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Dokumentenidentifikation DE69923940T2 28.07.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001016499
Titel Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken und eine numerisch gesteuerte Drehmaschine
Anmelder Aktiebolaget SKF, Göteborg/Gotenburg, SE
Erfinder Zackrisson, Erling, 411 39 Göteborg, SE;
Caldana, Franco, 531 55 Lidkoeping, SE
Vertreter Beyer & Jochem Patentanwälte, 60322 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69923940
Vertragsstaaten DE, FR, GB, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.12.1999
EP-Aktenzeichen 991258799
EP-Offenlegungsdatum 05.07.2000
EP date of grant 02.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.07.2005
IPC-Hauptklasse B23Q 39/02
IPC-Nebenklasse B23Q 39/04   B23Q 7/04   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Bearbeitungsverfahren für Werkstücke und einer numerisch gesteuerten Drehmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.

In herkömmlichen Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken mit im wesentlichen kreisförmiger oder kurzer röhrenartiger Form, wie z. B. Laufbahnen für Wälzlager, werden Rohlinge Stück für Stück einer Drehmaschine zugeführt, um auf die gewünschte Form gedreht zu werden. Die Rohlinge sind entweder geschmiedet oder, in einigen Fällen, aus einem Rohr auf kleine Längen geschnittene Stücke.

Das Abschneiden der Röhren erfordert einen Aufwand an Zeit und Kosten im Hinblick auf die Rohrschneidmaschinen, was zu einer Erhöhung der Herstellungskosten führt. Eine weitere Unannehmlichkeit, die das Schneiden der Röhren auf kleine Längen belastet, bevor sie der Drehmaschine zugeführt werden, betrifft Abfall, da wenigstens 3 bis 5% Schrott von den Rohrschneidevorgängen übrig bleiben.

In der Industrie besteht eine ständig wachsende Nachfrage nach numerisch gesteuerten, automatischen Drehmaschinen, die zur Bearbeitung in der Produktion kleiner, mittlerer und hoher Stückzahlen angepaßt sind. Wie bekannt ist, erfordert die Produktion kleiner Stückzahlen ein häufiges Umrüsten der automatischen Maschine beim Übergang von einer Art Werkstück auf ein anderes, während Maschinen zur Herstellung großer Stückzahlen im allgemeinen kaum flexibel sind, da sie speziell für ein bestimmtes Produkt ausgelegt sind.

Die EP-A- 0 453 710 beschreibt eine numerisch gesteuerte Drehmaschine die folgendes umfaßt:

  • – zwei Trommeln, wobei jede Trommel zwei Wellen besitzt und um eine jeweilige Trommelachse drehbar angebracht ist, um die Wellen wahlweise zwischen wenigstens einer ersten Wellenbetriebsposition und einer zweiten Wellenbetriebsposition zu bewegen,
  • – zwei Werkzeughalterrevolver mit jeweils wenigstens einem Drehwerkzeug, das in Arbeitsbeziehung zu einem Werkstück positionierbar ist, welches an einer der Wellen an der ersten oder zweiten Wellenposition gehalten ist;
  • – eine Werkstückzuführstation an einer Seite der Drehmaschine, die mit ersten Mitteln zum Zuführen länglicher Rohlinge und zweiten Mitteln zum Zuführen vorgeformter Rohlinge zu einer Belade-/Entladeposition ausgerüstet ist;
  • – eine automatische Werkstückhandhabungsvorrichtung mit Werkstückgreifermitteln, die um eine Achse senkrecht zu den Trommelachsen schwenkbar sind;
  • – eine automatische Transfervorrichtung, die mit wenigstens zwei beabstandeten Werkstückklemmeinrichtungen ausgerüstet ist, wobei diese Vorrichtung einen ersten Bewegungsbereich, so daß die Klemmeinrichtungen parallel zu den Trommelachsen beweglich sind, und einen zweiten Bewegungsbereich besitzt, so daß die Klemmeinrichtungen zwischen der ersten Wellenbetriebsposition, der Belade-/Entladeposition und der automatischen Werkstückhandhabungsvorrichtung beweglich sind;
  • – Entlademittel zur Übergabe eines bearbeiteten Werkstückes von einer der Klemmeinrichtungen an Ausgabeübernahmemittel.

Die US-A- 5 020 402 beschreibt eine automatische Mehrfachspindeldrehmaschine mit einer einzigen Trommel und Schneidemitteln zum Abschneiden eines Endbereiches eines Stangenrohlings. Kreisförmige Elemente können bearbeitet und von einem Stangenrohling abgeschnitten werden, der koaxial durch eine Spannhülse zugeführt wird, die durch einige der Wellen der Drehmaschine vorgesehen ist. Der halbfertige Endbereich wird von dem Stangenrohling durch ein Schneidwerkzeug abgeschnitten und dann auf seiner anderen Seite bearbeitet.

Gegenüber dem vorgenannten Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine numerisch gesteuerte Drehmaschine zu schaffen, die in der Lage ist, grob geschmiedete Rohlinge oder Röhren, die in eine Mehrzahl von Stücken zu schneiden sind, zu bearbeiten und dabei die zuvor erörterten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine numerisch gesteuerte Drehmaschine zu schaffen, die flexibel ist, um mit der Herstellung kleiner, mittlerer und großer Stückzahlen umzugehen, und beim Übergang von einer Art von Werkstück auf ein anderes leicht umzurüsten ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe und weiterer Zielsetzungen ist erfindungsgemäß entsprechend einem ersten Aspekt eine numerisch gesteuerte Drehmaschine vorgesehen, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken vorgesehen, wie es im Anspruch 13 definiert ist.

Damit die vorliegende Erfindung gut verständlich wird, wird nachfolgend eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zu Beispielszwecken erörtert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Es zeigen:

1 eine aufgebrochene Stirnansicht einer erfindungsgemäßen, numerisch gesteuerten Drehmaschine;

2 eine Draufsicht der Drehmaschine nach 1 während eines ersten Verfahrensschrittes im Einklang mit der vorliegenden Erfindung;

35 Draufsichten der Drehmaschine während weiterer, aufeinanderfolgender Schritte des Verfahrens;

6 eine aufgebrochene Seitenansicht der Drehmaschine nach 1 während eines Rohrschneideschritts;

79 in vergrößertem Maßstab axiale Schnittansichten musterhafter, geschmiedeter Rohlinge, die durch die erfindungsgemäße Drehmaschine bearbeitet werden können.

Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 und 2 ist das Schutzgehäuse einer automatischen Drehmaschine mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Eine Zweiwellentrommel 12 ist um eine horizontale Achse A12 drehbar und bei diesem Beispiel mit zwei sich diametral gegenüberliegenden, sich drehenden Wellen 14, 16 ausgerüstet, die eine erste Wellenbetriebsposition I (in 1 auf der linken Seite) und eine zweite Wellenbetriebsposition II (auf der rechten Seite) haben. Wenn sich die Trommel 12 in der Betriebsanordnung gemäß 1 befindet, liegen die horizontalen Achsen AI und AII der Wellen in einer horizontalen Ebene Y, die durch die Trommelachse A12 läuft. Wie in 2 gezeigt ist, ist in dem vorliegenden Beispiel eine Spindel 18 auf der Welle 14 angebracht, während auf der Welle 16 ein Futter 20 montiert ist. Ein zweifacher Werkzeughalterrevolver 22 trägt eine Vielzahl an Drehwerkzeugen 24 und ist zur Rotation um und Bewegen entlang einer horizontalen Achse A22 senkrecht zu der Achse A12 und in der Ebene Y liegend montiert. Der Revolver 22 ist in der Nähe der Wellenposition II angeordnet, so daß eines oder mehrere der Drehwerkzeuge 24 in Arbeitsbeziehung zu einem Werkstück angeordnet werden können, das durch die Spindel 18 oder das Futter 20 gehalten ist, je nach dem, welches von diesen sich an der Wellenposition II befindet, wie nachfolgend erläutert werden wird. Beim vorliegenden Beispiel ist die zweite Wellenposition II ausschließlich eine Bearbeitungsposition, während die erste Wellenposition I eine Handhabungs- und Schneidposition ist.

Auf einer Seite des Schutzgehäuses 10 besitzt die Drehmaschine eine Röhrenzuführstation, die aus einem geneigten Vorratstisch zum Aufnehmen und Laden mehrerer länglicher Röhren 28 parallel zu der Längsachse A12 der Trommel 12 besteht. Die Begriffe "längs" und "transversal" sollten bei der Verwendung hier mit Bezug auf die Achse A12 der Trommel 12 verstanden werden.

Wie in 2 gezeigt ist, wird zu Beginn jedes Arbeitszyklus die vorderste der Röhren 28 schrittweise einer Druckvorrichtung 30 zugeführt. Die Druckvorrichtung 30, vorzugsweise in der Form eines hydraulischen Stellgliedes, besitzt einen in Längsrichtung ausfahrbaren Schaft 32, der zum Drücken der vordersten Röhre durch eine feststehende, röhrenförmige Versorgungsführung 34 an einer Stelle betätigt wird, die hier als Belade-/Entladeposition bezeichnet wird.

In äußerster Nähe zu der Versorgungsführung 34 ist eine automatische Werkstückhandhabungsvorrichtung 36 entlang einer Transversalachse A36 beweglich angetrieben. Die Handhabungsvorrichtung 36 besitzt einen Motor 38 und eine L-förmige Halteklammer 40, die um die Achse A36 verschwenkbar ist. Die Klammer 40 trägt eine Motoreinheit 42, die zum Drehen eines Paares von Kreisbacken 44 um eine Motorachse A42 senkrecht zu der Achse A36 ausgebildet ist. Die Öffnungs- und Schließbewegung der Backen 44 in einer Richtung transversal zu der Achse A42 wird entweder durch ein separates Stellglied (nicht gezeigt) oder durch die gleiche Motoreinheit 42 gesteuert.

Wie hier nachfolgend beschrieben ist, kann die Handhabungsvorrichtung 36 verschiedene Vorgänge durchführen, wie z. B. das Ablegen fertiger Produkte 29 auf einen Ausgabeförderer 48, das Handhaben der Werkstücke in einem zwischenliegenden Transferschritt während des Bearbeitens und das Funktionieren als eine Zuführvorrichtung, die einzelne vorgeformte oder geschmiedete Rohlinge 31 von einem optionalen Zuführförderer für Rohlinge aufnimmt, der in 3 bei 50 gestrichelt gezeigt ist.

An einer Position zwischen der Versorgungsführung 34 und der Wellenposition I besitzt die automatische Drehmaschine eine automatische Transfervorrichtung, die insgesamt mit 52 bezeichnet ist, um ein Werkstück zwischen dem zeitweise in der Wellenposition I angeordneten Futter oder der dort angeordneten Spindel und der seitlichen Position der Röhrenversorgungsführung 34 oder der Handhabungsvorrichtung 36 zu halten und zu übertragen, abhängig davon, welcher Schritt durchgeführt wird.

Die automatische Transfervorrichtung 52 besitzt eine Längswelle 54, die in numerisch gesteuerter Weise entlang ihrer Achse A54 beweglich ist, parallel zu der Achse A12 der Trommel 12. An dem freien Endbereich der Welle 54 ist ein Querträger 56 schwenkbar befestigt und zur Rotation um die Wellenachse A54 angetrieben.

Ein erster und ein zweiter Werkstückklemmkopf 58, 60 sind an jeweils einem der gegenüberliegenden Enden des Trägers 56 befestigt. Die Köpfe 58, 60 liegen in gleichem Abstand zu der Wellenachse A54, so daß sich dann, wenn der Träger 56 horizontal liegt, die Köpfe 58, 60 in Flucht mit der Achse AI der Wellenposition I bzw. der gegenüberliegenden Achse A28 an der Belade-/Entladeposition befinden.

Beide Klemmköpfe 58, 60 sind mit Klemmeinrichtungen 62, 64 zum lösbaren Greifen eines Werkstückes während des Betriebes versehen. Vorzugsweise ist der Klemmeinrichtung 64 des Kopfes 60 ein Aktuator 68 zum Ausfahren und Zurückziehen der Klemmeinrichtung 64 in Bezug auf den Kopf 60 in Längsrichtung zugeordnet.

Immer noch Bezug nehmend auf 1, ist eine Röhrenschneidvorrichtung 70 an einem geneigten Schieber 72 nahe der Wellenposition I befestigt. Die Röhrenschneidvorrichtung 70 trägt eine Mehrzahl von Röhrenschneidwerkzeugen 74 und ist entlang des Schiebers 72 zwischen einer niedrigeren Aktivstellung, in welcher wenigstens eines der Schneidwerkzeuge 74 an einer Röhre 28, die in dem Futter 20 in der Wellenposition I gehalten ist, angreifen kann, um einen Endbereich der Röhren (siehe 6) abzuschneiden, und einer höheren Passivstellung beweglich, in welcher die Schneidwerkzeuge nicht mit den Werkstücken zusammenwirken.

Auf einem Schwenkarm 76 ist ein Steuerpaneel 78 angebracht, durch welches sämtliche von der Drehmaschine durchgeführten Vorgänge programmiert und numerisch gesteuert werden können.

Nachfolgend wird ein exemplarischer Zyklus eines durch die erfindungsgemäße automatische Drehmaschine durchgeführten Verfahrens beschrieben.

Einer oder mehrere Stapel Röhren 28 vorgegebener Länge (n) werden auf den geneigten Tisch 26 geladen. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Länge jedes Stapels an Röhren vorab als eine Funktion der Axiallänge der Ringelemente bestimmt, die als fertige oder teilbearbeitete Produkte nach der Bearbeitung durch die Maschine erhalten werden.

In diesem Zusammenhang ist der Begriff "Ringelement" breit zu verstehen. Wie bekannt ist, ist eine numerisch gesteuerte Drehmaschine eine äußerst vielseitige Maschine, die in der Lage ist, eine große Bandbreite an Vorgängen und Bearbeitungen eines Werkstückes auf nahezu jegliche Form, die ein Rotationskörper ist, durchzuführen. Es versteht sich daher, daß die Erfindung gleichermaßen anwendbar auf andere Arten von Werkstücken ist. Beispielsweise können Vollstangen mit einer gegebenen Länge anstelle von Röhren verarbeitet werden mit dem Ziel, Elemente herzustellen, die keine Ringe sind.

Im nachfolgenden Text werden zur Herstellung ringförmiger Produkte, die jeweils eine axiale Länge von z. B. 9 mm haben, auf eine Länge von 800 mm geschnittene Röhren auf den Zuführtisch 26 geladen. Daher wird in der Annahme, daß ein Röhrenschneidwerkzeug mit einer Breite von 1 mm verwendet wird, das eine 1 mm breite Abtrennung bei jedem Schneidschritt verursacht, eine einzige Röhre 28 achtzig Ringe mit 9 mm ergeben, entsprechen der Formel: Lt = n·[LP + Lp0](1) wobei Lt = Länge einer Röhre

n = Anzahl von Stücken (Ringen), die man aus einer Röhre erhält

LP = Länge eines Stückes (Ringes)

LP0 = Verlustlänge beim Abtrennen. 800 mm (Röhre) = 80·[9 (Ring) + 1 (Abtrennung) mm].

In anderen Worten wird die Länge als ein Vielfaches der Länge des bearbeiteten Produktes gewählt, wobei die Abtrennlänge für jeden Ring, der aus der Röhre geschnitten wird, berücksichtigt wird. Auf diese Weise bleibt kein Abfall von den Röhren übrig.

Bezug nehmend auf 2, gelangt zu Beginn jedes Arbeitszyklus die vorderste Röhre 28 in Eingriff mit der Druckvorrichtung 30. Die Transfervorrichtung 52 wird in eine solche Stellung gebracht, daß der Querträger 56 horizontal ausgerichtet ist, um die Klemmeinrichtung 22 in axiale Ausrichtung mit der Röhrenversorgungsführung 34 zu bringen, und die Welle 54 wird etwas aus der in 2 in durchgezogener Linie dargestellten Stellung zurückgezogen, um die Klemmeinrichtung 62 näher an die Versorgungsführung 34 zu bringen, wie in der gepunkteten Linie bei 62a gezeigt ist. Dann wird die Druckvorrichtung betätigt, wobei der Schaft 32 sich nach vorne bewegt, um die Röhre 28 aus der Versorgungsführung 34 zu drücken, und die Röhre wird durch die Klemmeinrichtung 62 gegriffen.

Vorzugsweise ist die Röhrenzuführstation mit einer Sensoreinrichtung (nicht gezeigt) zur Erfassung der Länge der hereinkommenden Röhren ausgerüstet. Die Sensorvorrichtung stellt ein Signal zur Kontrolle des Betriebes des Drückers 30 zur Verfügung, so daß der Schaft 32 um eine geeignete Länge verlängert wird, die sicherstellt, daß die Röhre von der Klemmeinrichtung 62 korrekt gegriffen wird.

Sobald die Klemmeinrichtung 62 die Röhre hält, wird die Welle 54 in die Stellung zurückgefahren, die in 2 in durchgezogenen Linien dargestellt ist. Von hier wird der Träger 56 von der Transfervorrichtung um 180° um die Achse A54 verschwenkt, wobei er die Anordnung gemäß 3 erreicht, in welcher die Röhre 28 axial zu dem Futter 20 an der Spindelposition I fluchtet. Von dieser Position wird die Welle wiederholt zurückgezogen und nach vorne bewegt, wobei sich die Backen der Klemmeinrichtung 62 jedesmal schließen, um die Röhre 28 schrittweise in das Futter zu schieben, bis die Röhre nahezu vollständig in einen länglichen Sitz 17 der Welle 16 eingeführt ist. Ob ein vollständiges oder nur teilweises Einführen anzustreben ist, hängt von besonderen Verfahrensanforderungen ab. Die Tiefe des Einfügens kann automatisch durch entsprechendes Programmieren der Drehmaschine festgelegt werden.

Nachdem die Röhre in das Futter und den Sitz 17, wie erwähnt, eingeschoben worden ist, wird die Trommel 12 um 180° um die Trommelachse A12 gedreht, wobei das Futter 20 in die Wellenbetriebsposition II gebracht wird. Hier können das äußere Ende der Röhre 28 und die axial äußere Länge der innenzylindrischen Fläche der Röhre durch eines oder mehrere der Drehwerkzeuge 24 erreicht und auf die gewünschte Form gedreht werden (4).

Nach Abschluß dieses ersten Drehvorgangs, wird die Trommel wiederum um 180° gedreht, um das Futter 20 mit der Röhre 28 zurück in die Wellenposition I zu bringen. Die Welle 54 wird zunächst zurückgezogen, um es den Backen der Klemmeinrichtung 62 zu ermöglichen, das bereits bearbeitete äußere Ende der Röhre 28 zu greifen, und dann, nach dem Lösen der Backen des Futters 20, wird die Welle in Längsrichtung um ein vorbestimmtes Werkstück vorgeschoben, abhängig von der Länge des durch den Bearbeitungsvorgang zu erhaltenden Ringelements. Insbesondere entspricht ein solches vorbestimmtes Werkstück der Länge des Ringelements plus der Abtrennlänge entsprechend der Längsstärke des Röhrenschneidwerkzeuges 74.

Wie in 6 gezeigt ist, wird die Röhrenschneidvorrichtung 70 entlang des geneigten Schlittens 72 abgesenkt, um den bearbeiteten, äußersten Bereich des Reststückes der Röhre 28 mit Hilfe eines Röhrenschneidwerkzeuges 74 abzuschneiden. Ein solcher Schneidschritt wird durchgeführt, während die Backen der Klemmeinrichtung 62 noch das Ende der Röhre greifen, so daß dann, wenn der Endbereich der Röhre in ein Ringelement 29 ausgeschnitten worden ist, letzteres durch die Klemmeinrichtung gehalten wird.

Nachfolgend wird die Welle 54 nach vorne bewegt, um den Ring aus dem Futter zu entfernen. Der Träger 56 wird um 180° um die Achse A54 verschwenkt, um den Ring 29 in axialer Ausrichtung zu den Backen 44 der Handhabungsvorrichtung 36 zu bringen, die in der Zwischenzeit transversal (nach rechts in Bezug auf 5) verschoben worden ist, so daß die Backen 44 mit der Versorgungsführung 34 an der Belade-/Entladeposition ausgerichtet sind. Die Welle 54 wird wieder zurückgezogen, wodurch der Ring 29 in die Nähe der Backen 44 gebracht wird. Die Backen 44 können dann den Ring, wie in 1 gezeigt, nehmen und um 180° um die Achse A42 – nun vertikal – verschwenken, um den Ring in eine horizontale Ebene zurückzuführen.

An diesem Punkt wird der Träger 56 um 180° verschwenkt, um den Kopf 60 in Flucht mit den Backen 44 zu bringen, so daß die Greifeinrichtung 64 des Kopfes 60 den Ring 29 aus den Backen 44 nehmen kann. Von hier aus verschwenkt der Träger 56 um weitere 180° um die Achse A54 und erreicht die in 5 gezeigte Anordnung. Der Ring 29 liegt axial fluchtend zu der Wellenposition I, wo sich nunmehr die Spindel 18 befindet, da die Trommel 12 in der Zwischenzeit um 180° gedreht worden ist. Dann wird die Welle 54 um ein solches Ausmaß zurückgezogen, daß der Kopf 60 die mit 60a bezeichnete Stellung erreichen und den Ring 29 auf die Spindel 18 setzen kann. Um den Vorgang (nicht dargestellt) des Drehens der äußeren zylindrischen Fläche des Ringes 29 und seiner Stirnfläche, wo das Abschneiden durchgeführt worden ist, durchzuführen, muß die Trommel 12 gedreht werden, um die Spindel 18 in die Wellenposition II zu bringen, wo ein Angriff des Ringes durch ein oder mehrere ausgewählte Schneidwerkzeuge 24 erfolgt.

Nachdem dieser zweite Drehvorgang abgeschlossen worden ist, wird die Trommel 12 noch einmal um 180° gedreht, um die Spindel zurück zu der Wellenposition I zu bringen, von wo der Ring 29 zunächst an die Greifmittel 64 weitergegeben wird und nach dem nochmaligen Schwenken des Trägers 56 der automatischen Handhabungsvorrichtung 36 an der Belade-/Entladeposition zugeführt wird. Abschließend legt die automatische Handhabungsvorrichtung 36 den fertigen oder halbfertigen Ring auf den Ausgabeförderer 48.

Die vorstehende Abfolge von Vorgängen wird wiederholt, bis das letzte Ringelement 29 der Röhre bearbeitet worden ist, wonach eine neue Röhre 28 durch die Druckvorrichtung 30 zugeführt und ein neuer Bearbeitungszyklus durchgeführt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Drehmaschine dafür ausgelegt, mit unter ultrahohem Druck stehendem Kühlmittel zusammenzuarbeiten, das an dem Werkzeughalterrevolver 22 mit einem Druck im Bereich zwischen 200 und 400 bar eingespritzt wird. Die unter Druck stehende Flüssigkeit ist sowohl im Hinblick auf das Kühlen der Schneidwerkzeuge als auch auf das Entfernen der Späne neben dem Zusammenwirken beim Abbrechen der Späne vom Werkstück wirksam. Diese Option zeigt sich als besonders vorteilhaft, wenn man das Drehen der Innenbohrung der Röhre durchführt.

Wie bekannt ist, neigen die Späne infolge der Zentrifugalkraft dazu, an der Oberfläche der Innenbohrung anhaftend zu verharren und folglich ist es wahrscheinlich, daß sie sich mit den Schneidwerkzeugen stören und deren Verschleiß beschleunigen. Wie schematisch in 4 und 6 dargestellt ist, wird das Kühlmittel zur Durchströmung der Innenbohrung der Röhre 28, wobei es die Späne aus dieser entfernt, und durch die Welle 16 und einen Kanal 65 gedrängt, der die Welle mit einem unteren Reservoir 66 verbindet.

Wie für den Fachmann ersichtlich ist, kann die Drehmaschine gleichzeitig zwei Werkstücke handhaben, deren Arbeitszyklen sich teilweise überlappen. Während die Röhre 28 dem ersten Drehschritt (z. B. dem Innendrehen) mit an der Wellenposition II befindlichem Futter 20 unterzogen wird, werden in der Überdeckungszeit die automatische Transfervorrichtung 52 und die Handhabungsvorrichtung 36 betätigt, um einen Ring 29, der von der Röhre 28 in einem vorhergehenden Schritt abgeschnitten und auf die Spindel 18 aufgesetzt worden ist, zurückzuführen. Dann erreicht die Spindel 18 (bestückt mit dem zuvor abgeschnittenen Ring 29) durch Drehen der Trommel 12, um das Futter 20 in die Wellenposition I zu bringen, die Wellenposition II. Gleichzeitig, während ein neuer Ringabschnitt von der Röhre 28 an der Wellenposition I abgeschnitten wird, wird der andere Ring 29 dem zweiten Drehvorgang (z. B. dem außenseitigen Drehen) an der Wellenposition II unterzogen.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Drehmaschine – obgleich die Abbildungen 2 bis 6 die Drehmaschine beim Durchführen eines Bearbeitungsverfahrens und Abschneiden kreisförmiger Elemente von einer Röhre 28 darstellen – gleichermaßen zum Bearbeiten von Serien einzelner, vorgeformter Rohlinge 31 dienen kann, beispielsweise geschmiedeter Rohlinge, oder sogar, weniger bevorzugt, ringförmiger Rohelemente, die von einer länglichen Röhre auf herkömmliche Weise vorgeschnitten sind. Beispiele für geschmiedete Rohlinge, die im Einklang mit der vorliegenden Erfindung bearbeitet werden können, sind in 7 bis 9 mit 31 bezeichnet.

Aufgrund des numerischen Steuerungssystems kann die Drehmaschine leicht umgerüstet werden, um Rohlinge mit unterschiedlichen Formen und Größen zu verarbeiten, indem man einfach von Zeit zu Zeit einen numerischen Code jedes Artikels eingibt.

Aus dem vorhergehenden ist offensichtlich, daß das Verfahren und die Drehmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung neben dem Überwinden der im einleitenden Teil der Beschreibung erörterten Nachteile es auch erlaubt, die folgenden Vorteile zu erreichen:

  • a) Das Auftreten von Schneidkosten wird im Vergleich zu Verfahren nach dem Stand der Technik beträchtlich reduziert, bei welchen einer Drehmaschine einzelne Rohlinge, die von einer Röhre abgeschnitten worden sind, zugeführt werden. Erfindungsgemäß braucht jede Röhre 28 (die eine Vielzahl von Ringstücken 29 ergibt) nur einmal auf eine vorbestimmte Länge geschnitten zu werden, wie zuvor erörtert, bevor sie der Drehmaschine zugeführt wird.
  • b) Röhren mit einer gemäß der zuvor erwähnten Gleichung (1) errechneten Länge, d. h. einem Vielfachen der Länge der Endprodukte (plus die Abtrennlänge) erlauben es, Abfall an Röhrenmaterial zu vermeiden.
  • c) Zugeführte Röhren, deren Länge zwischen 600 und 800 mm beträgt, sind ideal für den Transport in Stapeln auf den sogenannten europäischen Paletten mit Standardgröße. Die gleichen Paletten, die für die Handhabung der fertigen Produkte verwendet werden, können daher vorteilhaft auch für die Röhrenstapel eingesetzt werden. Ferner sind Röhren, die eine Länge innerhalb des zuvor erwähnten Bereiches haben, frei von Vibrationsproblemen, wenn sie mit hoher Drehzahl rotieren.
  • d) Die numerische Steuerung ermöglicht das leichte und einfache Umrüsten vom Röhrenzufuhrmodus auf den Rohlingzuführmodus im Betrieb und umgekehrt und ermöglicht es nebenbei, Werkstücke jeglicher gewünschter Form zu bearbeiten. Die Drehmaschine ist in der Lage, unabhängig von der Produktion hoher, mittlerer oder niedriger Stückzahlen zu arbeiten.
  • e) Mittels des Zuführsystems und der automatischen Transfervorrichtung erreicht man eine sehr niedrige Lade- und Entladezeit, wodurch eine gesteigerte Produktionsgeschwindigkeit ermöglicht wird.
  • f) Die Drehmaschine und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind ideal für das Bearbeiten kreisförmiger Elemente mit äußeren Durchmessern von ungefähr 30 bis ungefähr 160 mm, was den Bereich der meisten inneren und äußeren Laufbahnen für Lagervorrichtungen abdeckt.
  • g) Schließlich steigert die Verwendung von unter hohem Druck stehendem Kühlmittel die Wirtschaftlichkeit, da die Drehmaschine nicht angehalten werden muß, um Späne zu entfernen, die den Betrieb der Drehwerkzeuge behindern. Das Fehlen von Spänen, die sich mit den Werkzeugen stören, ist deswegen von Vorteil, weil die Lebensdauer der Werkzeuge verlängert wird und zudem die Anzahl der Stops zum Ersetzen von diesen, wenn sie verschlissen sind, reduziert wird. Weiterhin erlaubt das sofortige Entfernen der Späne es, die Drehzahl der Welle und folglich die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Während eine besondere Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, versteht es sich, daß diese Beschreibung lediglich zum Zwecke der Erläuterung dient und daß die Erfindung in keiner Weise darauf beschränkt ist. Verschiedene Abwandlungen werden für den Fachmann im Hinblick auf das vorstehende Beispiel offensichtlich. Insbesondere kann die Drehmaschine abweichend von der in 2 bis 6 gezeigten Anordnung beispielsweise mit einem zusätzlichen Werkzeughalterrevolver ausgerüstet sein, der an einem zusätzlichen Schlitten angebracht ist, um ein Drehen (oder andere Vorgänge) auch an der ersten Wellenposition durchzuführen, abhängig von den Herstellungsanforderungen.

Entsprechend den Anforderungen kann die Trommel auch statt mit einer Zwillingswellentrommel, wie hier beschrieben und dargestellt, mit drei oder mehr Wellen ausgerüstet sein, die in einem Kreis um die Rotationsachse der Trommel angeordnet sind. Die Wellen könnten auch unterschiedlich angeordnet sein, beispielsweise mit vertikal fluchtenden Betriebspositionen. Die in 1 gezeigte Anordnung ist jedoch bevorzugt, da sie es erlaubt, die Röhrenschneidvorrichtung 70 in einer angenehmen Position anzuordnen.


Anspruch[de]
  1. Numerisch gesteuerte Drehmaschine, die folgendes umfaßt:

    – eine einzige Trommel (12) mit wenigstens zwei Wellen (14, 16), wobei an wenigstens einer der Wellen (14) eine Drehmaschinenspindel (18) und an einer anderen der Wellen (16) ein Futter (20) angebracht ist, die Trommel um eine Trommelachse (A12) zum wahlweisen Bewegen der Wellen zwischen wenigstens einer ersten Wellenbetriebsposition (I) und einer zweiten Wellenbetriebsposition (II) drehbar montiert ist, und die beiden Wellen, die die Spindel (18) und das Futter (20) tragen, sich diametral bezüglich der Trommelachse (A12) gegenüberliegen;

    – wenigstens einen Werkzeughalterevolver (22) mit wenigstens einem Drehwerkzeug (24), das in Arbeitsbeziehung zu einem Werkstück (28, 29) positionierbar ist, welches an einer der Wellen (14, 16) in einer der ersten und zweiten Wellenbetriebspositionen (I, II) gehalten ist;

    – eine Werkstückzuführstation an einer Seite der Drehmaschine, die mit ersten Mitteln zum Zuführen länglicher Rohlinge in Form von Röhren oder Stangen (28) und zweiten Mitteln (36) zum Zuführen vorgeformter Rohlinge (31) zu einer Belade-/Entladeposition ausgerüstet ist;

    – eine automatische Werkstückhandhabungsvorrichtung (36) mit Werkstückgreifermitteln (44), die um eine Achse senkrecht zu der Trommelachse (A12) schwenkbar sind;

    – eine automatische Transfervorrichtung (52), die mit wenigstens zwei beabstandeten ersten und zweiten Werkstückklemmeinrichtungen (62, 64) ausgerüstet ist, wobei diese Vorrichtung (52) einen ersten Bewegungsbereich, so daß die Klemmeinrichtungen (62, 64) parallel zu der Trommelachse (A12) beweglich sind, und einen zweiten Bewegungsbereich besitzt, so daß die Klemmeinrichtungen (62, 64) zwischen der ersten Wellenbetriebsposition (I), der Belade-/Entladeposition und der automatischen Werkstückhandhabungsvorrichtung (36) beweglich sind, und die automatische Transfervorrichtung (52) folgendes umfaßt:

    – eine Längswelle (54), die in numerisch gesteuerter Weise entlang einer Achse (A54) parallel zu der Trommelachse (A12) gleitend beweglich ist;

    – einen Querträger (56), der schwenkbar um die Welle (54) befestigt und zur Rotation um die Wellenachse (A54) angetrieben ist; und

    – die erste und zweite Werkstückklemmeinrichtung (58, 62; 60, 64) an jeweils einem der gegenüberliegenden Enden des Trägers (56) sitzen;

    und wobei weiterhin wenigstens eine (60, 64) der Klemmeinrichtungen (58, 62; 60, 64) mit Betätigungsmitteln (68) zum Versetzen der Klemmeinrichtung (64) senkrecht zu dem Querträger (56) verknüpft ist;

    – Rohrschneidemittel (70, 74) mit einem Bewegungsbereich, der eine Aktivstellung zum Angreifen und Abschneiden eines Endbereiches (29) eines länglichen Rohlings (28) umfaßt, der an einer der Wellen (14, 16) gehalten ist; und

    – Entlademittel (36, 44) zur Übergabe eines bearbeiteten Werkstückes (29, 31) von einer der Klemmeinrichtungen (62, 64) an Ausgabeübernahmemittel (48).
  2. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Werkstückhandhabungsvorrichtung, die Entlademittel und die zweiten Mittel zum Zuführen vorgeformter Rohlinge durch eine einzige automatische Vorrichtung (36, 44) gebildet sind.
  3. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivstellung der Schneidevorrichtung (70) an einer (I) der Wellenbetriebspositionen (I, II) liegt.
  4. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtungen (68, 62; 60, 64) in gleichem Abstand von der Wellenachse (A54) liegen.
  5. Drehmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (56) eine Lage besitzt, in welcher die Klemmeinrichtungen (58, 62; 60, 64) jeweils zu der ersten Wellenbetriebsposition und der Belade-/Entladeposition ausgerichtet sind.
  6. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Werkstückhandhabungsvorrichtung (36) folgendes umfaßt:

    – ein Tragelement (40), das gleitend entlang und schwenkbar um eine Achse (A36) transversal zu der Trommelachse (A12) angetrieben ist;

    – Werkstückgreifermittel (44), die an dem Tragelement (40) angebracht und schwenkbar um eine Achse (A42) senkrecht zu der Transversalachse (A36) angetrieben sind; und

    – Betätigungsmittel (42) zum Steuern der Öffnungs- und Schließbewegung der Greifermittel (44) in einer Richtung transversal zu derjenigen der Transversalachse (A42).
  7. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel zum Zuführen länglicher Rohlinge aus einem geneigten Vorratstisch (26) zum Aufnehmen und Laden einer Mehrzahl länglicher Röhrenrohlinge (28) parallel zu der Trommelachse (A12) bestehen.
  8. Drehmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel zum Zuführen länglicher Rohlinge mit einer Druckbetätigungsvorrichtung (30) verknüpft sind, um den untersten Röhrenrohling (28) auf dem geneigten Tisch (26) entlang einer Versorgungsführung (34) zu der Belade-/Entladeposition zu drücken.
  9. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Eingabefördermittel (50) zum Zuführen vorgeformter Rohlinge (31) an einer Stelle nahe der Ausgabeempfangsmittel (48) und der ersten Mittel zum Zuführen länglicher Rohlinge vorgesehen sind.
  10. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Wellen (14, 16) mit einem Längssitz (17) zur Aufnahme eines der röhrenförmigen Rohlinge (28) in ihm versehen ist.
  11. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zum Einspritzen unter Hochdruck stehenden Kühlmittels an dem Werkzeughalterrevolver (22) aufweist.
  12. Drehmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter Kanalmittel (65) zum Verbinden eines sich durch wenigstens eine der Wellen (14, 16) erstreckenden Sitzes (17) mit einem Vorrat (66) aufweist.
  13. Bearbeitungsverfahren zum Herstellen einer Vielzahl kreis- oder röhrenförmiger Elemente (29) aus einem länglichen röhrenförmigen Rohling (28) unter Verwendung einer Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

    (a) das Bereitstellen wenigstens eines länglichen röhrenförmigen Rohlings (28) mit einer Länge (Lt), die sich als eine Funktion der Anzahl (n) und Länge (LP) der daraus zu erhaltenden röhrenförmigen Elemente (29) errechnet;

    (b) das Zuführen des wenigstens einen röhrenförmigen Rohlings (28) an einer Zuführstation einer numerisch gesteuerten Drehmaschine, die eine einzelne, um eine Trommelachse (A12) drehbare Trommel (12) mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Welle (14, 16) aufweist, wobei eine Spindel (18) an wenigstens einer (14) der Wellen und ein Futter (20) an einer anderen (16) der Wellen montiert ist und die beiden die Spindel (18) und das Futter (20) tragenden Wellen sich in Bezug auf die Trommelachse (A12) diametral gegenüberliegen;

    (c) das automatische Übertragen eines röhrenförmigen Rohlings (28) aus der Zuführstation und Einfügen des röhrenförmigen Rohlings in einen axialen Längssitz (17), der an der ersten Welle (16) vorgesehen ist;

    (d) das lösbare Festlegen des röhrenförmigen Rohlings in dem Sitz (17), wobei wenigstens ein Teil der Oberfläche des röhrenförmigen Rohlings für wenigstens ein Drehwerkzeug (24) der Drehmaschine zugänglich bleibt;

    (e) das automatische Bewegen entweder der ersten Welle (16) oder des Drehwerkzeuges (24) relativ in Bezug aufeinander, um die zugängliche Oberfläche des röhrenförmigen Rohlings in die Reichweite des Drehwerkzeuges zu bringen;

    (f) das Drehbearbeiten wenigstens eines Teils der zugänglichen Oberfläche des röhrenförmigen Rohlings (28);

    (g) das automatische Herausziehen des röhrenförmigen Rohlings aus dem Sitz (17) um eine Länge, die sich als eine Funktion der Länge des zu erhaltenden Elements (29) errechnet, wobei man einen Außenbereich des röhrenförmigen Rohlings aus dem Sitz hervorstehen läßt, und das automatische Bewegen entweder der ersten Welle oder eines Rohrschneidewerkzeuges (74) relativ zueinander, um den röhrenförmigen Rohling in die Reichweite des Schneidwerkzeuges zu bringen;

    (h) das automatische Abschneiden des vorstehenden Bereiches von dem röhrenförmigen Rohling (28) mit Hilfe des Rohrschneidewerkzeuges (74), wodurch man ein kreis- oder röhrenförmiges Element (29) erhält;

    (i) das automatische Entfernen des kreis- oder röhrenförmigen Elements (29) von der ersten Welle;

    (j) das Verschwenken des kreis- oder röhrenförmigen Elements (29) um 180° um eine Achse senkrecht zu seiner Längsachse und das Übergeben des Elements an die zweite Welle (14);

    (k) das lösbare Festlegen des Elements in der verschwenkten Stellung an der zweiten Welle, wobei wenigstens ein Teil der Oberfläche des Elements für das wenigstens eine Drehwerkzeug der Drehmaschine zugänglich bleibt;

    (l) das Abdrehen wenigstens eines Teils der zugänglichen Oberfläche des Elements (29);

    (m) das automatische Entfernen des Elements (29) von der zweiten Welle (14) und Übergeben des Elements an Ausgabemittel; und

    (n) das zyklische Wiederholen der Schritte (e) bis (m), bis das letzte der aus dem röhrenförmigen Rohling (28) erhaltenen Elemente (29) fertiggestellt ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge eines röhrenförmigen Rohlings (28) als ein Mehrfaches der Länge der daraus zu erhaltenden Elemente (29) gewählt wird, wobei die Abtrennlänge (Lpo) für jedes Element, das von dem röhrenförmigen Rohling im Schritt (h) abgetrennt wird, im Einklang mit der folgenden Formel berücksichtigt wird: Lt = n·[Lp + Lpo]
  15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Länge (Lt) eines röhrenförmigen Rohlings (28) in einem Bereich zwischen 600 mm und 800 mm bewegt.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidvorgang (h) den folgenden Schritt umfaßt:

    (h1) das Halten des vorstehenden Bereiches des röhrenförmigen Rohlings (28) mit Hilfe eines Drehkopfes (58, 62) einer automatischen Vorrichtung (52) für den Transfer der Rohlinge (28) und der Elemente (29) zwischen den verschiedenen Positionen der Drehmaschine.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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