens einem Spannstock eingespannt, der an einem in X- und Y-Richtung bewegbaren Werkzeugschlitten angeordnet ist. Während der Bearbeitung ist die Zentrier-Spannein¬ richtung geöffnet, damit das Werkstück durch Verfahren des Werkzeugschlittens in X-Richtung sowie - begrenzt durch die Durchlaßweite der Zentrier-Spanneinrichtung' - auch in Y-Richtung bewegbar ist.
    [0008] Die Automatisierung der Rohteilezufuhr und des Abtranspor¬ tes fertiger Werkstücke erfordert bei herkömmlichen Bohr- und Fräswerken einen erheblichen Aufwand. So werden für diesen Zweck Palettenwechsler und Palettenspeicher ein¬ gesetzt, die den oben beschriebenen hohen Aufwand an Auf- εpannvorrichtungen noch vervielfachen. Technisch aufwen¬ dige Roboter und Portalladeeinrichtungen erfordern minde¬ stens den doppelten Aufwand für Spannvorrichtungen, wenn nicht lange Wartezeiten der Maschine in Kauf genommen wer¬ den sollen.
    [0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohr- und Fräswerk derart zu geεtalten, daß mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine automatische Rohteilezufuhr zur Mehrseitenbearbeitung der Werkstücke sowie deren automatischer Abtransport nach Fertigstellung ermöglicht wird.
    [0010] Erfindungsgemäß wird dieεe Aufgabe bei einem Bohr- und Fräswerk der eingangs beschriebenen Gattung gelöst durch
    [0011] - einen Fahrständer, der in einer zur Schwenkachse paral¬ lelen Richtung sowie in einer zur Schwenkachse und zur Spindelachse rechtwinkligen Richtung verschiebbar ist und die Werkzeugspindel trägt, sowie
    [0012] - eine Abtrenneinheit, die ebenfalls am Fahrständer ange¬ ordnet und zum Abtrennen eines Abschnittes der Werkstoff¬ stange auεgebildet ist, welche aus dem Werkstückträger in den Arbeitsbereich der Werkzeugεpindel hineinragt. Erfindungεgemäß kann alεo im Wortsinn von der Stange gear¬ beitet werden. Die Werkstücke brauchen nicht vor der span¬ abhebenden Bearbeitung gesägt oder gesondert gegossen zu werden, sondern sie werden direkt an der Stange bearbeitet und dann abgeschnitten.
    [0013] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den UnteranSprüchen.
    [0014] Mit der Erfindung können Bohr- und Fräswerke über den jetzt üblichen Zwei-Schichtbetrieb hinaus verwendet wer¬ den. Das erfindungsgemäße Bohr- und Fräswerk ermöglicht einen automatischen mannloεen Betrieb, z.B. während der Nacht oder an Wochenenden.
    [0015] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
    [0016] Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bohr- und Fräswerkes;
    [0017] Fig. 2 die zugehörige Draufsicht,
    [0018] Fig. 3 den Schnitt III-III gemäß Fig. 1,
    [0019] Fig. 4a einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 mit weiteren Einzelheiten und Fig. 4b die Ansicht in Richtung des Pfeils b in Fig. 4a.
    [0020] Gemäß Fig. 1 weist das Bohr- und Fräswerk ein Maschinenge¬ stell 10 und einen herkömmlichen Schaltschrank 12 auf. Der Arbeitsbereich des Bohr- und Fräswerkes ist durch ein zu¬ mindest teilweise durchsichtiges Schutzgehäuse 14 abge¬ deckt.
    [0021] Auf einer Abstützung 16 ist eine WerkstoffStange 18 ge¬ führt, deren gemäß Fig. 1 rechter Endabschnitt 18* das zu bearbeitende Werkstück bildet. Die Längsachse der Werk¬ stoffεtange 18 ist mit A bezeichnet; sie ist waagerecht. Ein als solcher bekannter Fahrständer 20 ragt vertikal vom Maschinengestell 10 auf. Der Fahrständer 20 ist längs einer zur Achse A parallelen Achse XI εowie im rechten Winkel dazu längs einer ebenfalls waagerechten Achse Yl verstellbar. Am Fahrständer 20 ist eine Vertikal-Bearbei- tungseinrichtung 22 geführt; diese trägt eine Werkzeug¬ spindel 25 (Fig. 3) , deren Achse die Z-Achse eines räum¬ lichen Koordinatensystems bildet und beim dargestellten Auεführungsbeiεpiel senkrecht steht. Weiterhin ist ein als solches ebenfalls bekannteε Werkzeugmagazin 24 um εeine eigene Achse W drehbar am Fahrständer 20 angeordnet.
    [0022] Gemäß Fig. 1, 2 und 3 ist eine Abtrenneinheit 26 an einem Schlitten 27 angeordnet, der direkt am Fahrständer 20 geführt, also mit diesem bewegbar ist. Die Abtrenneinheit 26 weist eine Kreissäge 26' auf und ist mittels des Fahr¬ ständers 20 parallel zur Längsachse A der Werkzeugεtange bewegbar. Somit kann die Kreissäge 26' axial in bezug auf das Werkstück 18' positioniert werden. Zum Absägen deε Werkεtückes 18' von der Werkstoffstange 18 wird die Kreis¬ säge 26' mittels ihres Schlittens 27 radial in bezug auf die Längsachse A der WerkstoffStange 18 bewegt.
    [0023] Gemäß Fig. 1 und 2 ist auf dem Maschinengestell 10 ein Rundtisch 28 so angeordnet, daß er um die Längsachse A der Werkstoffstange 18 drehbar ist. Der Rundtisch 28 weist mittig ein Loch auf, durch welches sich die Werkstoff¬ stange 18 erstreckt, damit ihr Endabschnitt 18', welcher das Werkstück bildet, in den Arbeitsbereich der Werkzeug¬ spindel 25 ragt. In Fig. 1 ist an der rechten Seite des Rundtisches 28 als Werkstückträger 30 ein Backenfutter angeordnet, mit dem die Werkstoffstange 18 kurz vor ihrem Endabschnitt 18' einspannbar ist, so daß der Endabεchnitt 18* bei der spanabhebenden Bearbeitung mittels eineε in der Werkzeugspindel 25 eingespannten Werkzeuges präziεe poεitioniert ist. Bei der spanabhebenden Bear¬ beitung des Endabschnitteε 18' bewegt sich die Werkstoff¬ stange 18 nicht.
    [0024] Zum Drehen der Werkstoffstange 18 in unterschiedliche Bearbeitungsstellungen, in denen der Endabschnitt 18' von je mindestenε einem in der Werkzeugεpindel 25 eingespann¬ ten Werkzeug bearbeitet wird, wird der Rundtisch 28 schrittweiεe um die Achse A gedreht. Der Endabschnitt 18' kann also in jede beliebige Stellung in bezug auf das Werkzeug gedreht werden; insbeεondere können bei einem kubischen Werkstück alle vier ümfangsεeiten dem Werkzeug zur Bearbeitung gegenüberliegend poεitioniert werden. Der Rundtisch 28, der mit diesem fest verbundene Werkstück¬ träger 30 und die darin eingespannte Werkstoffstange 18 sind mittels eines Antriebs 32 schrittweise um die Achse A drehantreibbar.
    [0025] Die bei der Bearbeitung des Werkεtückes entstehenden Späne gelangen über eine Spänerutsche 34 und einen Spänefδrderer 36 in einen Spänebehälter 38.
    [0026] Parallel und quer zur Längsachse A der Werkstoffstange 18, in Richtung der Achsen X2 und Y2 ist eine Kreuzschütte - anordnung 40 mittels zweier Antriebe 42 und 43 verfahrbar. Fig. 1 zeigt eine erste Variante der Kreuzschlittenanord- nung 40. Hier ist eine Greif- und Schwenkeinheit 44 auf der Kreuzschlittenanordnung 40 montiert. Mittels Greifer 50 ist das Werkstück 18r greifbar; nach Absägen des Werk¬ stückes 18' mittels der Kreissäge 26' (Fig. 1) kann die Greif- und Schwenkeinheit 44 um eine Achse S geschwenkt werden, welche die Längsachse A der Werkstoffstange 18 rechtwinklig schneidet. Nach einer Schwenkung um 90° wird die Kreuzschlittenanordnung 40 in Fig. 1 nach links be¬ wegt; εo kann die zuvor noch unbearbeitet gebliebene Trennfläche des Werkstückes 18' dem Werkzeug der Werkzeug¬ spindel 25 gegenüberliegend positioniert und bearbeitet werden.
    [0027] Es ist auch möglich, in der Werkzeugspindel 25 einen Win- kel-Bohr-Fräskopf einzuspannen, mit dem beide axialen Stirnflächen des Werkstückes 18' bearbeitet werden können, nämlich wenn das Werkstück noch nicht von der Werkstoff¬ stange 18 mittels der Kreissäge 26 abgetrennt ist, die in Fig. 1 rechts liegende Stirnfläche und dann, wenn daε Werkstück bereits abgetrennt und mittels der Greifer 50 erfaßt ist, die dann in Fig. 1 linkε freiliegende Stirn¬ fläche. In diesem Fall braucht die Greifeinheit 44 nicht schwenkbar zu sein.
    [0028] Fig. 2 zeigt eine Variante der Erfindung, bei der mehrere Werkstoffstangen 18 in einem Magazin dem Bohr- und Fräs¬ werk zuführbar sind. Die Bearbeitung ist so in einfacher Weise automatisierbar. Stangen-Magazine und andere Zuführ¬ einrichtungen sind dem Fachmann bekannt.
    [0029] Fig. 4a ist eine Seitenansicht der Kreuzschlittenanordnung 40; Fig. 4b eine Ansicht in Richtung des Pfeiles b in Fig. 4a. Anstelle der beschriebenen Greif- und Schwenkein¬ heit 44 ist auf der Kreuzschlittenanordnung 40 ein Revol¬ verkopf 58 montiert, der mehrere Werkzeugspindeln 56 trägt, die durch einen Motor 62 angetrieben werden. Der gleiche Motor 62 läßt sich von den Werkzeugspindeln 56 ab¬ kuppeln und mit dem Revolverkopf 58 kuppeln, um jeweils ein Werkzeug, z.B. das Werkzeug 60, in Arbeitsposition zu bringen.
    [0030] Ein derartiger Revolverkopf 58 kann mit verschiedenen Werkzeugen (beim dargestellten Ausführungεbeiεpiel acht Werkzeuge) die freie Stirnseite des Werkstückes 18' axial fertig bearbeiten . Auf diese Weise kann die zuvor mittelε der Werkzeugspindel 25 durchgeführte Radialbearbeitung ergänzt werden .
    [0031] Danach wird das Werkstück 18 * mittels der Kreissäge 26 ' (Fig. 1) abgesägt und entweder abtransportiert oder an die oben beschriebene Greif- und Schwenkeinheit 44 übergeben .
    [0032] In Fig . 4a ist mit strichpunktierten Linien angedeutet, daß eine Werkzeugspindel 25 blockiert und mit einem Gegen¬ halter 54 ausgerüεtet sein kann , der das Werkstück 18 ' an seinem freiliegenden Ende abstützt. Dies ist insbesondere bei dünnen Werkstoffstangen 18 von Vorteil .
    权利要求:
    ClaimsP a t e n t a n s p r ü c h e
    1. Bohr- und Fräswerk mit
    - einem Werkεtückträger (30) , der zum Einεpannen einer Werkstoffstange (18) ausgebildet und schrittweise um eine waagerechte Schwenkachse (A) schwenkbar ist, welche mit der Achse der Werkstoffstange (18) übereinstimmt, und
    - zumindest einer Werkzeugspindel (25) , die eine im rech¬ ten Winkel zur Schwenkachse (A) angeordnete Spindelachse (Z) hat und längs dieser Spindelachse (Z) verstellbar ist, g e k e n n z e i c h n e t durch
    - einen Fahrständer (20) , der in einer zur Schwenkachse (A) parallelen Richtung (X-Achse) sowie in einer zur Schwenkachse (A) und zur Spindelachse (Z) rechtwinkligen Richtung (Y-Achse) verschiebbar ist und die Werkzeugspin¬ del (25) trägt, sowie
    - eine Abtrenneinheit (26) , die ebenfalls am Fahrständer (20) angeordnet und zum Abtrennen eines Abschnitts (18') der Werkstoffstange (18) ausgebildet ist, welche aus dem Werkstückträger (30) in den Arbeitsbereich der Werkzeug¬ spindel (25) hineinragt.
    2. Bohr- und Fräswerk nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abtrenn¬ einheit (26) an einem Schlitten (27) angeordnet- ist, der am Fahrständer (20) im rechten Winkel zur Schwenkachse (A) verschiebbar geführt ist. -Λ0 -
    3. Bohr- und Fräswerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß längs der Schwenkachεe (A) ein zuεätzlicher Schlitten (40) verfahr¬ bar ist, der einen Gegenhalter (54) zum zusätzlichen Ab¬ stützen des aus dem Werkstückträger (30) herausragenden Abschnittes (18') der Werkstoffεtange (18) trägt.
    4. Bohr- und Fräswerk nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf dem zu¬ sätzlichen Schlitten (40) eine Greif- und Schwenkeinheit (44) angeordnet ist, die über ein Spannfutter (50) den aus dem Werkstückträger (30) herausragenden Abεchnitt (18') der Werkstoffεtange (18) ergreift und nach Abtrennen deεselben um eine Achse (S) εchwenkbar iεt, welche die Schwenkachεe (A) des Werkstückträgerε (30) rechtwinklig εchneidet.
    5. Bohr- und Fräswerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf einer Kreuzschlittenanordnung (40) , die unabhängig vom Fahr¬ ständer (20) in den gleichen Richtungen wie dieser ver¬ fahrbar iεt, ein Revolverkopf (58) angeordnet ist, der mindestens eine Werkzeugεpindel (56) trägt.
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