| 1. | Werkzeugmaschine für die Bearbeitung von strangförmigen Werkstük- ken, mit einer Werkstückzuführung, einer Bearbeitungsvorrichtung mit einem Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstückes, welches Werkzeug dreh- und schwenkbar an einem Rahmen am Gehäuse der Maschine angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (5,105) an einem Werkzeugträger (35,135) auf einer Kreisbahn in einer Werkzeughalterung (31,131) um das Werkstück (13,113) herum verschieb- und feststellbar geführt ist und dass das Werkzeug (5,105) zusätzlich um eine parallel zur Kreisbahn verlaufende Achse (B oder D) schwenkbar ist. |
| 2. | Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeughalterung (35,135) in einem am portalförmigen Rahmen (9,109) der Maschine (1,101) befestigten Vertikalfuhrungsrahmen (25,125) vertikal verschiebbar und motorisch durch Antriebe (M2 und Ml) sowohl in der Werkzeughalterung (31,131) dreh- als auch mit der Werkzeughalterung (31,131) vertikal verschiebbar ist. |
| 3. | Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vertikalfuhrungsrahmen (25,125) an einem Längsführungsschlitten (17,117) befestigt und mit einem Antrieb (M4) längsverschiebbar und mit dem portalförmigen Rahmen (9,109) durch einen Antrieb (M4) drehbar ist. |
| 4. | Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsführungsrahmen (25,125) in einem Querführungsschlitten (20,120) verschiebbar gelagert und durch ein Antrieb (M5) antreibbar ist. |
| 5. | Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (105) auf einem mit einer Befestigungsplatte (138) verbundenen Arm (106) befestigt ist und die • Befestigungsplatte (138) drehbar auf einem am Werkzeugträger (135) befestigten Sockel (136) angeordnet und um eine parallel zur Werkzeughalterung (131) liegenden Achse (D) aus der Ebene der Kreisbahn schwenkbar ist. |
| 6. | Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vertikalfuhrungsrahmen (25) um die Achse (B), weiche vertikal verläuft, durch einen Abtrieb (M3) bezüglich dem Portal(9) verschwenkbar ist. |
| 7. | Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (5) stirnseitig am kreisringförmigen Werkzeugträger (35) befestigt ist und ausserhalb der Ebene durch die Werkzeughalterung (31) liegt. |
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung für die Bearbeitung von strangförmigen Werkstücken gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.
Seit geraumer Zeit finden gezogene Profile vermehrt Eingang im Apparate- und Maschinenbau. Die allseitige Bearbeitung solcher Profile erfordert flexible Werkzeugmaschinen, um ein rationelles Bearbeiten ohne häufiges Neueinspannen des Werkstückes zu ermöglichen.
Es sind bereits Werkzeugmaschinen der Firma Nikom in S-57522 Eksjö unter dem Namen "SPEEDLINE" bekannt, bei denen die Werkstücke auf einer Werkstückzuführung der Bearbeitungsvorrichtung zugeführt werden. Eine bekannte Bearbeitungsvorrichtung weist vier Bearbeitungswerkzeuge auf, die auf einem Rahmen mit rechteckförmigem Querschnitt angeordnet sind. Die Bearbeitungswerkzeuge können an ihren Befestigungsflächen um 360° gedreht und aus der Ebene der Befestigungsfläche heraus gegen das Werkstück, welches durch das Zentrum des Rahmens an der Maschine geführt wird, bewegt werden. Mit dieser bekannten Maschine lässt sich das Werk¬ zeug aus vier Richtungen einzeln oder gemeinsam bearbeiten. Bei Verwen¬ dung spezieller Werkzeuge, z.B. einem Fräser, kann auch eine Bearbeitung der Stirnfläche des in die Werkzeugmaschine eingeschobenen Werkstückes erfolgen. Bohroperationen in die stirnseitigen Wände sind nicht möglich.
Die Bearbeitung von nicht in der Vertikalen oder Horizontalen liegende Flächen oder das Anbringen von zur Vertikalen oder Horizontalen geneigt verlaufenden Bohrungen ist nur mit grossem Aufwand möglich. Der Einsatz von vier unabhängigen Bearbeitungsvorrichtungen ist sehr kostspielig und in vielen Fällen nicht ökonomisch, da nur eines oder al-
lenfalls zwei der Werkzeuge gleichzeitig in Einsatz genommen werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Werkzeug¬ maschine, bei der die Bearbeitung von strangförmigen Werkstücken mit ei¬ ner einzigen Bearbeitungsvorrichtung möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Werkzeugmaschine gemäss den kenn¬ zeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.
Durch die Anordnung der Bearbeitungsvorrichtung auf einer Kreisbahn, welche das Werkstück umschliesst, ist es möglich, die Bearbeitungsvor¬ richtung um das Werkstück herum zu führen und dieses im wesentlichen aus jeder beliebigen Winkellage zu bearbeiten. Durch die Lagerung der Bear¬ beitungsvorrichtung in einer um eine vertikale Achse schwenkbaren und vertikal verschiebbar angeordneten Halterung kann erreicht werden, dass die Werkzeugmaschine eine hohe Steifigkeit und damit eine hohe Präzision gewährleistet. Der die Bearbeitungsvorrichtung tragende Träger ist mit¬ tels einer Wälzlagerung am Halter präzise in Umfangsrichtung und axial geführt. Die Lagerung der Halterung an der Werkzeugmaschine kann sehr kräftig dimensioniert werden, da im Bereich über der Werkstückführung dazu genügend Raum zur Verfügung steht. Die Befestigung der Bearbei¬ tungsvorrichtung über der Werkstückführung ermöglicht eine einwandfreie Späneabfuhr unterhalb des Bearbeitungsbereiches.
Die um eine vertikale Achse schwenkbare Aufhängung der Halterung der Be¬ arbeitungsvorrichtung ermöglicht es, das Werkzeug auf die Stirnseite des Werkstückes zu führen und dort ebenfalls aus beliebigen Winkeln zur Werkstückstirnfläche Bearbeitungsoperationen auszuführen. Die Schwenkbarkeit des Werkzeuges, mit einem am Werkzeugträger angelenkten Arm, erlaubt die stirnseitige Bearbeitung von Werkstücken, ohne dass der Vertikalführungsrahmen verschwenkt werden muss.
Anhand zweier illustrierter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nä¬ her erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Werkzeugmaschine,
Figur 2 einen Querschnitt durch die Werkzeugmaschine längs Linie II - II in Figur 1,
Figur 3 eine Aufsicht auf die Werkzeugmaschine in Figur 1, einen Schnitt längs Linie III-III in Figur 2,
Figur 4 eine vergrösserte Darstellung des Werkzeugträgers und -halters,
Figur 5 einen Querschnitt durch die Bearbeitungsvorrichtung und das Werkzeug,
Figur 6 eine schematische Darstellung der um 90° gedrehten Bearbei¬ tungsvorrichtung für die stirnseitige Bearbeitung des Werk¬ stückes,
Figur 7 eine schematische Darstellung der Bearbeitungsrichtungen der Seitenflächen des Werkstückes,
Figur 8 eine schematische Darstellung der möglichen Bearbeitungsrich¬ tungen der Stirnfläche des Werkstückes,
Figur 9 eine Ansicht der Werkzeugmaschine in einer alternativen Ausgestaltung,
Figur 10 einen Ausschnitt durch die Werkzeugmaschine längs Linie X-X in Figur 9.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Werkzeugmaschine 1 be¬ schrieben, bei der die Bearbeitungsvorrichtung 3 als Werkzeug 5 eine Bohrspindel 4 trägt. Anstelle einer Bohrspindel 4 kann als Werkzeug 5 auch ein Fräser, ein Stanz- oder Schneidwerkzeug oder ein Schleifwerkzeug und dergleichen an der Bearbeitungsvorrichtung 3 aufgesetzt sein.
Die Werkzeugmaschine 1 weist ein Bearbeitungsgehäuse 7 auf, in dem ein verformungsstabiler Rahmen 9 eingesetzt ist, welcher die Bearbeitungs¬ vorrichtung 3 trägt. Der Werkzeugmaschine 1 ist eine Werkstückzuführung
11 vorgesetzt, mit welcher strangförmige Werkstücke 13, z.B. Profile, in die Bearbeitungsvorrichtung 3 in der Werkzeugmaschine 1 eingeschoben und positioniert werden können. Auf der anderen Seite der Werkzeugmaschine 1 ist eine Werkstückentnahme 15 angebaut, welche die bearbeiteten Werkstücke 13 von der Bearbeitungsvorrichtung 3 wegführt.
Die Werkstückzuführung 11 und die Werkstückentnahme 15 sind nicht Gegen¬ stand der Erfindung und ihr Aufbau, sowie ihre Funktionsweise wird nicht näher erläutert.
Am oberen Schenkel 8 des portalförmigen Rahmens 9 ist ein Längsführungsrahmen oder -schütten 17 seitlich in zwei Längsführungen 19 in Richtung Pfeil 1 verschiebbar gehalten. Die Längsführungen 19 ihrerseits sind in einem Querführungsrahmen oder -schütten 20 angeordnet, der seinerseits in Querführungen 21 am Rahmen 9 in Richtung der Pfeile q quergeführt ist.
Am Längsführungsrahmen 17 ist in der ersten Ausführung der Erfindung ein Wellenzapfen 23 befestigt, auf dem ein u-förmig ausgebildeter, nach unten ragender Vertikalführungsrahmen 25 durch Präzisionslager 26 um die vertikale Achse B drehbar gelagert ist.
In Vertikalführungen 27, z.B. Nuten 28, an den Innenseiten 30 der vertikal verlaufenden Schenkeln 29 des Vertikalführungsrahmens 25 ist eine plattenförmige Werkzeughalterung 31 vertikal verschiebbar geführt. Die Werkzeughalterung 31 weist eine zentrale kreisförmige Öffnung 33 auf, die dazu bestimmt ist, einen kreisringförmig ausgebildeten Werkzeugträger 35 mittels zwischen dem Werkzeugträger 35 und der Öffnung 33 eingesetzten Wälzlagerrollen 43 zu tragen (vergl. Fig. 5).
Auf dem ringförmigen Werkzeugträger 35 ist stirnseitig das Werkzeug 5 befestigt und mit diesem um die horizontal liegende Achse A durch das Zentrum der Öffnung 33 schwenkbar gehalten. Die Achse C und die Achse B des Wellenzapfens 23 des Werkzeuges 5 liegen folglich axial ausserhalb
des ringförmigen Werkzeugträgers 35.
Die Drehachse B des Wellenzapfens 23 schneidet vorzugsweise die Achse A der kreisförmigen Öffnung 33.
Aus der Figur 5 ist weiter ersichtlich, dass das Werkstück 13 für die Bearbeitung von dessen Seitenflächen 13a bis 13d durch den lichten Querschnitt 37 des Werkzeugträgers 35 hindurch geführt werden kann, so dass ein im wesentlichen beliebig langes Werkstück 13 bearbeitbar ist. Die Werkzeugachse C, im beschriebenen Beispiel die Achse des Bohrers 39, kann bezüglich der Werkstückoberflächen 13a bis 13d jeden gewünschten Winkel alpha einnehmen (vergleiche dazu auch Figuren 4 und 7). Der Winkel alpha der Werkzeugachse C muss dabei nicht in der Ebene senkrecht zum Werkstück 13 liegen, sondern kann durch Schwenken der Werkzeughalterung 31 um die Achse B aus der lotrechten Ebene heraus bewegt werden. Da die Werkzeugachse C, sowie die Schwenkachse B der Werkzeughalterung 31 axial ausserhalb des Werkzeugträgers 35 liegen, ist es möglich, die Werkzeughalterung 31 parallel zur Längsachse des Werkstückes 13 auszurichten und so die Stirnfläche 41 des Werkstückes 13 zu bearbeiten (Figur 6). Selbstverständlich kann der Werkzeugträger 35 auch in einem spitzen Winkel beta zur Längsrichtung des Werkstückes 13 angeordnet werden, so dass das Werkzeug 5 die Stirnfläche 41 in jedem Winkel zwischen 0° und 90° zu bearbeiten in der Lage ist (vergleiche Figuren 6 und 8).
Der Werkzeugträger 35 ist mittels geeigneten Wälzlagern 43, z.B. einem Rollenkäfig, an der Werkzeughalterung 31 präzise gelagert. Zur Verhinderung des Zutrittes von Schmutz und Spänen bei der Bearbeitung des Werkstückes 13 von unten, welche von der Bearbeitungsstelle am Werkzeugträger 35 nach unten fallen, sind am Werkzeugträger 35 Schutzbleche 45 angebracht. Anstelle der in Figur 5 dargestellten Schutzbleche 45 können selbstverständlich andere, im Werkzeugmaschinenbau bekannte Abdichtungselemente für die Drehlagerungen
eingesetzt werden.
Für die Vertikalführungen 27 für den Werkzeugträger 35 an der Werkzeughalterung 31 sind vorzugsweise ebenfalls Wälzlagerungen eingesetzt, wie sie im Werkzeugmaschinenbau häufig angewendet werden und bekannt sind. Da der Aufbau dieser Lagerungen nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist und dem Stand der Technik angehört, wird er nicht näher erläutert.
Die u-förmig ausgebildete Werkzeughalterung 31 bzw. der daran befestigte Wellenzapfen 23 ist durch ein ringförmiges, aus dem Stand der Technik bekanntes Präzisionslager 26 mit dem Längsschlitten 17 verbunden.
Der Längsschlitten 17 ist in analoger Weise wie die Werkzeughalterung 31 mittels linearen Lagern mit dem Querführungsrahmen 20 verbunden. Der Querführungsrahmen 20 seinerseits ist wiederum und analog mit linearen Lagern am Rahmen 9 quer verschiebüch geführt.
An sämtlichen Dreh- und Linearlagerungen sind Antriebe für die Dreh¬ bzw. Linearführung der gelagerten Elemente vorgesehen. Diese Antriebe sind der, besseren Übersichtlichkeit halber in den Figuren nur schematisch als Rechtecke mit einem "M" dargestellt; sie entsprechen den aus dem Stand der Technik bekannten Antrieben für Längs- und Drehlagerungen im Werkzeugmaschinenbau. Ml ist der Antrieb für die Vertikalbewegung der Werkzeughalterung 31, M2 dient als Antrieb des ringförmigen Werkzeugträgers 35, M3 ist der Antrieb für die Schwenkung des Vertikalführungsrahmens 25, M4 treibt den Längsführungsrahmen 17 und M5 den Querführungsrahmen 20 an.
Die Ansteuerung der Dreh- und Längsantriebe erfolgt über einen Rechner 47, der im Bearbeitungsgehäuse 7 oder beabstandet von der Maschine 1 aufgestellt sein kann. Der Rechner 47 ist dazu bestimmt und geeignet aufgebaut, um sämtliche Bewegungen der Bearbeitungsvorrichtung 3 dreidi-
mensional zu steuern. Es ist dabei möglich, eine Bearbeitung entweder durch die Voreinstellung des Werkzeuges bezüglich der Winkellage und dem Ort zum Werkzeug und durch Vorschub des Werkzeuges in der Werkzeugachse, hier dem Bohrer, vorzunehmen, oder der Vorschub des Werkzeuges, hier der Bohrer, wird durch entsprechendes gesteuertes Verschieben sämtlicher für die Bewegung notwendigen Elemente vorgenommen.
Mit einem in Figur 4 strichpunktiert dargestellten Stanzwerkzeug 49 kön¬ nen am Werkstück 13 auch Stanzoperationen durchgeführt werden. Dazu sind am Stanzwerkzeug 49 ein von aussen gegen das Werkzeug führbarer Stempel 51 und eine in das Innere des Werkstückes 13 ragende Matrize 53 angeordnet. Diese Ausgestaltung des Stanzwerkzeuges 49 ermöglicht es, die bei der Stanzoperation wirkende Kräfte innerhalb des Stanzwerkzeuges 49 aufzunehmen und den Werkzeugträger 35 und die Werkzeughalterung 31 frei von der Einleitung von Stanzkräften zu halten.
In der Ausgestaltung der Erfindung gemäss den Figuren 9 und 10 fällt die Schwenkbarkeit des Vertikalführungsrahmens 125 um eine vertikale Achse B weg. Der Rahmen 125 ist in dieser Ausgestaltung drehfest mit dem Längsführungsrahmen 117 verbunden. Die plattenförmige Werkzeughalterung 131 ist wiederum im Vertikalführungsrahmen 125 vertikal verschiebbar. In der Werkzeughalterung 131 ist in einer kreisförmigen Öffnung 133 ein kreisringförmig ausgebildeter Werkzeugträger 135 drehbar eingesetzt. Am Werkzeugträger 135 ist auf einem Sockel 136 ein Werkzeug 105 um die Achse D schwenkbar an einem Arm 106 angeordnet. In Figur 9 liegt der Arm 106 im wesentlichen in der Ebene der Werkzeughalterung 131. Das Werkzeug 105 nimmt folglich die gleiche Lage ein, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt. Mit einem Antrieb M6 kann die Befestigungsplatte 138, an welcher der Arm 106 befestigt ist, bezüglich dem Sockel 136 verdreht werden. In Figur 10 ist in gebrochenen Linien das Werkzeug 105 in einem um ca. 45° aus der vertikalen verschwenkten Stellung dargestellt. Die Befestigungsplatte 138 ist über eine Wälzlagerung (nicht dargestellt) mit dem Sockel 136 verbunden. Die Lagerung kann analog der in Figur 5
gezeigten Lagerung für den Werkzeugträger ausgestaltet sein und auch entsprechende Abdichtungen gegen Staub und herabfallende Spähne, sowie Kühlflüssigkeit aufweisen.
Für die Bearbeitung der Stirnfläche 141 eines Werkstückes 113 wird das Werkzeug 105 mit der Befestigungsplatte 138 auf dem Sockel 136 in Richtung des Pfeiles P gedreht (Darstellung in gebrochenen Linien in Figur 10). Die Bearbeitung kann dann sowohl rechtwinklig zur Stirnfläche 14 i oder in beliebig anderem Winkel erfolgen, weil sowohl das Werkzeug 105 um die Achse D drehbar ist, als auch der Sockel 136 auf dem Werkzeugträger 135 in der Werkzeughalterung 131 schwenkbar angeordnet ist.
Wie bereits eingangs erwähnt, ist der Aufbau der Werstückzu- und -abfüh- rung nicht Gegenstand dieser Erfindung. Ebenfalls nicht Gegenstand der Erfindung ist die Haltevorrichtung, mit der das Werkstück 13 während der Bearbeitung durch die Bearbeitungsvorrichtung 3 gehalten wird. Es wird daher auf eine Darstellung und eine Erläuterung der Haltevorrichtung verzichtet.
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