CH641075A5

CH641075A5 - Fuehlerfraesmaschine mit automatischem werkzeugwechsler.

Info

Publication number: CH641075A5
Application number: CH719279A
Authority: CH
Inventors: Keizo Utsumi
Original assignee: Makino Milling Machine
Priority date: 1978-08-05
Filing date: 1979-08-06
Publication date: 1984-02-15
Also published as: US4277880A; DE2931845C2; JPS601139B2; DE2931845A1; IT1124157B; IT7912708A0; JPS5524826A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fühlerfräsmaschine mit einem vertikalen Spindelkopf. Es soll eine ls Fühlerfräsmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler vorgeschlagen werden, die in der Lage ist, ein Werkstück mit komplizierter Form, beispielsweise eine Patrize oder Matrize aus Metall, mit grosser Präzision und mit hoher Produktionsgeschwindigkeit zu bearbeiten. 20 Fühlerfräsmaschinen, d.h. fühlergesteuerte Fräsautomaten, zur Bearbeitung metallischer Werkstücke, insbesondere solcher mit komplizierter Form wie Patrizen oder Matrizen, sind bekannt. Die Fühlerfräsmaschine ist stets mit einem Fühlerkopf versehen, an dem ein Fühler mit einem 25 Stift angebracht ist. Der Fühler führt eine Abfühlbewegung über der Oberfläche eines Modells aus, und diese Fühlerbewegung steuert einen Servoantrieb eines Fräs- bzw. Schneidwerkzeuges, welches dann die Bearbeitung der metallischen. Werkstückes so steuert, dass die Form des Mo-30 dells reproduziert wird. Das Fräswerkzeug, welches an einer Spindel der Maschine angebracht ist, besitzt einen bestimmten Bearbeitungsradius und eine bestimmte Werkzeuglänge, und die jeweiligen Werte des Radius und der Länge können von den Anfangswerten innerhalb der Produktionstoleranz 35 des Werkzeuges abweichen. Wenn die Bearbeitung des metallischen Werkstückes beendet ist, so hat dieses Werkstück die gleiche oder eine geometrisch ähnliche Form wie diejenige des abgefühlten Modells.

Es ist allgemein bekannt, dass die Barbeitung eines me-40 tallischen Formstückes mit einer komplizierten ausspringenden oder einspringenden Form, Patrize oder Matrize, normalerweise ziemlich lange dauert, und dass ebenfalls die Menge an gebildeten Spänen bei der Bearbeitung erheblich ist. Demgemäss ist es bei der Herstellung eines metallischen 45 Formstückes durch spanabhebende Bearbeitung stets erforderlich, ein stumpfes, abgenutztes Schneid- bzw. Fräswerkzeug, welches an der Arbeitsspindel der Maschine befestigt ist, von Zeit zu Zeit gegen ein neues Werkzeug auszutauschen. Auch wenn ein am Spindelkopf befestigtes Werkzeug so bricht, muss es gegen ein neues ausgetauscht werden.

Es sind jedoch keine üblichen Fühlerfräsmaschinen bekannt, die mit einem sogenannten automatischen Werkzeugwechsler ausgestattet sind, welcher es gestattet, ein Werkzeug beim Bearbeitungsprozess eines Werkstückes automa-55 tisch auszutauschen. Dies beruht mindestens zum Teil darauf, dass die Kombination eines bekannten automatischen Werkzeugwechslers mit den bekannten Fühlerfräsmaschinen zu einer vollautomatischen Werkzeugmaschine aus Gründen einer masshaltenden Bearbeitung zu grossen Schwierig-6o keiten führt, weil es nicht ohne weiteres möglich ist, das Werkzeug so auszuwechseln, dass das bearbeitete Werkstück die gleiche Form wie diejenige des abgefühlten Modells hat. Bei den bekannten Fühlerfräsmaschinen wird die Steuerung der Horizontalbewegungen eines Arbeitstisches, 65 auf welchem das Werkstück und das Modell fest angebracht sind, in Richtung der X- und Y-Achse ebenso wie die Steuerung der zugehörigen Vertikalbewegungen des Fühlerkopfes in Richtung der Z-Achse in Abhängigkeit von der Fühl

3

641075

bewegung des Fühlers über die Oberfläche des Modells ausgeführt wird, wobei das Fräswerkzeug spanabhebend über das Werkstück auf dem Arbeitstisch geführt wird, so dass letzteres die gleiche Form wie diejenige des Modells erhält. Es ist daher unumgänglich erforderlich, dass eine zuvor festgelegte positionielle Beziehung zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Fühler stets konstant während der gesamten Bearbeitungsdauer gehalten wird; anderenfalls ist eine präzise und masshaltige Bearbeitung des Werkstückes bezüglich der gleichen Form und Dimensionen wie diejenigen des Modells durch die Fühlerfräsmaschine nicht möglich.

Aus diesem Grunde werden im ersten Verfahrensschritt der Barbeitung das Modell und das Werkstück unverrückbar auf dem Arbeitstisch der Fühlerfräsmaschine derart befestigt, dass zwischen den Mittelpunkten des Modells und des Werkstückes ein bestimmter Abstand eingehalten wird. Danach stellt man den Fühlerkopf und den Spindelkopf so ein, dass der Abstand zwischen den Achsen dieser beiden Teile genau so gross ist wie der erwähnte Abstand zwischen den Mttelpunkten von Modell und Werkstück. Anschliessend werden der Fühler und ein Fräswerkzeug am Fühlerkopf bzw. Spindelkopf befestigt, so dass die vorstehend beschriebenen positioneilen Beziehungen zwischen dem Fühler und dem Werkzeug beibehalten werden. Nach dieser Einstellung der vorher festgelegten positioniellen Beziehung beginnt der spanabhebende Bearbeitungsvorgang.

Wenn man nun im Verlaufe dieser Barbeitung das Werkzeug wechseln muss, d.h. das am Spindelkopf angebrachte stumpfe Werkzeug gegen ein schneidfähiges Werkzeug austauschen muss, geht die erwähnte Lagebeziehung zwischen dem Fühler und dem verbrauchten Werkzeug in der Regel verloren, da die Arbeitsdaten des neuen Werkzeuges, d.h. der Arbeitsradius und die Werkzeuglänge, sich normalerweise von den entsprechenden Werten des abgenutzten Werkzeuges unterscheiden.

Wenn es aber nun möglich wäre, im Verlaufe des Bearbeitungsvorganges an der Fühlerfräsmaschine einen automatischen Werkzeugwechsel vornehmen zu können, so könnten die oben genannten Bearbeitungsschritte an der Fühlerfräsmaschine, nämlich angefangen von einer ersten Grobbearbeitung bis zur endgültigen Fertigstellung des Werkstückes, vollständig automatisiert werden, wodurch natürlich die Produktionsgeschwindigkeit steigt. Ausserdem besteht ein grosser Bedarf danach, dass Fühlerfräsmaschinen mit geeigneten Mitteln zum automatischen Werkzeugwechsel versehen werden können, wobei beim Werkzeugwechsel die Lagebeziehung zwischen dem Fühler und einem Fräswerkzeug aufrechterhalten bzw. wiederhergestellt wird, jedes Mal wenn ein Schneidwerkzeug gegen ein neues Schneidwerkzeug ausgetauscht wurde.

Demgemäss ist es Aufgabe der Erfindung, den genannten Bedarf zu realisieren und eine Fühlerfräsmaschine mit einem automatischen Werkzeugwechsler derart auszurüsten, dass nicht nur ein Fräswerkzeug im Verlaufe des Bearbeitungsverfahren eines Werkstückes ausgewechselt wird, sondern dass gleichzeitig eine anfänglich eingestellte Lagebeziehung zwischen dem Fühler und einem Fräswerkzeug jedes Mal wiederhergestellt wird, wenn der automatische Werkzeugwechsler mit einem Werkzeugwechsel zu Ende gekommen ist. Dadurch würde erreicht, dass das gesamte Bearbeitungsverfahren des Werkstückes, angefangen von einer Grobbearbeitung und beendet durch die Fertigbearbeitung, mit hoher Produktionsgeschwindigkeit ausgeführt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Fühlerfräsmaschine mit einem automatischen Werkzeugwechsler, wobei eine genaue Einstellung einer zuvor festgelegten Lagebeziehung zwischen dem Fühler und einem Fräswerkzeug, das sich am Spindelkopf der Fräsmaschine befindet, jedes Mal dann ausgeführt werden sollte, wenn der automatische Werkzeugwechsler den Werkzeug-5 Wechsel ausführt bzw. ausgeführt hat.

Diese Aufgaben werden nun durch die erfindungsge-mässe Fühlerfräsmaschine gelöst, die im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist; Ausführungsformen der Maschine bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche, io Der Erfindungsgegenstand soll nun anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert werden.

In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Fühler-15 fräsmaschine mit einem automatischen Werkzeugwechsler, und zwar gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht mit ersten und zweiten Bezugsebenen, die bei einem bestimmten Arbeits-2o ablauf der Maschine gemäss Fig. 1 benutzt werden, und

Fig. 3 als schematisches Blockdiagramm eine Fühlerfräsmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler gemäss einer weiteren Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

In Fig. 1 ist mit 10 allgemein eine Fühlerfräsmaschine 25 bezeichnet, die mit einem automatischen Werkzeugwechsler ausgerüstet ist. Sie besitzt einen sich vertikal erstreckenden Maschinenkörper 11 und einen horizontalen Arbeitstisch 17. Der Maschinenkörper 11 weist einen Spindelkopf 23 und einen Arm 24 auf, welche sich gemeinsam in bei-30 den Richtungen entlang einer vertikalen Säule 25 bewegen können, und zwar unter dem Einfluss der Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung eines Vertikalvorschubmotors 22. Der Spindelkopf 23 besitzt eine Spindel 12, an der eines der Fräswerkzeuge (T0 bis Tn) befestigt ist, wobei die Spindel 35 12 in einer Hohlwelle 13 vertikal verschiebbar ist. Die Spindel 12 kann nach Einstellung der vertikalen Position gegenüber der Hohlwelle 13 verriegelt werden, und nach dem Verriegeln kann die Spindel 12 mit einer gewünschten Rotationsgeschwindigkeit durch einen Spindelantriebsmotor 14 40 gedreht werden, der in Antriebssignal von einer Steuervorrichtung 15 erhält. Die Spindel 12 kann nun im Handbetrieb mittels einer Kurbel 21 oder automatisch mittels eines Vorschubmotors 16, beispielsweise einem Schrittmotor, kontinuierlich oder stufenweise abgesenkt werden. Es ist auf die-45 se Weise möglich, die vertikale Einstellung eines Fräswerkzeuges T0 oder eines der weiteren Werkzeuge T, bis Tn vorzunehmen, welche an der Spindel 12 befestigt sind, und zwar gegenüber einem Werkstück W, das auf dem Arbeitstisch 17 befestigt ist. Auf dem Arbeitstisch 17 sind ausser 50 dem Werkstück W noch das Modell M eingespannt. Der Arbeitstisch 17 mit dem eingespannten Werkstück W und dem Modell M kann sich horizontal in der X-Achse und der Y-Achse bewegen, weiterhin auch vertikal in der Z-Achse. Diese Bewegungen des Arbeitstisches 17 in der X-Achse, 55 Y-Achse und Z-Achse werden durch eine Antriebsanordnung 18 bewerkstelligt, welche Motoren für diese drei Bewegungsrichtungen aufweist. Diese Antriebsanordnung 18 wird von einer üblichen Fühlersteuerung 51 beeinflusst. Während der Bewegung des Arbeitstisches 17 in Richtung der X-Achse, 6o Y-Achse und Z-Achse werden die Stellungen des Arbeitstisches 17 entlang dieser drei Achsen durch einen Lagedetektor 19 abgeführt, und die abgefühlten Signale gelangen zur Maschinensteuerung 52, deren Aufbau nachstehend beschrieben werden soll.

65 Mit 30 ist eine Fühleranordnung bezeichnet, die am oben genannten seitlichen Arm 24 befestigt ist und derart ausgebildet ist, dass sie die Oberfläche eines Modells M abfühlt, welches auf dem Arbeitstisch 17 angebracht ist. Die

641075

4

Fühleranordnung 30 weist einen Fühler 31 auf, dessen Kopiertaster eine Abfüllbewegung auf der entsprechenden Oberfläche des Modells M ausführen kann, sowie einen Fühlerkopf 32, der elektrische Signale erzeugt, die das Aus-mass der Abfühlbewegung des Fühlers 31 angeben. Die Spitze des Fühlers 31 besteht üblicherweise aus einer kugelig geformten Kopierspitze, die sich senkrecht gegenüber einer Oberfläche bewegen kann, über die die kugelförmige Kopiernadel geführt wird. Die vom Fühlerkopf 32 erzeugten elektrischen Signale gelangen zur Fühlersteuerung 51. Insbesondere arbeitet beim dargestellten Kopierfräsautomaten 10 der Fühlerkopf 32, wenn der Fühler 31 der Fühleranord-nung 30 über die Oberfläche des Modells M gleitet, derart, dass ein vektorieller Anteil der Fühlerbewegung oder die Verschiebung des Fühlers 31 bezüglich einer vorher festgelegten Gesamtverschiebung des Fühlers 31, d.h. einer Bezugsverschiebung E0 des Fühlers 31 bestimmt wird, welche als Bezugswert für eine Servo-Steuerung der Fühlerbewegung gegenüber dem Modell M festgelegt ist. Die abgefühlte vektorielle Verschiebung des Fühlers 31 wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und der Fühlersteuerung 51 zugefügt. Diese Steuerung 51 gibt an die Antriebsanordnung 18 ein Antriebs-Servosignal in Abhängigkeit vom erhaltenen elektrischen Signal ab. Es ergibt sich, dass je eine Servo-bewegung des Arbeitstisches 17 in der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse in Abhängigkeit von der Form des Modells M erzeugt wird. Während der Servobewegung des Arbeitstisches 17 erzeugt das Fräswerkzeug T0 bzw. eines der anderen Fräswerkzeuge T! bis Tn, welches an der Spindel 12 angebracht ist, eine spanabhebende Wirkung am Werkstück W auf dem Arbeitstisch 17. Demgemäss entsteht nach und nach aus dem Werkstück W ein Gegenstand mit der gleichen Form wie derjenigen des Modells M. Es ist zu erwähnen, dass jedes Fräswerkzeug T0 bis Tn stets die gleiche Form wie der Kopierstift des Fühlers 31 hat, jedoch im allgemeinen kleiner ist, so dass im Augenblick, in dem jedes Fräswerkzeug in Berührung mit dem Werkstück W gelangt, der Kopierstift des Fühlers 31 schon in Berührung mit dem Modell M steht. Dies bedeutet, dass der Fühlerkopf 32 der Abfühlanordnung 30 bereits ein elektrisches Signal erzeugt hat, wenn jedes Fräswerkzeug in Berührung mit dem Werkstück W kommt. Weiterhin ist der Abstand zwischen der Achse der Fühleranordnung 30 und der Achse der Spindel 12 so eingestellt, dass er genau dem Abstand zwischen einem zunächst willkürlich festgelegtem Mittelpunkt des Modells M und einem entsprechenden Mittelpunkt des Werkstückes W entspricht, und zwar durch die Bewegung der Handräder oder Kurbeln 33 und 34. Weiterhin ist in Vertikalrichtung jedes Fräswerkzeug an der Spindel 12 sowie der Kopierstift des Fühlers 31 mittels eines Handrades oder einer Kurbel 35 so eingestellt, dass beide Elemente gleichzeitig bestimmte Stellen des Werkstückes W und des Modells M berühren. In diesem Augenblick wird das von der Abfühlanordnung 30 erzeugte Verschiebungssignal in ein entsprechendes elektrisches Signal im Fühlerkopf 32 umgewandelt und gelangt über einen Messwertgeber 32' an die Fühlersteuerung 51. Die Steuerung 51 dient zur Servo-Steuerung des Fühlers 31, so dass die vektorielle Verschiebung des Fühlers 31 gegenüber einer Bezugsverschiebung E0 des Fühlers 31 schliesslich annulliert wird.

Mit 50 ist schematisch ein Bedienungspult bzw. eine Schalttafel bezeichnet, mit deren Hilfe die Bedienungsperson die Abfühlbewegung des Fühlers 31 über der Kopierfläche des Modells M überwachen kann. Die Schalttafel dient ausserdem zur manuallen Ausführung der Steuerungsoperationen, nämlich dem Einstellen einer gewünschten Abfühlungsart des Kopierfräsautomaten, Anzeige eines Steuersignales für die Annäherung des Fühlers 31 an das

Modell M bzw. eine Rückführung des Fühlers 31 vom Modell M sowie die Anzeige eines Steuersignals, mit dem der Betrieb der Spindel 12 begonnen oder beendet wird. Die im Schaltkasten 50 erzeugten und von diesem abgegebenen Signale gelangen zur Maschinensteuerung 52. Unter den Signalen, die vom Steuerpult 50 kommen gehen das Signal für die Einstellung einer bestimmten Abfühlart sowie die Signale für Annäherung und Zurückziehen des Fühlers ausserdem an die Fühlersteuerung 51. Die Kopierautomaten-Steuerung 52 stellt die Hauptsteuerung des Kopierautomaten 10 dar, und diese Hauptsteuerung 52 leitet elektrische Kraft an die einzelnen Antriebsmotoren der Maschine 10 weiter. Die Steuerung 52 bestimmt ebenfalls den Werkzeugwechsel, der weiter unten beschrieben wird, sowie die zugehörigen Operationen der erfindungsgemässen Fühlerfräsmaschine 10. Diese ist ebenfalls mit einem automatischen Werkzeugwechsler 40 versehen, der seitlich am senkrechten Maschinenkörper 11 angebracht ist, und einer Werkzeugwechselsteuerung 53 zum Steuern des automatischen Werkzeugwechslers 40. Die Werkzeugwechselsteuerung 53 steht in Verbindung mit der Hauptsteuerung 52 des Kopierfräsautomaten und empfängt ein Signal zum Werkzeugwechsel von dieser Hauptsteuerung. Ihrerseits erzeugt die Werkzeugwechselsteuerung 53 ein Signal, wenn der Werkzeugaustausch, ausgeführt vom automatischen Werkzeugwechsler 40 vervollständigt ist, und dieses Signal für das Ende des Werkzeugwechsels gelangt wiederum zurück zur Hauptsteuerung 52 der Maschine. Der automatische Werkzeugwechsler 40 weist weiterhin ein Werkzeugmagazin 41 auf, in dem die Fräswerkzeuge T0 bis Tn gespeichert sind. Dieses Werkzeugmagazin 41 ist so ausgebildet, dass es um eine horizontale Achse drehbar ist, und es ist mit Mitteln zum Umsetzen eines der Fräswerkzeuge T0 bit Tn, beispielsweise des Werkzeuges Tn, von der Lage im Magazin 41 in eine Position ausgerüstet, von der aus der Werkzeugwechsel stattfinden kann. Das gestrichelte gezeichnete Fräswerkzeug Tn befindet sich in dieser Bereitschaftsstellung zum Werkzeugwechsel, während das durchgehend gezeichnete entsprechende Werkzeug Tn noch in der Aufbewahrungsposition in Werkzeugmagazin 41 ist. Andererseits kann ein verbrauchtes Fräswerkzeug T„ von der Arbeitsstellung in die Wechselstellung gebracht werden. Das in Fig. 1 durchgehend gezeichnete Fräswerkzeug T„ befindet sich in der Werkzeugwechselstellung. Ein üblicher Werkzeugwechselarm 42 ist vorgesehen, der den Ersatz des verbrauchten Fräswerkzeu-ges T0 durch ein neues Fräswerkzeug Tn bewerkstelligt. Der Wechselarm 42 ist dazu an beiden Enden mit üblichen Werkzeug-Greifklammern versehen und ist um eine vertikale Achse schwenkbar, wobei er auch vertikale Bewegungen ausführen kann. Wenn die Werkzeug-Greifklammern die Werkzeuge T0 und Tn ergreifen und die Klammern sich nach unten bewegen, kann das verbrauchte Fräswerkzeug T0 aus der Spindel 12 herausgezogen werden, wobei gleichzeitig auch das neue Fräs Werkzeug Tn aus dem Werkzeugmagazin 41 herausgezogen wird. Nun wird der Wechselarm 42 um 180° verschwenkt und dann nach oben bewegt, und auf diese Weise wird das neue Fräswerkzeug Tn mit der Spindel 12 verbunden und das verbrauchte Fräswerkzeug T0 wieder in das Werkzeugmagazin 41 eingesetzt. Der Werkzeugaustausch ist nun beendet.

Die eben beschriebene Auswechslung der Werkzeuge beginnt auf die gleiche Weise wie im Falle der bekannten Maschinen mit automatischem Werkzeugwechsler. Wenn demgemäss das verbrauchte Fräswerkzeug T0, welches an der Spindel 12 befestigt ist, durch ein neues Fräs Werkzeug Tn ersetzt werden soll, so gibt die Wechselsteuerung 53 ein Signal an den automatischen Werkzeugwechsler 40 ab, wodurch dieser veranlasst wird, den Werkzeugwechsel zu bes

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

641075

ginnen. Wenn andererseits die Auswechselung der Werkzeuge beendet ist, sendet der automatische Werkzeugwechsler 40 ein Signal an die Wechselsteuerung 53, welches angibt, dass der Werkzeugwechsel beendet ist. Anschliessend übermittelt gemäss obiger Beschreibung die Werkzeugwechselsteuerung 53 ein entsprechendes Signal der Beendigung des Werkzeugwechsels an die Hauptsteuerung 52 des Kopierfräsautomaten.

Erfindungsgemäss wird nun der Zeitpunkt der Auswechselung eines verbrauchten gegen ein neues Fräswerkzeug durch einen Werkzeugwechsel-Zeitgeber 54 festgelegt, der zum Zeitpunkt der Auswechselung der Werkzeuge ein entsprechendes Signal abgibt. Dazu ist der Werkzeugwechsel-Zeitgeber 54 mit der Hauptsteuerung 52 der Fräsmaschine verbunden. Der Werkzeugwechsel-Zeitgeber 54 kann so ausgebildet sein, dass er einen Zähler enthält, der die gesamte Betriebszeit jedes der Werkzeuge T0 bis Tn im Werkzeugmagazin 41 zählt und weiterhin dazu in der Lage ist, ein Signal zu erzeugen, wenn die gesamte Betriebszeit jedes Fräswerkzeuges bis zum vorgesehenen Werkzeugwechsel abgelaufen ist. Der Werkzeugwechsel-Zeitgeber 54 kann aber auch so augebildet sein, dass er ein Signal für den Werkzeugwechsel jedes der Werkzeuge T0 bis Tn abgibt,

wenn jedes dieser Werkzeuge im Verlaufe seines Betriebes bis zum einem gewissen Grade abgenutzt ist oder wenn eines der Werkzeuge während des Bearbeitungsvorganges teilweise oder vollständig abbricht. Beim Erreichen jedes dieser Zeitpunkte wird die Spindel 12 bis zur Werkzeug Wechselstellung nach oben bewegt. Die Aufwärtsbewegung der Spindel 12 wird durch eine entsprechende Aufwärtsbewegung des Spindelkopfes 23 sowie des Armes 24 mittels des Antriebsmotors 22 ausgeführt. Andererseits veranlasst die Steuerung 53 eine entsprechende Drehung des Motors 52 zum Absenken des Spindelkopfes 23 und des Armes 24, wenn die Hauptsteuerung 52 ein entsprechendes Signal enthält, was die Beendigung des Werkzeugswechsels anzegt und von der Werkzeugwechselsteuerung 53 kommt. Die Spindel 12 und die Hohlwelle 13 bewegen sich nun nach unten, und das Werkzeug wird in die Arbeitsstellung gebracht. Die Abwärtsbewegung des Armes 24 hat als Ergebnis, dass der Fühler 31 der Abfüllvorrichtung 30 die Kopierfläche des Modells M erreicht. Wenn die Spindel 12 und die Hohlwelle 13 die Arbeitsstellung erreichen und der Fühlstift 31 mit der Kopierfläche des Modells M in Berühung kommt, so wird der Schrittmotor 16 in Betrieb gesetzt und bewegt ein Fräswerkzeug, beispielsweise das Fräswerkzeug Tn, welches sich an der Spindel 12 befindet, soweit nach oben oder nach unten, bis das Fräswerkeug gegenüber dem Werkstück W korrekt positioniert ist. Aus dieser Position kann nun eine weitere Bearbeitung stattfinden. Nach Beendigung der genauen Positionierung des Fräswerkzeuges gibt die Hauptsteuerung 52 ein Antriebssignal an den Antriebsmotor 14 über die Motorsteuerung 15 ab. Nun beginnt die weitere spanabhebende Bearbeitung durch das Fräswerkzeug Tn, welches an der Spindel 12 befestigt ist.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, dass der Kopierfräsautomat 10 mit einer Einrichtung ausgestattet ist, durch welche die Maschine 10 eine automatische Einstellung der Lagebeziehung zwischen dem Fühlstift 31 und dem neuen Fräswerkzeug Tn ausführen kann, welches sich an der Spindel 12 befindet, bevor die Fräsarbeit des neuen Fräswerkzeuges Tn beginnt. Dies bedeutet, dass erfindungsgemäss ein Ausgleich der Änderungen in Lage, Form und Abmessungen der Werkzeuge stattfindet, falls die gegenseitige Lage des Fühlers 31 und des neuen Fräswerkzeuges Tn nicht die gleiche ist, wie sie zuvor für die gegenseitige Lage des Fühlers 31 und des alten Fräswerkzeuges (z.B. des Fräswerkzeuges T0) bestanden hat. Es ergibt sich, dass eine zuvor festgelegte Lagebeziehung zwischen dem Fühlstift 31 und einem Fräswerk-zeug an der Spindel 12 jedes Mal wiederhergestellt werden kann, wenn ein Werkzeugwechsel stattgefunden hat. Mit 5 anderen Worten: Die zuvor festgelegte gegenseitige Lagebeziehung zwischen dem Fühlstift 31 und einem an der Spindel 12 befindlichen Werkzeug wird während sämtlicher Bearbeitungsschritte und über die gesamte Bearbeitungszeit des Werkstückes W ständig aufrechterhalten. Es ergibt sich, io dass in Abhängigkeit zur Abfühlbewegung des Fühlstiftes 31 auf der Kopierfläche des Modells M das Werkstück W so geformt wird, dass es schliesslich genauestens der Form des Modells M entspricht, selbst wenn Werkzeugwechsel im Verlaufe des Bearbeitungsvorganges des Werkstückes 15 W stattfinden.

Zur Erzielung der eben diskutierten automatischen Einstellung der gegenseitigen Lagen zwischen Fühlstift 31 und einem an der Spindel 12 befestigten Schneidwerkzeug sind erfindungsgemäss das Werkstück W und das Modell M, 20 die auf dem Arbeitstisch 17 eingespannt sind, jeweils mit einer Bezugsebene gekoppelt und diese Bezugsebenen werden vor dem Anbringen des Werkstückes W und des Modells M auf dem Arbeitstisch 17 festgelegt. Wenn also das Werkstück W und das Modell M auf dem Arbeitstisch fest-25 geklemmt sind, besteht eine feste Lagebeziehung zwischen der Bezugsebene des Werkstückes W und der Bezugsebene des Modells M. Diese festgelegte Lagebeziehung wird dazu benutzt, eine vorgegebene Positionsbeziehung zwischen einem an der Spindel 12 angebrachten Fräs Werkzeug und 30 dem Fühler 31 herzustellen. Dies bedeutet, dass bei der automatischen Nacheinstellung der Positionsbeziehung ein an der Spindel 12 angebrachtes Fräswerkzeug mit der Bezugsebene des Werkstückes W und gleichzeitig der Fühler 31 mit der Bezugsebene des Modells M in Berührung ge-35 bracht werden, bis sowohl das Fräswerkzeug als auch der Fühler 31 die jeweiligen Bezugsebenen auf gleiche Weise berühren. Zur Bestimmung dieses gleichmässigen Berührungszustandes sind Berührungsfühler 27 und 28 am Werkstück W bzw. am Modell M angebracht. Diese Berührungs-40 fühler 27 und 28 sind mit einer gemeinsamen Berührungsschaltung 26 verbunden, die wiederum eine Verbindung mit der Hauptsteuerung 52 des Kopierautomaten aufweist. Der Berührungsfühler 27 gibt ein Berührungssignal an die Schaltung 26 ab, wenn das Schneidwerkzeug die Bezugsebe-45 ne des Werkstückes W berührt. Auf ähnliche Weise gibt der Berührungsfühler 28 ein Signal an die Schaltung 26 ab, wenn der Fühler 28 feststellt, dass der Fühlstift 31 in Berührung mit der Bezugsebene des Modells M gekommen ist. Die Berührungsschaltung 26 sendet ein Abfühlsignal an 50 die Hauptsteuerung 52, wenn die Schaltung 26 die beiden Berührungssignale der Fühler 27 und 28 erhalten hat. Die Fühler 27 und 28 können übliche Fühler auf der Grundlage elektrischer Widerstände sein, welche so arbeiten, dass sie einen elektrischen Stromkreis schliessen und ein elektri-55 sches Signal «ein» mit einer vorgegebenen Grösse abgeben, wenn das Fräswerkzeug das Werkstück W oder wenn der Fühlstift 31 das Modell M berühren. Die Fühler 27 und 28 können aber auch solche sein, die auf der Grundlage elektrischer Kondensatoren aufgebaut sind. Die Fühlerschaltung 60 26 kann eine Und-Schaltung aufweisen, so dass nur dann ein elektrisches Ausgangssignal entsteht, wenn beide Berührungssignale der Berührungsfühler 27 und 28 an den Eingangsanschlüssen der Und-Schaltung liegen.

Weiterhin ist der Kopierfräsautomat 10 mit einer Vor-65 richtung 55 zum Einstellen der Werkzeugdaten versehen, und diese Vorrichtung ist ebenfalls mit der Hauptsteuerung 52 der Maschine verbunden. In dieser Vorrichtung 55 zur Einstellung der Werkzeugdaten kann eine zulässige Ver-

641075

6

Schiebung des Fühlstiftes 31 beim Ersatz jedes Fräswerk-zeuges T0 bis Tn eingestellt werden, bevor der Betrieb der Maschine 10 beginnt. Es ergibt sich, dass nach dem Werkzeugwechsel die Spindel 12 und der Fühlstift 31 schnell gegen das Werkstück W bzw. das Modell M abgesenkt werden, bis der Fühlstift 31 das Modell M berührt und weiterhin die zusätzliche Verschiebung ausführt. Wenn nun die Fühler 27 und 28 angeben, dass der oben beschriebene gleichförmige Berührungszustand des Fräswerkzeuges und des Fühlstiftes 31 erreicht wird, ist die Positionbeziehung zwischen dem Fräswerkzeug und dem Fühlstift 31 gleich der festen Positionsbeziehung zwischen den Bezugsebenen des Werkstückes W und des Modells M. Dies bedeutet,

dass eine Justierung stattgefunden hat, so dass die Positionsbeziehung zwischen dem Fräswerkzeug und dem Fühlstift 31 in die vorgegebene Positionsbeziehung gebracht worden ist. Nach Beendigung dieser Justierung wird die Fräsarbeit der Maschine 10 wieder eingeleitet.

Der Betrieb der Fühlerfräsmaschine 10 zur Justierung der Positionsbeziehung zwischen einem an der Spindel 12 angebrachten Fräswerkzeug und dem Fühlstift 31, welche bei jedem Werkzeugwechsel ausgeführt wird, soll nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 näher erläutert werden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besitzt das Modell M sowie das Werkstück W, die beide auf dem Arbeitstisch 17 festgeklemmt sind, erste Bezugsebenen MR1 bzw. WR1 sowie zweite Bezugsebenen MR2 bzw. WR2. Weiterhin ist beim Einklemmen der beiden Stücke ein horizontaler Abstand LCP zwischen der Achse des an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeuges und der Achse des Fühlstiftes 31 der Ab-fühlanordnung 30 eingestellt worden, wobei dieser Abstand Lcf gleich einem Horizontalabstand LMW zwischen dem Mittelpunkt M0 des Modells und dem Mittelpunkt W0 des Werkstückes W ist. Vorzugsweise wird die Höhe WH der zweiten Bezugsebene WR2 des Werkstückes W, gemessen von der Oberfläche des Arbeitstisches 17 so eingestellt, dass sie gleich der Höhe MH der zweiten Bezugsebene MR2 des Modells M ist. Weiterhin wird ein Horizontalabstand Wxy zwischen der ersten Bezugsebene MR1 des Werkstückes W und dem Zentrum W0 vorzugsweise so eingestellt, dass er gleich einem entsprechenden Horizontalabstand Mxy zwischen der ersten Bezugsebene MR1 des Modells M und dem Zentrum M0 ist. Mit Hilfe der genannten ersten und zweiten Bezugsebenen des Werkstückes W bzw. des Modells M können horizontale und vertikale Justierungen der Positionsbeziehung zwischen dem an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeug T und dem Fühlstift 31 der Abfühlanordnung 30 folgendermassen vorgenommen werden.

Wenn die Hauptsteuerung 52 der Kopierfräsmaschine das Signal für die Beendigung des Werkzeugwechsels von der Werkzeugwechselsteuerung 53 erhält, gibt diese Hauptsteuerung 52 ein Befehlssignal zum Beginn der Justierungsoperation für die Positionsbeziehung zwischen dem Werkzeug T und dem Fühlstift 31 an die Fühlersteuerung 51 ab. In diesem Augenblick liest die Hauptsteuerung 52 die oben beschriebene zulässige und zusätzliche Verschiebung des Stiftes 31 aus der Vorrichtung 55 für Werkzeugdaten aus und gibt den ausgelesenen Wert an die Fühlersteuerung 51. Nun befiehlt die Steuerung 52 die Horizontalbewegung des Arbeitsstisches 17 über die Fühlersteuerung 51 und die Antriebsanordnung 18, so dass die Spindel 12 und der Fühlstift 31 sich dem Werkstück W bzw. dem Modell M nähern. Die Bewegung des Arbeitstisches 17 wird durch die Tätigkeit der Antriebsvorrichtung 18 so lange fortgesetzt, bis der Fühlstift 31 die erste Bezugsebene MR1 und das Schneidwerkzeug an der Spindel 12 die erste Bezugsebene WR1 erreichen. Es sollte erwähnt werden, dass bei diesem

Vorgang der Fühler 31 mit der ersten Bezugsebene MR1 in Berührung kommt, bevor das Werkzeug T die erste Bezugsebene WR1 erreicht. Weiterhin ist erwähnenswert, dass im Verlauf dieser Berührungsoperation der Arbeitstisch 17 durch die Antriebsanordnung relativ schnell bewegt wird, bis der Fühler 31 die erste Bezugsebene MR1 erreicht hat und der Fühlstift 31 weiter die zulässige Verschiebung ausgeführt hat, die in der Vorrichtung 55 für Werkzeugdaten gespeichert ist.

Nachdem der Fühlstift 31 die zusätzliche zulässige Verschiebung ausgeführt hat, wird der Arbeitstisch 17 mit relativ kleiner Geschwindigkeit weiter bewegt, bis das Fräswerkzeug die erste Bezugsebene WR1 berührt. Zwischen der Berührung des Fühlstiftes 31 mit der ersten Bezugsebene MR1 bis zur Berührung des Fräswerkzeuges mit der ersten Bezugsebene WR1 übersteigt die Verschiebung des Fühlstiftes 31 den oben genannten zusätzlichen Wert der Verschiebung, der sich aus den Werkzeugdaten ergibt. Wenn also das Fräswerkzeug die erste Bezugsebene WR1 erreicht, so hat sich der Fühlstift 31 um einen Wert verschoben, der grösser ist als die zulässige zusätzliche Verschiebung, die in der Vorrichtung 55 gespeichert ist. Gelangen nun EinSignale sowohl vom Berührungsfühler 27 als auch vom Fühler 28 an die Schaltung 26, und wenn diese Schaltung 26 ein entsprechendes Ausgangssignal an die Hauptsteuerung 52 abgegeben hat, so sendet diese ein Signal an die Fühlersteuerung 51, dass die horizontale Justierung zu beenden ist. Dadurch wird die Horizontalbewegung des Arbeitstisches 17 angehalten, und die Horizontaljustierung ist beendet. Zu diesem Zeitpunkt wird der oben genannte tatsächliche Wert der Verschiebung des Fühlstiftes 31 in der Fühlersteuerung 51 in Form einer festen Bezugsverschiebung E0 des Fühlstiftes 31 gespeichert und dient als Bezugswert für den Servoantrieb.

Nun wird die vertikale Justierung des Fräswerkzeuges T und des Fühlstiftes 31 begonnen. Die Hauptsteuerung 52 der Fühlerfräsmaschine versorgt zunächst den Antriebsmotor 22 mit Strom, so dass die Aufwärtsbewegung des Spindelkopfes 23 und des Armes 24 bewirkt werden. Dadurch bewegen sich das an der Spindel 12 befindliche Fräswerkzeug T und der Fühlstift 31 vom Werkstück W und dem Modell M weg. Diese Aufwärtsbewegung des Spindelkopfes 23 und des Armes 24 wird fortgesetzt, bis die Signale der Berührungsdetektoren 27 und 28 auf «Aus» gehen. Nach Vervollständigung dieser Aufwärtsbewegung liest die Steuerung 52 den Wert einer zulässigen Verschiebung des Fühlstiftes 31 in Vertikalrichtung (Z-Achse) aus der Vorrichtung 55 für die Werzeugdaten aus und überträgt den augelesenen Wert in die Fühlersteuerung 51. Die Hauptsteuerung 52 bewirkt nun über die Steuerung 51 den Betrieb der Antriebsanordnung 18, so dass sich der Arbeitstisch 17 nach oben bewegt, bis der Fühlstift 31 die zweite Bezugsebene MR2 des Modells M berührt und bis der Stift die zulässige Verschiebung in Vertikalrichtung ausgeführt hat. Während dieser Aufwärtsbewegung des Arbeitstisches 17 gibt die Schaltung 26 ein positives Ausgangssignal ab, wenn die Signale der beiden Berührungsfühler 27 und 28 positiv sind, und dieses Ausgangssignal der Schaltung 26 wird in die Hauptschaltung 52 überführt. Diese hält nun die Aufwärtsbewegung des Arbeitstisches 17 sofort an, wodurch die Vertikaleinstellung der Positionsbeziehung zwischen dem Fräswerkzeug T und dem Fühlstift 31 beendet ist. Andererseits wird die Aufwärtsbewegung des Arbeitstisches 17 sofort beendet, wenn die Berührungsschaltung 26 kein Ausgangssignal abgibt, bis der Fühlstift 31 die zweite Bezugsebene MR2 berührt und die zusätzliche zulässige Vertikalverschiebung ausgeführt hat und danach betätigt die Hauptsteuerung 52 der Maschine den Schrittmotor 16, so dass die Spindel 12

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7

641075

und die Hohlwelle 13 schrittweise nach unten gehen, bis das Schneidwerkzeug T an der Spindel 12 die zweite Bezugsebene WR2 des Werkstückes W berührt. Wenn also das Fräswerkzeug T diese zweite Bezugsebene WR2 berührt hat, wird das Signal der beiden Berührungsfühler 27 und 28 positiv. Demgemäss gibt die Schaltung 26 ein positives Ausgangssignal an die Hauptsteuerung 52, und diese hält den Schrittmotor 16 an. Die Abwärtsbewegung der Spindel 12 und der Hohlwelle 13 hört auf und die Vertikaljustierung der Positionsbeziehung zwischen dem Werkzeug T und dem Fühlstift 31 ist beendet.

Wenn die horizontale und vertikale Justierung der Positionsbeziehung zwischen dem Fräswerkzeug T an der Spindel 12 und dem Fühlstift 31 beide auf die beschriebene Art beendet sind, erzeugt die Hauptsteuerung 52 ein Signal für den Beginn der Kopierfräsarbeit. Die Fräsarbeit des Fräswerkzeuges T an der Spindel 12 wird daher begonnen.

Aus obiger Beschreibung geht hervor, dass der erfin-dungsgemässe Kopierfräsautomat mit automatischem Werkzeugwechsler so arbeitet, dass eine vorher festgelegte Positionsbeziehung zwischen einem Fräswerkzeug, das an der Spindel der Maschine angebracht ist und dem Fühler zum Kopieren des Modells jedes Mal neu eingestellt wird, wenn der Werkzeugwechsel des automatischen Werkzeugwechslers ausgeführt wird. Dadurch ergibt sich, dass die erfin-dungsgemässe Maschine dazu in der Lage ist, das Kopierfräsen metallischer Werktücke mit komplizierter Form, beispielsweise einer Matrize oder Patrize, mit hoher Produktionsgeschwindigkeit und grosser Präzision auszuführen.

Die bisherige Beschreibung bezieht sich nur auf eine typische, beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, und die Erfindung erstreckt sich natürlich auch auf andere Ausführungsformen. Beispielsweise kann das Errichten von Bezugsebenen für ein Werkstück und ein Modell dadurch ausgeführt werden, dass übliche Messuhren als Bezugseinrichtungen dienen, die in Berührung mit dem Fräswerkzeug und dem Fühlstift kommen, wenn die Justierung der Positionsbeziehung zwischen dem Werkzeug und dem Fühlstift nach dem Werkzeugwechsel vorzunehmen ist.

Fig. 3 stellt eine andere Ausführungsform einer erfin-dungsgemässen Fühlerfräsmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler dar. Gleiche oder entsprechende Elemente oder Bauteile gegenüber Fig. 1 tragen die gleichen Bezugszeichen. Es soll daher nur auf die leicht variierte Betriebsweise dieser Maschine eingegangen werden, nämlich bezüglich der Justierung der Positionsbeziehung zwischen einem an der Spindel 12 befestigten Werkzeug und dem Fühlstift 31 der Fühleranordnung 30.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Maschine läuft der Fühlstift 31 am Ende kugelig aus und weiterhin sind sämtliche Fräswerkzeuge T0 bis Tn kugelförmige Schneidwerkzeuge, deren Radius etwa demjenigen des Fühlstiftes 31 entspricht.

Der Fühlstift 31 der Fühlanordnung 30 bewegt sich so über das Modell M, dass er die dreidimensionale Form des Modells M überstreicht. In Abhängigkeit von der Abfühlbewegung des Fühlstiftes 31 bewirkt die Kopiersteuerung 51 eine dreidimensionale Bewegung des Arbeitstisches 17, d.h. seine Bewegung in Richtung der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse durch Servo 1-Steuerung. Während dieser Bewegung des Arbeitstisches 17 wird das darauf angebrachte Werkstück W durch ein Fräswerkzeug, das an der Spindel 12 angebracht ist, bearbeitet. Es entsteht schliesslich ein Werkstück W mit der gleichen oder einer geometrisch ähnlichen Form wie derjenigen des Modells M. Die Positionsbeziehung zwischen einem Fräswerkzeug und dem Fühlstift 31 muss während der gesamten Bearbeitungsdauer des Werkstückes W konstant gehalten werden, auch wenn das an der Spindel 12 angebrachte Fräswerkeug durch ein frisches, scharfes Fräswerkzeug zu ersetzen ist, welches im automatischen Werkzeugwechsler sitzt. Es sind aber die Abmessungen der Werkzeuge, nämlich deren Radius und 5 Länge, sämtlich voneinander verschieden. Wenn daher ein an der Spindel 12 angebrachtes Fräswerkzeug durch ein anderes Fräswerkzeug ersetzt werden muss, so ist es erforderlich, dass eine entsprechende Justierung der vorbestimmten Positionsbeziehung zwischen Fräswerkzeug und Fühlstift 31 io vorgenommen werden muss. Um diese Justierung auszuführen, ist die in Fig. 3 dargestellte Maschine besonders eingerichtet.

Dazu wird in der Vorichtung 55 zum Speichern der Werkzeugdaten eine Justierung der Bezugs Verschiebung 15 E0 des Fühlstiftes 31 für jedes einzelne Fräswerkzeug T0 bis Tn eingegeben und dort gespeichert. Die Einstellung der Justierungswerte gegenüber der Bezugsverschiebung E0 geschieht beispielsweise durch übliche elektrische Bauteile, die in der Fühlersteuerung 51 vorgesehen sind. Wenn die 20 Hauptsteuerung 52 der Maschine mit einem Signal zum Wechseln des Werkzeuges von der Zeitschaltung 54 versorgt wird, so gibt diese Hauptsteuerung 52 an die Werkzeugwechsel-Steuerung 53 ein Befehlssignal ab, den Werkzeugwechsel zu beginnen, und die Hauptsteuerung 52 liest aus 25 der Vorrichtung 55 den jeweiligen Wert für die Justierung der Bezugsverschiebung E0 des Fühlstiftes 31 für das anstehende neue Werkzeug aus, welches anstelle des verbrauchten Fräswerkzeuges an der Spindel 12 anzubringen ist (beispielsweise für ein neues Fräswerkzeug Tn, welches das 30 stumpfe Werkzeug T0 ersetzen soll). Der Betrag der Justierung der Bezugsverschiebung E0 des Fühlstiftes 31 wird von der Hauptsteuerung 52 in die Fühlersteuerung 51 eingegeben, so dass die Servosteuerung der Fräsoperation des neuen Fräswerkzeuges durch die Fühlersteuerung 51 unter Be-35 rücksichtigung der neuen, korigierten Bezugsverschiebung des Fühlstiftes 31 gesteuert werden kann. Dadurch kann eine Änderung der Positionsbeziehung zwischen einem an der Spindel 12 angebrachten Fräswerkzeug und dem Fühlstift 31 annulliert werden (wobei diese Änderung auf den 40 Unterschied der Werkzeugdurchmesser für T0 und Tn beruht). Zur Eingabe und Speicherung jedes Justierwertes der Bezugsverschiebung E0 des Fühlstiftes 31 in der Fühlersteuerung 51 weist die Hauptsteuerung 52 der Fräsmaschine Schaltungen auf, welche Analog-Digital- und Digital-Ana-45 log-Umsetzer enthalten, un die Fühlersteuerung 51 weist weiterhin übliche Schaltungen zum Einstellen unterschiedlicher Bezugsverschiebungen auf. In der oben erwähnten Vorrichtung 55 zur Eingabe der Werkzeugdaten kann die Längenänderung jedes einzelnen Fräswerkzeuges T0 bis Tn 50 eingegeben und gespeichert werden. Dann wird nacheinander jeder dieser Werte, die in der Vorrichtung 55 gespeichert sind, dazu benutzt, um eine vorbestimmte vertikale Positionsbeziehung zwischen dem jeweiligen an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeug und dem Fühlstift 31 aufzu-55 stellen. Bei der Ausführung des Werkzeugwechsels liest die Hauptsteuerung 52 den entsprechenden Wert für das neue Fräswerkzeug (beispielsweise Tn) aus, und je nach diesem ausgelesenen Wert erzeugt die Steuerung 52 die entsprechende Anzahl von Impulsen, die an den Schrittmotor 16 60 gehen. Demgemäss bewegt der Schrittmotor 16 die Spindel 12 so weit nach unten bis die Justierung der vertikalen Positionsbeziehung zwischen dem neuen Fräswerkzeug und dem Fühlstift 31 erreicht ist. Die Bewegung der Spindel 12 kann natürlich auch durch eine entsprechende, entgegen-65 gesetzte Bewegung des Fühlerkopfes 32 mittels eines ähnlichen Schrittmotors ersetzt werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung von Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes geht hervor, dass der

641075

8

erfindungsgemässe Kopierfräsautomat mit automatischem Werkzeugwechsler dazu in der Lage ist, nicht nur automatisch die Werkzeuge auszuwechseln, sondern auch eine vorbestimmte Positionsbeziehung zwischen einem Fräs Werkzeug und dem Fühlstift, der das Modell abtastet herzustellen, und zwar nach jedem Werkzeugwechsel. Es ergibt sich, dass bei der spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstük-kes mit sehr komplizierter Form, beispielsweise einer Matrize oder Patrize, die Positionsbeziehung des Fräswerkzeuges, welches an der Spindel der Maschine angebracht ist, gegenüber dem Fühlstift der Maschine während der gesamten Bearbeitungsdauer des Werkstückes stets konstant gehal-5 ten wird. Demgemäss kann das Fräsen des Werkstückes, welches eine sehr komplizierte Form hat, mit hoher Produktionsgeschwindigkeit und sehr grosser Präzision ausgeführt werden.

v

2 Blätter Zeichnungen

Claims

641075

2

PATENTANSPRÜCHE

1. Fühlerfräsmaschine mit einem vertikalen Spindelkopf, in dem eine Spindel drehbar gelagert ist, an welcher ein Fräswerkzeug abnehmbar befestigt ist, mit einer Abtastanordnung, die einen Fühlerkopf und einen Fühler aufweist, die über einem Modell eine Abtastbewegung ausführen kann, und einem Arbeitstisch mit einer Montagefläche zum Befestigen des Modells und eines gemäss Modell zu bearbeitenden Werkstückes, wobei der Arbeitstisch eine Servobewegung in Vertikal- und Horizontalrichtung unter dem Einfluss einer Maschinensteuerung ausführen kann, gekennzeichnet durch Mittel zum automatischen Auswechseln des an der Spindel befestigten Werkzeuges gegen ein anderes Werkzeug zu vorgegebenen Zeiten, wobei diese Mittel ein Werkzeugmagazin zur Aufbewahrung mehrerer Fräswerkzeuge aufweisen, sowie durch Mittel zur Ausführung einer Positionseinstellung zwischen dem an der Spindel befestigten Werkzeug und dem Fühler nach Vervollständigung jedes Werkzeugwechsels.
2. Fühler-Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ausführung der Positionsbestimmung mindestens eine Bezugsebene für das Werkstück und für das Modell aufweisen, die auf dem Arbeitstisch befestigt sind, wobei die Bezugsebene des Modells in Berührung mit dem Fühler und die Bezugsebene des Werkstückes in Berührung mit dem Fräswerkzeug kommen, während der Fühler und das Fräswerkzeug gleichzeitig sich dem Modell bzw. dem Werkstück nähern, sowie Mittel zum Abfühlen der Berührung des Modells und des Fräswerkzeugs mit den entsprechenden Bezugsebenen, und schliesslich Mittel zum Anhalten der Annäherungsbewegung des Fühlers und des Fräswerkzeuges in Abhängigkeit des Zu-standes, der von den Abfühlmitteln bestimmt wird.
3. Fühlerfräsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das Modell und für das Werkstück jeweils erste und zweite Bezugsebenen vorgesehen sind, wobei die erste Bezugsebene des Modells und des Werkstückes in Berührung mit dem Fühler und dem Fräswerkzeug kommen, während der Fühler und das Fräswerkzeug sich dem Modell bzw. dem Werkstück in horizontaler Richtung nähern, und wobei die zweiten Bezugsebenen des Modells und des Werkstückes in Berührung mit dem Fühler und dem Fräswerkzeug kommen, während sich der Fühler und das Fräswerkzeug dem Modell bzw. dem Werkstück in vertikaler Richtung nähern.
4. Fühlerfräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ausführung einer Positionsbestimmung eine Vorrichtung zur Einstellung einer Bezugsverschiebung des Fühlers gegenüber jedem der genannten, im Magazin befindlichen Werkzeuge aufweisen, wenn die Werkzeuge nacheinander zwecks Ersatz eines bisher gebrauchten Fräswerkzeuges an der Spindel befestigt werden.
5. Fühlerfräsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung Mittel zur Einstellung jeder einzelnen Bezugsverschiebung des Fühlers gegenüber jedem der Fräswerkzeuge an der Maschinensteuerung aufweist, wodurch die Verschiebung sich einstellt, wenn jedes der einzelnen Fräs Werkzeuge nacheinander an der Spindel zum Ersatz eines bisher benutzten Werkzeuges befestigt ist.
6. Fühlerfräsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ausführung einer Positionsbestimmung weiterhin eine Vorichtung zur Einstellung der Länge jedes der genannten Fräswerkzeuge gegenüber einer Länge des Fühlers aufweisen, nachdem jedes der genannten Werkzeuge an der Spindel zum Ersatz eines bisher benutzten Fräswerkeuges befestigt ist.
7. Fühlerfräsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Einstellung einer Länge jedes der genannten Fräswerkzeuge einen Motor aufweisen, der dazu ausgebildet ist, die Spindel in Vertikalrichtung schrittweise zu bewegen.

5 8. Fühlerfräsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Einstellung einer Länge jedes der genannten Fräswerkzeuge einen Motor aufweisen, der dazu ausgebildet ist, den Fühler in Vertikalrichtung schrittweise zu bewegen.

10