DE102005027785B4

DE102005027785B4 - Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung und Verfahren zum Drehen eines Werkstücks damit

Info

Publication number: DE102005027785B4
Application number: DE200510027785
Authority: DE
Inventors: Naoki Yamatokoriyama Iwabuchi; Masuhiro Yamatokoriyama Iizuka
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: DE102005027785A1

Abstract

Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung (1, 101), die umfaßt:
einen Spindelkopf (5),
eine Spindel (3), die durch den Spindelkopf (5) rotierbar gestützt ist,
einen Tisch (6) oder einen Spindelstock (8) zum Ergreifen und Rotieren eines Werkstücks (2) daran, wobei der Tisch (6) oder der Spindelstock (8) gegenüberliegend zur Spindel (3) angeordnet sind, wobei der Spindelkopf (5) in drei zueinander senkrechten Achsenrichtungen relativ zum Werkstück (2), das durch den Tisch (6) oder den Spindelstock (8) ergriffen und zu rotieren ist, beweglich ist, und
der Spindelkopf (5) beweglich ist, um ein an der Spindel (3) befestigtes Drehwerkzeug (10) zu einer von mehreren Stellungen (S1, S2, S3 und S4) um das Werkstück (2) zu versetzen,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Drehwerkzeug (10) als Mehrschneidendrehwerkzeug (10) ausgestaltet ist, das durch eine Haltevorrichtung (59) nicht-rotierbar an der Spindel (3) befestigt ist und mehrere Spitzen (9a bis 9d) aufweist, zum Drehen des Werkstücks...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Drehen eines Werkstücks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15.
JP-A-2002-79401 offenbart eine mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung, die in der Lage ist, mit einem Mehrschneidendrehwerkzeug, das mehrere daran befestigte Einsätze (Spitzen) aufweist, einen Drehvorgang an einem Werkstück durchzuführen. Die offenbarte mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung ist eine Werkzeugmaschine mit einer Grundstruktur als Drehbank und weist ein Mehrschneidenwerkzeug auf, das an einem Werkzeughalter eines Werkzeugsupports befestigt ist.
Da die offenbarte mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung im wesentlichen eine Drehbank ist, kann das Mehrschneidenwerkzeug in Bezug auf den Werkzeugsupport schwenken. Das Mehrschneidenwerkzeug ist jedoch nicht über einen Hub bewegbar, der lang genug ist, um verschiedene Stellungen um das Werkstück zu erreichen, das an der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung gestützt ist.
Zum Durchführen eines Drehvorgangs versorgt eine Werkzeugsupportsteuerung einen Werkzeugantriebsmotor mit Energie, um das Mehrschneidenwerkzeug um seine eigene Achse zu drehen, bis ein gewünschter Einsatz des Mehrschneidenwerkzeugs auf die maschinelle Bearbeitungsstellung eingestellt ist. Dann wird der Einsatz gesichert an dieser Stelle positioniert und angewendet, um das Werkstück im Drehvorgang zu bearbeiten.
Wie vorstehend beschrieben, muß die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung, die im wesentlichen eine Drehbank-Struktur aufweist, einen Einstellsteuervorgang durchführen, um das Mehrschneidenwerkzeug zu drehen, um den gewünschten Einsatz einzustellen. Im Ergebnis muß die gesamte Werkzeugmaschine entsprechend einem komplexen Steuervorgang gesteuert werden.
Zum Drehen des Mehrschneidenwerkzeugs, um den gewünschten Einsatz einzustellen, muß das Mehrschneidenwerkzeug für den Drehbearbeitungsvorgang elektrisch in Stellung gehalten werden. Dementsprechend ist es schwierig, die Steifigkeit zu erhöhen, mit der das Mehrschneidenwerkzeug beim Drehbearbeitungsvorgang gestützt wird.
Aus DE 36 24 284 A1 ist eine mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Drehen eines Werkstücks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 15 bekannt.
Aus DE 1 868 910 U ist ein Meißelhalter für zwei Meißel bekannt. Die zwei Meißel sind an einem Block befestigt. An den Block schließt sich ein Zapfen an, über den der Meißelhalter verstellbar ist.
Aus EP 1 260 294 A1 ist ein Verfahren zur Drehbearbeitung auf einer Drehmaschine bekannt, bei dem ein Werkzeugkopf verwendet wird, der in einer Aufnahme mit einer Drehachse im Zuge der Bearbeitung maschinell verdreht werden kann.
Aus US 2003/0129024 A1 ist ein Werkzeughalter bekannt, der gleichzeitig mehrere Werkzeugköpfe tragen kann und zum Einstellen eines gewünschten Werkzeugkopfes um eine Mittellinie gedreht wird.
Aus JP 11197915 A ist eine drehbare Werkzeugaufnahme für Werkzeugköpfe bekannt.
Aus DE 197 46 494 A1 ist eine Werkzeugmaschine mit Werkstückaufnahmen bekannt, bei denen an wenigstens einer Bearbeitungseinheit wenigstens zwei Spindeln eines Spindelpaares angeordnet sind, und die Bearbeitungseinheiten einen Revolverkopf aufweisen, der mit mehreren Spindelpaaren versehen ist.
Aus DE 696 27 204 T2 ist ein Indexierapparat und ein Verfahren zu seinem Antrieb bekannt, bei dem eine Revolverkopfvorrichtung mit Werkzeuganbringungsabschnitten verwendet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung zu schaffen, die keinen Einstellsteuervorgang (C-Achsensteuervorgang) ausführen muß, um eine Spindel mit einem daran befestigten Mehrschneidendrehwerkzeug zu verschwenken, um einen gewünschten Einsatz oder eine gewünschte Spitze einzustellen, und die in der Lage ist, die Steifigkeit, mit der das Mehrschneidendrehwerkzeug während eines Drehbearbeitungsvorgangs gestützt wird, zu erhöhen, sowie ein Verfahren zum Drehen eines Werkstücks damit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 15 gelöst.
Weitere Ausführungsformen sind der nachfolgenden Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Dementsprechend wird in mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtungen gemäß den beiden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wie unten beschrieben ein Spindelkopf bewegt, um ein Mehrschneidendrehwerkzeug in eine gewünschte Stellung um ein Werkstück, das bearbeitet werden soll, zu versetzen, und mehrere Spitzen auf dem Mehrschneidendrehwerkzeug werden abhängig von der Stellung, die vom Mehrschneidendrehwerkzeug um das Werkstück herum erreicht ist, selektiv verwendet. Es ist nicht erforderlich, einen Einstellsteuervorgang (C-Achsensteuervorgang) zum Einstellen einer gewünschten Spitze durchzuführen, und die Steifigkeit, mit der das Mehrschneidendrehwerkzeug während eines Drehvorgangs gestützt wird, wird erhöht.
Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ist eine Werkzeugmaschine mit einer Grundstruktur als maschinelle Bearbeitungsvorrichtung. In der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung ist ein Spindelkopf, durch den eine Spindel rotierbar gestützt ist, über lange Hübe relativ zum Werkstück in den drei zueinander senkrechten Achsenrichtungen bewegbar, und ein Tisch ist gegenüber der Spindel angeordnet.
Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung ist in der Lage, verschiedene Bearbeitungsvorgänge durchzuführen, einschließlich eines Drehbearbeitungsvorgangs unter Verwendung eines Drehbearbeitungswerkzeugs und eines Fräsvorgangs unter Verwendung eines rotierenden Werkzeugs. Beim Drehvorgang wird das durch den Tisch ergriffene und rotierte Werkstück durch das an der Spindel befestigte Mehrschneidendrehwerkzeug bearbeitet, das mehrere daran befestigte Spitzen aufweist.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung eine fünfachsengesteuerte vertikale Bearbeitungsvorrichtung mit einem schwenkbaren ”Wiegen”-Tisch.
Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine beliebige von verschiedenen Werkzeugmaschinen sein, wobei ein Spindelkopf in den drei zueinander senkrechten Achsenrichtungen relativ zum Werkstück beweglich ist, und wobei ein Tisch gegenüber der Spindel angeordnet ist. Beispielsweise kann die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung eine horizontale Bearbeitungsvorrichtung oder eine vertikale oder horizontale Drehbearbeitungsvorrichtung sein.
Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine Werkzeugmaschine mit einer Grundstruktur als Drehmaschine sein, die in der Lage ist, zumindest einen Drehbearbeitungsvorgang an einem Werkstück durchzuführen. In der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung mit einer Grundstruktur als Drehbank ist ein Spindelkopf, durch den eine Spindel mit einem daran befestigten Mehrschneidendrehwerkzeug rotierbar gestützt ist, über lange Hübe relativ zum Werkstück in den drei zueinander senkrechten Achsenrichtungen beweglich und ein Spindelstock, der das Werkstück ergreift, ist gegenüber der Spindel des Spindelkopfs angeordnet.
Somit ist es mit der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung und dem Verfahren zum Drehen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, einen Einstellsteuervorgang (C-Achsensteuervorgang) zum Schwenken einer Spindel mit einem daran befestigten Mehrschneidendrehwerkzeug durchzuführen, um einen gewünschten Einsatz oder eine gewünschte Spitze einzustellen, und die Steifigkeit, mit der das Mehrschneidendrehwerkzeug in einem Drehvorgang gestützt ist, ist erhöht.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf in den beigefügten Zeichnungen gezeigte Ausführungsformen beschrieben.
1 ist eine Perspektivansicht einer mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung mit einer Grundstruktur als Bearbeitungsvorrichtung.
2 ist eine vergrößerte ausschnittsweise Vorderschnittansicht auf ein Mehrschneidendrehwerkzeug an der in 1 dargestellten mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung.
3 ist eine Draufsicht auf das in 2 dargestellte Mehrschneidendrehwerkzeug.
4 ist eine Seitenschnittansicht entlang der Linie IV-IV der 2.
5A ist eine Perspektivansicht, die die Beziehung zwischen dem Mehrschneidendrehwerkzeug und einem Werkstück zeigt.
5B ist eine Perspektivansicht des Mehrschneidendrehwerkzeugs und des Werkstücks, die in 5A gezeigt sind, von unten betrachtet.
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI der 2, die einen durch die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung durchgeführten Drehbearbeitungsvorgang zeigt.
7 ist eine Perspektivansicht einer mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung mit einer Grundstruktur als Drehbank.
8 ist eine vergrößerte, teilweise geschnittene Vorderansicht eines Mehrschneidendrehwerkzeugs an der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung, die in 7 dargestellt ist.
1 bis 6 zeigen eine mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dargestellte mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 ist eine Werkzeugmaschine, die eine Grundstruktur als eine vertikale Drehbearbeitungsvorrichtung aufweist und zum Durchführen wenigstens eines Drehbearbeitungsvorgangs an einem Werkstück 2 geeignet ist.
Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 wird von einer Steuervorrichtung 20 mit einer NC-Vorrichtung (Numerical Control, numerische Steuerung) und einem PLC (Programmable Logic Controller, programmierbare Logiksteuerung) gesteuert. Die Steuervorrichtung 20 kann die NC-Vorrichtung mit einer darin integrierten PLC sein.
Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 umfaßt eine Spindel 3 mit einer Achse CL, die im wesentlichen senkrecht zu einem Boden 4 ausgerichtet ist, auf dem die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 installiert ist. Die Achse CL der Spindel kann gegenüber der vertikalen Richtung um einen bestimmten Winkel geneigt sein. Die so geneigte Achse CL wird auch als im wesentlichen senkrecht zum Boden 4 bezeichnet.
Die Spindel 3 ist drehbar durch einen Spindelkopf 5 getragen, der in den drei zueinander senkrechten Achsenrichtungen (X-, Y- und Z-Achsenrichtungen) relativ zum Werkstück 2, das auf einer Palette 7 angeordnet ist, beweglich ist. Ein Tisch 6 zum Ergreifen des Werkstücks 2 durch die Palette 7 ist unter der Spindel 3 in Gegenüberstellung dazu angeordnet.
Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist eine fünfachsengesteuerte vertikale Bearbeitungsvorrichtung, wobei der Tisch 6 ein ”Wiegen”-Tisch ist, der um eine B-Achse, die parallel zur Y-Achse verläuft, schwenkbar ist.
In der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung 1 erstreckt sich die Z-Achse, die in 1 eine vertikale Achse ist, parallel zur Achse CL der Spindel 3 und die X- und Y-Achsen erstrecken sich senkrecht zur Z-Achse, wobei die X-, Y- und Z-Achsen ein rechtwinkliges Koordinatensystem aufspannen.
Zum Zwecke der Illustration wird auf die Richtungen der –Y- und +Y-Achsen als Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung und auf die Richtungen der +X- und –X-Achsen als Rechts- bzw. Linksrichtung Bezug genommen.
In der ersten Ausführungsform ist der Spindelkopf 5 als beweglich in den drei zueinander senkrechten Achsenrichtungen erläutert. Der Spindelkopf 5 kann jedoch in den Richtungen zweier senkrechter Achsen (z. B. X- und Y-Achsen) und der Tisch 6 in Richtung einer Achse (z. B. Z-Achse) beweglich sein.
In der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung wird das Werkstück 2, das vom Tisch 6 ergriffen und rotiert wird, durch ein Mehrschneidendrehwerkzeug 10, das an der Spindel 3 befestigt ist und mehrere (vier in der dargestellten Ausführungsform) Spitzen 9a bis 9d aufweist, bearbeitet werden. Die Spitzen 9a bis 9d sind mit Winkelabständen von 90° umfänglich um eine Mittelachse CL2 (siehe 6) des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 angeordnet und regelmäßig an einem Werkzeughalter 50 des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 befestigt.
Das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 ist für eine erhöhte Steifigkeit in einem Drehbearbeitungsvorgang nicht rotierbar an der Spindel 3 befestigt.
Wenn der Spindelkopf 5 über große Hübe in den Richtungen der X- und Y-Achsen bewegt wird, wird das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 in diesen Richtungen der beiden Achsen versetzt. Das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 kann so in eine beliebige von verschiedenen Stellungen, beispielsweise den in 6 dargestellten Stellungen S1, S2, S3 oder S4, um das am Tisch 6 angeordnete Werkstück 2 positioniert werden, und dann werden die Spitzen 9a bis 9d am Mehrschneidendrehwerkzeug 10 selektiv abhängig von der Stellung verwendet, um das Werkstück 2 in einem Drehbearbeitungsvorgang zu bearbeiten. Jede der Stellungen S1, S2, S3 und S4 ist nicht auf einen strikten einzigen Punkt beschränkt, sondern kann auch einen bestimmten Bereich repräsentieren, in dem das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 im Drehbearbeitungsvorgang beweglich ist.
Um die Spitzen 9a bis 9d am Mehrschneidendrehwerkzeug 10 einzustellen, ist es übliche Praxis gewesen, das Mehrschneidendrehwerkzeug um seine eigene Achse zu schwenken. Erfindungsgemäß wird das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 über lange Hübe in den Richtungen der X- und Y-Achsen verschoben, um die Spitzen 9a bis 9d einzustellen.
Daher ist es für die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 nicht erforderlich, einen Einstellsteuervorgang (C-Achsensteuervorgang) zum Schwenken der Spindel 3 mit dem daran befestigten Mehrschneidendrehwerkzeug 10 durchzuführen, um die Spitzen 9a bis 9d einzustellen.
Die mehreren (vier) Spitzen 9a bis 9d sind am einzigen Mehrschneidendrehwerkzeug 10 befestigt. Die Spitzen 9a bis 9d am einzigen Mehrschneidendrehwerkzeug 10 werden selektiv verwendet, um mehrere Drehbearbeitungsvorgänge auf das Werkstück 2 anzuwenden, beispielsweise einen Drehbearbeitungsvorgang oder mehrere Drehbearbeitungsvorgänge mehrfach oder mehrere verschiedene Arten von Drehbearbeitungsvorgängen.
Gemäß der ersten Ausführungsform kann das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 vollständig um das Werkstück 2 versetzt werden. Das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 kann jedoch in Stellungen in einem Teilbereich anstelle eines vollständigen Bereichs um das Werkstück 2 versetzt werden.
Das Werkstück 2 wird vom Tisch 6 durch die Palette 7 ergriffen. Gemäß einer Modifikation kann die Palette 7 weggelassen werden, und das Werkstück 2 kann durch eine Einspannvorrichtung am Tisch 6 lösbar ergriffen werden.
Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 umfaßt einen automatischen Palettenwechsler (nachfolgend als ”APC” bezeichnet) 21 (siehe 1) als Palettenwechselvorrichtung zum Wechseln von Paletten 7. Der APC 21 wird in der Nähe eines Bearbeitungsbereichs 22 angeordnet und durch die Steuervorrichtung 20 gesteuert. Eine Paletten-Aufbaubasis 11 zum Anordnen einer Palette 7 darauf ist außerhalb des Bearbeitungsbereichs 22 angeordnet.
Der APC 21 liefert ein unbearbeitetes Werkstück 2, das an einer Palette 7 angeordnet ist, von der Paletten-Aufbaubasis 11 an den Tisch 6. Am Tisch 6 wird das Werkstück 2 vom Mehrschneidendrehwerkzeug 10 gedreht oder durch ein Werkzeug 33 gefräst. Nachdem das Werkstück 2 bearbeitet worden ist, wird die Palette 7 mit dem darauf angeordneten bearbeiteten Werkstück 2 vom Tisch 6 durch den APC 21 zurück zur Paletten-Aufbaubasis 11 gebracht.
Der APC 21 umfaßt die Paletten-Aufbaubasis 11 und einen Paletten-Wechselarm 40 (nachfolgend als ”Arm 40” bezeichnet). Der Arm 40 ist in einer im wesentlichen horizontalen Ebene um eine Achse CL1 schwenkbar und vertikal entlang der Achse CL1 (siehe Pfeil E) bewegbar. Die Achse CL1 erstreckt sich vertikal parallel zur Z-Achse.
Der Arm 40 weist wenigstens einen Palettenergreifer 41 (ein Paar von Palettenergreifern 41 in der dargestellten Ausführungsform) zum Ergreifen und Loslassen einer Palette 7 auf. Der Arm 40 wird geschwenkt und vertikal bewegt, um die Palette 7 zwischen dem Tisch 6 und der Paletten-Aufbaubasis 11 zu bewegen, und zudem um die Palette 7 an den Tisch 6 und die Paletten-Aufbaubasis 11 zu überführen.
Der Arm 40 kann nur geschwenkt und vertikal bewegt werden und kann nicht wechselweise linear in horizontalen Richtungen bewegt werden. Daher ist der Arm 40 in der Lage, die Palette 7 in einer kurzen Zeitspanne zu wechseln, und der APC 21 ist einfach und kompakt in Bezug auf seine Struktur.
Die Palettenwechselvorrichtung muß den APC 21 nicht umfassen, sondern kann so angeordnet sein, daß der Arm 40 manuell geschwenkt und vertikal bewegt wird.
Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 weist ein Gestell 13 auf, das als eine Basis 12 dient. Die Basis 12 trägt darauf einen Schlitten 14, der beweglich an X-Achsen-Führungsschienen 15 zur Bewegung in den Richtungen der X-Achse, d. h. in den nach links und nach rechts gerichteten Richtungen, beweglich befestigt ist.
Eine Säule 16 ist beweglich an Y-Achsen-Führungsschienen 17 am Schlitten 14 für eine Bewegung in den Richtungen der Y-Achse, d. h. in den Vorwärts- und Rückwärts-Richtungen, befestigt. Der Spindelkopf 5 ist an einem vorderen Ende der Säule 16 befestigt.
Der Spindelkopf 5 ist beweglich an Z-Achsen-Führungsschienen 18 an der Säule 16 für eine Bewegung in den Richtungen der Z-Achse, d. h. in den nach oben und nach unten gerichteten Richtungen, befestigt. Die Spindel 3 ist drehbar am Spindelkopf 5 gestützt.
Der Tisch 6 ist am Bett 13 gestützt und unter der vertikalen Stellung des Spindelkopfs 5 angeordnet. Der Tisch 6 wird durch einen Tischbetätiger 30 betätigt, um um die B-Achse zu schwenken und sich ferner zumindest um eine A-Achse zu drehen, die eine mittlere Drehachse des Tischs 6 ist. Der beschriebene Tisch 6 ist in der Lage, um die A-Achse sowohl zu drehen als auch einzustellen.
Die Palette 7 kann am Tisch 6 entfernbar gestützt sein und durch den Tisch 6 nach oben in der Richtung der Z-Achse positioniert sein. Das Werkstück 2 ist an der Palette 7 durch eine Haltevorrichtung daran entfernbar gehalten.
Der Tisch 6 weist einen Festklemm- und Freigabemechanismus 19 zum Festklemmen und Freigeben der Palette 7 auf. Die Palette 7, die am Tisch 6 befestigt ist, wird durch den Festklemm- und Freigabemechanismus 19 am Tisch 6 festgeklemmt. Der Tisch 6 weist einen (nicht dargestellten) Betätiger zum Betätigen des Festklemm- und Freigabemechanismus 19 auf, um die Palette 7 festzuklemmen und freizugeben.
Der Tischbetätiger 30 weist eine Tischschwenkeinheit 31 und eine Tischeinstelleinheit 32 auf. Die Tischschwenkeinheit 31 verschwenkt den Tisch 6 um die B-Achse. Die Tischeinstelleinheit 32 stellt die Palette 7 in Bezug auf den Tisch 6 um die A-Achse ein und dreht zudem die Palette 7 um die A-Achse in Bezug auf den Tisch 6.
Die Tischschwenkeinheit 31 ist in einem vorderen Bereich der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung 1 angeordnet und stützt diametral gegenüberliegende Enden des Tischs 6 so ab, daß eine Verschwenkung um die B-Achse möglich ist. Wenn die Tischschwenkeinheit 31 betätigt wird, werden der Tisch 6 und die Tischeinstelleinheit 32, die mit dem Tisch 6 kombiniert ist, um die B-Achse verschwenkt und an einer gegebenen Stellung eingestellt.
Wenn die Tischeinstelleinheit 32 beim Drehbearbeitungsvorgang betätigt wird, werden die Palette 7 und das Werkstück 2, die am Tisch 6 gestützt sind, um die A-Achse mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit rotiert. Das Werkstück 2 auf der Palette 7 wird nun durch eine der Spitzen 9a bis 9d am Mehrschneidendrehwerkzeug 10, das an der Spindel 3 befestigt ist, gedreht.
Das Rotierwerkzeug 33 kann zum Schneiden des Werkstücks 2 in einem Schneidvorgang an der Spindel 3 befestigt sein. Beim Schneidvorgang wird die Tischeinstelleinheit 32 gesteuert, um das Werkstück 2 auf der Palette 7 um die A-Achse auf eine bestimmte Winkelstellung einzustellen. Nachdem das Werkstück 2 eingestellt worden ist, wird das Werkstück 2 durch das Rotierwerkzeug 33 an der Spindel 3 geschnitten.
Der Bearbeitungsbereich 22 ist mit einem (nicht dargestellten) Spritzschutz bedeckt, um zu verhindern, daß das Kühlmittel und Späne im Bearbeitungsbereich 22 verstreut werden. Der Spritzschutz weist einen Verschluß auf, der geöffnet und geschlossen werden kann, um das Werkstück 2 zu wechseln, sowie einen Verschluß, der geöffnet und geschlossen werden kann, um das Werkzeug zu wechseln. Das Werkstück 2 und die Werkzeuge 10, 33 können durch die Öffnungen im Spritzschutz gewechselt werden, die vorhanden sind, wenn die Verschlüsse geöffnet sind.
Die Basis 12 weist einen automatischen Werkzeugwechsler (nicht dargestellt, nachfolgend als ”ATC” bezeichnet) zum Bereithalten mehrerer Werkzeuge und zum Wechseln der Werkzeuge auf. Der ATC ist in der Lage, das Werkzeug 10, 33 (oder einen freien Werkzeughalter) auf eine vorgegebene Werkzeugwechselstellung einzustellen und das Werkzeug 10, 33 automatisch zu wechseln.
Der ATC hält Drehwerkzeuge, beispielsweise das Mehrschneidendrehwerkzeug 10, zum Drehen des Werkstücks 2 und ferner die sich drehenden Werk zeuge 33 zum Schneiden des Werkstücks 2 bereit. Alternativ können mehrere Werkzeuge 10, 33 in einem Werkzeugmagazin, das getrennt vom ATC ist, bereitgehalten werden.
Die Steuervorrichtung 20 weist eine Steuerkonsole 23 auf. Die Steuerkonsole 23 weist eine Anzeigeeinheit wie etwa eine LCD, eine Braun'sche Röhre oder dergleichen sowie eine Eingabeeinheit wie etwa eine Tastatur, eine berührungsempfindliche Tafel oder dergleichen auf. Die Steuerkonsole 23 ermöglicht dem Bediener, die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1, den APC 21 und den ATC zu steuern.
Ein (nicht dargestellter) Kühlmitteltank zum Bereithalten eines der Bearbeitungsstellung zuzuführenden Schneidfluids ist in der Nähe des Betts 13a angeordnet.
Der Spindelkopf 5 ist in den drei zueinander senkrechten Achsenrichtungen relativ zum Werkstück 2, das an der Palette 7 am Tisch 6 gestützt ist, beweglich. Der Tisch 6 kann durch den Tischbetätiger 30 verschwenkt, eingestellt und gedreht werden.
Daher ist die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 in der Lage, das Werkstück 2 unter einer Fünfachsensteuerung für die X-Achse, die Y-Achse, die Z-Achse, die A-Achse und die B-Achse zu bearbeiten. Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 kann das Werkstück 2 mit einem Drehwerkzeug, beispielsweise dem Mehrschneidendrehwerkzeug 10, drehen und das Werkstück 2 mit dem Rotierwerkzeug 33 schneiden.
Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 ist in der Lage, eine große Vielzahl von Typen von Werkstücken in verschiedenen Bearbeitungsvorgängen zu bearbeiten. Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 kann somit als mehrachsige Werkzeugmaschine arbeiten.
In der dargestellten Ausführungsform weist das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 eine zusammengesetzte Struktur mit den Spitzen 9a bis 9d auf. Das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 muß jedoch keine zusammengesetzte Struktur aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform hat das einzige Mehrschneidendrehwerkzeug 10 die vier Spitzen 9a bis 9d. Jedoch kann das einzige Mehrschneidendrehwerkzeug 10 mehrere (vorzugsweise eine gerade Anzahl) Spitzen aufweisen, beispielsweise zwei Spitzen, sechs Spitzen oder acht Spitzen.
Das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 weist einen zylindrischen Werkzeughalter 50 und mehrere (in der dargestellten Ausführungsform vier) Körper 49 auf, die abnehmbar am Werkzeughalter 50 befestigt sind. Die Spitzen 9a bis 9d sind durch Löten, Schweißen oder dergleichen an den entsprechenden distalen Enden der Körper 49 gesichert oder durch Befestigungsmittel wie Schrauben oder dergleichen abnehmbar an den entsprechenden distalen Enden der Körper 49 befestigt.
Der Werkzeughalter 50 weist mehrere (in der dargestellten Ausführungsform vier) Nuten 51 auf, die an umfänglich beabstandeten Positionen in einer umfänglichen Wand davon gebildet sind und sich parallel zur Achse CL2 erstrecken. Die Nuten 51 sind radial auswärts offen und mit gleichen Abständen von 90° um den Werkzeughalter 50 herum beabstandet.
Die Körper 49 greifen in die entsprechenden Nuten 51 ein und sind am Werkzeughalter 50 mit Schrauben 52 abnehmbar befestigt. Die Spitzen 9a bis 9d sind somit mit gleich beabstandeten Winkelabständen von 90° um den Werkzeughalter 50 um die Achse CL2 positioniert.
Der Werkzeughalter 50 weist eine Flanschanordnung 53 und einen Schaft 54 an seinem von den Spitzen 9a bis 9d entfernten Ende auf. Die Flanschanordnung 53 und der Schaft 54 des Werkzeughalters 50 weisen in der dargestellten Ausführungsform durch einen eine einstückige Struktur auf, können jedoch getrennt voneinander sein, obwohl es ein Hauptstück ist.
Die Flanschanordnung 53 weist eine ringförmige V-Nut 55 und einen Flansch 56 mit großem Durchmesser auf. Der Greifer des Werkzeugwechselarms des ATC ergreift entfernbar in die ringförmige V-Nut 55 zum Wechseln des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 ein.
Der Flansch 56 mit großem Durchmesser weist einen Außendurchmesser auf, der größer ist, als ein Außendurchmesser eines Flansches des Rotierwerkzeugs 33. Die Flanschanordnung 53 weist einen oder mehrere (in der dargestellten Ausführungsform ein Paar) Keilschlitze 57 auf, die im Flansch 56 mit großem Durchmesser gebildet sind. Die Keilschlitze 57 sind diametral einander gegenüberliegend um die Achse CL2 positioniert und radial orientiert.
Der Spindelkopf 5 weist ein unteres Ende 5a (siehe 2) auf, an dem ein Keil 58 gehalten ist, der sich radial aus dem Spindelkopf 5 für einen lösbaren Eingriff in die Keilschlitze 57 erstreckt. Der Keil 58 greift in den Keilschlitz 57 nur dann ein, wenn das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 an der Spindel 3 befestigt ist.
Der Keil 58 ist in einer Position angeordnet, die vom Flansch des Rotierwerkzeugs 33, wie an der Spindel 3 befestigt, beabstandet ist. Daher stellt der Keil 58 kein Hindernis für die Drehbewegung des Rotierwerkzeugs 33 dar, wenn das Rotierwerkzeug 33 an der Spindel 3 befestigt ist.
Das Mehrschneidendrehwerkzeug 10, das an der Spindel 3 befestigt ist, ist an dem Ende 5a des Spindelkopfs 5 durch eine Haltevorrichtung 59 nicht rotierbar positioniert und gehalten, wobei die Haltevorrichtung 59 aus dem Keil 58 und den Keilschlitzen 57 gebildet ist. Daher ist die Steifigkeit des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 beim Drehvorgang hoch.
Gemäß einer Modifikation kann die Haltevorrichtung 59 einen Keil, der am Mehrschneidendrehwerkzeug 10 gehalten ist, und einen Keilschlitz aufweisen, der im Ende 5a des Spindelkopfs 5 zum Aufnehmen des Keils darin ausgebildet ist.
Der Schaft 54 des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 ist lösbar in einem Sockel 3b befestigt, der im Ende 3a der Spindel 3 ausgebildet ist. Der Schaft 54 kann durch einen (nicht dargestellten) Festklemm- und Freigabemechanismus an der Spindel 3 festgeklemmt und von dieser freigegeben werden.
Nachfolgend wird ein Drehvorgang zum Drehen des Werkstücks 2 mit einer ausgewählten der Spitzen 9a bis 9d des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 beschrieben.
Vor dem Drehvorgang wird der APC 21 betätigt, um die Palette 7 am Tisch 6 zu plazieren. Die Palette 7 stützt ein auf ihr befestigtes unbearbeitetes Werkstück 2. Die Palette 7 ist am Tisch 6 durch den Festklemm- und Freigabemechanismus 19 festgeklemmt.
Die Tischschwenkeinheit 31 wird betätigt, um den Tisch 6 zu schwenken, wobei die Palette 7 nach oben gerichtet wird, um die A-Achse des Werkstücks 2 am Tisch 6 parallel zur Achse CL der Spindel 3, d. h. der Z-Achse, zu halten.
Zum schräggestellten Bearbeiten des Werkstücks 2 wird der Tisch 6 winklig positioniert, um die A-Achse des Werkstücks 2 am Tisch 6 schräggestellt zur Achse CL der Spindel 3 zu halten.
Das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 wird an der Spindel 3 durch eine Werkzeugwechselhandlung des ATC befestigt. Der Schaft 54 des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 wird im Sockel 3b in der Spindel 3 befestigt und darin durch den Festklemm- und Freigabemechanismus festgeklemmt.
Der Flansch 56 mit großem Durchmesser des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 wird in engem Kontakt mit dem Ende 3a der Spindel 3 gehalten. Der Keil 58, der am Spindelkopf 5 gehalten ist, greift in die Keilschlitze 57 im Flansch 56 mit großem Durchmesser ein. Das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 wird daher am Ende 5a des Spindelkopfs 5 durch die Haltevorrichtung 59 gehalten positioniert.
Bis jetzt ist es übliche Praxis gewesen, das Drehwerkzeug gemäß einem elektrischen Einstellsteuerverfahren (C-Achsensteuerverfahren) elektrisch zu positionieren und zu halten, und ein Werkstück mit dem so positionierten Drehwerkzeug zu bearbeiten. Erfindungsgemäß wird jedoch das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 mechanisch durch die Haltevorrichtung 59 am Ende 5a des Spindelkopfs 5 positioniert und gehalten. Folglich ist die Steifigkeit des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 beim Drehvorgang höher als bisher.
Das unbearbeitete Werkstück 2 auf der Palette 7, die am Tisch 6 gehalten ist, wird wie folgt gedreht: Die Tischeinstelleinheit 32 wird betätigt, um die Palette 7 und das Werkstück 2 auf dem Tisch 6 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu rotieren.
Dann wird der Spindelkopf 5 in die Richtungen zweier zueinander senkrechter Achsen, d. h. der X- und der Z-Achsen oder der Y- und der Z-Achsen, bewegt. Das Werkstück 2 an der Palette 7 kann nun durch das Mehrschneidendrehwerkzeug 10, das an der Spindel 3 befestigt ist, gedreht werden.
Insbesondere wird der Spindelkopf 5 bewegt, um das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 an eine gewünschte Stellung, beispielsweise die Stellung S1, S2, S3 oder S4, um das Werkstück 2 herum zu versetzen. Abhängig von der Stellung, an die das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 versetzt wird, werden die Spitzen 9a bis 9d des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 selektiv verwendet, um das Werkstück 2 zu drehen.
Genauer genommen wird das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 an die gewünschte Stellung S1, S2, S3 oder S4 um das Werkstück 2 versetzt. Das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 wird am Ende 5a des Spindelkopfs 5 durch die Haltevorrichtung 59 nicht rotierbar gehalten positioniert. Das Werkstück 2 weist eine Mittelstellung O1 (siehe 6) auf, deren Koordinaten unverändert bleiben.
Wenn das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 beispielsweise in der Stellung S1 relativ zum Werkstück 2 angeordnet ist, werden die Koordinaten der Spindel 3 bestimmt, um zu beurteilen, daß die Spitze 9a derzeit gewählt ist, und die Bewegung des Spindelkopfs 5 wird gesteuert.
Auf ähnliche Weise werden, wenn das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 in der Stellung S2 in Bezug auf das Werkstück 2 angeordnet ist, die Koordinaten der Spindel 3 bestimmt, um zu beurteilen, daß die Spitze 9b derzeit gewählt ist, und die Bewegung des Spindelkopfs 5 wird gesteuert. Die Bewegung des Spindelkopfs 5 wird ebenfalls auf gleiche Weise gesteuert, wenn die Spitzen 9c, 9d ausgewählt werden.
Die Bewegung des Spindelkopfs 5 wird auf gleiche Weise für eine mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 101 (siehe 7) gemäß der zweiten Ausführungsform, die später beschrieben wird, gesteuert.
Da die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 eine Werkzeugmaschine mit einer Basisstruktur als ein Bearbeitungszentrum aufweist, kann der Spindelkopf 5 relativ zum Werkstück 2 in den drei zueinander senkrechten Achsenrichtungen bewegt werden. Das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 kann in eine gewünschte der Stellungen S1, S2, S3 und S4 um das Werkstück 2 gebracht werden und die Spitzen 9a bis 9d werden zum Drehen des Werkstücks 2 selektiv verwendet, abhängig von dieser gewünschten Stellung.
Beispielsweise wird dann, wenn die linke Spitze 9a des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 verwendet werden soll, das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 in die Stellung S1 gebracht, die rechts des Werkstücks 2 angeordnet ist, wodurch die Spitze 9a in Richtung auf das Werkstück 2 gerichtet wird.
Wenn die linke Spitze 9a abgenutzt ist oder ein anderer Drehvorgang durchgeführt werden soll, kann die vordere Spitze 9b des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 verwendet werden. Zu diesem Zeitpunkt wird der Spindelkopf 5 in die Richtungen zweier senkrechter Achsen, d. h. der X- und Y-Achsen, bewegt, um das Werkschneidendrehwerkzeug 10 in die Stellung S2 zu bewegen, die hinter dem Werkstück 2 angeordnet ist, wodurch die vordere Spitze 9b in Richtung auf das Werkstück 2 gerichtet wird.
Auf ähnliche Weise wird dann, wenn die rechte Spitze 9c des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 verwendet werden soll, der Spindelkopf 5 in die Richtungen zweier senkrechter Achsen, d. h. der X- und Y-Achsen, bewegt, um das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 in die Stellung S3 zu versetzen, die links des Werkstücks 2 angeordnet ist, wodurch die rechte Spitze 9c in Richtung auf das Werkstück 2 gerichtet wird.
Wenn die rechte Spitze 9d des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 verwendet werden soll, dann wird der Spindelkopf 5 in die Richtungen zweier senkrechter Achsen, d. h. der X- und Y-Achsen, bewegt, um das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 in die Stellung S4 zu versetzen, die vor dem Werkstück 2 angeordnet ist, wodurch die hintere Spitze 9d in Richtung auf das Werkstück 2 gerichtet wird.
Dann wird der Spindelkopf 5 für eine Bewegung in den Richtungen zweier senkrechter Achsen, d. h. der X- und Z-Achsen oder der Y- und Z-Achsen, gesteuert. Das Werkstück 2 kann nun durch die Spitze 9a, 9b, 9c oder 9d gedreht werden.
Das unbearbeitete Werkstück 2 auf der Palette 7, die am Tisch 6 gehalten ist, wird wie folgt geschnitten: Die Tischeinstelleinheit 32 wird betätigt, um das Werkstück 2 am Tisch 6 auf eine vorgegebene Winkelstellung einzustellen.
Das Rotierwerkzeug 33, das an der Spindel 3 befestigt ist, wird in einer vorgegebenen Geschwindigkeit rotiert. Der Spindelkopf 5 wird in den drei zueinander senkrechten Achsenrichtungen relativ zum Werkstück 2, das an der Palette 7 auf dem Tisch 6 gehalten ist, bewegt, und das Rotierwerkzeug 33 schneidet das Werkstück 2.
Wenn das Werkstück 2 durch ein anderes Drehwerkzeug gedreht oder durch ein anderes Rotierwerkzeug geschnitten werden soll, dann werden die Werkzeuge zwischen der Spindel 3 und dem ATC ausgetauscht und anschließend wird das Werkstück 2 wieder bearbeitet.
Wenn der Dreh- oder Schneidvorgang am Werkstück 2 beendet ist, wird das bearbeitete Werkstück 2 gegen ein unbearbeitetes Werkstück 2 durch den APC 21 ausgewechselt und dann wird das unbearbeitete Werkstück 2 bearbeitet.
Die obige Sequenz wird wiederholt, um das Werkstück 2 zu drehen und zu schneiden. Daher kann das Werkstück 2 automatisch aufeinanderfolgend gedreht und geschnitten werden.
Das Werkstück 2 kann vertikal und horizontal eingestellt werden und kann auch schräg eingestellt werden, je nach Bedarf, durch die Tischschwenkeinheit 31. Dementsprechend kann die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1 eine große Vielzahl von Dreh- und Schneidvorgängen am Werkstück 2 durchführen.
7 und 8 zeigen eine mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diejenigen Teile der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung, die in 7 und 8 dargestellt ist, die identisch mit denjenigen der in 1 bis 6 dargestellten mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung sind, werden durch identische Bezugsziffern bezeichnet und nachfolgend nicht detailliert beschrieben. Nur in 7 und 8 dargestellte Teile der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung, die verschieden sind von denjenigen der in 1 bis 6 dargestellten mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung werden nachstehend beschrieben.
Wie in 7 und 8 dargestellt ist, ist eine mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 101 eine Werkzeugmaschine, die eine Grundstruktur wie eine Drehbank aufweist und in der Lage ist, zumindest einen Drehvorgang an einem Werkstück 2 anzuwenden. Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 101 weist eine Basis 102, einen Spindelstock 8 zum Ergreifen des Werkstücks 2 sowie einen Werkzeugsupport 103 auf. Der Werkzeugsupport 103 umfaßt einen Spindelkopf 5 zum Befestigen eines Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 oder eines Rotierwerkzeugs 33 daran.
Die Basis 102 umfaßt ein Bett 104, einen Schlitten 105 und eine Säule 106. Der Schlitten 105 ist am Bett 104 gestützt und in der Richtung einer Z-Achse beweglich. Die Säule 106 ist am Schlitten 105 gestützt und in der Richtung einer Ya-Achse beweglich, die senkrecht zur Z-Achse verläuft und sich horizontal in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung erstreckt. Der Werkzeugsupport 103 ist an der Säule 106 für eine Bewegung in der Richtung einer X-Achse gestützt. Der Schlitten 105, die Säule 106 und der Werkzeugsupport 103 bilden zusammen eine bewegliche Anordnung 107, die in der Richtung der Z-Achse beweglich ist. Am Bett 104 ist ein Reitstock 110 befestigt, der in der Richtung der Z-Achse beweglich ist.
Die Bewegung der Säule 106 in Bezug auf den Schlitten 105 in der Richtung der Ya-Achse und die Bewegung des Werkzeugsupports 103 in Bezug auf die Säule 106 in der Richtung der X-Achse können kombiniert werden, um zu ermöglichen, daß sich der Werkzeugsupport 103 in der Richtung einer Y-Achse bewegt.
Eine Werkstück-Spindel 111 ist rotierbar im Spindelstock 8 gestützt. Eine Einspannvorrichtung 108 mit mehreren (in der dargestellten Ausführungsform drei) Backen 109 ist am Ende der Werkstück-Spindel 111 befestigt, die sich aus dem Spindelstock 8 erstreckt. Die Backen 109 werden geschlossen und geöffnet, um das Werkstück 2 zu ergreifen und freizugeben. Wenn die Werkstück-Spindel 111 um ihre eigene Achse rotiert wird, wird das von den Backen 109 ergriffene Werkstück 2 ebenfalls rotiert.
Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 101 ist in der Lage, verschiedene Bearbeitungsvorgänge einschließlich eines Drehvorgangs unter Verwendung des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 und eines Schneidvorgangs unter Verwendung des Rotierwerkzeugs 33 durchzuführen. Die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 101 kann das Werkstück 2 automatisch nacheinander drehen und schneiden.
Die Mehrschneidendrehwerkzeug 10 ist an einer Spindel 3 befestigt, die im Spindelkopf 5 rotierbar gestützt ist. Der Spindelkopf 5 ist über lange Hübe in den drei zueinander senkrechten Achsenrichtungen (X-, Y- und Z-Achsenrichtungen) relativ zum Werkstück 2 beweglich, das an der Werkstück-Spindel 111 befestigt ist. Der Spindelkopf 5 ist um eine B-Achse schwenkbar.
Zum Ausführen eines Drehvorgangs an dem Werkstück 2 mit dem Mehrschneidendrehwerkzeug 10 wird der Spindelkopf 5 parallel zum Spindelstock 8 gerichtet, der das Werkstück 2 ergreift. Der Spindelstock 8 wird somit gegenüberliegend zur Spindel 3 angeordnet, die vom Spindelkopf 5 gestützt wird. Das Werkstück 2, das von der Einspannvorrichtung 108 am Spindelstock 8 ergriffen und rotiert wird, kann durch das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 gedreht werden, das auf der Spindel 3 befestigt ist und das mehrere Spitzen 9a bis 9d aufweist.
Insbesondere wird der Spindelkopf 5 bewegt, um das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 in eine gewünschte Stellung zu versetzen, beispielsweise die in 6 dargestellte Stellung S1 oder S2 um das Werkstück 2. Daher werden die Spitzen, beispielsweise die Spitzen 9a, 9b, des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 selektiv verwendet, um das Werkstück 2 zu drehen. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 in Stellungen (beispielsweise die Stellungen S1, S2) in einem Teilbereich anstelle eines vollständigen Bereichs um das Werkstück 2 versetzt.
Strukturelle Details des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 und der Haltevorrichtung 59 und Details des Vorgangs des Drehens des Werkstücks 2 mit dem Mehrschneidendrehwerkzeug 10 gemäß der zweiten Ausführungsform sind identisch zu denjenigen der ersten Ausführungsform. Die in 4 bis 6 dargestellten Details sind auch auf die zweite Ausführungsform anwendbar.
Mit der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung 1 (oder der mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung 101) und dem Drehverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Spindelkopf 5 bewegt, um das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 zu versetzen. Im Ergebnis wird das Mehrpunkt-Drehwerkzeug 10 in eine gewünschte Stellung der Stellungen S1 bis S4 um das Werkstück 2 herum gebracht, wodurch die Spitzen 9a bis 9d selektiv verwendet werden.
Dementsprechend ist es nicht erforderlich, einen Einstellsteuervorgang (C-Achsensteuervorgang) zum Schwenken der Spindel 3 durchzuführen, um die Spitzen 9a bis 9d einzustellen. Die Spitzen 9a bis 9d des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 können selektiv dadurch verwendet werden, daß der Spindelkopf 5 einfach in den Richtungen zweier Achsen, d. h. der X- und der Y-Achsen, bewegt wird, wodurch das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 versetzt und positioniert wird. Daher kann die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung 1, 101 in ihrer Gesamtheit einfach gesteuert werden.
Bisher konnte die Werkzeugspindel einer C-Achsensteuerung zum Einstellen der Spitzen des Drehwerkzeugs ausgesetzt sein. Es wurde herausgefunden, daß die Geschwindigkeit zum Positionieren des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 auf eine gewünschte der Stellungen S1 bis S4 gemäß der vorliegenden Erfindung etwas größer ist, als die übliche Einstellgeschwindigkeit.
Da das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 zwangsläufig positioniert und am Ende 5a des Spindelkopfs 5 durch die Haltevorrichtung 59 gehalten wird, ist die Steifigkeit des Mehrschneidendrehwerkzeugs 10 im Drehvorgang erhöht. Dementsprechend kann das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 das Werkstück 2 stabil und hochgenau in einer verkürzten Zeitspanne drehen. Das Mehrschneidendrehwerkzeug 10 kann das Werkstück 2 selbst dann drehen, wenn das Werkstück 2 verhältnismäßig hart ist.
Die Grundsätze der Erfindung sind auf beliebige mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtungen anwendbar, die in der Lage sind, ein Werkstück mit einem Mehrschneidendrehwerkzeug zu drehen, einschließlich einer vertikalen Bearbeitungsvorrichtung, einer horizontalen Bearbeitungsvorrichtung, einer Drehbearbeitungsvorrichtung und einer Drehbank, etc.

Claims

Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung (1, 101), die umfaßt: einen Spindelkopf (5), eine Spindel (3), die durch den Spindelkopf (5) rotierbar gestützt ist, einen Tisch (6) oder einen Spindelstock (8) zum Ergreifen und Rotieren eines Werkstücks (2) daran, wobei der Tisch (6) oder der Spindelstock (8) gegenüberliegend zur Spindel (3) angeordnet sind, wobei der Spindelkopf (5) in drei zueinander senkrechten Achsenrichtungen relativ zum Werkstück (2), das durch den Tisch (6) oder den Spindelstock (8) ergriffen und zu rotieren ist, beweglich ist, und der Spindelkopf (5) beweglich ist, um ein an der Spindel (3) befestigtes Drehwerkzeug (10) zu einer von mehreren Stellungen (S1, S2, S3 und S4) um das Werkstück (2) zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehwerkzeug (10) als Mehrschneidendrehwerkzeug (10) ausgestaltet ist, das durch eine Haltevorrichtung (59) nicht-rotierbar an der Spindel (3) befestigt ist und mehrere Spitzen (9a bis 9d) aufweist, zum Drehen des Werkstücks (2), das durch den Tisch (6) oder den Spindelstock (8) ergriffen und gestützt ist, und die Spitzen (9a bis 9d) abhängig von der einen der Stellungen (S1, S2, S3, S4) selektiv durch Bewegen des Spindelkopfs (5) nur in einer translatorischen Bewegung um das Werkstück (2) verwendbar sind, um das Werkstück (2) zu drehen.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfaßt: eine Haltevorrichtung (59) zum Positionieren und Halten des Mehrschneidendrehwerkzeugs (10) an einem Ende (5a) des Spindelkopfs (5), wobei die Haltevorrichtung (59) einen Keil (58) und einen Keilschlitz (57) zum Aufnehmen des Keils (58) darin aufweist.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spitzen (9a bis 9d) unter Winkelabständen umfänglich um eine Mittelachse (SL2) des Mehrschneidendrehwerkzeugs (10) angeordnet und regelmäßig an einem Werkzeughalter (50) des Mehrschneidendrehwerkzeugs (10) befestigt sind.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Mehrschneidendrehwerkzeug (10) den Werkzeughalter (50) und mehrere Körper (49) umfaßt, die abnehmbar am Werkzeughalter (50) gehalten sind, wobei die Spitzen (9a bis 9d) an entsprechenden distalen Enden der Körper (49) befestigt sind.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Werkzeughalter (50) mehrere Nuten (51) aufweist, die in einer umfänglichen Wand davon ausgebildet sind und sich parallel zur Mittelachse (CL2) des Mehrschneidendrehwerkzeugs (10) erstrecken, wobei die Nuten (51) bei umfänglich gleich beabstandeten Positionen am Werkzeughalter (50) angeordnet sind, wobei die Körper (49) lösbar in den Nuten (51) befestigt sind, wobei die Spitzen (9a bis 9d) an gleich beabstandeten Winkelabständen um den Werkzeughalter (50) um die Mittelachse (CL2) des Mehrschneidendrehwerkzeugs (10) positioniert sind.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung (1, 101) zum Durchführen eines Drehvorgangs an dem Werkstück (2) unter Verwendung des Mehrschneidendrehwerkzeugs (10) und eines Schneidvorgangs an dem Werkstück (2) unter Verwendung eines Rotierwerkzeugs (33) geeignet ist und der Werkzeughalter (50) eine Flanschanordnung (53) und einen Schaft (54) an einem von den Spitzen (9a bis 9d) entfernten Ende davon aufweist, wobei die Flanschanordnung (53) eine V-Nut (55) und einen Flansch (56) mit großem Durchmesser aufweist, wobei der Flansch (56) mit großem Durchmesser einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist, als der Außendurchmesser eines Flansches des Rotierwerkzeugs (33).
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Flanschanordnung (53) wenigstens eine Keilnut (57) aufweist, wobei der Spindelkopf (5) ein Ende (5a) aufweist, das einen Keil (58) stützt, der lösbar in die Keilnut (57) eingreifen kann, wobei der Keil (58) am Ende (5a) gehalten ist und sich radial vom Spindelkopf (5) erstreckt, wobei der Keil (58) in die Keilnut (57) des Flansches (56) mit großem Durchmesser nur dann eingreift, wenn das Mehrschneidendrehwerkzeug (10) an der Spindel (3) befestigt ist, wobei, wenn das Rotierwerkzeug (33) an der Spindel (3) befestigt ist, der Keil (58) in einer Position angeordnet ist, die von dem Flansch des Rotierwerkzeugs (33) beabstandet ist, so daß eine Rotierbewegung des Rotierwerkzeugs (33) nicht behindert wird, und wobei das Mehrschneidendrehwerkzeug (10), das an der Spindel (3) befestigt ist, nicht rotierbar am Ende (5a) des Spindelkopfs (5) durch eine Haltevorrichtung (59) positioniert und gehalten ist, wobei die Haltevorrichtung (59) den Keil (58) und den Keilschlitz (57) umfaßt.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Mehrschneidendrehwerkzeug (10) über große Hübe in den Richtungen zweier Achsen (X- und Y-Achsen) versetzt wird, um die Spitzen (9a bis 9d) einzustellen.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jede der Stellungen (S1, S2, S3, S4) einen Bereich darstellt, in dem das Mehrschneidendrehwerkzeug (10) beweglich ist, während das Werkstück (2) dadurch gedreht wird.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Mehrpunkt-Drehwerkzeug (10) vollständig um das Werkstück (2) in die Stellungen versetzt wird.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Mehrschneidendrehwerkzeug (10) in einem Teilbereich um das Werkstück (2) in die Stellungen (S1, S2) versetzt wird.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung (1) eine fünfachsengesteuerte vertikale Bearbeitungsvorrichtung ist, in der die Spindel (3) eine Achse (CL) aufweist, die im wesentlichen senkrecht zu einem Boden (4) gerichtet ist, auf dem die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung (1) installiert ist, wobei der Tisch (6) zum Ergreifen und Positionieren des Werkstücks (2), so daß es nach oben gerichtet, unter der vertikalen Stellung des Spindelkopfs (5) angeordnet ist, und wobei der Tisch (6) schwenkbar und ferner wenigstens rotierbar ist.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung (1, 101) einen Drehvorgang auf das Werkstück (2) durch Verwenden des Mehrschneidendrehwerkzeugs (10) und einen Schneidvorgang auf das Werkstück (2) durch Verwenden eines Rotierwerkzeugs (33) durchführen kann.
Mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung (1) in der Lage ist, den Drehvorgang und den Schneidvorgang automatisch nacheinander auf das Werkstück (2) durchzuführen und wobei das Werkstück (2) vertikal und horizontal eingestellt wird und ferner schräg eingestellt wird, je nach Bedarf, durch eine Tischschwenkeinheit (31) und dementsprechend die mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung (1) eine große Vielzahl von Dreh- und Schneidvorgängen auf das Werkstück (2) ausübt.
Verfahren zum Drehen eines Werkstücks (2) mit einer mehrachsigen Drehbearbeitungsvorrichtung (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehwerkzeug (10) ein Mehrschneidendrehwerkzeug verwendet wird, das an der Spindel (3) durch eine Haltevorrichtung (59) nicht-rotierbar befestigt wird und mehrere Spitzen (9a bis 9d) zum Drehen des Werkstücks (2), das vom Tisch (6) oder Spindelstock (8) ergriffen und gestützt wird, aufweist, und Drehen des Werkstücks (2), während die Spitzen (9a bis 9d) abhängig von der lediglich translatorischen Bewegung in die eine der Stellungen (S1, S2, S3, S4) selektiv verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Mehrschneidendrehwerkzeug (10) an einem Ende (5a) des Spindelkopfs (5) durch eine Haltevorrichtung (59) positioniert und gehalten wird, wobei die Haltevorrichtung (59) einen Keil (58) und eine Keilnut (57) zum Aufnehmen des Keils (58) darin aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, ferner umfassend die Schritte: wenn das Mehrschneidendrehwerkzeug (10) an eine der Stellungen (S1, S2, S3 und S4) um das Werkstück (2) versetzt wird, Halten des Mehrschneidendrehwerkzeugs (10) durch die Haltevorrichtung (59) nicht rotierbar positioniert und gehalten am Ende (5a) des Spindelkopfs (5), und Halten der Koordinaten einer Mittelposition (O1) des Werkstücks (2) unverändert, und Bestimmen der Koordinaten der Spindel (3), wenn das Mehrschneidendrehwerkzeug (10) in einer der Stellungen (S1, S2, S3 und S4) in Bezug auf das Werkstück (2) angeordnet wird, wodurch beurteilt wird, daß eine der Spitzen (9a bis 9d) ausgewählt wird, und Steuern der Bewegung des Spindelkopfs (5).
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei als mehrachsige Drehbearbeitungsvorrichtung (1) eine fünfachsengesteuerte vertikale Bearbeitungsvorrichtung verwendet wird, in der die Spindel (3) eine Achse (CL) aufweist, die im wesentlichen senkrecht auf einen Boden (4) gerichtet ist, auf dem die mehrachsige Drehvorrichtung (1) installiert ist, wobei der Tisch (6) zum Ergreifen und Positionieren des Werkstücks (2) derart, daß es nach oben gerichtet, unter der vertikalen Stellung des Spindelkopfs (5) angeordnet wird und der Tisch (6) geschwenkt und ferner zumindest rotiert wird, und wobei das Werkstück (2) durch die fünfachsengesteuerte vertikale Bearbeitungsvorrichtung gedreht wird.