DE4435024C2 - Bohr- und Fräsmaschine mit verfahrbarer Werkstückspannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohr- und Fräsmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 34 16 660 C2 ist eine selbstladende Drehmaschine bekannt, von der die Gattung der Erfindung ausgeht, deren Spindelstock mit Werkstückspannfutter zwei lineare (horizontale und vertikale) Vorschubbewegungen ausführt, wobei die Vorschubbewegungen nicht nur für die Bearbeitung der Werkstücke, sondern auch für die selbsttätige Werkstückbeladung (ohne zusätzliche Greifereinrichtungen) ge­ nutzt werden. Drehmaschinen eignen sich jedoch nur bedingt für eine 6-Seiten-Bearbeitung beispielsweise kubischer Werkstücke, da eine Bearbeitung von Werkstücken auf einer Palette nicht vorgesehen ist und die Span-zu-Span-Zeiten bei Wechsel der ro­ tierenden Werkzeuge relativ hoch ist.

Aus dem internen Stand der Technik sind Bearbeitungszentren mit um eine horizontale Achse drehbaren Paletten bekannt. Ein selbsttätiges Zu- und Abführen von Paletten durch das Bearbeitungszentrum ist jedoch nicht vorgesehen. Vor oder ne­ ben dem Bearbeitungszentrum befinden sich eigenständige, hori­ zontale oder auch vertikale umlaufende Palettenzuführvor­ richtungen, die auch als Palettenspeicher dienen, welche die Paletten selbständig in den Arbeitsraum des Bearbeitungs­ zentrums einwechseln.

Aus der DE 28 12 200 C2 ist darüber hinaus eine Werkzeugma­ schine bekannt, welche links und rechts neben dem Spindelstock mit horizontaler Arbeitsspindel jeweils ein kreisförmiges Werkzeugmagazin mit horizontaler Drehachse auf­ weist, aus welchem Werkzeuge direkt in die Arbeitsspindel ge­ wechselt werden, jedoch werden zusätzliche Zustellbewegungen des Werkzeugmagazins erforderlich, was einen erheblichen kon­ struktiven Mehraufwand erfordert. Außerdem ist die Zugänglichkeit der Arbeitsspindeln bei Einrichteaufträgen durch die beidseitige horizontale Anordnung der Magazine und dem quer dazu verfahren Arbeitstisch stark eingeschränkt.

Diese Werkzeugmaschine ist auch in zweispindliger Ausführung bekannt. Beide Arbeitsspindeln sind horizontal nebeneinander in einem gemeinsamen Spindelstock angeordnet. Abwechselnd un­ abhängiges bzw. synchrones Verfahren der Spindeln ist nicht möglich. Entsprechende Vorteile, wie sequentieller, hauptzeit­ paralleler Werkzeugwechsel bei unabhängigem Betrieb oder ein­ stellbarer Spindelabstand bei synchronem Betrieb sind folglich nicht nutzbar.

Ausgehend von den Nachteilen des Stands der Technik liegt da­ her die Aufgabe zugrunde, eine Bohr- und Fräsmaschine für die flexible und schnelle Serienfertigung von Werkstücken mittle­ rer Baugröße zu konzipieren.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1.

Die Werkstückspannvorrichtung ist als selbstladende Werk­ stückaufnahme ausgebildet, indem sie auf ein bereitgestelltes Werkstück abgesenkt wird und ein Werkstück direkt greift.

Wenn beide Arbeitsspindeln synchron betrieben werden, können zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden, wobei der Spindelabstand in Relation zum Werkstückabstand und in Abhän­ gigkeit von unterschiedlichen Werkstückgrößen verfahren wird.

Erfindungsgemäß sind an der neuen Bohr- und Fräsmaschine am Maschinenbett zwei vertikale Arbeitsspindeln, beispielsweise eine Hochgeschwindigkeitsspindel und eine Plandrehspindel ge­ führt, welche unabhängig voneinander oder synchron Werkstücke zerspanen oder Werkzeuge wechseln können. Am Maschinenständer ist die seitlich hängende horizontal drehbare Palette mit der Werkstückspannvorrichtung geführt. Mit der Palette werden am Maschinenständer eine horizontale und eine vertikale Vorschubbewegung ausgeführt. Auf diese Weise können die linearen Vorschubbewegungen des Maschinenständers nicht nur zur Bearbeitung des Werkstückes, sondern auch für das Greifen von Werkstücken genutzt werden, indem die auf der Palette mon­ tierte Werkstückspannvorrichtung beispielsweise von oben auf ein Werkstück abgesenkt wird, welches auf einem Transportband bereitgestellt ist. Zum Transport einfacher Werkstücke können Friktionsrollenbänder oder Schleppketten vorgesehen werden. Für die Handhabung von Werkstücken mit schwieriger Lage­ orientierung bieten sich Umlaufbänder mit Werkstückträgern an.

Die beiden Arbeitsspindeln können auf einer gemeinsamen hori­ zontalen Führungsachse mit individuell angetriebenen Kugelum­ laufmuttern zur Verbesserung der Thermostabilität vorne am Maschinenbett montiert sein. An den beiden Enden der Führungsachse ist jeweils ein Werkzeugscheibenmagazin mon­ tiert, aus dem die Werkzeuge im Pick-up-System ohne zusätzli­ chen Werkzeugwechsler automatisch gewechselt werden. Durch diese Bauweise wird eine leichte Zugänglichkeit gewährleistet.

Sehr kurze Span-zu-Span-Zeiten (weniger als 1 sec.) können da­ durch erreicht werden, daß eine Spindel mit einem Werkzeug be­ laden wird, während zur gleichen Zeit die andere Spindel ein anderes Werkstück bearbeitet. Zwei einfache Werkstücke können auch in einer Doppelaufspannung gleichzeitig zweispindlig be­ arbeitet werden.

Außerdem ist ein nachträglicher Ausbau von einer einspindligen Maschine mit einem oder zwei Scheibenmagazinen bis zur kom­ pletten zweispindligen Maschine möglich.

Durch die in der Arbeitsspindel nach oben gerichteten Bohr- und Fräswerkzeuge wird eine optimale schwerkraftorientierte Späneabfuhr ermöglicht. Die Arbeitsspindeln können als Motorspindeln konzipiert werden und begünstigen durch die kom­ pakten Abmessungen des Spindelschlittens den Spänefall in den darunterliegenden Späneförderer, so daß auch eine Trocken­ bearbeitung ermöglicht wird.

Außerdem kann die Erfindung zur Erhöhung der Einsatz­ flexibilität mit unterschiedlichen Spindelmodulen, wie z. B. einer Hochgeschwindigkeitsspindel und einem integrierten Plan­ drehkopf ausrüstbar sein.

Die Erfindung kann mit einem schwenkbaren Palettenwechsler für den schnellen Palettenwechsel ausgerüstet werden. Darüber hin­ aus besteht die Möglichkeit, für die Klein- und Mittelserien­ fertigung statt des Palettenwechslers ein Palettenrundpool mit horizontaler Drehachse am Maschinenbett seitlich zu montieren.

In den nachstehend aufgeführten Zeichnungen wird ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 Ansicht von oben auf die komplette Bohr- und Fräsmaschine

Fig. 2 Seitenansicht der Bohr- und Fräsmaschine (ohne Palettenwechsler, Werkzeugmagazin, Werkstücktransport­ band und Schaltschränke).

Die Bohr- und Fräsmaschine weist ein beispielsweise in Guß­ konstruktion ausgeführtes Maschinenbett (1) mit zwei an der Oberseite montierten horizontalen Linearführungen für die Be­ wegung des Maschinenständers (2) auf. Die beiden horizontalen Linearführungen für die Querbewegung der beiden Spindelschlitten (3a, b) sind an der Frontseite des Maschinenbettes (1) vorgesehen. Am Maschinenständer (2) sind zwei vertikale Linearführungen für die Bewegung der Paletten­ spanneinheit (4) montiert, in welche standardisierte Paletten (5a, b) mit aufgeschraubter Werkstückspann-Vorrichtung (6) au­ tomatisch eingewechselt werden. Die Paletten können eine maxi­ male Abmessung von 500 × 630 mm aufweisen.

Durch Drehung der Palettenspanneinheit (4) ist eine Werkstück­ bearbeitung von drei oder vier Seiten möglich.

Der automatische Wechsel der Palette (5a) erfolgt, indem der Maschinenständer (2) zurückfährt, und der Palettenwechsler (7) eine bogenförmige Schwenkbewegung auf einer um jeweils 450 abgewinkelten und geneigten Drehachse ausführt. Nach dieser Bewegung steht der Palettenwechsler (7) senkrecht neben dem Maschinenständer (2), wodurch sich die neue Palette (5b) in einer hängenden Position vor dem Maschinenständer (2) befin­ det. Der Maschinenständer (2) fährt nun nach vorne in Richtung der Arbeitsspindeln (10a, b) und führt die alte Palette (5a) beispielsweise in den freien unteren Palettengreifer (9) des Palettenwechslers (7) ein.

Nachdem die Palette (5a) seitlich am Palettengreifer (7) an­ gekuppelt wurde, fährt die leere Palettenspanneinheit (4) im Maschinenständer (2) nach oben in die Übergabeposition der zweiten Palette (5b). Sobald die neue Palette (5b) am Palettenwechsler (7) entkuppelt wurde, fährt der Maschinen­ ständer (2) mit der neuen Palette (5b) zurück, und der Palettenwechsler (7) schwenkt mit der alten Palette (5a) in die ursprüngliche horizontale Lage zurück.

Zum automatischen Werkstückwechsel ist kein Palettenwechsel notwendig.

Die Werkstücke (13a, b) werden beispielsweise auf einem Transportband (11) mit zwei Querverschiebeeinrichtungen (12) gespeichert und transportiert.

Die Arbeitsspindeln (10a, b) der Maschine sind während des Werkstückwechsels in einer geschützten Position in den beiden Endlagen ihrer Führungsachse positioniert. Dadurch ist es mög­ lich, die Querverschiebeeinrichtung (12) des Transportbandes (11) zwischen den beiden Spindelschlitten (3a, b) hindurch, bis nah an den in vorderster Position wartenden Maschinen­ ständer (2) heranzuführen.

An der Werkstückspann-Vorrichtung (6) wird nur die Hälfte aller Spannplätze mit Werkstücken (13a, b) belegt. So können die freien Spannplätze hauptzeitparallel zur Reinigung abge­ blasen oder gespült werden. Außerdem wird ein schneller Werk­ stückwechsel realisiert, indem durch entsprechende Positionierung des Maschinenständers (2) mit der Paletten­ spanneinheit (4), zunächst die beispielsweisen hydraulischen Schwenkspanner (15) eines freien Spannplatzes der Werkstückspann-Vorrichtung (6) das nächste unbearbeitete, be­ reitgestellte Werkstück (13b) greifen. Danach wird durch Öff­ nen der Schwenkspanner eines belegten Spannplatzes nach einer Drehung der Palette (5a) mit der Werkstückspann-Vorrichtung (6) um 180 Grad das letzte fertigbearbeitete Werkstück (13a) auf der Querverschiebeeinrichtung (12) des Transportbandes (11) abgelegt. Die Querverschiebeeinrichtung (12) teleskopiert das fertigbearbeitete Werkstück (13a) anschließend zum Transportband (11) und ermöglicht dann erst aus sicherheits­ technischen Gründen das Schließen des Maschinenarbeitsraumes.

Am linken und rechten Ende der horizontalen Führungsachse der beiden Spindelschlitten (3a, b) ist jeweils ein Werkzeug­ scheibenmagazin (14) mit vertikaler Drehachse vorgesehen, wel­ ches zum Werkzeugwechsel in axialer Richtung um ca. 100 mm an­ gehoben werden kann. Der Werkzeugwechsel erfolgt im Pick-up- System, indem beispielsweise der linke Spindelschlitten (3a) in die linke Endlage fährt und damit ein Werkzeug (17), das sich in der Spindel (10a) befindet, in einer freien Tasche (16) des Scheibenmagazins (14a) positioniert. Das komplette Scheibenmagazin (14a) wird um ca. 100 mm angehoben und ent­ nimmt dadurch ein Werkzeug (17) aus der Spindel (10a). Durch Drehung des Scheibenmagazins (14a) wird ein neues Werkzeug (17) bereitgestellt und durch Absenken um ca. 100 mm wird der Werkzeugwechsel abgeschlossen.

Während an der linken Spindel (10a, b) ein Werkzeug (17) ge­ wechselt wird, kann die rechte Spindel (10b) das in der Vor­ richtung (6) gespannte Werkstück bearbeiten (13a).

Claims (3)

1. Bohr- und Fräsmaschine mit einem auf einem Maschinen­ bett (1) horizontal verfahrbaren Maschinenständer (2) und mit einer in vertikaler Richtung an dem Maschinenständer (2) verfahrbaren Werkstückspann­ vorrichtung (6) für die Bearbeitung von hängenden Werkstücken, mit der Werkstücke (13a, 13b) von einer horizontalen Transportvorrichtung (11) aufgenommen, zu­ geführt und abgeführt werden, und mit mindestens einem als Werkzeugwechsler ausgebildeten um eine vertikale Achse getaktet drehbaren Werkzeug­ magazin (14), dadurch gekennzeich­ net, daß die Werkstückspannvorrichtung (6) als eine um eine horizontale Achse (18) drehbare Palette (4) mit mindestens einem Werkstückspanner (15) ausgebildet ist, und daß eine Führungsachse (19) als Vorschubachse für zwei Spindelschlitten (3a, 3b) mit jeweils nach oben weisender Arbeitsspindel (17) rechtwinklig zur horizon­ talen Drehachse (18) der Palette (4) angeordnet ist, wobei die Spindelschlitten (3a, 3b) unabhängig vonein­ ander oder auch synchron miteinander verfahrbar sind, und wobei an den Enden der Führungsachse (19) jeweils ein Werkzeugwechsler (14) angeordnet ist.

2. Bohr- und Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Palettenwechsler (7) im horizontalen Verfahrweg der Werkstückspannvorrichtung (6) angeordnet ist.

3. Bohr- und Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungsachse (19) der Arbeitsspindeln (17) an der Frontseite des Maschinen­ bettes (1) angeordnet ist.