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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur finishenden Bearbeitung von Werkstücken, mit einem Maschinengestell, mit mindestens einem Finishwerkzeughalter zum Halten mindestens eines Finishwerkzeugs zur finishenden Bearbeitung eines Werkstückabschnitts, mit einem Spindelstock und einem Reitstock zur Aufnahme des Werkstücks und zur Rotation des Werkstücks um eine Rotationsachse, mit einem Oszillationsantrieb zur Erzeugung einer zu der Rotationsachse parallelen, oszillierenden Relativbewegung zwischen Finishwerkzeug und Werkstück.
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Werkzeugmaschinen der vorstehend genannten Art werden insbesondere zur Bearbeitung von Lagerflächen von Werkstücken in Form von Kurbelwellen oder Nockenwellen verwendet. Hierbei werden die Lagerflächen der Werkstücke mittels eines Finishwerkzeugs (bspw. ein Finishstein oder ein Finishband) bearbeitet, indem das Finishwerkzeug gegen einen Werkstückabschnitt angedrückt wird. Während dieser Bearbeitung rotiert das Werkstück um eine Rotationsachse. Dieser Bewegung wird eine oszillierende, parallel zu der Rotationsachse gerichtete Bewegung überlagert, welche zwischen dem Werkstück und dem Finishwerkzeug stattfindet.
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Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren können besonders hohe Oberflächenqualitäten erzeugt werden. Solche Oberflächenqualitäten sind mit einer nur schleifenden Werkstückbearbeitung nicht oder nur mit einem extrem hohen Aufwand darstellbar. Allerdings ist der für eine Finishbearbeitung eines Werkstücks erforderliche, gerätetechnische Aufwand relativ hoch. Dies liegt auch daran, dass im Zuge einer Finishbearbeitung eines Werkstücks oft auch zu einer Werkstückachse konzentrisch angeordnete Werkstückumfangsflächenabschnitte finishend bearbeitet werden, beispielsweise die Lagerflächen für ein Pleuellager einer Kurbelwelle. Diese Lagerflächen folgen bei der Rotation der Kurbelwelle einem Orbit, sodass das Finishwerkzeug, das diese Lagerfläche bearbeitet, ebenfalls einem Orbit folgen muss und entsprechende Bewegungsfreiheitsgrade haben muss. Hinzu kommt, dass bei Bearbeitung einer Kurbelwelle der Anzahl der Zylinder eines Motors entsprechend viele Lagerflächen für Pleuellager vorgesehen sind. Gleichzeitig wird üblicherweise eine noch höhere Anzahl von Hauptlagerflächen der Kurbelwelle bearbeitet, sodass entlang der Kurbelwelle gesehen für die Kurbelwelle beispielsweise eines Vierzylinderreihenmotors neun Finishwerkzeuge für vier Pleuellager und fünf Hauptlager in Eingriff mit der Kurbelwelle stehen. Damit eine Bearbeitung sämtlicher Lagerflächen gleichzeitig erfolgen kann, ist es erforderlich, dass die einzelnen Finishwerkzeuge sehr schmal bauen, um sie nebeneinander und parallel zu der Rotationsachse der Kurbelwelle an der Werkzeugmaschine anordnen zu können.
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Die vorstehenden Faktoren tragen dazu bei, dass die Finishbearbeitung von Werkstücken einen hohen gerätetechnischen Aufwand erfordert. Da es aber erforderlich ist, die nur im Wege einer Finishbearbeitung herstellbaren Oberflächenqualitäten beizubehalten, besteht Bedarf, den für eine Finishbearbeitung eines Werkstücks erforderlichen gerätetechnischen Aufwand zu verringern.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine und ein Verfahren zur zur finishenden Bearbeitung von Werkstücken anzugeben, die eine kostengünstigere Finishbearbeitung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Spindelstock und der Reitstock relativ zu dem Maschinengestell entlang einer quer zu der Rotationsachse verlaufenden Verfahrachse verfahrbar sind, zwischen einer Bearbeitungsposition, in welcher ein zwischen Spindelstock und Reitstock aufgenommenes Werkstück finishend bearbeitbar ist, und einer Transferposition, in welcher ein zu finishendes Werkstück zwischen Spindelstock und Reitstock aufnehmbar und ein finishend bearbeitetes Werkstück abgebbar ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Spindelstock und der Reitstock relativ zu dem Maschinengestell entlang einer quer, insbesondere senkrecht, zu der Rotationsachse verlaufenden Verfahrachse verfahrbar sind. Zwar geht dies im Vergleich zu einer konventionellen Werkzeugmaschine zunächst mit einer Erhöhung des gerätetechnischen Aufwands einher, da für den Spindelstock und den Reitstock entsprechende Längsführungen und ein Verfahrantrieb vorgesehen werden müssen. Allerdings ist es durch die Bewegbarkeit des Spindelstocks und des Reitstocks möglich, auf eine Bewegbarkeit der Finishwerkzeuge und der entsprechenden Finishwerkzeughalter in Richtung quer zu der Rotationsachse zu verzichten.
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Erfindungsgemäß wurden folgende Nachteile des Standes der Technik erkannt: Bei der Finishbearbeitung einer Kurbelwelle wird jede der Lagerflächen der Kurbelwelle mit einem eigenen Finishband bearbeitet, welches jeweils mit zangenartigen Armen in Eingriff mit einer jeweiligen Lagerfläche der Kurbelwelle gebracht wird. Um eine Kurbelwelle in den Eingriffsbereich der zangenartigen Arme, also in den Arbeitsbereich des Finishwerkzeugs, einbringen zu können, werden die Arme geöffnet, die Kurbelwelle positioniert und die Zangenarme wieder geschlossen. Nach der Finishbearbeitung genügt es bei einem konventionellen, feststehenden Spindelstock und Reitstock nicht, die zangenartigen Arme lediglich zu öffnen; vielmehr müssen die zangenartigen Arme der einzelnen Finishwerkzeuge in Richtung quer zu der Rotationsachse der Kurbelwelle verfahren werden, sodass ein Zugriff auf ein zwischen Spindelstock und Reitstock angeordnetes Werkstück möglich ist. Ein solcher Zugriff erfolgt bei konventionellen Maschinen insbesondere mit einem Portallader, der ein unbearbeitetes Werkstück von oben her in den Bereich zwischen feststehendem Spindelstock und Reitstock einbringt und ein bearbeitetes Werkstück in Richtung nach oben aus dem Bereich zwischen Spindelstock und Reitstock entfernt.
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Die bei konventionellen Werkzeugmaschinen erforderliche Bewegbarkeit der Finishwerkzeuge in einer Richtung quer zu der Rotationsachse ist nachteilig, da die Finishwerkzeughalter jeweils einzeln mit Energie versorgt werden müssen, damit die zangenförmigen Andrückarme mit einer hydraulischen Andrückkraft beaufschlag werden können, wodurch die jeweiligen Finishbänder gegen einen finishend zu bearbeitenden Werkstückabschnitt angedrückt werden können. Diese Energieversorgungsleitungen müssen bei einer Werkzeugmaschine mit feststehendem Spindelstock und Reitstock so verlegt werden, dass sie unabhängig von der Position der Finishwerkzeuge eine zuverlässige und sichere Energieversorgung gewährleisten. Aufgrund der Bewegbarkeit der Finishwerkzeughalter und Finishwerkzeuge der konventionellen Werkzeugmaschinen ist die Verlegung der Anschlüsse der Energieversorgungsleitungen bei den konventionellen Werkzeugmaschinen relativ aufwändig.
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Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ermöglicht es nun, die Finishwerkzeughalter und Finishwerkzeuge stationär an dem Maschinengestell der Werkzeugmaschine anzuordnen, sodass der Anschluss und die Verlegung von entsprechenden Energieversorgungseinrichtungen erheblich vereinfacht wird. Dieser Vorteil ist insbesondere bei einer hohen Anzahl von Finishwerkzeugen wertvoller als der für die Verfahrbarkeit von Spindelstock und Reitstock erforderliche Zusatzaufwand.
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Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Werkzeugmaschine in konventioneller Art und Weise mittels eines Portalladers zu bestücken. Hierfür genügt es, den Spindelstock und den Reitstock in die Transferposition zu verfahren, um ein finishend bearbeitetes Werkstück entnehmen zu können und ein unbearbeitetes Werkstück übergeben zu können.
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Vorzugsweise verläuft die Verfahrachse in horizontaler Richtung, sodass der Spindelstock und der Reitstock in einer horizontalen Ebene bewegt werden können. Auf diese Weise wird der zum Antrieb von Spindelstock und Reitstock längs der Verfahrachse erforderliche Aufwand minimiert.
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Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der Spindelstock und der Reitstock an einem Schlitten angeordnet sind, der entlang der Verfahrachse verfahrbar ist. Es genügt ein einzelner Antriebsmotor zum Antrieb des Schlittens, der sich dann gemeinsam mit dem Spindelstock und dem Reitstock entlang der Verfahrachse bewegt.
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Es kann sich bei der Verfahrachse um eine NC-Achse handeln. In jedem Fall ist es bevorzugt, dass die Bearbeitungsposition und die Transferposition des Spindelstocks und des Reitstocks durch mechanische Anschläge definiert sind. Vorzugsweise sind solche Anschläge fest mit dem Maschinengestell verbunden. Weiter ist es bevorzugt, wenn die Anschläge zumindest im Rahmen der Inbetriebnahme der Werkzeugmaschine einstellbar sind.
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Wie vorstehend bereits erwähnt, ist es möglich, die Werkzeugmaschine in konventioneller Art und Weise mittels eines Portalladers von oben her mit unbearbeiteten Werkstücken zu versorgen und bearbeitete Werkstücke nach oben hin wieder zu entfernen.
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Es ist jedoch besonders bevorzugt, wenn die Werkzeugmaschine eine Werkstückwechseleinrichtung mit zwei Werkstückaufnahmen aufweist, wobei die Werkstückaufnahmen jeweils zwischen einer Wechselposition, die mit der Transferposition des Spindelstocks und des Reitstocks korrespondiert, und einer Zusatzposition verlagerbar sind. Auf diese Weise kann ein Zwischenspeicher geschaffen werden, mittels welchem während der Finishbearbeitung eines ersten Werkstücks ein zweites, unbearbeitetes Werkstück in der Nähe des Arbeitsbereichs der Werkzeugmaschine vorgehalten werden kann. Eine Übergabe eines Werkstücks zwischen Spindelstock und Reitstock einerseits und der Werkstückwechseleinrichtung andererseits erfolgt in der Transferposition des Spindelstocks und des Reitstocks und in der Wechselposition der Werkstückwechseleinrichtung.
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Die Zusatzposition ist räumlich entfernt von der Wechselposition vorgesehen und bildet eine Schnittstelle der Werkzeugmaschine zur Zuführung eines unbearbeiteten Werkstücks und für den Abtransport eines bearbeitenden Werkstücks.
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Für den Fall, dass eine Werkstückwechseleinrichtung vorgesehen ist, ist es bevorzugt, wenn die Finishwerkzeughalter und -werkzeuge unbewegbar oder nur in einem geringfügig einstellbaren Maße an dem Maschinengestell angeordnet sind, da auf diese Weise der für die Energieversorgungsleitungen der Finishwerkzeuge erforderliche Raumbedarf minimiert werden kann. Der auf diese Weise eingesparte Bauraum steht dann im Gegenzug und bei unverändert großem Maschinengestell für die Werkstückwechseleinrichtung zur Verfügung.
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Insbesondere ist es bevorzugt, wenn eine Werkstücktransporteinrichtung vorgesehen ist, welche der Werkstückwechseleinrichtung finishend zu bearbeitende Werkstücke zuführt und welche der Werkzeugwechseleinrichtung finishend bearbeitete Werkstücke abnimmt. Hierbei kann es sich um einen sich bekannten Portallader handeln, der dann aber nicht unmittelbar zur Bestückung des Spindelstocks und des Reitstocks dient, sondern zur Bestückung der Werkstückwechseleinrichtung. Eine solche Bestückung (und eine Abnahme eines bearbeiteten Werkstücks) erfolgt vorzugsweise in der Zusatzposition einer der Werkstückaufnahmen der Werkstückwechseleinrichtung.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn die Werkstückaufnahmen mittels eines gemeinsamen Antriebs verlagerbar sind. Hierdurch ist es möglich, gleichzeitig ein bearbeitetes Werkstück aus der Wechselposition in die Zusatzposition zu verlagern und ein unbearbeitetes Werkstück aus der Zusatzposition in die Wechselposition. Außerdem kann der für die Verlagerung der beiden Werkstücke erforderliche Aufwand begrenzt werden, da nur ein Antrieb angesteuert werden muss.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem gemeinsamen Antrieb um einen Drehantrieb, wobei die Werkstückaufnahmen jeweils entlang einer kreisförmigen Bewegungsbahn um eine zentrale Achse verlagerbar sind. Auf diese Weise werden die Werkstücke in einer Bewegungsebene gehandhabt, welche quer zu der Rotationsachse verläuft, wobei der Drehantrieb ein "Vertauschen" von zwei Werkstücken auf engem Raum ermöglicht. Für den Fall, dass die Wechselposition und die Zusatzposition bezogen auf die Schwerkraftrichtung auf derselben Höhe angeordnet sind, bewegt sich im Zuge des "Vertauschens" von zwei Werkstücken eines der Werkstücke entlang einer ersten halbkreisförmigen Bewegungsbahn in einem Bereich oberhalb der zentralen Drehachse; das andere Werkstück bewegt sich im selben Drehsinn um die Drehachse, jedoch entlang einer zweiten halbkreisförmigen zweiten Bewegungsbahn in einem Bereich unterhalb der zentralen Drehachse.
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Für eine einfache und zuverlässige Aufnahme der Werkstücke an der Werkstückwechseleinrichtung ist es bevorzugt, wenn die Werkstückaufnahmen prismenförmige Werkstückauflagen aufweisen, wobei eine Ausgleichseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Orientierung der Werkstückaufnahmen entlang der kreisförmigen Bewegungsbahnen der Werkstückaufnahmen unverändert bleibt. Die prismenförmigen Werkstückauflagen ermöglichen es, Werkstücke allein durch Wirken der Schwerkraft an den Werkstückaufnahmen festzuhalten. Die Ausgleichseinrichtung bewirkt nun, dass die entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben offenen Werkstückauflagen nicht verdreht werden, wodurch sich die Werkstücke von den Werkstückaufnahmen lösen würden. Bei der Ausgleichseinrichtung kann es sich um einen mechanisch oder steuerungstechnisch mit dem Antrieb der Werkstückwechseleinrichtung gekoppelten Zusatzantrieb handeln. Besonders bevorzugt ist es, die Antriebsbewegung des Antriebs der Werkstückwechseleinrichtung mit einer mechanischen Zwangssteuerung zu koppeln, welche die Werkstückaufnahmen immer in der derselben Orientierung hält.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur finishenden Bearbeitung von Werkstücken unter Verwendung einer vorstehend beschriebenen Werkzeugmaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge:
- – Anordnen eines finishend zu bearbeitenden, ersten Werkstücks an einer Werkstückaufnahme der Werkstückwechseleinrichtung
- – Anordnen der Werkstückaufnahme in der Wechselposition und Anordnen des Spindelstocks und des Reitstocks in der Transferposition
- – Übergeben des ersten Werkstücks von der Werkstückaufnahme an Spindelstock und Reitstock
- – Verfahren des Spindelstocks und des Reitstocks mit dem ersten Werkstück in die Bearbeitungsposition
- – Anlegen des Finishwerkzeugs an einen Werkstückabschnitt des ersten Werkstücks und Materialabtrag bei Rotation des Werkstücks und gleichzeitiger Oszillation des Werkstücks und/oder des Finishwerkzeugs in zu der Rotationsachse paralleler Richtung
- – Entfernen des ersten Finishwerkzeugs von dem Werkstückabschnitt
- – Verfahren des Spindelstocks und des Reitstocks mit dem ersten Werkstück in die Transferposition
- – Übergeben des ersten Werkstücks an eine erste Werkstückaufnahme der Werkstückwechseleinrichtung, die sich in der Wechselposition befindet,
- – Verlagern der ersten Werkstückaufnahme und des ersten Werkstücks in die Zusatzposition.
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Bei einem besonders bevorzugten Verfahren ist zusätzlich vorgesehen, dass a) ein zweites, finishend zu bearbeitendes Werkstück an der zweiten Werkstückaufnahme der Werkstückwechseleinrichtung angeordnet wird und b) die zweite Werkstückaufnahme und das zweite Werkstück in die Wechselposition verlagert werden.
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Der Schritt a) wird vorzugsweise durchgeführt, während der Spindel- und der Reitstock in der Bearbeitungsposition sind und das erste Werkstück finishend bearbeitet wird. Auf diese Weise kann die Bereitstellung eines zweiten, noch unbearbeiteten Werkstücks in einem Zeitraum durchgeführt werden, in welchem die Werkzeugmaschine gerade ein anderes Werkstück bearbeitet, also im Rahmen einer Hauptzeit aktiv ist.
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Der Schritt b) wird vorzugsweise gleichzeitig mit der Verlagerung der ersten Werkstückaufnahme und des ersten Werkstücks aus der Transferposition in die Zusatzposition durchgeführt, sodass die Nebenzeiten zur Überführung des ersten Werkstücks aus der Wechselposition in die Zusatzposition und zur Überführung des zweiten Werkstücks aus der Zusatzposition in die Wechselposition gleichzeitig ablaufen und sich nicht addieren.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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In der Zeichnung zeigt
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1 eine Vorderansicht einer Ausführungsform einer Werkzeugmaschine;
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2 eine Ansicht der Werkzeugmaschine gemäß 1 längs einer in 1 mit II-II bezeichneten Schnittebene;
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3 eine Seitenansicht der der Werkzeugmaschine gemäß 1 entsprechend einer in 1 mit III bezeichneten Sichtrichtung, wobei ein Spindelstock und ein Reitstock eine Bearbeitungsposition einnehmen; und
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4 eine der 3 entsprechende Ansicht, wobei der Spindelstock und der Reitstock eine Transferposition einnehmen.
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Eine Ausführungsform einer Werkzeugmaschine ist in den 1 bis 4 insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Werkzeugmaschine 10 weist ein auf einer Aufstellfläche aufstellbares Maschinengestell 12 auf, das zur Anordnung von Finishwerkzeughaltern 14 dient. Insbesondere weisen die Finishwerkzeughalter 14 zangenförmige Andrückarmen 16 auf, die ein an sich bekanntes und daher nicht dargestelltes Finishband gegen Werkstückabschnitte eines Werkstücks 18 andrücken. Bei dem Werkstück 18 handelt es sich insbesondere um eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle.
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Im Zuge der weiteren Beschreibung wird ein Werkstück allgemein mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet. Im Zusammenhang mit der Handhabung unterschiedlicher Werkstücke 18 wird ein erstes Werkstück mit dem Bezugszeichen 18a und ein zweites Werkstück mit dem Bezugszeichen 18b bezeichnet.
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Zum Halten und zum Rotieren eines Werkstücks 18 weist die Werkzeugmaschine 10 einen Spindelstock 20 und einen Reitstock 22 auf. Der Spindelstock 20 und der Reitstock 22 definieren eine Rotationsachse 24, um welche herum sich ein Werkstück 18 im Zuge einer finishenden Bearbeitung dreht. Dieser Rotationsbewegung wird eine Oszillationsbewegung überlagert. Hierbei findet eine Relativbewegung zwischen Finishwerkzeug und Werkstück 18 statt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass eine Gesamtheit von Spindelstock 20, Werkstück 18 und Reitstock 22 mittels eines Oszillationsantriebs 25 in einer Richtung parallel zu der Rotationsachse 24 hin und her (oszillierend) angetrieben wird. Es ist auch möglich, mittels eines Oszillationsantriebs die Finishwerkzeughalter 14 und die Finishwerkzeuge oder aber eine gemeinsame Basis 26 für eine Mehrzahl von Finishwerkzeughaltern 14 und Finishwerkzeugen in einer Richtung parallel zu der Rotationsachse 24 oszillierend anzutreiben.
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Der Spindelstock 20 und der Reitstock 22 sind jeweils auf Trägern 28, 30 gelagert und relativ zu den Trägern 28, 30 in zu der Rotationsachse 24 parallelen Richtungen bewegbar, sodass der Abstand zwischen Spindelstock 20 und dem Reitstock 22 für eine Bestückung mit einem Werkstück 18 vergrößerbar ist und für ein Einspannen eines Werkstücks 18 verkleinerbar ist. Diese Bewegbarkeit des Spindelstocks 20 und des Reitstocks 22 ist in 1 mit Doppelpfeilen angedeutet, die mit 20a und 22a bezeichnet sind.
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Die Träger 28 und 30 wiederum sind an einem gemeinsamen Schlitten 32 angeordnet, der mittels eines Schlittenantriebs 34 (vergleiche 2) entlang einer horizontalen Verfahrachse 36 verfahrbar ist. Bei dem Schlittenantrieb 34 kann es sich beispielsweise um einen Hydraulikzylinder handeln. Die Verfahrachse 36 wird definiert durch mindestens eine, vorzugsweise mehrere Linearführungen 38 (vgl. 1), welche zwischen dem Maschinengestell 12 und dem Schlitten 32 wirksam sind.
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In der 2 sind der Spindelstock 20 und der Reitstock 22 in der Bearbeitungsposition angeordnet, sodass ein zwischen Spindelstock 20 und Reitstock 22 gehaltenes Werkstück 18 mit einem Finishwerkzeug bearbeitbar ist. In den 2 und 3 ist der Schlitten 32 so positioniert, dass der Spindelstock 20 und der Reitstock 22 ihre Bearbeitungsposition einnehmen. Diese Position ist in 4 mit dem Buchstaben B bezeichnet. In 4 ist der Schlitten 32 in einer von der Bearbeitungsposition B entfernten Zusatzposition dargestellt. Aus dem Vergleich der 2 bis 4 ist erkennbar, dass die Überführung des Schlittens 32 aus der Bearbeitungsposition B in die Transferposition einen horizontalen Transport eines Werkstücks 18 ermöglicht, ohne mit den zangenartigen Armen 16 der Finishwerkzeughalter 14 zu kollidieren.
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Es wäre möglich, den Spindelstock 20 und den Reitstock 22 in der Transferposition mit einer Werkstücktransporteinrichtung 40 in Form eines Portalladers mit Werkstücken 18 zu bestücken.
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Es ist jedoch besonders bevorzugt, wenn die Werkzeugmaschine 10 eine Werkstückwechseleinrichtung 42 aufweist, die insbesondere bezüglich des Maschinengestells 12 ortsfest ist und weiter vorzugsweise mit dem Maschinengestell 12 verbunden ist.
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Die Werkstückwechseleinrichtung 42 umfasst einen Träger 44 zur Verbindung mit dem Maschinengestell 12. An dem Träger 44 ist ein Antriebsmotor 46 angeordnet, der über ein Getriebe 47 eine zentrale Drehachse 48 antreibt, welche wiederum einen Haltearm 50 um die zentrale Drehachse 48 verdreht. An den einander entgegengesetzten Enden des Haltearms 50 sind zwei Werkstückaufnahmen 52 und 54 vorgesehen, an welchen jeweils ein Werkstück 18 aufnehmbar ist.
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Die Werkstückwechseleinrichtung 42 umfasst Zusatzgetriebe 56, die mit der zentralen Drehachse 48 mechanisch zwangsgekoppelt sind und auf Drehachsen der Werkstückaufnahmen 52, 54 wirken. Die Zusatzgetriebe 56 bewirken, dass die Werkstückaufnahmen 52 und 54 mit nach oben offenen, prismenförmigen Werkstückauflagen 58, 60 hinsichtlich ihrer Orientierung in konstanter Lage gehalten werden, unabhängig davon, wo sich eine Werkstückaufnahme 52, 54 entlang einer kreisförmigen Bewegungsbahn um die zentrale Drehachse 48 befindet. Die Zusatzgetriebe 56 bilden somit eine Ausgleichseinrichtung.
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In 2 ist eine erste Werkstückaufnahme 52 in einer Wechselposition dargestellt, welche die Übergabe und Annahme eines Werkstücks an und von Spindelstock 20 und Reitstock 22 ermöglicht, wenn sich diese in ihrer Transferposition befinden.
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Eine zweite Werkstückaufnahme 54 ist in 2 in der Zusatzposition dargestellt. Es ist bevorzugt, dass die Werkstücktransporteinrichtung 40, beispielsweise ein Portallader, unbearbeitete Werkstücke der Werkstückwechseleinrichtung 42 zuführen und zwar in einer Zusatzposition einer Werkstückaufnahme 52, 54.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise der Werkzeugmaschine 10 und ein bevorzugtes Verfahren zur finishenden Bearbeitung von Werkstücken 18 beschrieben.
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In einem Ausgangszustand der Werkzeugmaschine 10 sind die zangenartigen Arme 16 der Finishwerkzeughalter 14 geöffnet. Der Spindelstock 20 und der Reitstock 22 befinden sich in der Transferposition und weisen einen vergrößerten Abstand zueinander auf. Die Werkstückaufnahme 52 und 54 sind unbelegt. Die erste Werkstückaufnahme 52 befindet sich in der Zusatzposition; die zweite Werkstückaufnahme 54 in der Wechselposition.
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Ausgehend von diesem Ausgangszustand wird ein erstes Werkstück 18a mittels der Werkstücktransporteinrichtung 40 zugeführt und in der ersten Werkstückaufnahme 52 abgelegt. Anschließend wird die erste Werkstückaufnahme 52 mittels des Antriebs 44 aus der Zusatzposition in die Wechselposition verbracht.
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Anschließend wird der Abstand zwischen Spindelstock 20 und Reitstock 22 verkürzt, sodass Spitzen von Spindelstock 20 und Reitstock 22 mit Stirnflächen des ersten Werkstücks 18a in Eingriff kommen und das Werkstück zwischen sich einspannen.
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Anschließend werden der Spindelstock 20 und der Reitstock 22 aus der Transferposition in die Bearbeitungsposition verfahren, unter Verwendung des Schlittenantriebs 34.
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Jetzt ist der in 2 dargestellte Zustand erreicht.
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Hieran anschließend erfolgt eine Finishbearbeitung des Werkstücks 18a, indem die zangenartigen Arme 16 geschlossen und die (nicht dargestellten) Finishbänder gegen die einzelnen Werkstückabschnitte des ersten Werkstücks 18a angedrückt werden. Hierbei wird das Werkstück 18a mittels des Spindelstocks 20 rotierend um die Rotationsachse 24 angetrieben; dieser Rotationsbewegung wird in vorstehend beschriebener Art und Weise eine Oszillationsbewegung überlagert, sodass jeder finishend bearbeitete Werkstückabschnitt mit einer für das Finishverfahren charakteristischen Kreuzschliffstruktur versehen wird.
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Während der vorstehend beschriebenen finishenden Bearbeitung des ersten Werkstücks 18a wird der zweiten Werkstückaufnahme 54 mittels der Werkstücktransporteinrichtung 40 ein zweites, unbearbeitetes Werkstück 18b zugeführt. Hierbei befindet sich die zweite Werkstückaufnahme 54 in der Zusatzposition.
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Nach Abschluss der finishenden Bearbeitung des ersten Werkstücks 18a öffnen die zangenartigen Arme 16 für eine Freigabe des ersten Werkstücks 18a. In dem zwischen Spindelstock 20 und Reitstock 22 noch eingespannten Zustand wird das erste Werkstück 18a mittels des Schlittens 32 aus der Bearbeitungsposition in die Transferposition gemäß 4 verbracht.
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Anschließend wird der Abstand zwischen dem Spindelstock 20 und dem Reitstock 22 vergrößert, sodass das erste Werkstück 18a freigegeben wird und auf der ersten Werkstückaufnahme 52 abgelegt wird, welche sich in der Wechselposition befindet.
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In dem jetzt beschriebenen Zustand liegt also das finishend bearbeitete erste Werkstück 18a in der Wechselposition der ersten Werkstückaufnahme 52 auf der prismenförmigen Werkstückauflage 58 auf. Das zweite, noch unbearbeitete Werkstück 18b liegt auf der prismenförmigen Werkstückauflage 60 und der zweiten Werkstückaufnahme 54 auf, die sich in der Zusatzposition befindet.
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Von diesem Zustand ausgehend wird der Antrieb 44 der Werkstückwechseleinrichtung 42 so angesteuert, dass sich der Haltearm 50 um 180° um die zentrale Drehachse 48 dreht. Hierbei bewegen sich dann die Werkstückaufnahmen 52 und 54 jeweils entlang halbkreisförmiger Bewegungsbahnen um die zentrale Drehachse 48 herum, bis die Werkstückaufnahmen 52 und 54 und die dort jeweils gehaltenen Werkstücke 18a, 18b die Positionen vertauscht haben, sodass also das erste Werkstück 18a aus der Wechselposition in die Zusatzposition verlagert wurde und gleichzeitig das zweite Werkstück 18b aus der Zusatzposition in die Wechselposition verlagert wurde.
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Anschließend kann das erste Werkstück 18a mittels der Werkstücktransporteinrichtung 40 von der Werkstückwechseleinrichtung 42 entfernt werden, indem die Werkstücktransporteinrichtung 40 das erste Werkstück 18a aus der prismenförmigen Werkstückauflage 58 der ersten Werkstückaufnahme 52 entnimmt.
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Gleichzeitig zu der Entnahme des ersten Werkstücks 18a kann das zweite Werkzeug 18b in der Wechselposition der zweiten Werkstückaufnahme 54 zwischen dem Spindelstock 20 und dem Reitstock 22 eingespannt werden und anschließend dem Bearbeitungsbereich der Finishwerkzeuge zugeführt werden, indem der Schlitten 32 aus der Transferposition wieder in die Bearbeitungsposition verfahren wird.
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Die Zeit, in der das zweite Werkstück 18b finishend bearbeitet wird, kann wiederum genutzt werden, um ein drittes (nicht dargestelltes) Werkstück 18c zuzuführen, welches der ersten Werkstückaufnahme 52 zugeführt wird, die sich in der Zusatzposition der Werkstückaufnahme befindet und welche durch Entnahme des ersten Werkstücks 18a frei geworden ist.
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Die vorstehend beschriebene Werkzeugmaschine 10 ermöglicht einen im rückwärtigen Bereich der Finishwerkzeughalter 14 erheblich vereinfachten und platzsparenden Aufbau. Während der Bearbeitung eines Werkstücks 18a ist es möglich, die Bestückung mit einem folgenden Werkstück 18b vorzubereiten, sodass der eigentliche Austausch zwischen einem finishend bearbeiteten Werkstück 18a und einem unbearbeiteten Werkstück 18b in kürzester Zeit erfolgen kann.