Bearbeitungsmaschine und Verwendung derselben Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbei tungsmaschine mit mindestens einer axial fest ein stellbaren Arbeitsspindel, einem in Axialrichtung be weglichen Werkstückträger mit mindestens einer Werkstückaufnahme und einer axialverschiebbaren Klemmvorrichtung zum Festklemmen von Werk stücken zwischen dem Werkstückträger und der Klemmvorrichtung. Bekannte Bearbeitungsmaschinen dieser Art sind z.
B. als sogenannte Profilfräser ausgebildet, die beispielsweise in der Uhrenindustrie und im Apparatebau in grosser Zahl zum Fräsen von Profilen bzw. Ausnehmungen in Platinen, Brük- ken und dergleichen verwendet werden. Bei diesen bekannten Bearbeitungsmaschinen werden die Werk stücke bezüglich des Werkstückträgers genau orien tiert, indem sie beispielsweise an Stiften des Werk stückträgers angehängt werden, so dass die Bearbei- tungs-Genauigkeit von der genauen gegenseitigen Lage des Werkstückträgers und der Bearbeitungs spindeln abhängig ist.
Die Einhaltung dieser genauen gegenseitigen Lage führt bei den bekannten Ma schinen zu teuren Lösungen oder zu Beschränkungen in den Konstruktionsmöglichkeiten, insbesondere der Beweglichkeit des Werkstückträgers, wenn die er forderliche Präzision in allen Fällen erreicht werden soll.
Es ist ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, die Bewegungsfreiheit des Werkstückträgers bezüg lich der Arbeitsspindeln zu erhöhen und trotzdem die erforderliche Präzision bei einfachem Aufbau zu erzielen. Die erfindungsgemässe Bearbeitungsma schine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Klemm vorrichtung bezüglich der Arbeitsspindel genau ge führt ist und mit Richtmitteln zum Richten der Werkstücke starr verbunden ist.
Die genaue Orien tierung des Werkstückes bezüglich der Arbeitsspin deln erfolgt daher nicht mehr ausschliesslich und direkt durch den Werkstückträger, sondern indirekt durch die immer in der Nähe der Bearbeitungs spindeln verbleibende Klemmvorrichtung, so dass die Einhaltung der Massgenauigkeit auch bei grösseren Zustellbewegungen des Werkstückträgers ohne wei teres eingehalten werden kann. Vorzugsweise weist der Werkstückträger Orientierungsmittel, z. B. Stifte für die aufzusetzenden Werkstücke, auf, wie dies bisher der Fall war, wobei die Richtmittel die Werk stücke indirekt durch Einwirkung auf den Werk- stückträger richten.
Mit anderen Worten wird also die genaue Position der Werkstücke unmittelbar vor Erreichen der Bearbeitungsstellung indirekt dadurch hergestellt, dass der Werkstückträger bezüglich der Klemmvorrichtung genau ausgerichtet wird. Es ist unter diesen Umständen insbesondere möglich, meh rere Bearbeitungseinheiten und Klemmvorrichtungen ortsfest anzuordnen und die Werkstückträger mittels eines Schaltorgans, beispielsweise eines Drehtisches, in mehrere Bearbeitungsstationen fortzuschalten, wo bei die Präzision der Führung der Werkstückträger im Schaltorgan und die Präzision der Bewegung des Schaltorgans selbst nicht mehr hoch zu sein braucht.
Die oben beschriebenen bekannten Profilfräsma schinen arbeiten insofern unwirtschaftlich, als ein und derselbe Fräser das ganze Profil bzw. die ganze Ausnehmung fräsen muss. Da diese Profile bzw. Ausnehmungen meistens unregelmässige Form auf weisen, muss zur Herstellung ein Fräser verhältnis mässig geringen Durchmessers benützt werden, wo durch sich unverhältnismässig lange Bearbeitungs zeiten ergeben.
Es ist ein weiteres Ziel vorliegender Erfindung, diese Nachteile durch eine besondere Verwendung der erfindungsgemässen Maschine zu beseitigen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass man in Folgeoperationen an mehreren Bearbeitungs stationen mittels Fräsern verschiedenen Durchmes- sers dem jeweiligen Fräserdurchmesser angepasste Teile des Profils bzw. der Ausnehmung bearbeitet. Durch diese Verteilung der Bearbeitung auf ver schiedene Stationen kann wesentlich rascher und rationeller mit den vorzunehmenden Operationen angepassten Werkzeugen gearbeitet werden.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Bearbeitungsmaschine.
Fig. 1 ist ein Schnitt nach Linie I-1 in Fig. 2. Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1. Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Klemmvor richtung.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Werkstück träger, und Fig. 5 ist ein Schnitt nach Linie V-V in Fig. 4 in grösserem Massstab.
Auf dem Gestell I der dargestellten Maschine ist mittels eines Kreuzschlittens, von welchem die eine Kulisse 2 dargestellt ist, der Träger 3 einer Bearbeitungseinheit montiert. Der Träger 3 kann gegenüber dem Kreuzschlitten mittels Einstellschrau ben, von welchen in Fig. 1 die eine mit 4 be zeichnet ist, fein eingestellt werden. Auf den Trä ger 3 befindet sich ein Motor 5, welcher zwei Arbeitsspindeln 6 anzutreiben gestattet.
Die Arbeits spindeln 6 sind mittels Stellschrauben 7 im Träger 3 fein einstellbar, sind jedoch während der Bearbei tung axial unverschiebbar. Zum Herausarbeiten be stimmter Profilformen mittels der in die Arbeits spindeln eingesetzten Fräser 8 kann der Träger 3 auf dem Kreuzschlitten nach einem bestimmten Programm bewegt werden, welches durch Nocken scheiben bestimmt wird, von welchen in Fig. 1 die eine mit 9 bezeichnet ist.
Der an die Nocken scheibe 9 anliegende Steuerteil 10 ist ständig durch den Kolben 11 eines hydraulischen oder pneuma tischen Zylinders belastet, wodurch eine zuverlässige Steuerung der Bewegung des Trägers 3 durch die Nocken sichergestellt ist.
Unterhalb der Spindeln 6 ist an der Vorderseite des Maschinengestells 1 eine Kulisse 12 vertikal, d. h. in Axialrichtung der Spindeln 6 genau ge führt. Die Kulisse 12 weist einen horizontalen Fort satz 13 mit einer Öffnung 14 auf, mit welchem eine Klemmplatte oder Spannplatte 15 verschraubt ist. Die Lage der Klemmplatte 15 auf dem Fortsatz 13 der Kulisse ist durch nicht näher bezeichnete Passstifte genau bestimmt. Die Abwärtsbewegung der Kulisse 12 ist durch einen Anschlagbolzen 16 und einen festen Anschlag 17 bestimmt.
Die Aufwärts bewegung der Kulisse 12 ist bestimmt durch den An schlag einer oder mehrerer Anschlagschrauben 18 über einen Bolzen 19 gegen einen oder mehrere feste An schläge 20. Die Anschläge 20 und Anschlagschrau ben 18 sind paarweise koaxial gelagert. Der Bolzen 19 ist axial beweglich in einem schwenkbaren Trä ger 21 gehalten. Durch Einschwenken des Trägers 21 und des Bolzens 19 in koaxiale Lage zu der An schlagschraube 18 und zum Anschlag 20 kann die Aufwärtsbewegung der Kulisse 12 und damit in später erläuterter Weise die Bearbeitungstiefe vor gewählt werden. Die Anschlagschrauben 18 können über nicht näher bezeichnete Winkeltriebe und Ein stellwellen 22 fein eingestellt werden.
In die Klemmplatte 15 sind zwei genau be arbeitete, gehärtete Richtstifte 23 (Fig. 2) einge lassen, welche in die Öffnung 14 des Fortsatzes 13 ragen. Die Stifte 23 sind mit konischen Enden 24 versehen. Bei der in den Figuren dargestellten Phase des Bewegungsablaufs der Maschine liegen unter zwei konischen Öffnungen 25 der Klemmplatte 15 Werkstücke 26, beispielsweise Uhrenplatten oder der gleichen. Sie liegen auf einem plattenförmigen Werk stückträger 27 und sind bezüglich desselben in an ,sich bekannter Weise, beispielsweise durch in Löcher der Werkstücke 26 eingreifende Stifte der Platte 27 genau orientiert.
Die Platte 27 weist zwei seitliche genau bearbeitete Bohrungen 28 (Fig. 4) auf, in welche die Stifte 23 der Klemmplatte 15 bei der dargestellten gegenseitigen Lage der Teile greifen und damit die Platte 27 gegenüber der Klemm platte 15 genau orientieren. Die Platte 27 ist auf einem Plattenträger 29 befestigt, in welchem sich zwei nicht näher bezeichnete Auswerfmechanismen mit Auswerfstangen 30 befinden. Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, ist der Plattenträger 29 mittels vier Schrauben 31 bzw. dieselben umgebenden Hülsen, die mit Spiel durch Bohrungen eines Halters 32 durchgreifen, und Tellerfedern 33 elastisch bewegbar auf dem Halter 32 angeordnet.
Der Halter 32 ist auf einer Säule 48 befestigt, welche axial verschieb bar in einem Drehtisch 34 oder dergleichen Fort schaltorgan gelagert ist. Der Halter 32 ist mittels eines in einer Büchse 35 axial verschiebbaren Zapfens 36 gegen Drehung gegenüber dem Schalttisch 34 gesichert. Am Halter 32 greifen am Schalttisch 34 verankerte Zugfedern 37 an, welche den Halter 32 und die damit verbundenen Teile nach unten zu verschieben trachten. Auf den Werkstückträger 27 sind Anschlagnocken 38 aufgesetzt, welche ein An heben des Werkstückträgers 27 in den Bereich der Werkzeuge beim Fehlen eines Werkstückes verhin dern.
Im Fortsatz 13 der Kulisse 12 ist ein Kanal 39 vorgesehen, durch welchen ein Spülmittel zugeführt und durch eine zwischen dem Fortsatz 13 und der Klemmplatte 15 gebildete schlitzartige Düse 40 aus treten kann.
Unter dem Drehtisch 34 ist an der Vorderseite des Maschinengestells eine hydraulische Zustell- und Vorschubeinheit angeordnet. Eine erste hohle Kol benstange 41 ist mit einem in einem Zylinder 42 beweglichen Kolben 43 verbunden. Das untere Ende der hohlen Kolbenstange 41 ist als weiterer Zylin der 44 ausgebildet, in welchem sich ein Kolben 45 bewegen kann. Die Stange 46 des Kolbens 45 ist in der hohlen Kolbenstange 41 verschiebbar ge führt. Die Druckmittelzuleitungen zu den Zylin dern 42 und 44 sind nicht näher bezeichnet und werden in an sich bekannter, später erwähnter Weise durch ein zentrales Steueraggregat der Maschine ge steuert.
Im Zylinder 42 befindet sich ein Anschlag ring 47, welcher den Aufwärtshub des Kolbens 43 und damit der Kolbenstange 41 begrenzt.
Während in den Zeichnungen nur eine Bear beitungsstation dargestellt ist, sind tatsächlich rund um den Schalttisch 34 mehrere gleichartige Bearbei tungsstationen angeordnet, welche sich von der dar gestellten lediglich dadurch unterscheiden können, dass Fräser 8 anderer Durchmeser oder überhaupt andersartige Werkzeuge eingesetzt sind, dass die ver schiedenen Anschläge anders eingestellt sind und dass dem Träger 3 eine andere und gegebenenfalls über haupt keine Bewegung erteilt wird.
Es sind ferner je eine Lade- und eine Auswerfstation vorgesehen, an welcher sich keine Bearbeitungsvorrichtung, keine Klemmvorrichtung und keine Zustell- und Vorschub einheiten befinden und an welchen unbearbeitete Werkstücke aufgesetzt bzw. fertig bearbeitete Werk stücke ausgeworfen werden können.
Die Figuren zeigen den Zustand, bei welchem der Schalttisch 34 in einer bestimmten Arbeits stellung verriegelt ist, in welcher die Säulen 48 koaxial über den Kolbenstangen 41 und 46 liegen. Durch Einleiten von Drucköl in den Zylinder 42 ist der Kolben 43 bereits in die dargestellte obere Endlage angehoben worden, wodurch über den Zy linder 44 der Kolben 45 und die Kolbenstange 46 auch die Säule 48 mit den damit verbundenen Teilen angehoben wurde. Damit sind die Werkstücke 26 bereits zwischen dem Werkstückträger 27 und der Klemmplatte 15 eingespannt und die Kulisse 12 unter dem Druck der Werkstücke bereits von ihrem Anschlag 17 etwas angehoben worden.
Damit ist die verhältnismässig rasch erfolgende, durch den Kolben 42 gesteuerte Zustellbewegung beendet, und es beginnt nun die langsamere Vorschubbewegung, die durch den Zylinder 44 gesteuert wird. Durch Einleiten von Drucköl unter den Kolben 45 werden die Kolbenstange 46 und damit die Säule 48 weiter langsam angehoben, wodurch über die Federn 33 auch die Teile 29, 27, 26 und 15 angehoben werden. Es beginnt nun die Bearbeitung durch die Fräser B. Das Ende der Vorschubbewegung ist bestimmt durch den Anschlag der einstellbaren Anschlagschraube 18 über den Bolzen 19 auf den festen Anschlag 20, wodurch die Bearbeitungstiefe sehr genau bemessen ist.
Ist das Bewegungsprogramm des Trägers 3 und damit der Fräser 8 zur Bearbeitung eines Profil teils in den Werkstücken 26 an allen Stationen beendet, so werden beide Kolben 43 und 45 zu gleich nach unten abgesenkt, so dass die von den Kolbenstangen angehobenen Teile rasch absinken. Wenn der Anschlagzapfen 16 auf den Anschlag 17 auftrifft, bleibt die Kulisse 12 in der erreichten Lage istehen, während die Werkstücke 26 weiter abgesenkt werden. In diesem Augenblick wird durch die Leitung 39 ein Spülmittel zugeführt, sofern dies nicht ohnehin dauernd geschieht, so dass die Unter seite der Klemmplatte 15 und die Oberseite der Werkstücke 26 sauber abgespült werden.
Diese Mass nahme ist wesentlich, um bei der nächsten Bear beitung ein genaues Anliegen der oberen Flächen der Werkstücke gegen die Unterseite der Klemm platte 15 sicherzustellen. Gegebenenfalls können be sondere Spülmitteldüsen zur Reinigung der Ober fläche der Werkstücke vorgesehen werden, welche in geeigneten Zeitpunkten eingeschaltet werden.
Wenn der Kolben 43 seine untere Endstellung erreicht hat, sind alle Teile einschliesslich der Werk stücke 26 so weit gegen den Schalttisch 14 ab gesenkt, dass sie seitlich unter dem Fortsatz 13 der Kulisse 12 fortgeschwenkt werden können. Der Schalttisch 34 wird jetzt um einen Schritt fortge- schaltet, so dass alle Werkstückträger 27 mit den darauf sitzenden Werkstücken zur nächsten Bear beitungsstation fortgeschaltet werden. Nach erfolgter Fortschaltung werden vorerst die Kolben 43 rasch angehoben, um die Werkstücke wieder zuzustellen.
Während dieser Bewegung, die über die Säulen 48, die Halter 32 und die Träger 29 auf die Werk stückträger 27 übertragen wird, dringen die Richt- stifte 23 der Klemmplatte 15 in die Bohrungen des Werkstückträgers 27 ein und bringen denselben in eine genau bestimmte Lage bezüglich der Klemm platte 15. Da anderseits die Klemmplatte 15 in einer genau vorbestimmten Lage bezüglich der Werkzeuge liegt und da schliesslich die Werkstücke gegenüber dem Werkstückträger 27 genau orientiert sind, ergibt sich dabei eine automatische, indirekte genaue Orientierung der Werkstücke bezüglich der Werkzeuge.
Wenn also die Fortschaltbewegung des Schalttisches 34 nicht sehr präzis erfolgt oder wenn sich durch Wärmedehnungen oder Spannungen Dif ferenzen ergeben würden, wird der Werkstückträger 27 unter allen Umständen während seiner Zustell bewegung bezüglich der Bearbeitungsvorrichtung ge nau ausgerichtet, wobei eine elastische Relativbe wegung zwischen dem Werkstückträger 27 und seinem Halter 32 bzw. der Betätigungssäule 48 dank der beweglichen Lagerung mittels der Schrauben 31 und der Federn 33 möglich ist.
Sind an ein und derselben Bearbeitungsstelle zwei verschiedene Bearbeitungstiefen erwünscht, so wird nach vorübergehender Rückführung der Werkstücke in die zugestellte Lage gemäss Fig. 1 der Anschlag träger 21 umgeschaltet, um den Anschlagzapfen 19 zwischen einen anderen Anschlag 20 und eine anders eingestellte Schraube 18 zu bringen und damit eine neue Bearbeitungstiefe zu bestimmen.
Obwohl die erfindungsgemässen Massnahmen bei einer Mehrstationenmaschine mit Fortschaltorgan für die Werkstückträger besondere Vorteile bietet, lässt sich ohne weiteres auch eine Anwendung bei Maschinen ohne Schaltorgan denken. Denkt man sich die dargestellte Maschine als Einstationenma- schine, so besteht der grosse Vorteil darin, dass der Werkstückträger 27 gegenüber der Klemmvor richtung und der Kulisse 12 ohne sehr genaue Führung beliebig weit in eine Ladestellung abge- :senkt werden kann, in welcher der Werkstückträger 27 gut zugänglich ist, um die Werkstücke zu er setzen.
Selbstverständlich ist die Erfindung auch nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt, bei wel cher plattenförmige flache Werkstücke zwischen einer Klemmplatte 15 und einem plattenförmigen Werk stückträger 27 eingespannt werden. Es ist durch aus möglich, in entsprechender Weise kompliziertere Werkstücke zu bearbeiten, wobei der Werkstück form angepasste Klemmvorrichtungen und Werk stückträger und entsprechend ausgeführte Bearbei tungsspindeln und Werkzeuge vorzusehen sind.
Anstelle der beschriebenen indirekten Orientie rung der Werkstücke durch Ausrichten des Werk stückträgers könnte die Klemmvorrichtung auch direkt auf die Werkstücke einwirkende Richtmittel, z. B. Stifte, aufweisen, wobei entweder die Werk stücke auf dem Werkstückträger ausrichtbar gehal ten sind oder wobei der Werkstückträger selbst in der dargestellten Weise elastisch aufgehängt ist.