DE3035659C2 - Mehrzweck-Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrzweck-Werkzeugmaschine mit mindestens einer von einem an einer Führungssäule mindestens in Richtung seiner Längserstrekkung verschiebbar befestigten Füurungsausleger getragenen und in mindestens einer Vorschubrichtung bewegbaren Werkzeugeinheit

Eine solche Maschine ist aus dem DE-GM 70 44 930 bekannt

Die Universalbearbeitung von Werkstücken, insbesondere bei der Steinbearbeitung, bereitet noch stets Schwierigkeiten. Die Verteilung der Bearbeitung auf mehrere Arbeitsmaschinen verlangt nicht nur größeren Raum, Bauaufwand und Personalaufwand, sondern auch Transportleistungen von einem Arbeitsplatz zum anderen. Kleine und mittlere Betriebe müssen dann teilweise ganz auf solche Bearbeitungen verzichten, oder diese entsprechend von Hand führen.

Für die Universalbearbeitung, insbesondere die Erzeugung von mehrdimensionalen Werkstückformen und Oberflächen, fehlt darüberhinaus eine einfache und praktikable Arbeitsweise.

Bekannt ist eine kombinierte Fräs- und Schleifmaschine für die Steinbearbeitung, bei der ein Brückenrahmen auf Schienen über einer. Arbeitstisch fahrbar angeordnet ist. Hier müssen an Seitenständern des Brückenrahmens horizontale Führungen vorgesehen sein, die einen? Werkzeugsupport mit Werkzeugspindel und Antriebsmotor tragen. Zur Vereinfachung des Manipulierens und Einstellens der Werkstücke auf dem Arbeitstisch sowie zur Vermeidung zeitraubenden Umrüstens von einer Werkzeugart auf die andere hat man vorgeschlagen, an wenigstens einem Seitenständer einen weiifteren Werkzeugsupport mit Antriebsmotor höhenverstellbar zu lagern. Bei diesem verläuft aber die Werkzeugspindel senkrecht zur Seitenständerachse und parallel zur horizontalen Führung des Brückenrahmens, wenngleich beide Werkzeugsupporte unabhängig voneinander einstellbar sind. Damit kann man zwar Werkstücke mit ungeraden bzw. gekrümmten Oberflächen bearbeiten und dies kostensparender erreichen. Es handelt sich aber doch wieder darum, daß nur zwei Bearbeitungsgänge verteilt, das heißt getrennten Arbeitsmaschinen zugeordnet werden konnten. Weitere Bearbeitungen, insbesondere beim Profilieren eines Werkstükkes, erforderten hingegen wieder den Transport zu einer anderen Maschine mit den sich daraus ergebenden Nachteilen

Es sind auch Steuereinrichtungen beim Schleifen und Polieren bekannt, bei denen Abtasteinrichtungen Signa-Ie zum Steuern der Bewegung des Bearbeitungsgerätes erzeugen. Hier sind schon spezieile Abtasteinrichtungen, zum Beispiel in Form von eine Bearbeitungsscheibe umgreifenden Leitringei«, vorgesehen, die mit Fühlern versehen sind und am Spindelstock gleitbar über eine Aufhängung befestigt sind. Soiche Steuerungs- und Abtasteinrichtungen, die insbesondere auch bei Kopiermaschinen eingesetzt werden, sind aufwendig, insbesondere wenn mehrdimensional kopiert werden soll, und bedeuten daher für den Bearbeitungsbetrieb einen kostspieligen Aufwand, der möglichst vermieden werden soll. ~

Die Mehrzweck-Werkzeugmaschine nach dem DE-GM 70 44 930 bezieht sich auf eine Fräs- und Bohrmaschine. Bei dieser Maschine sind die Werkzeugeinheiten, die auch einen eigenen Vorschub, etwa zum Bohren haben, auf einevi Führungsausleger verschiebbar. Ein an einer Gleitbahn gelagertes Handrad erlaubt das Verschieben eines von einem Schlitten schwenkbar getragenen Spindelstockes. Auch ist dort ein um eine lotrechte Achse verschwenkbarer Kopf zur Abstützung der Gleitbahn vorgesehen. Dennoch zeigt sich, daß die Bewegungsmöglichkeiten der Werkzeugeinneiten bei dieser bekannten Maschine nicht für alle Bearbeitungen ausreichen.

Um eine profilierende Bearbeitung von Werkstücken durchführen zu können, ist zwar aus der US-PS 25 72 756 eine Steuerung mit einer Schablone bekannt Abgesehen von der dort ersichtlich komplizierten Steuerung für die Bewegungsübertragung von einem Fühler auf eine Werkzeugspindel besteht aber bei der bekannten Vorrichtung der Nachteil, daß der Weg der Werkzeugspindel dort durch die Schablone ausgelöst wird. Das Werkzeug wird von Anfang der Bearbeitung an von einem Fühler gesteuert und geführt, ohne daß eine Führungssäule fortlaufend nachgedreht würde. Es ist deshalb nicht immer möglich, das Werkstück vom Werkzeug über eine größere Fläche bearbeiten zu lassen und beim Hin- und Herfahren Berg und TaI zu bestreichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit der Maschine der Eingangs bezeichneten Art auch eine Profilbearbeitung, gegebenenfalls mehrdimensionaler Oberflächen, mit einfachen Mitteln zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Werkzeugeinheit in Richtung des Führungsauslegers verschiebbar und/oder um die Längsachse des Führungsauslegers drehbar angetrieben ist und daß die Führungssäule durch eine in Umfangsrichtung beaufschlagte Vorschubkraft fortlaufend nachdrehend ausgebildet ist und dadurch eine mit der Werkzeugeinheit verbundene Führungsfläche mit einer ortsfesten Schablone in Eingriff bringbar ist

Zusätzlich zu den in den bekannten Vorrichtungen meistens vorhandenen und allgemein bekannten Bewegungsrichtungen in 4 Achsen, wie zum Beispiel »auf— ab«, »links—rechts«, »vor und zurück« sowie »schräg bzw. Schwenken«, kommt durch die Maßnahmen der Erfindung nunmehr mindestens eine fünfte Bewegungs-

richtung hinzu, ein Dreh- oder Umfangsvorschub. Die Drehbewegung der Führungssäule wird im Sinne der Erfindung als Umfangsvorschub bezeichnet Das Besondere bei der Maßnahme der Erfindung ist die in Umfangsrichtung (bezogen auf die Führungssäule) zeigende Vorschubrichtung, die durch einen Drehmomentantrieb erzeugt wird. Die Vorschubkraft für die Drehung der Führungssäüle bleibt ständig erhalten, das heißt, die Führungssäule steht fortlaufend unter einem Drehmoment bestimmter Größe. Mit anderen Worten handelt es sich, um eine sozusagen permanent mit einem Drehmoment beaufschlagte Führungssäule. Der Umfangsvorschub schafft also ehie Drehbewegung, nicht aber eine lineare oder gradlinige Bewegung.

Den Kraftantrieb bzw. das permanente Drehmoment erreicht man zum Beispiel durch Elektroantrieb. Ebenso ist der Einsatz eines Hydraulikmotors denkbar, der durch Öldruck auf ein bestimmtes Drehmoment eingestellt ist Mit diesem wird dann das Werkzeug laufend beaufschlagt und gegen das Werkstück gedruckt gehalten. Sollte im Verlaufe einer Bearbeitung v:m Werkstück her oder von der Schablone eine gegenläufige Bewegung eingeleitet werden, das heißt eine Rückstellkraft in Richtung entgegen dem Drehmoment von der Führungssäule wirken, dann kann der Hydraulikmotor über ein Ventil abblasen, so daß das Werkzeug mit der Führungssäule nachgibt Auch einen pneumatischen Motor kann man zum Einstellen des gewünschten Drehmomentes bestimmter Größe einsetzen. Den auf die Führungssäule bezogen drehenden Vorschub erreicht man also erfindungsgemäß durch das Dauerdrehmoment, das an der Führungssäule erzeugt wird.

Zwar ähnelt der Aufbau gemäß der Erfindung scheinbar dem Prinzip einer Auslegerbohrmaschine, die auch als Radialbohrmaschine oder Schwenkbohrmaschine bezeichnet ist. Bei dieser ist ein Ausleger höhenverstellbar auf einem als Rohr ausgebildeten Schwenkmantel befestigt und kann mit diesem Schwenkmantel auf einer Innensäule \jn 360 Grad geschwenkt werden. Der Ausleger trägt einen radial verschiebbaren Bohrschlitten mit Antriebsmotor, Drehzahl- und Vorschubgetriebe. Die erwähnte radiale Verschiebung des Bohrschlittens ist nicht zu verwechseln mit dem Umfangsvorschub und dem Drehen der Führungssäule mit Dauerdrehmoment. Während &üch bei der bekannten Radialbohrmaschine ein Bohrschütten radial, nämlich linear hin- und hergeschoben werden kann, handelt es sich bei dem Um/angsvorschub im Sinne der Erfindung um ein dauerndes Drehen der Führungssäule i;iit bestimmten Drehmoment. Der Umfangsvorschub im Sinne der Erfindung schafft also eine Lreisbogenförmige Drehbewegung. Mit der bekannten Auslegerbohrmaschine kann zwar auch jeder Punkt auf einer Kreisfläche eines Werkstückes zum Bohren erreicht werden, wobei der Radius der Werkstückkreisfläche durch die größte Ausladung der Vorspindel festgelegt wird. Durch Kippen des Werkstückes mittels verstellbarem Winkeltisch sind auch schrägliegende Bohrungen möglich. Bei dieser Auslegerbohrmaschine wird der Bohrer aber nur zu einer bestimmten Positionierung durch Betätigung eines Drehvorschubes oder Radialvorschubes bewegt, während des eigentlichen Bearbeitens jedoch nicht betätigt.

Im Gegensatz zu der bekannten Werkzeugpositionie- -rung wird also erfindungsgemäß der Dreh- oder Umfangsvorschub auch während des Arbeitens ständig auf- , rechterhalten. Dadurch bleiben die Werkstücke entsprechend dem Oberflächenverlauf am Werkstück ständig mit dem Werkzeug in Eingriff.

Zweckmäßig ist es erfindungsgemäß, wenn bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Führungssäule anhebbar, absenkbar ist, nämlich um eine vertikale Achse, die mit ihrer Längsachse identisch ist Die Führungssäule ist auch um die genannte Längsachse drehbar. Die senkrecht angeordnete Führungssäule wird mit einem elektrischen, hydraulischen, pneumatischen oder anderen Drehantrieb ausgestattet Das Arretieren der Führungssäule ist besonders bei der Erzeugung von geradlinigen Flächen zweckmäßig, wie zum Beispiel beim Trennschneiden oder Sägen. Im übrigen bewirkt der Umfangsvorschub durch die Bewegung der Führungssäule eine ständige Berührung zwischen Werkzeug und Werkstück, so daß die gewünschte Profilbearbeitung mit einer einzigen Maschine ausführbar ist. Auf dieser kann sowohl gesägt, gefräst, gebohrt und geschliffen als auch poliert werden, das heißt Tätigkeiten durchgeführt werden, die bei allen spanbaren Materialien notwendig sein können.

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dung vorteilhaft weiter dadurch ausgestaltet, daß der Führungsausleger um seine Längsachse drehbar ist Die Werkzeugeinheiten sind sowohl einzeln auf den, Führungsausleger als auch zusammen mit dem rührungsausleger als Einheit verstellbar. Auf diese Weise können die beispielsweise vorgenannten spanenden Arbeiten hintereinander in erwünschter Weise mit der einzigen Maschine durchgeführt werden, so d?ß erstmals eine Bearbeitungsmaschine zur Mehrfachbearbeitung möglieh ist.

Die Schablone mit der Führungsfläche kann an der Werkzeugeinheit oder auch an dem Führungsausleger befestigt sein. Statt einer Schablone kann man auch ein Modell verwenden, so daß eine steuerbare Oberflächenbearbeitung auch in mehreren Ebenen möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen wiedergegeben. Es zeigt

F i g. 1 Schematisch die Seitenansicht auf die Vorrichtun j einer Ausführungsform der Erfindung mit zwei von Äinem Führungsausleger getragenen Werkzeugeinheiten und

Fig.2 die Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1, wobei zusätzlich die Führung des Werkzeuges durch eine Schablone gezeigt ist.

Auf einem Grundständer 9 ist eine Führungssäule 1 beweglich angebracht, die entsprechend dem Pfeil 12 auf- und absenkbar sowie entsprechend dem Pfeil 13 in F i g. 2 drehbar ist. Auf dieser Führungssäule 1 wird ein Verbindungsträger 3 gehalten und entsprechend dem Doppelpfeil 14 nach Wunsch auf der Führungssäule 1 auf- und abbewegt.

Von einem Verbindungsträger 8 wird der waagrecht angeordnete Führ-ingsausleger 2 getragen, der eoenfalls in Richtung des Doppelpfeiles 15, gegebenenfalls sogar durch seine Längsachse, in nicht gezeigter Weise drehbar ist. Von dem Führungsausleger 2 werden Werkzeugeinheiten 3 g-.tragen, von denen die in den beiden Figuren rechts gezeigte Einheit eine Bohrmaschine sein kann, während die links gezeigte Werkzeugeinheit 3 ein Fräs- oder Schleifwerkzeug 4 betreib}.. Die Werkzeugeinheiten sind ebenfalls entsprechend dem Doppelpfeil 16 und gegebenenfalls auch in nicht dargestellter Weise um die Längsachse aes Führangsauslegers 2 bewegbar.

In F i g. 1 erkennt man auf der linken Seite die Anordnung einer Schablone 7, die bei der Draufsicht gemäß F i g. 2 die gleiche Form wie das Werkstück 5 hat. Durch den Radialvorschub in Richtung des Pfeiles 16 durch die

Bewegung der Werkzeugeinheiten 3 und den Umfangsvorschub des Führungsauslegers 2 an der sich bewegenden Fiihrungssäule 1 liegt das Fräs- oder Schleifwerkzeug 4 laufend an der gewünschten Stelle am Werkstück 5 an. Durch die spanende Wirkung dieses Werkzeuges 4 erfolgt ein Materialabtrag oder im Falle des Polierens eine Glättung an der Oberfläche je nach dem Erfordernis. Die Schablone 7 kann unterschiedliche Konturen Viaben und bewirkt eine vorprogrammierte Führung des Werkzeuges 4. Andererseits kann der Vorschubfortschritt auch freihändig sein.

Die Bewegungs- und Drehantriebe der einzelnen Einheiten sind arretierbar und sowohl hinsichtlich Geschwindigkeit als auch Wirkung regulierbar. Insbesondere der Umfangsvorschub kann zu- und abgeschaltet werden. Durch einfaches Anheben oder Absenken der Führungssäule 1 kann auch eine Axialbewegung in Richtung des Pfeils 12 eingeleitet, fortgeführt oder auch vollkommen unterbunden werden. Letzteres gilt insbesondere bei dem vorhin schon erwähnten Trennschneiden.

Wird ein umlaufendes Fräs- oder Schleifwerkzeug 4 an das Werkstück 5 herangeführt, dann bewirkt bei hin- und herlaufendem Werkzeugsupport in den Einheiten 9,

8 und 3 der in Pfeilrichtung 6 wirkende Umfangsvorschub einen ständigen Kontakt bzw. Vorschub in Richtung zum Werkstück 5. ,

Das steuerbare Dreh- bzw. Rückdrehmoment des Umfangs- und Radialvorschubes bewirkt, daß am Werkstück 5 Berg und Tal abgefahren werden, bis die Schablone 7 mit Hilfe einer nichtgezeigten Leiteinrichtung durch einfache Berührung zwischen dieser und einer Führungsfläche 11 oder Leitrolle den Vorschub unterbricht.

Durch die bevorzugte Ausführungsform dieser Vorrichtung werden mehrdimensionale Oberflächen an einem Werkstück 5 erzeugt, weil zum Längs- und Umfangsvorschub in Bewegungsrichtung der Pfeile 13, 15, 16,6 auch noch die Vorschubrichtung 12 in der Vertikalen, das heißt der Längsachse 10 der Führungssäule zuschaltbar ist. Dadurch erfolgt ein zellenförmiger Abtrag über eine breitere Fläche des Werkstückes 5 entsprechend der Schablone 7 bzw. eines Modells, obwohl die Breite des Werkzeuges 4 selbst geringer ist und eine völlig andere Form aufweisen kann.

Durch den Umfangs- und Radialvorschub, der durch die Lagerung und Bewegung mit Hilfe der Führungssäule 1 erfindungsgemäß geschaffen ist, entfallen mit Vorteil aufwendige Steuerungs- und Abtasteinrichtungen, wie sie eingangs in Verbindung mit Kopiermaschinen beschrieben wurden. Die Übertragung der gewünschten Form, zum Beispiel mittels der Schablonen 7, erfolgt durch direkten Kontakt der in Fig. 1 gezeigten Führungsfläche 11 mit der Schablone 7.

Der durch das Drehen der Führungssäule 1 erreichte Umfangsvorschub, das heißt die Drehbewegung, wird bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform durch einen Elektroantrieb erreicht, der auf der in F i g. 1 gezeigten oberen Platte über dem Grundständer

9 an der Führungssäule 1 befestigt und mit dieser mitdrehend vorgesehen ist. Das Ritzel des nicht gezeigten Elektroantriebes steht in Antriebseingriff mit einem ebenfalls nicht gezeigten Zahnkranz, der fest im Grundständer 9 stationär angebracht ist. Während also beispielsweise die Werkzeugeinheit 3 aus der in F i g. 2 gezeigten Position nach links in Längsrichtung des Führungsauslegers 2 bewegt wird, wird die Führungssäule 1 um das Zentrum 10 in Uhrzeigerrichtung so gedreht, daß sich das Fräs- oder Schleifwerkzeug 4 etwa in Richtung des Pfeiles 6, das heißt in der Zeichnung (Fig.2) nach oben bewegt. Die Führungssäule 1 dreht fortlaufend mit bestimmtem Drehmoment bei einer solchen Bewegung im Uhrzeigersinn nach.

Mit der neuen Werkzeugmaschine kann man nunmehr mit Vorteil auch die Profilbearbeitung und damit insbesondere Profile mit mehrdimensionalen Oberflächen ausführen, wobei man in drei Raumrichtungen gekümmte oder gewölbte Flächen ohne weiteres bearbeiten kann.

Im Betrieb gibt es zu Beginn des Bearbeitungsvorganges eine direkte Anlage zwischen dem Werkzeug 4 und dem Werkstück 5, und erst gegen Ende des Bearbeitungsvorganges tritt die Führungsfläche 11 mit der Schablone 7 in Eingriff, bis der Zustand gemäß Fig.2 erreicht ist. bei welchem nämlich das Werkzeug 4 keine Gelegenheit mehr hat, weiteres Material vom Werkstück beispielsweise abzutragen, weil die Führungsfläche 7 die ebenso geformte Schablone 7 berührt und an deren Kante so entlangfährt, daß das Werkzeug 4 an einer weiteren spanabhebenden Bearbeitung gehindert und letztlich abgeschaltet wird. Das ständige Anliegen des Werkzeuges 4 am Werkstück 5 und letztlich auch das Anliegen der Führungsfläche 11 an der Schablone 7 wird durih das fortlaufende Nachdrehen der Führungssäule durch die Vorschubkraft gewährleistet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrzweck-Werkzeugmaschine mit mindestens einer von einem an einer Führungssäule (1) mindestens in Richtung seiner Längserstreckung verschiebbar befestigten Führungsausleger (2) getragenen und in mindestens einer Vorschubrichtung bewegbaren Werkzeugeinheit (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugeinheit (3) in Richtung des Führungsauslegers (2) verschiebbar und/oder um die Längsachse des Führungsauslegers angetrieben ist und daß die Führungssäule (1) durch eine in Umfangsrichtung beaufschlagende Vorschubkraft fortlaufend nachdrehend ausgebildet ist und dadurch eine mit der Werkzeugeinheit (3) verbundene Führungsfläche (11) mit einer ortsfesten Schablone (7) in Eingriff bringbar ist

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungssäule (1) anhebbar und absenkbar ist

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsausleger (2) um seine Längsachse drehbar ist