Spanende Werkzeugmaschinen: Ausführungsformen und Vergleichstabellen

Spanende Werkzeugmaschinen

Bozina Perovic

Spanende Werkzeugmaschinen Ausführungsformen und Vergleichstabellen

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Prof. Dr. -Ing. Bozina Perovic Inhaber eines Konstruktionsbüros für Werkzeugmaschinen, Berlin

ISBN 978-3-540-89951-8

e-ISBN 978-3-540-89952-5

DOI 10.1007/978-3-540-89952-5 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Einbandgestaltung: eStudio Calamar S. L., Figueres/Berlin Gedruckt auf säurefreiem Papier 987654321 springer.de

Vorwort

Dieses Buch bietet eine Vielzahl von Darstellungen charakteristischer, auf dem Werkzeugmaschinenmarkt angebotener spanender Werkzeugmaschinen. Vorgestellt werden aktuelle Werkzeugmaschinen, ältere Bauformen werden nur ausnahmsweise zur Erläuterung der Funktion und zum Vergleich im Sinne eines Entwicklungszusammenhangs dargestellt. Damit die Anschaulichkeit erhöht wird, sind die meisten Maschinen durch Strichzeichnungen perspektivisch dargestellt, die Bauteile sind positioniert, die Funktionen beschrieben. Auch Maschinenarten spanender Werkzeugmaschinen die für die moderne Produktion unerlässlich sind, in der Fachliteratur oft aber nur am Rande erwähnt sind, werden umfassend vorgestellt, wie z. B. Entgratmaschinen, Bandschleifmaschinen, Trennschleifmaschinen, Sonderwerkzeugmaschinen aus Baueinheiten und Transferstraßen. Durch den allgemeinen Trend zu mehr Flexibilität und Produktivität wurden in neuester Zeit zahlreiche neue Bauarten und Bauformen von Werkzeugmaschinen entwickelt. Dies erforderte eine Vervollständigung der bisherigen Einteilungen. Die Maschinen werden zuerst durch die Aufstellung ihrer charakteristischen Merkmale wie Einsatzgebiet, Grundaufbau, Anzahl der Werkzeug- und Werkstückachsen, Ausstattung und technische Daten beschrieben, diese werden anschließend in einer Tabelle übersichtlich aufgestellt. So können auf einen Blick die charakteristischen Merkmale sämtlicher Maschinenbauformen der betreffenden Maschinenart erfasst und mit Maschinen anderer Hersteller verglichen werden, ein rasches Erfassen der komplexen Funktionen von Maschinen wird dadurch ermöglicht. Zahlreiche Erläuterungsskizzen beschreiben das Arbeitsprinzip der Maschinen des betreffenden Fertigungsverfahrens, die Funktion der Maschinen wird dadurch leichter verständlich. Dieses Buch ist für Studium und Praxis vorgesehen. Für Studenten ist es ein Lehrbuch, das noch während des Studiums umfassende Kenntnisse verschiedenster Maschinenarten und – Bauformen bietet. Für den Konstrukteur ist es ein unentbehrliches Arbeitsbuch, genaue Kenntnis aller vorhandenen Maschinen ist die Voraussetzung für die Entwicklung neuer und marktgerechter Werkzeugmaschinen. Vertriebsfachleute finden in den Übersichtstabellen Daten und Unterlagen zur Erstellung ihrer Marktanalysen.

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Vorwort

Großer Dank gilt dem Springer-Verlag, besonders Frau Eva Hestermann-Beyerle für die vertrauensvolle und anregende Zusammenarbeit. Meiner Frau Gudrun Perovic danke ich für ihre großartige Unterstützung. Berlin November 2008

Bozina Perovic

Inhaltsverzeichnis

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Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Einteilung der spanenden Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Flexibilität und Produktivität von Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Anforderungen an neue Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1 2 3

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Drehmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Universaldrehmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Drehautomaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 Einspindeldrehautomaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 Mehrspindeldrehautomaten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Karusselldrehmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Drehzentren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 5 15 15 20 22 25

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Fräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Konsolfräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Kreuztischfräsmaschinen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Bettfräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Portal-Fräsmaschinen mit starrem Ständer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Fräsmaschinen in Duoblock-Bauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Bohr- und Fräswerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Portal-Fräsmaschinen in Gantry-Bauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 Starrtisch-Fräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Universal-Werkzeugfräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.10 Charakteristische Merkmale von Fräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.11 Bearbeitungszentren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Bohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 4.1 Tischbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 4.2 Säulenbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.3 Ständer- und Halbständerbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 4.4 Reihenbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.5 Radialbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4.6 Tiefbohrmaschinen und Tieflochbohrwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 4.6.1 Tieflochbohrwerkzeuge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.6.2 Tiefbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4.7 Charakteristische Merkmale von Bohrmaschinen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

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Inhaltsverzeichnis

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Räummaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Einteilung der Räummaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Arbeitsweise der Räummaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Innenräummaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.1 Senkrecht-Innenräum-Hubtischmaschinenmit hydraulischem Antrieb . . . . 5.3.2 Senkrecht-Hubtisch-Drallräummaschinenmit mechanischem Antrieb . . . . . 5.4 Außenräummaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Sonderräummaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.1 Kettenräummaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

109 109 110 113 113 115 116 118 119

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Hobel- und Stoßmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 6.1 Hobelmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 6.2 Stoßmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

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Sägemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 Bügelsägemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Bandsägemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 Kreissägemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

127 127 129 140

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Schleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1 Rundschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.1 Außenrundschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.2 Innenrundschleifmaschinen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.3 Kombinierte Außenrund- und Innenrundschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . 8.2 Unrund- und Exzenterschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3 Spitzenlose Außenrundschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.4 Flachschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5 Rundtisch-Flachschleifmaschinen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.6 Portalschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7 Planseitenschleifmaschinen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.8 Sonderschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.9 Koordinatenschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.10 Werkzeugschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.11 Schleifzentren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.12 Trennschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.13 Bandschleifmaschinen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

147 148 148 154 155 162 168 173 183 188 189 191 192 197 216 229 236

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Läpp- und Feinschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1 Läpp- und Feinschleifverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2 Arbeitsprinzip von Einscheibenläppmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.3 Arbeitsprinzip von Zweischeibenläppmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.4 Zweischeibenläppmaschinen/Zweischeibenfeinschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . .

243 243 244 244 245

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Honmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 10.1 Langhubhonmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 10.2 Kurzhubhonmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

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Entgratmaschinen und Entgratwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 11.1 Entgratwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 11.2 Entgratmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

Inhaltsverzeichnis

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Einzweckmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 12.1 Verzahnende Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 12.2 Gewindeherstellmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

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Mehrmaschinensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1 Sonderwerkzeugmaschinen aus Baueinheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2 Transferstraßen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3 Flexible Fertigungszellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4 Flexible Fertigungssysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

285 285 298 302 304

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Firmenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

Kapitel 1

Einleitung

Durch die rasante Entwicklung spanender Werkzeugmaschinen und den Trend zu mehr Flexibilität und Produktivität, entstand eine Vielzahl neuer Maschinenarten und Maschinenbauformen. Dies macht eine Vervollständigung der bisherigen Einteilung notwendig. Die wichtigsten an moderne Werkzeugmaschinen gestellten Anforderungen sind die Flexibilität, die Produktivität der Maschine und die Aufgabenerfüllung bei hoher Prozesssicherheit.

1.1

Einteilung der spanenden Werkzeugmaschinen

Spanende Werkzeugmaschinen werden eingeteilt in: • Einzelmaschinen, • Mehrmaschinensysteme. Einzelmaschinen werden ausgeführt als: • Universalmaschinen und • Einzweckmaschinen. Universalmaschinen werden für alle Fertigungsverfahren konzipiert als: • • • • • • • • • •

Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Bohrmaschinen, Räummaschinen, Hobelmaschinen- und Stoßmaschinen, Sägemaschinen, Schleifmaschinen, Läpp- und Feinschleifmaschinen, Honmaschinen, Entgratmaschinen.

B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_1, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

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1 Einleitung

Einzweckmaschinen werden unterteilt in: • • • • •

Verzahnende Maschinen, Gewindeherstellmaschinen, Extruderschneckenmaschinen, Kurbelwellenherstellmaschinen, Nockenwellenherstellmaschinen.

Zu den Mehrmaschinensystemen gehören: • • • •

Sonderwerkzeugmaschinen, Transferstraßen, flexible Fertigungszellen, flexible Fertigungssysteme.

Sonderwerkzeugmaschinen werden ausgeführt als: • Wegemaschinen, • Rundtaktmaschinen, • Längstaktmaschinen. Transferstraßen werden ausgeführt als: • Starre Transferstraßen, • flexible Transferstraßen, • umrüstbare Transferstraßen.

1.2 Flexibilität und Produktivität von Werkzeugmaschinen Die Flexibilität wird als Möglichkeit der Anpassung der Maschine an die zu bearbeitenden Werkstücke definiert. Die Produktivität wird durch die jährliche Stückzahl der hergestellten Werkstücke bestimmt. Flexibilität und Produktivität von Werkzeugmaschinen haben einen gegenläufigen Charakter, beide sind von der Automatisierung der Maschine abhängig. NC-Universalmaschinen zeichnen sich durch höchste Flexibilität und kleinste Produktivität aus, Transferstraßen durch höchste Produktivität und kleinste Flexibilität (Abb. 1.1). Die flexiblen Fertigungszellen (FFZ) und die flexiblen Fertigungssysteme (FFS) wurden entwickelt, um die Lücke zwischen Fertigungssystemen höchster Flexibilität und kleinster Produktivität und höchster Produktivität und kleinster Flexibilität zu füllen. Bearbeitungszentren gehören zu NC-Werkzeugmaschinen, die mit einer Werkzeugwechseleinrichtung in Verbindung mit einem Werkzeugmagazin ausgerüstet sind. Wenn ein Bearbeitungszentrum mit einem automatischen Werkstückwechsel-

1.3 Anforderungen an neue Werkzeugmaschinen

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Abb. 1.1 Zusammenhang zwischen Produktivität und Flexibilität verschiedener Werkzeugmaschinen BZ Bearbeitungszentrum

system und einem Palettenspeicher ausgestattet wird, entsteht eine flexible Fertigungszelle mit höherer Flexibilität als das Bearbeitungszentrum. Wenn mehrere Bearbeitungszentren bezüglich Werkstück- und Werkzeugversorgung verkettet werden, entsteht ein flexibles Fertigungssystem, das eine noch höhere Flexibilität als die flexible Fertigungszelle aufweist.

1.3 Anforderungen an neue Werkzeugmaschinen Maschinenhersteller sind bemüht die neuen Werkzeugmaschinen so zu konzipieren, dass die Wettbewerbsfähigkeit über mehrere Jahre hinaus gesichert ist. Die Anforderungen, die an neue Werkzeugmaschinen gestellt werden, sind vielfältig, die wichtigsten sind: • • • • • • • • •

Aufgabenerfüllung bei hoher Prozesssicherheit, hohe Flexibilität, hohe Produktivität, hohe Fertigungsgenauigkeit, hoher Automatisierungsgrad, umbaufreundlich, erweiterbar und konfigurierbar, gute Bedienbarkeit, wartungsfreundlich, minimierte Kosten.

Da ein Spagat zwischen manchen Anforderungen besteht, ist der Maschinenhersteller bemüht, in jedem Fall die wichtigsten Anforderungen zu erfüllen: • Aufgabenerfüllung bei hoher Prozesssicherheit, • hohe Flexibilität, • hohe Produktivität.

4

1 Einleitung

Höhere Flexibilität kann durch folgende Maßnahmen erreicht werden: • Ausrüstungen mit Geräten, die für die betreffende Bauart charakteristisch sind, wie z. B. mit NC-Rundtischen und Dreh-Bohr-Fräsköpfen bei Bearbeitungszentren, • Zusammenstellung der modularen Maschinenkonfigurationen, • Ergänzung der konventionellen Technologien durch neue, wie z. B. die konventionelle Nass-Zerspanungsbearbeitung durch Hochgeschwindigkeits-, Hart- und Trockenbearbeitung. Höhere Produktivität kann durch folgende Maßnahmen erreicht werden: • Erhöhung des Automatisierungsgrades, • Einsatz von mehrspindligen Werkzeugmaschinen. Die erste Anforderung an eine Werkzeugmaschine ist die Aufgabenerfüllung bei hoher Prozesssicherheit. Als Beispiel werden Tiefbohrmaschinen und Sonderwerkzeugmaschinen aufgeführt. Eine Tiefbohrmaschine muss die angeforderte Bohrtiefe bei angefordertem Bohrdurchmesser und hoher Prozesssicherheit erreichen. Eine Sonderwerkzeugmaschine muss alle vorgesehenen Flächen des Werkstücks in angegebenen Toleranzen bei angeforderter Taktzeit und hoher Prozesssicherheit bearbeiten. Mit der Erhöhung des Automatisierungsgrades werden die Flexibilität und die Produktivität erhöht. Der Automatisierungsgrad wird durch den Einsatz von CNC-Steuerung, von Drehstromantrieben mit elektrischer Drehzahleinstellung und automatischen Werkzeugwechsel-, Werkstückwechsel-, Fräskopfwechsel- und Palettenwechseleinrichtungen erhöht. Die Fertigungsgenauigkeit einer Werkzeugmaschine wird durch folgende Maßnahmen beeinflusst: • • • •

Grundaufbau der Maschine und Achsenzuordnung, konstruktive Ausführung von Gestellbauteilen und Führungen, Wahl der Werkstoffe für Gestellbauteile und Führungen, gezielte Maßnahmen zum Erreichen hoher Thermostabilität.

Kapitel 2

Drehmaschinen

Drehmaschinen dienen der Bearbeitung rotationssymmetrischer Werkstücke für Einzel- und Kleinserienfertigung. Die bisherige Einteilung nach einzelnen Drehmaschinentypen gilt nicht mehr, da durch den allgemeinen Trend zu mehr Universalität und Flexibilität neue Bauformen entstanden und manche veralteten Ausführungen durch neue ersetzt worden sind. Die kurvengesteuerte Mehrspindeldrehautomaten werden z. B. durch die CNC-gesteuerte Mehrspindeldrehautomaten ersetzt, Drehautomaten werden mit Werkzeugrevolvern ausgeführt, so dass sie gemeinsam mit Revolverdrehmaschinen als eine Maschinenbauart behandelt werden. Dazu kommen neue Bauarten von Drehmaschinen wie Mehrschlittendrehmaschinen und Drehzentren. Die aktuellen Drehmaschinen werden nun eingeteilt in: • • • • •

Universaldrehmaschinen, Einspindeldrehautomaten, Mehrspindeldrehautomaten, Karusselldrehmaschinen, Drehzentren.

2.1

Universaldrehmaschinen

Für die Einzel- und Kleinserienfertigung für Längs- und Plandreharbeiten, zum Gewindedrehen und zum Kopierdrehen mit Kopiereinrichtung werden Universaldrehmaschinen, auch Werkstattdrehmaschinen genannt, eingesetzt. Wegen der Universalität bei der Bearbeitung werden sie als Universalmaschinen bezeichnet. Sie werden konzipiert als: • Handbediente konventionelle Universaldrehmaschinen, • zyklengesteuerte Universaldrehmaschinen, • CNC- Universaldrehmaschinen. In Abb. 2.1 ist eine moderne konventionelle handbediente Universaldrehmaschine dargestellt.

B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_2, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

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2 Drehmaschinen

Abb. 2.1 Moderne konventionelle handbediente Universaldrehmaschine (Boehringer) 1 Hauptspindel mit Futter (verdeckt), 2 Spindelstock, 3 Vorschubgetriebe, 4 Werkzeughalter, 5 Planschlitten, 6 Längsschlitten, 7 Reitstock, 8 Bett

Charakteristische Merkmale der modernen konventionellen handbedienten Universaldrehmaschine Einsatzgebiet Drehlängen von 1000 bis 2000 mm, Umlaufdurchmesser über Bett: 500 mm, über Planschieber: 285 mm Achsenzuordnung Achse X : Planschlitten quer, manuell mittels Hebeln und Handrädern Achse Z : Längsschlitten längs, manuell mittels Hebeln und Handrädern Besonderheiten Handbediente Maschine, hohe Fertigungsgenauigkeit, hohe Leistungsfähigkeit, Bedienungsfreundlichkeit und gute ergonomische Gestaltung Grundaufbau Das schwere Kastenbett hoher Steifigkeit mit nach hinten abfallenden großen Späneschächten bildet die Basis für hohe Drehleistung und Fertigungsgenauigkeit. Die Führungsbahnen für Längsschlitten sind kombinierte prismatische Flachführungen auf welchen der Reitstock verschiebbar ist. Die Führungsbahnen des Planschlittens sind als Schwalbenschwanzführungen ausgeführt. Der Planschlitten ist für die Aufnahme von zwei Werkzeughaltern ausgelegt Hauptantrieb Der Hauptantrieb ist im Spindelstock untergebracht und besteht aus einem asynchronen Drehstrommotor mit konstanter Drehzahl, mit Antriebsleistung von 11 kW und einem mehrstufigen mechanischen Schieberadgetriebe mit 24 Stufen und dem Stufensprung K = 1, 25 Hauptspindeldrehzahlen: von 11,2 bis 2240 miní1 Vorschubantrieb Dieser wird vom Hauptantrieb über Getriebe eingeleitet. Das Vorschubgetriebe, das sich unter dem Spindelstock befindet, ist vom Spindelstock thermisch getrennt,

2.1 Universaldrehmaschinen

7

damit wärmebedingte Ungenauigkeiten reduziert werden können. Die Maschine verfügt über 60 Längsvorschübe 0,06 bis 56 mm/U und über 60 Planvorschübe 0,03 bis 28 mm/U. Die maximale Vorschubgeschwindigkeit bei der Bewegung in Längsrichtung (Eilgang) beträgt 5000 mm miní1 , in Planrichtung 2500 mm miní1 Aufnahme des Werkstücks Entweder zwischen Spitzen des Spannfutters und des Reitstockes oder im Spannfutter Reitstock Der Reitstock mit dem Pinolenhub von 190 mm ist auf den Führungen des Längsschlittens verschiebbar Baugrößenanzahl Zwei Baugrößen für Drehlängen 1000, 1500, 2000, 3000, 4000 mm Ausrüstungen Mitgehende und feststehende Setzstöcke, reichhaltiges Werkzeugspektrum beginnend mit einfachem Messerbock bis zum Bohrbock mit Bohrstange und elektronisches Positionsmesssystem In Abb. 2.2 ist eine konventionelle Präzisions-Drehmaschine dargestellt. Charakteristische Merkmale der konventionellen Präzisions-Drehmaschine Einsatzgebiet Im Werkzeug- und Vorrichtungsbau mit Spitzenweiten von 1000 mm Achsenzuordnung Achse X : Planschlitten quer Achse Z : Längsschlitten längs

Abb. 2.2 Konventionelle Präzisions-Drehmaschine (Werkbild Weiler)

8

2 Drehmaschinen

Besonderheiten Höchste Präzision, umfangreiches Zubehörprogramm Grundaufbau Das Bett aus hochwertigem Grauguss mit starken Verrippungen und durchgehenden Führungen, der Bettschlitten mit Doppelprismenführung Hauptantrieb Der Hauptantrieb wird entweder mit einem polumschaltbarem Motor mit konstanten Drehzahlen, oder alternativ mit einem leistungsstarken stufenlosen AC-Hauptantrieb realisiert. Über ein Drehzahlpotentiometer können die Drehzahlen stufenlos während der Bearbeitung optimiert werden. Dadurch wird insbesondere beim Werkzeugbau höhere Produktivität durch schnelle Drehzahlwahl und höchste Präzision durch optimale Schnittbedingungen erreicht Vorschubantrieb Mit drei Drehknöpfen und einem integrierten Hebel können 200 Gänge im Vorschubgetriebe geschaltet werden. Ein vierter Drehknopf dient zum Schalten des Wendegetriebes Reitstock Zum Drehen schlanker Kegel kann das Reitstock-Oberteil auf einer Führungsleiste vor und hinter die Drehmitte verschoben werden. Die Pinole ist mit einer Tiefenskala versehen, genaues Zustellen ist mittels eines Skalenringes möglich Baugrößenanzahl Drei Baugrößen für Spitzenweiten von 1000 mm Ausrüstungen Mitlaufende Zentrierspitzen und Lünetten, feste Lünetten, Drei- und Vierbackenfutter, Planscheiben, Spanneinrichtung für Spannzangen, Endschaltereinrichtung zum Gewindeschneiden Ein weiterer Schritt für die wirtschaftliche Fertigung von Einzelteilen hoher Fertigungsgenauigkeit wird durch die Entwicklung von zyklengesteuerten Universaldrehmaschinen, d. h. von Universaldrehmaschinen mit programmierbaren Zyklen erreicht (Abb. 2.3). Charakteristische Merkmale der zyklengesteuerten Universaldrehmaschine Einsatzgebiet Kleinserien- und Einzellfertigung für Drehlängen von 1000 bis 8000 mm Achsenzuordnung Achse X : Planschlitten quer Achse Z : Längsschlitten längs Besonderheiten Hochgenau, Zyklensteuerung

2.1 Universaldrehmaschinen

9

Abb. 2.3 Zyklengesteuerte Universaldrehmaschine (Werkfoto Boehringer)

Grundaufbau Die Maschine ist in Schrägbettbauweise ausgeführt und wird auf vier Stellschrauben aufgestellt. Der Kreuzschlitten für die X- und Z- Führung wird durch die Profilschienen-Wälzführungen geführt Hauptantrieb Stufenlos regelbarer Drehstrommotor Vorschubantrieb Drehstrom-Servoantrieb Reitstock Reitstock mit dem Pinolenhub von 190 mm ist auf separater Gleitführungsbahn verschiebbar Baugrößenanzahl Sechs Baugrößen für Drehlängen von 1000 bis 16000 mm und Umlaufdurchmesser über Bett von 420 bis 1110 mm Ausrüstungen 4-fach-Werkzeugträger, 8-fach-Scheibenrevolver, Bohr- und Fräseinrichtung, feste und mitfahrende Setzstöcke In Abb. 2.4 ist eine Präzisions-Drehmaschine mit Zyklenautomatik für schwere Werkstücke dargestellt. Charakteristische Merkmale der Präzisions-Drehmaschine mit Zyklenautomatik für schwere Werkstücke Einsatzgebiet Kleinserien- und Einzelfertigung für Drehlängen von 2000 bis 12000 mm und für Werkstückgewichte bis 10000 kg

10

2 Drehmaschinen

Abb. 2.4 Präzisions-Drehmaschine mit Zyklenautomatik für schwere Werkstücke (Weiler) 1 Planscheibe, 2 Spindelstock, 3 Werkzeughalter, 4 Planschlitten, 5 Längsschlitten, 6 Reitstock, 7 Bett

Achsenzuordnung Achse X : Planschlitten quer Achse Z : Längsschlitten längs Achse C : Drehen der Planscheibe Besonderheiten Hochgenau, Zyklensteuerung, für schwere Werkstücke ausgelegt Grundaufbau Das Bett aus hochwertigem Grauguss mit starken Verrippungen mit großzügig dimensionierten Führungsbahnen mit Gleitbelag, gehärtete Planschieberführung Hauptantrieb Stufenlos regelbarer Drehstrommotor Vorschubantrieb Digitaler Drehstrom-Achsantrieb Reitstock Reitstock mit Pinole auf den Führungsbahnen des Bettes in der Z-Achse verschiebbar Baugrößenanzahl Drei Baugrößen Ausrüstungen Mitlaufende Zentrierspitzen, mitlaufende und feststehende Lünetten, Drei- und Vierbackenfutter, Planscheiben In Abb. 2.5 ist eine CNC-Universaldrehmaschine mit Linearantrieben dargestellt. Charakteristische Merkmale der CNC-Universaldrehmaschine mit Linearantrieben Einsatzgebiet Wirtschaftliche Produktion von einfachen bis komplexen Futter-, Stangen- und Wellenteilen in kleinen bis mittleren Losgrößen

2.1 Universaldrehmaschinen

11

Abb. 2.5 CNC-Universaldrehmaschine mit Linearantrieben (Deckel Maho Gildemeister) 1 Hauptspindel, 2 Gegenspindel, 3 Werkzeugträger

Achsenzuordnung Achse X : Planschlitten quer Achse Z : Längsschlitten längs Besonderheiten CNC-Steuerung, hochdynamische Linearantriebe, angetriebene Werkzeuge Grundaufbau Schrägbettbauweise mit längs verschiebbaren Hauptspindelkasten und Gegenspindelkasten, Werkzeugträger als Revolver auf dem Planschlitten verschiebbar Hauptantrieb Integrierter Spindelmotor Vorschubantrieb Drehstrom-Linearmotor Gegenspindelkasten anstatt Reitstock Integrierter Spindelmotor Baugrößenanzahl Zwei modulare Baugrößen Ausrüstungen Werkzeugmesssystem, Reitstock, Lünette Abbildung 2.6 zeigt die Gesamtansicht einer CNC-Hochleistungs-Drehmaschine, in Abb. 2.7 ist der Grundaufbau ohne Reitstock und ohne Verkleidung dargestellt. Charakteristische Merkmale der CNC-Hochleistungs-Drehmaschine Einsatzgebiet Fertigung von Futter- und Wellenteilen für Drehlängen bis 600 mm Achsenzuordnung Achse X : Planschlitten quer Achse Z : Längsschlitten längs

12

2 Drehmaschinen

Abb. 2.6 Gesamtansicht der CNC-HochleistungsDrehmaschine (Monforts)

Achse C : Drehen der Hauptspindel Besonderheiten CNC-Steuerung, hydrostatische Rundführung für Längsschlitten Grundaufbau Hauptspindelkasten und Reitstock auf den Führungen des Bettes, Längsschlitten durch die hydrostatische Rundführung geführt, auf dem Planschlitten Werkzeugrevolver aufgebaut, Maschinenbett auf dem Betonfundament befestigt Hauptantrieb Lieferbar auch mit Motorspindel mit Synchronmotor Baugrößenanzahl Sechs Baugrößen für Drehlängen von 250 mm bis 1000 mm

Abb. 2.7 Grundaufbau ohne Reitstock und ohne Verkleidung der Drehmaschine von Abb. 2.6 (Monforts) 1 Hauptspindel, 2 Revolver, 3 Planschlitten, 4 Längsschlitten, 5 Rundführung, 6 Maschinenbett, 7 Betonfundament

Die charakteristischen Merkmale und die technischen Daten der Universaldrehmaschinen sind in Tab. 2.1 aufgestellt.

2.1 Universaldrehmaschinen

13

Tab. 2.1 Charakteristische Merkmale und technische Daten der Universaldrehmaschinen Maschine n. Abb.

2.1

Firma Modell/Baureihe

Boehringer VDF DUE 500

Einsatzgebiet Besonderheiten Grundaufbau

Hauptantrieb

Vorschubantrieb

Werkstückaufnahme

Reitstock

Baugrößenzahl Ausrüstungen

Technische Daten Spitzenhöhe über Flachbahn Umlaufdurchmesser über Bett/Planschieber Hauptantriebsleistung Anzahl der Hauptspindeldrehzahlen Hauptspindeldrehzahlen Anzahl der Vorschübe

2.3

Weiler Commodor 230 AC front Drehlängen 1000 bis Spitzenweiten von 2000 mm 1000 mm Handbediente Maschine Konventionelle Präzisionsmaschine Steifes Kastenbett, konStark verripptes Bett ventionelle Bauart und durchgehende Führungen Asynchroner Polumschaltbarer Drehstrommotor Motor mit konstanter Drehzahl oder stufenloser AC-Antrieb Vom Hauptantrieb Mit drei Drehknöpfen eingeleitet und einem Hebel schaltbar Entweder zwischen Entweder zwischen Spitzen oder Spitzen oder im im Spannfutter Spannfutter Zwischen Spitzen auf den Pinole mit einer TieFührungen des fenskala versehen Längsschlittens Zwei für Drehlängen von Drei für Spitzenweiten 1000 bis 4000 mm von 1000 mm Mitgehende und festste- Mitlaufende Zentrierhende Setzstöcke spitzen und Lünette, drei- und Vierbackenfutter, Planscheibe

Boehringer VDF DUS 560 ti

240 mm

230 mm

-

500/285

475/270

570/365

11 kW b. 100% ED 24

25 kW b. 60% ED

11,2 bis 2240 min-1

11 kW b. 100% ED 18 bis 24 oder stufenlos 13 bis 2000 min-1

60

320

-

0,028 bis 8,2 mm

0,01 bis 50 mm

0,014 bis 4,1 mm -

0,01 bis 50 mm 10/5 m min

80 mm

70 mm

100 mm

190 mm

150 mm

190 mm

Vorschübe beim 0,06 bis 56 mm Längsdrehen Vorschübe beim Plandrehen 0,03 bis 28 mm Eilgang Z/X ReitstockPinolendurchmesser Reitstock-Pinolenhub

2.2

Drehlängen 1000 bis 8000 mm Hochgenau, zyklengesteuert Schrägbettbauweise auf vier Stellschrauben Stufenlos regelbarer Drehstrommotor

Drehstrom-Servoantrieb

Zwischen Spitzen

Auf separater Gleitführungsbahn Sechs für Drehlängen von 1000 bis 16000 mm 4-fach-Werkzeugträger, 8-fach-Scheibenrevolver, Bohr- und Fräseinrichtung

5 bis 2500 min-1

14

2 Drehmaschinen

Tab. 2.1 (Fortsetzung) Maschine n. Abb.

2.4

Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Weiler E90/E110/E120 Drehlängen 2000 bis 12000 mm

2.5

Drehstromlinearmotor

Monforts RNC 400 Futter- und Wellenteile für Drehlängen bis 600 mm CNC-Steuerung, hydrostatische Rundführung für Längsschlitten Spindelkasten und Reitstock auf Bettführungen, Revolver auf dem Planschlitten Motorspindel mit Synchronmotor -

In der Haupt- und Gegenspindel -

Im Futter oder zwischen Spitzen Im Bild nicht dargestellt

Zwei modulare Baugrößen

Sechs Baugrößen für Drehlängen von 250 bis 1000 mm

Mitlaufende Zentrierspitzen und Lünette, drei- und Vierbackenfutter, Planscheibe

Werkzeugmesssystem

-

Planweg: 590 mm 900/1100/1200 mm 530/730/830 mm 37 kW b. 100% ED -

450/210 mm 300 mm

620/250 mm 420/280 mm

16 kW b. 100% ED -

18,5 kW b. 100% ED -

1 bis 1120 min-1

20 bis 6000 min-1 -

40 bis 4000 min-1 -

Vorschübe beim Längsdrehen

0,001 bis 50 mm

-

-

Vorschübe beim Plandrehen Eilgang Z/X Werkzeugrevolver

0,001 bis 50 mm

-

-

10/5 m min-1 -

Reitstock-Pinolenhub

-

45/60 m min Mit 12 angetriebenen Werkzeugen, 10 kW b. 40% ED, Drehzahl bis 5000 min-1 Automatisch verfahrbar 400 mm

30 m min Mit 12 angetriebenen Werkzeugen, 9,6 kW b. 40% ED, Drehzahl bis 3000 min-1 -

Besonderheiten

Gildemeister CTX 320 linear Einfache bis komplexe Futter-, Stangen- und Wellenteile Zyklengesteuert, schwere CNC-Steuerung, dynaWerkstücke mische Linearantriebe

2.6 u. 2.7

Grundaufbau

Stark verripptes Bett mit Führungsbahnen mit Gleitbelag

Hauptantrieb

Stufenlos regelbarer Drehstrommotor Digitaler Drehstrom-Achsantrieb Zwischen Spitzen

Vorschubantrieb Werkstückaufnahme Reitstock Baugrößenzahl

Ausrüstungen

Technische Daten Längsweg/Planweg Umlaufdurchmesser über Bett/Planschieber Hauptantriebsleistung Anzahl der Hauptspindeldrehzahlen Hauptspindeldrehzahlen Anzahl der Vorschübe

Auf Führungen des Bettes verschiebbar Drei Baugrößen für Spitzenweiten von 2000 bis 12000 mm

Schrägbettbauweise, längs verschiebbare Haupt- und Gegenspindelkasten Integrierter Spindelmotor

2.2 Drehautomaten

2.2

15

Drehautomaten

Drehautomaten sind CNC-Drehmaschinen die zur automatisierten Fertigung von Drehteilen konzipiert worden sind. Die alten Drehautomaten wurden durch mechanische Steuerung unter Anwendung des Hauptsteuerwellensystems gesteuert. Die Steuerwelle speichert alle Weg- und Schaltinformationen in Form von Kurven und Nocken, die für die Bewegung der einzelnen Bauteile der Maschine vorgesehen sind. Bei neuen Automaten werden alle Maschinenfunktionen durch die Mikroprozessor-Steuerung programmiert. Die CNC-Steuerung übernimmt die Umschaltungen auf andere Vorschubwege, andere Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten und den Werkzeugwechsel, jede Achse hat eigene Antriebe und einen programmierten Arbeitsablauf. Die alten kurvengesteuerten Drehautomaten sind von den neuen CNC-Drehautomaten vollständig vom Markt verdrängt worden, da die neuen Automaten technisch besser als die alten sind, bei welchen der Verschleiß von Kurven und Nocken in Kauf genommen werden musste. Die Fertigungskosten der neuen Automaten liegen außerdem deutlich unter den alten kurvengesteuerten Automaten. Die Drehautomaten werden als Einspindeldrehautomaten und Mehrspindeldrehautomaten ausgeführt.

2.2.1

Einspindeldrehautomaten

In Abb. 2.8 wird die Gesamtansicht eines Einspindeldrehautomaten dargestellt, Abb. 2.9 zeigt das Funktionsschema des Baukastens des Drehautomaten.

Abb. 2.8 Einspindeldrehautomat (Werkbild Index)

Ein gleichzeitiges Bearbeiten mit drei Werkzeugen wird realisiert durch: a) Außendrehen des in der Hauptspindel aufgenommenen Werkstücks durch den unteren Revolver,

16

2 Drehmaschinen

Abb. 2.9 Funktionsschema des Baukastens des Einspindeldrehautomaten von Abb. 2.8 (Werkbild Index)

b) Bohren des in der Hauptspindel aufgenommenen Werkstücks durch den oberen Revolver, c) Bohren von der Rückseite des in der Synchronspindel des oberen Revolvers aufgenommenen Werkstücks durch die Hinterbohrstation. Z : Längsachse; X : Querachse; C : Drehachse Charakteristische Merkmale des Einspindeldrehautomaten Einsatzgebiet Herstellung von einfachen bis komplexen Automatendrehteilen für Stangen- und Futterteile Achsenzuordnung Achse C : Drehbewegung der Hauptspindel Achse X : Querbewegung des oberen und unteren Revolvers Achse Z : Längsbewegung des oberen und unteren Revolvers Besonderheiten Die in dem oberen Werkzeugrevolver aufgenommene Synchronspindel macht die drehende Bewegung mit der synchronen der C-Achse Grundaufbau Maschinenuntergestell aus geschweißtem Stahl trägt das aufgesetzte Schrägbett mit zwei unabhängigen Revolvern, die Hinterbohrstation für die abstichseitige Bearbeitung befindet sich oberhalb der Hauptspindel, Linearwälzführungen Hauptantrieb Motorspindel mit Hohlwellen-Asynchronmotor Oberer Revolver Mit sieben Werkzeugstationen plus einer festen Station für die Aufnahme einer Synchronspindel kann mit angetriebenen Werkzeugen ausgestattet werden

2.2 Drehautomaten

17

Unterer Revolver Mit sechs Werkzeugen kann mit angetriebenen Werkzeugen ausgestattet werden Hinterbohrstation Mit fünf bis sechs Werkzeugen kann mit angetriebenen Werkzeugen ausgestattet werden Bearbeitungsvarianten Außer der in Abb. 2.9 dargestellten Bearbeitungsvariante beim Einsatz aller Bauteile des Baukastens, können Bearbeitungsvarianten bei dem Einsatz nur eines Revolvers zusammengesetzt werden, wenn nur Dreharbeiten durchgeführt werden sollen. Abbildung 2.10 ist die Gesamtansicht der Maschine, in Abb. 2.11 wird das Funktionsschema des Baukastens eines CNC-Langdrehautomaten dargestellt. Abb. 2.10 CNC-Langdrehautomat (Werkbild Traub)

Abb. 2.11 Funktionsschema des Baukastens des Langdrehautomaten von Abb. 2.10 (Werkbild Traub)

18

2 Drehmaschinen

Charakteristische Merkmale des CNC-Langdrehautomaten Einsatzgebiet Komplettbearbeitungen präziser Drehteile nach dem Büchsen-Langdrehverfahren Achsenzuordnung Achse C : Drehbewegung der Hauptspindel und der Gegenspindel Achse X : Rückapparat, Frontapparat und Gegenspindel: quer Achse X : Oberer und unterer Revolver: senkrecht Achse Z : Hauptspindel, Gegenspindel, Frontapparat und oberer Revolver: längs Achse Y : Unterer Revolver: quer Besonderheiten Zeitgleiches und unabhängiges Arbeiten von bis zu vier Werkzeugträgern in einer Aufspannung Z : Längsachse; X : Querachse; C : Drehachse Grundaufbau Das kompakte, torsions- und biegesteifes Schrägbett unter Neigung von 60° trägt auf einer Seite die Hauptspindel, den oberen Revolver, den unteren Revolver und den Rückapparat, auf der anderen Seite (unten links) trägt das Bett die Gegenspindel und den Frontapparat Hauptspindel (oberes Bild) Achsen: C und Z Gegenspindel (unteres Bild) Achsen: C , Z und X Oberer Revolver Mit sechs Werkzeugen kann mit angetriebenen Werkzeugen ausgestattet werden (Achsen: X und Z ) Unterer Revolver Mit sechs Werkzeugen kann mit angetriebenen Werkzeugen ausgestattet werden (Achsen: X und Y ) Rückapparat Mit vier Werkzeugen kann mit angetriebenen Werkzeugen ausgestattet werden (Achse: X ) Frontapparat Mit vier Werkzeugen kann mit angetriebenen Werkzeugen ausgestattet werden (Achsen: X und Z ) Bearbeitungsvarianten Gewindewirbeln mit Frontapparat Hochfrequenzinnenbearbeitung am Rückapparat Tieflochbohren am Rückapparat Die charakteristischen Merkmale und die technischen Daten der Einspindeldrehautomaten sind in Tab. 2.2 aufgestellt.

2.2 Drehautomaten

19

Tab. 2.2 Charakteristische Merkmale und technischen Daten der Einspindeldrehautomaten Maschine n. Abb.

2.8 und 2.9

2.10 und 2.11

Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Index SpeedLine ABC Von einfachen bis komplexen Automatendrehteilen für Stangen- und Futterteile

Traub TNL 12 Komplettbearbeitungen präziser Drehteile nach dem Büchsen-Langdrehverfahren

Besonderheiten

Im oberen Werkzeugrevolver aufgenommene Synchronspindel macht drehende Bewegung mit synchroner Drehzahl zur Hauptspindel in der C-Achse Geschweißtes Schrägbett trägt Hauptspindel, beide Revolver, Hinterbohrstation für die abstichseitige Bearbeitung, Führungen als Linearwälzführugen ausgeführt Hauptspindel, oberem und unterem Revolver Hinterbohrstation

Zeitgleiches und unabhängiges Arbeiten von bis zu vier Werkzeugträgern in einer Aufspannung

Grundaufbau

Baukasten besteht aus

Bearbeitungsvarianten

Technische Daten Hauptspindelleistung Maximale Drehzahlen Verfahrweg X-Achse: oberer Revolver Verfahrweg Z-Achse: oberer Revolver Verfahrweg X-Achse: unterer Revolver Verfahrweg Z-Achse: unterer Revolver Verfahrweg Y-Achse: unterer Revolver Verfahrweg Z-Achse: Hauptspindel Verfahrweg Z-Achse: Gegenspindel Verfahrweg X-Achse: Rückapparat Verfahrweg Z-Achse: Frontapparat Verfahrweg X-Achse: Gegenspindel und Frontapparat

Einsatz nur eines Revolvers wenn nur Dreharbeiten durchgeführt werden sollen

Kompaktes, torsions- und biegesteifes Schrägbett unter Neigung von 60° trägt Hauptspindel, beide Revolver, Rückapparat, Gegenspindel und Frontapparat Hauptspindel, Gegenspindel, oberem und unterem Revolver, Rückapparat und Frontapparat Gewindewirbeln, Hochfrequenzinnenbearbeitung, Tieflochbohren

20 kW bei 100% ED 7000 und 6000 miní1 90 mm

2,5 kW bei 100% ED, 12000 miní1 35 mm

280 mm

50 mm

81 mm

35 mm

80 mm

-

-

37,5 mm

-

130 mm

-

139 mm

-

39 mm

-

139 mm

-

222 mm

20

2.2.2

2 Drehmaschinen

Mehrspindeldrehautomaten

In Abb. 2.12 wird die Gesamtansicht eines Mehrspindeldrehautomaten dargestellt, Abb. 2.13 zeigt die Spindeltrommel, Abb. 2.14 zeigt die Anordnung der Werkzeugträger bei dem Mehrspindeldrehautomaten mit sechs Spindeln und elf Werkzeugträgern. Abb. 2.12 CNC-Mehrspindeldrehautomat mit sechs Spindeln (Werkbild Index)

Abb. 2.13 Spindeltrommel des CNC-Mehrspindeldrehautomaten von Abb. 2.14 (Werkbild Index)

Charakteristische Merkmale des CNC-Mehrspindeldrehautomaten mit sechs Spindeln Einsatzgebiet Komplettbearbeitung mehrerer Werkstücke komplexer Formen in einer Aufspannung von Kurzdrehteilen bei kleinen und mittleren Losgrößen, die außer Drehoperationen noch Bohr- und Fräsoperationen beinhalten

2.2 Drehautomaten

21

Abb. 2.14 Anordnung der Werkzeugträger bei dem Mehrspindeldrehautomaten mit sechs Spindeln und elf Werkzeugträgern (Werkbild Index)

Achsenzuordnung • • • • •

Drehende Bewegung der Spindeln mit den aufgenommenen Werkstücken Drehende Bewegung der angetriebenen Werkzeuge Rundtaktbewegung der Spindeltrommel von einer zur nächsten Station Lineare Bewegung der Werkzeugträger in Längsrichtung in der Werkstückachse Lineare Bewegung der Werkzeugträger in Planrichtung

Besonderheiten Der Mehrspindeldrehautomat hat außer sechs Arbeitsspindeln noch eine oder zwei Synchronspindeln (Abb. 2.14 Station: links unten) damit die Rückseite des Werkstücks bearbeitet werden kann. Durch bahngesteuerte Schlitten können voreingestellte Werkzeuge mit Hartmetall-Wendeplatten eingesetzt werden. Somit erübrigt sich eine feste Zuordnung der Schlitten für Längs- oder Querrichtung. Grundaufbau Elf Werkzeugträger sind um die Spindeltrommel mit sechs Spindeln und einer Synchronspindel angeordnet. Die Synchronspindel befindet sich parallel und gegenüber zur Hauptspindel, damit die Werkstücke zwischen der Hauptspindel und der Synchronspindel (Gegenspindel) zum Zwecke der Rückseitenbearbeitung ausgetauscht werden können Dabei werden folgende Schritte durchgeführt: • Synchronspindel übernimmt das Werkstück aus der Hauptspindel, • Bearbeitung der Werkstückrückseite, • Ablegen des fertigen Werkstücks. Hauptspindel Luftgekühlte Motorspindel

22

2 Drehmaschinen

Synchronspindel Luftgekühlte Motorspindel Die Einheit mit der Synchronspindel besteht aus zwei Hebeln die durch ein Gelenk verbunden sind, damit alle angegebenen Schritte in der X-, Y- und Z-Achse ausgeführt werden können Werkzeugträger Als bahngesteuerter Kreuzschlitten ausgeführt mit Vorschubbewegungen in Längsrichtung (Z-Achse) und in Planrichtung (X-Achse) Mögliche Bearbeitungsaufgaben • Außen- und Innendrehbearbeitungen bei rotierender Arbeitsspindel und festen Werkzeugen bei der Bewegung des Längsschlittens in der Z-Achse, • Plandrehbearbeitungen von der Stirnseite des Werkstücks bei rotierender Arbeitsspindel und festen Werkzeugen bei der Bewegung des Querschlittens in der X-Achse, • Plandrehbearbeitungen von der Rückseite des Werkstücks bei rotierender Synchronspindel und festen Werkzeugen bei der Bewegung des Querschlittens in der X-Achse, • Bohrbearbeitung auf der Stirnseite des Werkstücks bei positionierter Arbeitsspindel und angetriebenen Werkzeugen bei der Bewegung des Längsschlittens in der Z-Achse, • Bohrbearbeitung auf der Umfangsseite des Werkstücks bei positionierter Arbeitsspindel und angetriebenen Werkzeugen bei der Bewegung des Querschlittens in der X-Achse, • Fräsen einer Quernut auf der Umfangsseite des Werkstücks bei positionierter Arbeitspindel und angetriebenem Scheibenfräser bei der Bewegung des Querschlittens in der X-Achse. Technische Daten des Mehrspindeldrehautomaten von Abb. 2.14 sind in Tab. 2.3 aufgestellt. Tab. 2.3 Technische Daten des Mehrspindeldrehautomaten von Abb. 2.14 Leistung der Motorspindel

Drehzahlen

11,5 kW bei 100% ED

Stufenlos bis 85 mm 10000 miní1

2.3

Werkzeugträger

Einheit mit der Synchronspindel

Z-Achse

X-Achse

Z-Achse

X-Achse

Y-Achse

35 mm

85 mm

120 mm

320 mm

Karusselldrehmaschinen

Karusselldrehmaschinen zeichnen sich aus durch eine drehende Planscheibe für die Werkstückaufnahme die sich um eine senkrechte Achse dreht. Große und sperrige Werkstücke werden sehr günstig mit einfachen Aufspannmöglichkeiten aufgenom-

2.3 Karusselldrehmaschinen

23

men und gespannt. Karusselldrehmaschinen werden in Einständer-Kompaktbauweise, Zweiständerbauweise mit Querhaupt und in offener Einständer-Bauweise konzipiert. Prinzipielle Darstellungen der Bauweisen von Karusselldrehmaschinen sind in Abb. 2.15 dargestellt.

Abb. 2.15 Prinzipielle Darstellungen der Bauweisen von Karusselldrehmaschinen a) Einständer-Kompaktbauweise b) Zweiständerbauweise mit Querhaupt, auch Portalbauweise genannt c) Offene Einständer-Bauweise 1 Planscheibe, 2 Ständer, 3 Querhaupt, 4 Querbalken (Portal), 5 Querbalkensupport

Die in der Einständer-Kompaktbauweise konzipierten Karusselldrehmaschinen (Abb. 2.15a) zeichnen sich durch eine hohe Eigensteifigkeit aus und werden zur Bearbeitung von Werkstücken relativ großer Drehhöhe angewandt. Diese Maschinen werden mit festem oder in der senkrechten Achse beweglichem Querbalken konzipiert. Die Karusselldrehmaschinen in Einständer-Kompaktbauweise werden für die Planscheibendurchmesser bis 2000 mm und für die maximalen Drehhöhen bis 2500 mm konzipiert. Sehr häufig werden die Karusselldrehmaschinen in Zweiständerbauweise mit Querhaupt (Portalbauweise Abb. 2.15b) eingesetzt, da mit ihnen sehr hohe Fertigungsgenauigkeiten erzielt werden können und diese Bauweise für schwere und große Werkstücke besonders geeignet ist. Die Werkstückdurchmesser dürfen nur unwesentlich über dem Planscheibendurchmesser liegen. Die offene Einständer-Bauweise (Abb. 2.15c) hat eine geringere Eigensteifigkeit als die anderen zwei Bauweisen. Sie ist für die unterschiedlichsten Werkstückgrößen geeignet und zeichnet sich durch eine gute Be- und Entlademöglichkeit sperriger Werkstücke aus. Die Karusselldrehmaschinen in Portalbauweise und in offener Einständer-Bauweise gehören zu den größten Werkzeugmaschinen und werden für die Planscheibendurchmesser bis 12000 mm und für die maximalen Drehhöhen bis 12000 mm ausgelegt. Sie werden für die Leistungen von 100 bis 200 kW ausgelegt. Abbildungen 2.16, 2.17 und 2.18 sind klassische Vertreter dieser drei Bauweisen. Neue Ausführungen von Karusselldrehmaschinen in Einständer-Kompaktbauweise werden mit festem Querbalken mit folgenden technischen Daten von Fa. Waldrich Coburg konzipiert: Drehdurchmesser: 2500 bis 3500 mm, Drehhöhe: 1000 mm, Antriebsleistung der Planscheibe: 63 und 100 kW.

24

2 Drehmaschinen

Abb. 2.16 Karusselldrehmaschine in Einständer-Kompaktbauweise (Werkbild Waldrich Coburg)

Abb. 2.17 Karusselldrehmaschine in Portalbauweise (Werkbild Waldrich Coburg)

Neue Ausführungen von Karusselldrehmaschinen in Portalbauweise nach Abb. 2.17 werden mit verstellbaren Querbalken und zwei Querbalkensupporten mit folgenden technischen Daten von Fa. Waldrich Coburg konzipiert: Drehdurchmesser: 2500 bis 6000 mm, Drehhöhe: 1000 bis 5000 mm, Antriebsleistung der Planscheibe: 63, 100, 140 und 200 kW.

2.4 Drehzentren

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Abb. 2.18 Karusselldrehmaschine in offener Einständer-Bauweise mit einer in X- Richtung verschiebbaren Planscheibe (Werkbild Waldrich Coburg)

Die neuen Ausführungen von Karusselldrehmaschinen in offener EinständerBauweise nach Abb. 2.18 werden mit festem Untersatz oder in der X- Richtung verschiebbarer Planscheibe mit folgenden technischen Daten von Fa. Waldrich Coburg ausgeführt: Drehdurchmesser: 5000 bis 12000 mm, Drehhöhe: 3000 bis 12000 mm, Antriebsleistung der Planscheibe: 100, 140 und 200 kW. Die Karusselldrehmaschinen in offener Einständer-Bauweise werden trotz ihrer begrenzten Eigensteifigkeit sehr häufig für die Bearbeitung von großen und sperrigen Werkstücken angewandt. Der Einsatz dieser Maschinen erfolgt unter der Berücksichtigung der begrenzten Steifigkeit der Maschine. Abbildung 2.19 zeigt eine Weiterentwicklung von großen Karusselldrehmaschinen in offener Einständer-Bauweise. Mit dieser Maschine wird durch die Dreh- und Fräsbearbeitungen eine höhere Produktivität erreicht. Auf der linken Seite der Karusselldrehmaschine nach Bild 2.19 befindet sich ein Wechsler für Werkzeuge und Bearbeitungseinheiten. Diese Maschinen werden für Planscheibendurchmesser von 2000 bis 6000 mm, für Drehhöhen von 1000 bis 5000 mm und Leistungen von 63 bis 100 kW konzipiert.

2.4

Drehzentren

Drehzentren sind CNC-Automaten zum Drehen, Bohren und Fräsen, die mit einer Werkstückwechseleinrichtung und mit einem oder mehreren Revolvern ausgestattet sind. Das Be- und Entladen der Werkstücke kann bei langen Werkstücken durch

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2 Drehmaschinen

Abb. 2.19 Karusselldrehmaschine zum Drehen und Fräsen mit dem Wechsler für Werkzeuge und Bearbeitungseinheiten (Werkbild Waldrich Coburg)

die Gegenspindel, bei kurzen Werkstücken durch ein externes Handhabungssystem durchgeführt werden. Hohe Produktivität in der Komplettbearbeitung von Futterund Stangenteilen sind die kennzeichnenden Eigenschaften von Drehzentren, die deshalb auch Produktionszentren genannt werden. In Abb. 2.20 ist die Gesamtansicht eines CNC-Dreh-Fräszentrums dargestellt. Abbildung 2.21 zeigt perspektivisch die Grundbauteile der Maschine, in Abb. 2.22 werden der Baukasten und die Ausbaumöglichkeiten des Dreh-Fräszentrums dargestellt. Charakteristische Merkmale des CNC-Dreh-Fräszentrums Einsatzgebiet Automatisierte Fertigung von Futter- und Stangenteilen komplexer Formen, Drehlänge bis 900 mm Grundaufbau (nach Abb. 2.21) Maschinenbett aus Grauguss, Bettneigung 55° mit Führungsbahnen, eine Hauptspindel, eine baugleiche Gegenspindel und vier Revolvern

Abb. 2.20 Gesamtansicht des CNC-Dreh-Fräszentrums (Werkbild Traub)

2.4 Drehzentren

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Abb. 2.21 Grundbauteile des CNC-Dreh-Fräszentrums von Abb. 2.20 (Werkbild Traub)

Ausbaumöglichkeiten (nach Abb. 2.22) Anstatt der in Abb. 2.21 dargestellten Anordnung von Revolvern können auch Senkrechtwerkzeugträger und Linearwerkzeugträger eingesetzt werden

Abb. 2.22 Ausbaumöglichkeiten durch Bauelemente des Baukastens des CNCDreh-Fräszentrums von Abb. 2.20 (Werkbild Traub)

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2 Drehmaschinen

Besonderheiten Einzigartige Kinematik bietet neue Bearbeitungsmöglichkeiten, sehr hohe Flexibilität und Produktivität der Maschine Achsenzuordnung Der linke Spindelkasten für die in der C-Achse drehenden Hauptspindel ist auf dem Maschinenbett fest verschraubt, der rechte Spindelkasten der in der C-Achse drehenden Gegenspindel ist in der Z-Achse verfahrbar, die Senkrechtrevolver und Linearwerkzeugträger sind in der Z- und X-Achse verfahrbar, können bei Bedarf auch mit der Y-Achse ausgestattet werden Hauptspindellage Waagerecht Arbeitsspindeln Mit spielfrei vorgespannten Hybridlagern, sind Motorspindeln speziell auf das zu bearbeitende Teilespektrum ausgelegt Vorschubantriebe Durch Servomotoren Werkzeugrevolver Mit je zehn feststehenden oder angetriebenen Werkzeugen Senkrechtwerkzeugträger Für Bohr- und Fräsoperationen und Arbeit unter beliebigen Winkeln mit acht angetriebenen Werkzeugstationen Linearwerkzeugträger Mit einer Reitstockspitze und vier Aufnahmen für axiale Werkzeuge Werkzeugantriebe Von einem Drehstrommotor wird nur der in der Arbeitsposition befindliche Werkzeug angetrieben Werkstückabführeinrichtung Das Fertigteil wird von einem Greifer über ein Förderband auf der rechten Seite aus der Maschine abgeführt, das Stangenreststück wird nach links entsorgt In Abb. 2.23 ist ein zweispindliges vertikales Drehzentrum für die synchrone Bearbeitung nach dem Twin-Prinzip dargestellt. Charakteristische Merkmale des zweispindligen vertikalen Drehzentrums Einsatzgebiet Klein-, Mittel- und Großserienfertigung von Drehteilen Grundaufbau Der Grundschlitten ist auf den Führungen des Maschinengestelles in der X-Achse verfahrbar, der Spindelträger, in welchem beide Hauptspindeln gelagert sind, ist auf den Führungen des Grundschlittens in der Z-Achse verfahrbar, zwei Scheibenrevolver mit je acht Werkzeugen sind an der senkrecht ausgebildeten Gestellvorderseite befestigt

2.4 Drehzentren

29

Abb. 2.23 Zweispindliges vertikales Drehzentrum (Weisser Söhne) 1 Hauptspindel, 2 Spindelträger, 3 Revolver, 4 Grundschlitten, 5 Maschinengestell, 6 Werkstück, 7 umlaufendes Palettenband

Besonderheiten Zwei senkrechte Hauptspindeln holen sich durch die Verfahrwege in der X- und Z-Achse nach dem Pick-up-System das Werkstück aus dem umlaufendem Palettenband, diese Gestellform ermöglicht einen ungestörten Spänefall, die Späne werden (dann weiter) durch einen Späneförderer abgeführt, bei gleicher Aufstellfläche kann die doppelte Stückzahl von Werkstücken gefertigt werden Hauptspindellage Senkrecht In Abb. 2.24 ist die Gesamtansicht eines Dreh-Fräszentrums aus dem modularen Baukasten dargestellt. Abbildung 2.25 zeigt perspektivisch die Grundbauteile der Maschine, in Abb. 2.26 werden der Baukasten und die Ausbaumöglichkeiten des Dreh-Fräszentrums dargestellt.

Abb. 2.24 Gesamtansicht des Dreh-Fräszentrums (Werkbild Index)

Charakteristische Merkmale des Dreh-Fräszentrums aus dem modularen Baukasten Einsatzgebiet Von der Bearbeitung einfacher Werkstücke beginnend, bis zu komplexen Teilen, von kleinen Losgrößen mit großem Teilespektrum, bis hin zur automatisierten Serien-Produktion geeignet

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2 Drehmaschinen

Grundaufbau (nach Abb. 2.25) Maschinenbett mit rohrförmigem Querschnitt aus Grauguss, einer Hauptspindel, einer baugleichen Gegenspindel, einer Frässpindel (oben im Bild), einem Revolver mit zwölf angetriebenen Werkzeugen (unten im Bild) und den Werkzeugmagazinen für bis zu 160 Magazinplätzen Abb. 2.25 Grundbauteile des Dreh-Fräszentrums von Abb. 2.24 (Werkbild Index)

Ausbaumöglichkeiten (nach Abb. 2.26) Aus den in Abb. 2.26 dargestellten Ausbaumöglichkeiten wird ersichtlich, dass Maschinenkonfigurationen mit mehreren Revolvern, mit Multifunktionseinheiten, Reitstock und Lünetten verwirklicht werden können. Außer der für die Drehmaschinen üblichen Längsachsen Z, Spindeldrehachsen C und Querachsen X, haben manche Werkzeugträger noch zusätzlich die senkrechte Y-Achse und die Schwenkachse B Besonderheiten Mit dem modularen Baukastensystem ist es möglich, für viele Fertigungsfälle entsprechende geeignete Maschinenkonfigurationen zusammenzustellen. Auf diese Art können sehr produktive oder sehr flexible Dreh-Fräszentren für kleinere oder größere Losgrößen zusammengesetzt werden Hauptspindellage Waagerecht Baugrößenzahl Drei Abbildung 2.27 zeigt ein CNC-Hochleistungsdrehzentrum. Charakteristische Merkmale des CNC-Hochleistungsdrehzentrums Funktionsschema von Abb. 2.27 Unabhängige Bearbeitung an der Hauptspindel durch den Revolver R1 und der Rückseite des Werkstücks an der Gegenspindel durch den Revolver R2. Bei der

2.4 Drehzentren

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Abb. 2.26 Bauelemente des Baukastens des DrehFräszentrums von Abb. 2.24 (Werkbild Index)

Abb. 2.27 Grundbauteile des CNC-Hochleistungsdrehzentrums (Deckel Maho Gildemeister) HS Hauptspindel, GS Gegenspindel, R1 Revolver, R2 Revolver

Bewegung der Gegenspindel in der Z-Achse nach links, kann das Halbfertigteil aus der Hauptspindel durch die Gegenspindel übernommen werden. Wenn der Revolver 2 in der Z-Achse nach links verschoben wird, kann das in der Hauptspindel gespannte Werkstück durch den Einsatz beider Revolver bearbeitet werden. Wenn der Revolver 1 in der Z-Achse nach rechts verschoben wird, kann das in der Gegenspindel gespannte Werkstück durch den Einsatz beider Revolver bearbeitet werden.

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2 Drehmaschinen

Einsatzgebiet Komplettbearbeitung von Stangen- und Futterteilen komplexer Formen Grundaufbau Auf dem Schrägbett der Maschine sind der linke Spindelkasten mit der Hauptspindel HS, die vorgespannte Linearwälzführung für den in der Z-Achse verfahrbaren rechten Spindelkasten mit der Gegenspindel GS, der obere Kreuzschlitten für den Revolver R1 und der untere Kreuzschlitten für den Revolver R2 aufgeschraubt. Der obere Kreuzschlitten für den Revolver R1 ist in den X-, Y- und ZAchsen verfahrbar, der untere Kreuzschlitten für den Revolver R2 verfährt in der X- und Z-Achse Besonderheiten Sehr hohe Produktivität, Flexibilität und Präzision Hauptspindellage Waagerecht Baugrößenzahl Zwei Abbildung 2.28 zeigt die Grundbauteile eines vertikalen Drehzentrums aus dem Systembaukasten, in Abb. 2.29 werden der Baukasten und die Ausbaumöglichkeiten des Dreh-Fräszentrums dargestellt.

Abb. 2.28 Grundbauteile des vertikalen Drehzentrums aus dem Systembaukasten (Werkbild Index)

Charakteristische Merkmale des vertikalen Drehzentrums aus dem Systembaukasten Einsatzgebiet Auf Anforderung von Kunden ausgelegte Konfiguration, je nach dem, ob ein hochproduktives, oder ein hochflexibles Drehfräszentrum für kleine oder große Losgrößen benötigt wird

2.4 Drehzentren

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Abb. 2.29 Elemente des Baukastens und die Ausbaumöglichkeiten des Drehzentrums von Abb. 2.28) (Werkbild Index)

Funktionsschema von Abb. 2.28 Unabhängige Bearbeitung durch den linken Revolver an der Hauptspindel, Rückseite des Werkstücks durch den rechten Revolver an der Gegenspindel. Bei der Bewegung der Gegenspindel in der Y-Achse nach links, kann das Halbfertigteil aus der Hauptspindel durch die Gegenspindel übernommen werden. Wenn der rechte Revolver in der X-Achse nach links verschoben wird, kann das in der Hauptspindel gespannte Werkstück durch den Einsatz beider Revolver bearbeitet werden. Wenn der linke Revolver in der Y-Achse nach rechts verschoben wird, kann das in der Gegenspindel gespannte Werkstück durch den Einsatz beider Revolver bearbeitet werden. Grundaufbau (nach Abb. 2.28) Maschinenbett aus stark verripptem Grauguß, eine Hauptspindel, eine Gegenspindel und zwei Revolver mit zwölf angetriebenen Werkzeugen, Führungen werden als Linearwälzführungen ausgeführt. Ausbaumöglichkeiten (nach Abb. 2.29) Außer der in Abb. 2.28 dargestellten Anordnung mit zwei Revolvern, können die Maschinenkonfigurationen zusammengesetzt werden, die aus mehreren verschiedenen Revolvern (links und rechts von der Haupt- und Gegenspindel dargestellt) und einer Werkzeugplatte (links im Bild) bestehen Besonderheiten Aus dem Systembaukasten lassen sich viele Maschinenkonfigurationen verwirklichen, die für eine wirtschaftliche Fertigung benötigt werden Hauptspindellage Senkrecht Achsenzuordnung Der Kreuzschlitten für den Spindelkasten mit der Hauptspindel ist in der X- und Z-Achse verfahrbar, der Schlitten für den Spindelkasten mit der Gegenspindel verfährt in der Y-Achse. Beide Revolver sind um 360° schwenkbar, der rechte Revolver verfährt in der X- und Z-Achse, der linke Revolver ist in der Y-Achse verfahrbar Baugrößenzahl Drei

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2 Drehmaschinen

Vorschubantrieb in X-Achse Durch Linearmotoren Werkzeugplatte (links in Bild 2.29) Für großdimensionierte Aggregate, z. B. Mehrspindelbohrkopf, Fräs- und Messerkopf vorgesehen In Abb. 2.30 ist eine Senkrechtdrehmaschine mit Linearantrieben dargestellt.

Abb. 2.30 Grundaufbau der Senkrechtdrehmaschine mit Linearantrieben ohne Verkleidung (Deckel Maho Gildemeister) 1 Maschinenständer, 2 Kreuzschlittenunterteil, 3 Kreuzschlittenoberteil, 4 Hauptspindel, 5 Spannfutter, 6 Werkzeugträger, 7 Bearbeitungskopf, 8 Multifunktionsflächen

Charakteristische Merkmale der Senkrechtdrehmaschine mit Linearantrieben Einsatzgebiet Komplettbearbeitung einfacher bis komplexer Präzisionsdrehteile in der Automobil-, Armaturen-, Elektromotoren und Zulieferindustrie Grundaufbau Verwindungssteifer Maschinenständer mit den Führungen in der X-Achse auf welchen der Kreuzschlitten mit dem aufgebauten Spindelkopf verfährt. Der Werkzeugträger und die Multifunktionsflächen sind am unteren Teil des Maschinenständers angebracht Besonderheiten Hochdynamische Linearantriebe mit Eilganggeschwindigkeiten bis 100 m miní1, integrierte Synchronspindelantriebe, sowie schnell schaltbare Werkzeugträger, die als Revolver mit angetriebenen Werkzeugen ausgeführt werden. Die senkrechte

2.4 Drehzentren

35

Hauptspindel holt sich durch die Verfahrwege in der X- und Z-Achse mit Pickup-System das Werkstück aus dem umlaufendem Palettenband (in Abb. 2.30 nicht dargestellt) Hauptspindellage Senkrecht Achsenzuordnung Achse X : Planhub des Kreuzschlittens Achse Z : Längshub des Kreuzschlittens Baugrößenzahl Zwei Die charakteristischen Merkmale und die technische Daten von Drehzentren sind in Tab. 2.4 aufgestellt.

36

2 Drehmaschinen

Tab. 2.4 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Drehzentren Maschine nach Abb.

2.20/2.21/2.22

2.23

2.24/2.25/2.26

Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Traub TNX 65 Futter- und Stangenteile komplexer Formen, Drehlänge bis 900 mm

Weisser Söhne Univertor AT Klein-, Mittel- und Großserienfertigung

Grundaufbau

Maschinenbett, Bettneigung von 55° mit Führungsbahnen, eine Hauptspindel, eine Gegenspindel, vier Revolver

Ausbaumöglichkeiten

Anstatt vier Revolver zwei Revolver, Senkrechtwerkzeugträger, und Linearwerkzeugträger

Auf Führungen des Maschinengstells verfahrbarer Grundschlitten mit verfahrbarem Spindelträger, zwei Scheibenrevolver am Gestell befestigt -

Index RatioLine G 250 Allgemeine Anwendung für alle Drehteile von kleinen Losgrößen bis Serienfertigung Rohrförmiges Maschinenbett mit Hauptspindel, Gegenspindel, Frässpindel, Revolver und Werkzeugmagazine

Besonderheiten

Durch einzigartige Kinematik werden sehr hohe Flexibilität und Produktivität erreicht

Zwei senkrechte Hauptspindeln holen sich das Werkstück mit Pick-upSystem aus dem umlaufenden Palettenband

Hauptspindellage Achse Z

Waagerecht Gegenspindel, Senkrechtrevolver, Linearwerkzeugträger Senkrechtrevolver, Linearwerkzeugträger Linearwerkzeugträger Senkrechtrevolver 2

Senkrecht Spindelträger

Maschinenkonfigurationen mit mehreren Revolvern, Multifunktionseinheiten, Reitstock und Lünette Mit dem modularen Baukastensystem viele geeignete Konfigurationen, dadurch sehr produktive oder sehr flexible Maschinen Waagerecht Gegenspindel, Revolver

Grundschlitten

Revolver

1

Revolver Revolver 3

120 mm 125 mm 124kW bei 100% ED

800/1400 mm 560 mm 65/90/102 mm 43/31 kW bei 100% ED

1500 min-1

3500/5000 min-1

Spindelträger: 280 mm-1

Gegenspindel, Revolver: 800 mm-1

Grundschlitten: 200 mm

Revolver: 300 mm

60/0/30 m min-1

22,5/10/45 m min-1

Achse X Achse Y Schwenkachse B Baugrößenzahl Technische Daten Drehlänge Umlaufdurchmesser Spindeldurchlaß Hauptspindelleistung Hauptspindeldrehzahl 5000 min-1 Weg Z-Achse

Weg X-Achse

Eilganggeschwindigkeit X/Y/Z

Bis 900 mm bis 250 mm 42/65 mm 18,3/21,5 kW bei 60% ED 5000/6300 min-1 Gegenspindel: 60 mm, Senkrechtrevolver u. Linearwerkzeugträger: 600 mm-1 Senkrechtrevolver u. Linearwerkzeugträger: 290 mm 18/15/30 m min-1

2.4 Drehzentren

37

Tab. 2.4 (Fortsezung) Maschine nach Abb.

2.27

2.28/2.29

2.30

Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Gildemeister TWIN 50/70 Komplettbearbeitung von Stangen- und Futterteilen komplexer Formen

Gildemeister CTV 200/250 linear Komplettbearbeitung einfacher bis komplexer Präzisionsteile in Autoindustrie

Grundaufbau

Auf dem Schrägbett sind Haupt- und Gegenspindel und zwei Revolver aufgebaut -

Index VertikalLine V 160 Auf Anforderung von Kunden ausgelegte Konfiguration: hochproduktiv oder hochflexibel Maschinenbett, Hauptspindel, Gegenspindel, zwei Revolver Anstatt zwei: mehrere verschiedene Revolver

Linearantriebe, schnell schaltbare Werkzeugträger, Pick-up-System Senkrecht Kreuzschlitten mit Spindelkopf Kreuzschlitten mit Spindelkopf -

Ausbaumöglichkeiten

Kreuzschlitten mit dem Spindelkopf am Maschinenständer geführt -

Besonderheiten

Sehr hohe Produktivität und Präzision

Hauptspindellage Achse Z Achse X

Waagerecht Gegenspindel und zwei Revolver Zwei Revolver

Achse Y

Ein Revolver

Baugrößenzahl Technische Daten

zwei

Aus dem Systembaukasten sind viele Konfigurationen möglich Senkrecht Hauptspindel, rechter Revolver Hauptspindel, rechter Revolver Gegenspindel, linker Revolver drei

Umlaufdurchmesser Spindeldurchlaß

250 mm 50/60, 65/70 mm

290 bis 350 mm 42 bis 65 mm

-

Hauptspindelleistung

R1, R2: 8 kW bei 40% ED R1, R2: 25 bis 4000 min-1 R1: 525mm, R2: 525 mm, Gegensp.: 525mm R1: 180 mm, R2: 190 mm R1: ± 40 mm 12

15 bis 20 kW bei 100% ED 5000 bis 6300 min-1 260 mm

22 und 25 kW 100% ED 20 bis 7000 und 25 bis 5000 min-1 300 mm

955 bis 1025 mm

800 mm

120 mm 12

12

80/7,5/40 m min-1

100/0/45 m min-1

Hauptspindeldrehzahl 5000 min Weg Z-Achse

Weg X-Achse

Weg Y-Achse Anzahl der angetriebenen Werkzeuge Eilganggeschwindigkeit 20/10/30 m min-1 X/Y/Z

zwei

Kapitel 3

Fräsmaschinen

Fräsmaschinen dienen der spanenden Bearbeitung mit umlaufenden mehrschneidigen Werkzeugen. Sie werden nach den Achsenzuordnungen, der Lage der Hauptspindel und der Ausführung des Ständers eingeteilt. Sie werden nach den Achsenzuordnungen eingeteilt in: • • • •

Konsolfräsmaschinen mit drei Werkstückachsen, Kreuztisch-Fräsmaschinen mit zwei Werkstück- und einer Werkzeugachse, Tisch-Fräsmaschinen mit einer Werkstück- und zwei Werkzeugachsen, Starrtisch-Fräsmaschinen mit drei Werkzeugachsen.

Die Einteilung von Fräsmaschinen nach den Achsenzuordnungen ist in Abb. 3.1 dargestellt. Nach der Lage der Hauptspindel werden Fräsmaschinen in waagerechte und senkrechte Maschinen eingeteilt. Nach der Ausführung des Ständers werden sie in Konsolfräsmaschinen, Bettfräsmaschinen und Portalfräsmaschinen eingeteilt. Bettfräsmaschinen werden Fräsmaschinen genannt, die aus einem Unterteil bestehen, mit dem ein Ständer fest verbunden ist. Nach der Achsenzuordnung gehören Bettfräsmaschinen zu den Tisch-Fräsmaschinen mit starrem Ständer (Abb. 3.1c/1). Tisch-Fräsmaschinen mit starrem Ständer können in Portalbauweise ausgeführt werden. Die Bauart der Tisch-Fräsmaschinen mit querverfahrbarem Ständer (Abb. 3.1c/2) wird an Bohr- und Fräswerken angewandt. Sämtliche Fräsmaschinenbauformen mit allen Achsenzuordnungen und allen Ständerausführungen werden dargestellt und beschrieben: Konsolfräsmaschinen, Kreuztischfräsmaschinen, Bettfräsmaschinen, Portal-Fräsmaschinen mit starrem Ständer, Fräsmaschinen in Duo-Block-Bauweise, Bohr- und Fräswerke, Portal-Fräsmaschinen in Gantry-Bauweise, Starrtisch-Fräsmaschinen, Universal-Werkzeugfräsmaschinen, Bearbeitungszentren. B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_3, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

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40

3 Fräsmaschinen

Abb. 3.1 Achsenzuordnungen bei senkrechten Fräsmaschinen [1] a) Konsolfräsmaschine mit drei Werkstückachsen b) Kreuztisch-Fräsmaschine mit zwei Werkstück- und einer Werkzeugachse c) Tisch-Fräsmaschine mit einer Werkstück- und zwei Werkzeugachsen c/1 mit starrem Ständer c/2 mit querverfahrbarem Ständer d) Starrtisch-Fräsmaschine mit drei Werkzeugachsen d/1 mit längsverfahrbarem Ständer d/2 mit querverfahrbarem Ständer

Der Entwicklungstrend geht dahin, Maschinentypen anzubieten, die vielfältige Bearbeitungen ermöglichen, Bearbeitungszentren haben deshalb viele herkömmliche Maschinen ersetzt.

3.1

Konsolfräsmaschinen

Konsolfräsmaschinen bestehen aus einem Ständer, der auf einer Grundplatte fest befestigt ist, einer Konsole, die auf den Führungen des Ständers die senkrechte Bewegung in der Z-Achse ausführt, einem Kreuzschlitten, der auf den Führungen der Konsole die Querbewegung in der Y-Achse ausführt und die Führung für den in der X-Achse verfahrbarem Längstisch trägt. Der Ausleger ist auf dem Ständer verschiebbar, der auf dem Ausleger aufgenommene Fräskopf ist um ±90° schwenkbar. Die in Abb. 3.1a dargestellte Maschine ist eine kombinierte Konsolfräsmaschine mit waagerechter und senkrechter Hauptspindel mit separaten Antrieben für beide Spindeln. Die Steifigkeit von Konsolfräsmaschinen ist relativ gering und von der Lage der beweglichen Teile abhängig. Das Gewicht der beweglichen Bauteile „hängt“ auf den Ständerführungen, die Schnittkräfte und Momente belasten die beweglichen Teile und verformen sie elastisch. Obwohl die Konsolfräsmaschinen wegen ihrer geringen Steifigkeit zunehmend von steiferen Maschinensystemen verdrängt werden, werden sie wegen ihrer günstigen Preises, großer Universalität und großer Flexibilität noch immer gebaut.

3.1 Konsolfräsmaschinen

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In Abb. 3.2 ist eine moderne kombinierte Konsolfräsmaschine dargestellt. Abb. 3.2 Kombinierte Konsolfräsmaschine (Reckermann) 1 waagerechte Hauptspindel, 2 senkrechte Hauptspindel, 3 Fräskopf, 4 Ausleger, 5 Konsole, 6 Ständer, 7 Kreuzschlitten, 8 Längstisch

Charakteristische Merkmale der kombinierten Konsolfräsmaschine Einsatzgebiet Instandsetzungsarbeiten, Reparatur Besonderheiten Hohe Präzision auch nach Jahren Arbeit mit schweren Werkstücken Hauptspindellage Senkrecht und waagerecht Werkzeugachsen Keine Werkstückachsen: Achse X: Längstisch längs Achse Y: Kreuzschlitten quer Achse Z: Konsole senkrecht Vertikalfräskopf Manuell schwenkbar um ±90° Hauptspindeln Mit hydromechanischem Werkzeugeinzug Führungen Alle Führungen bestehen aus Grauguss und kunststoffbeschichteten Gegenführungen Kugelgewindetriebe Mit vorgespannter Doppelmutter für alle drei Achsen

42

3 Fräsmaschinen

Ausstattung Inkrementales Längenmesssystem, automatische Impulszentralschmierung Technische Daten Aufspannfläche des Tisches: 1300×500 mm, Max. Belastbarkeit: 2000 kg, Verfahrweg längs (X ): 1000 mm bei Tischlänge 1300 mm, Verfahrweg längs (X ): 1500 mm bei Tischlänge 1800 mm, Verfahrweg quer (Y ): 500 mm, Verfahrweg senkrecht (Z ): 450 mm, Manuelle vertikale Pinolenverstellung: 60 mm, Spindeldurchmesser im vorderen Lager horizontal: 100 mm, Spindeldurchmesser im vorderen Lager vertikal: 90 mm, Antriebsleistung bei 100% ED: horizontal und vertikal: 11 kW, Vorschübe stufenlos für X-, Y- und Z-Achse: 10 bis 4000 mm miní1, Eilgänge X- und Y-Achse: 15000 mm miní1, Eilgänge Z-Achse: 10000 mm miní1, Vorschubkräfte X- und Y-Achse: 10000 N, Vorschubkräfte Z-Achse: 15000 N.

3.2

Kreuztischfräsmaschinen

Kreuztischfräsmaschinen arbeiten mit zwei Werkstück- und einer Werkzeugachse (s. schematische Achsenzuordnung von Abb. 3.1b). In Abb. 3.3 ist eine zyklengesteuerte Kreuztischfräsmaschine mit einigen handbedienten Bewegungen dargestellt.

Abb. 3.3 Zyklengesteuerte Kreuztischfräsmaschine (Wagner) 1 Längstisch, 2 Bett, 3 Kreuztischunterteil, 4 Fräskopf, 5 Ständer, 6 Pinole, 7 Hauptspindel, 8, 9, 10 Handrad

3.2 Kreuztischfräsmaschinen

43

Charakteristische Merkmale der zyklengesteuerten Kreuztischfräsmaschine Einsatzgebiet Fräs- und Bohrarbeiten kleiner Teile Besonderheiten Zyklensteuerung Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Achse Z: Fräskopf senkrecht Achse B: Schwenken des Fräskopfes Werkstückachsen Achse X: Kreuztisch längs Achse Y: Kreuztisch quer Fräskopf Schwenkbar um die B-Achse Manuelle Bewegungen Pinole mit dem Handrad 8 Längstisch mit dem Handrad 9 Kreuztischunterteil mit dem Handrad 10 Baugrößenanzahl Drei Technische Daten Verfahrwege: X-Achse (längs): 790/1010/1520 mm, Y-Achse (quer): 508/597/590 mm, Z-Achse (senkrecht): 584 mm, B-Achse (Fräskopf). Vorschübe in der X-, Y-, Z-Achse: 0 bis 2500 mm miní1, Eilgänge in der X-, Y-, Z-Achse: 5000 mm miní1, Aufspanntisch (Längstisch): 1372×355 mm, 1470×355 mm, 1930×355 mm, Antriebsleistung: 3,7/5,5/5,5 kW, Drehzahlbereich: 60 bis 6000 miní1. In Abb. 3.4 sind die Grundbauteile einer modernen numerisch gesteuerten Kreuztischfräsmaschine dargestellt. Charakteristische Merkmale der numerisch gesteuerten Kreuztischfräsmaschine Einsatzgebiet Komplettbearbeitung der Werkstücke in einer Aufspannung beim Fräsen, Drehen, Bohren und Gewindeschneiden bei Modell-, Formen und Werkzeugbau und in der Luftfahrtindustrie

44

3 Fräsmaschinen

Abb. 3.4 Grundbauteile der numerisch gesteuerten Kreuztischfräsmaschine (SHW)

Besonderheiten Schnelligkeit, numerische Steuerung, kein Fundament erforderlich Ausstattung Universal-Fräskopf, CNC-Rundtisch, Werkzeugwechsler Technische Daten Verfahrwege: X-Achse (längs): 2000 mm, Y-Achse (quer): 1300 mm, Z-Achse (senkrecht): 1300 mm, C-Achse (Rundtisch): 360°, B-Achse (Fräskopf), Vorschübe und Eilgänge in der X-, Y-, Z-Achse: 0 bis 30000 mm miní1, Aufspanntisch als Längstisch: 1800×1200 mm, Aufspanntisch als Rundtisch: φ 1600 mm, Antriebsleistung: 41 kW, Drehzahlbereich: 22 bis 6000 miní1.

3.3

Bettfräsmaschinen

Bettfräsmaschinen sind Tisch-Fräsmaschinen mit starrem, mit dem Unterteil fest verbundenem Ständer und mit waagerechter Spindel. In Abb. 3.1c/1 sind schematisch Tisch-Fräsmaschinen mit starrem Ständer und einer senkrechten Spindel dargestellt. In Abb. 3.5 ist eine CNC-Universal-Bettfräsmaschine dargestellt. Charakteristische Merkmale der CNC-Universal-Bettfräsmaschine Einsatzgebiet Vollautomatische 4-Seiten-Bohr- und Fräsbearbeitung komplexer, großer und schwerer Werkstücke im Maschinenbau, komplizierter Teile im Werkzeug-, Formen-, Gesenk- und Vorrichtungsbau in Einzel- und Serienfertigung

3.3 Bettfräsmaschinen

45

Abb. 3.5 CNC-Universal-Bettfräsmaschine (Kekeisen) 1 Ständer, 2 Fräseinheit, 3 Universalfräskopf, 4 Arbeitstisch

Besonderheiten Hohe statische und dynamische Steifigkeit wird durch schwere Ständer- und Bettkonstruktion und thermische Stabilisierung durch die Ölkühlung des Spindelkastens erreicht Hauptspindellage Waagerecht, senkrecht und beliebig Werkzeugachsen Achse Z: Kreuzschlitten senkrecht Achse Y: Fräseinheit mit dem Universalfräskopf quer Werkstückachsen Achse X: Arbeitstisch mit gespanntem Werkstück Universalfräskopf Achsen A und C Fünf Grundeinstellungen des Fräskopfes sind wahlweise von Hand oder automatisch über NC-Programm anwählbar und ermöglichen das Fräswerkzeug in senkrechte, waagerechte und beliebig schräge Stellungen zu bringen Ausstattungen Längstisch oder Rundtisch Baugrößenanzahl Sechs Technische Daten Verfahrwege X-Achse (längs): 1600 bis 4000 mm,

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3 Fräsmaschinen

Y-Achse (quer): 1000 mm, Z-Achse (senkrecht): 1000 mm, Tischaufspannfläche: 840×1800 bis 840×4200 mm, Aufspannfläche beim Rundtisch: 1050×1050 bis 1250×1400 mm, Antriebsleistung der Fräseinheit: 30 kW, Drehzahlbereich-stufenlos: 20 bis 2000 miní1, Vorschubgeschwindigkeit: 0 bis 4000 mm miní1, Eilgang in der X-, Y- und Z-Achse: 12 m miní1.

3.4

Portal-Fräsmaschinen mit starrem Ständer

Die Fräsmaschinen mit einer Werkstück- und zwei Werkzeugachsen, die mit einem starren in Portalbauweise ausgeführten Ständer konzipiert werden, gehören zu den Portal-Fräsmaschinen mit starrem Ständer. Nach der Achsenzuordnung gehören sie zu den Tisch-Fräsmaschinen mit starrem Ständer, unterscheiden sich aber von den in Abb. 3.1c/1 schematisch dargestellten, durch die Ausführung des Ständers. In Abb. 3.6 ist eine CNC-Portal-Fräsmaschine in Tisch-Bauweise mit starrem Ständer dargestellt. Abb. 3.6 CNC-PortalFräsmaschine in TischBauweise mit starrem Ständer (Kekeisen) 1 Ständer, 2 Kreuzschlitten, 3 Fräseinheit, 4 Fräskopf, 5 Tisch

Charakteristische Merkmale der CNC-Portal-Fräsmaschine in TischBauweise mit starrem Ständer Einsatzgebiet 5-Seiten Bearbeitung von großen und schweren Werkstücken in einer Aufspannung Besonderheiten Durch große Ständersteifigkeit und die hydrostatische Tischführung können sehr schwere Schnittkräfte und sehr große Werkstückgewichte ohne ruckendes Gleiten (Stick-Slip-frei) aufgenommen werden

3.5 Fräsmaschinen in Duoblock-Bauweise

47

Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Achse Y: Kreuzschlitten Achse Z: Kreuzschlitten Werkstückachsen Achse X: Tisch Fräskopf Kann an unterschiedlichste Bearbeitungsaufgaben angepasst werden Baugrößenanzahl Fünf Technische Daten X-Achse (längs): 3000/4000/5000/6000/7000 mm, Y-Achse (quer): 2200 mm, Z-Achse (senkrecht): 1000 mm, Tischaufspannfläche: 1800×3000/1800×4000/1800×5000/1800×6000/1800× 7000 mm, Antriebsleistung der Fräseinheit: 30 kW, Drehzahlbereich der Fräseinheit: 20 bis 2000 miní1, Vorschubgeschwindigkeit: 0 bis 8000 mm miní1, Eilgang in der X-, Y- und Z-Achse: 15 m miní1.

3.5

Fräsmaschinen in Duoblock-Bauweise

Fräsmaschinen in Duoblock-Bauweise arbeiten mit einer Werkstück- und zwei Werkzeugachsen und gehören zu den Tisch-Fräsmaschinen mit starrem Ständer. Das Gestellbauteil der Fräsmaschinen in der Duoblock-Bauweise besteht aus dem Maschinenbett und dem Ständer. Diese Gestellbauteile sind wie die Ständer bei den Karusselldrehmaschinen in Einständer-Kompaktbauweise (Abb. 2.16) miteinander verbunden. In Abb. 3.7 ist eine Fräsmaschine in der Duoblock-Bauweise dargestellt. Charakteristische Merkmale der Fräsmaschine in der Duoblock-Bauweise Einsatzgebiet Komplettbearbeitung schwerer Werkstücke für die Einzelteil- und Kleinserienfertigung im allgemeinen Maschinenbau und im Werkzeug- und Formenbau Besonderheiten Durch die Bauweise der Gestellbauteile und geringe bewegte Massen zeichnen sich die Fräsmaschinen in der Duoblock-Bauweise durch sehr hohe Steifigkeit und gutes dynamisches Verhalten aus, somit können höchste Präzision mit hoher Produktivität erreicht werden

48

3 Fräsmaschinen

Abb. 3.7 Grundaufbau der Fräsmaschine in der Duoblock-Bauweise ohne Verkleidung (Deckel Maho Gildemeister) 1 Maschinenbett, 2 Ständer, 3 Längstisch, 4 Kreuzschlittenunterteil, 5 Kreuzschlittenoberteil, 6 Fräskopf, 7 NC-Rundtisch

Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Achse Y: Kreuzschlitten Achse Z: Kreuzschlitten Werkstückachsen Achse X: Tisch Baugrößenanzahl Zwei Technische Daten X-Achse (längs): 1600 mm, Y-Achse (quer): 1250 mm, Z-Achse (senkrecht): 1000 mm, Aufspannfläche des NC-Rundtisches: 1500×1250 bis 1250×1000 mm, Hauptantriebsleistung bei 40% ED: 28 und 44 kW, Drehzahlbereich der Hauptspindel: 20 bis 12000 miní1, Vorschubgeschwindigkeit in der X-, Y- und Z-Achse: 15 m miní1, Eilgang in der X-, Y- und Z-Achse: 60 m miní1.

3.6

Bohr- und Fräswerke

Bohr- und Fräswerke sind Tisch-Fräsmaschinen mit querverfahrbarem Ständer (s. schematische Achsenzuordnung von Abb. 3.1c/2) und waagerechter Hauptspindel. In Abb. 3.8 ist ein CNC-Bohr- und Fräswerk dargestellt.

3.6 Bohr- und Fräswerke

49

Abb. 3.8 CNC-Bohr- und Fräswerk (Kekeisen) 1 Tisch, 2 Spindelstock, 3 Ständer, 4 Bohrspindel

Charakteristische Merkmale des CNC-Bohr- und Fräswerkes Einsatzgebiet Bearbeitung großer, sperriger Werkstücke Besonderheiten CNC-Steuerung, große Steifigkeit Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Achse Y: Spindelstock senkrecht Achse Z: Ständer quer Achse W: Bohrspindel Werkstückachsen Achse X: Tisch längs Führungen Für drei Koordinatenachsen sind Flachführungen mit gehärteten Führungsbahnleisten, Gegenführungen mit Kunststoff vorgesehen Baugrößenanzahl Fünf Technische Daten X-Achse (Tisch längs): 1600/2000/2500/3000/3500 mm, Y-Achse (Spindelstock senkrecht): 1200 mm, Z-Achse (Ständer quer): 900 mm, W-Achse (Bohrspindel): 500 mm, Tischaufspannfläche: 1050×1250 und 1250×1400 mm,

50

3 Fräsmaschinen

Antriebsleistung der Bohr- und Fräseinheit: 30 kW, Drehzahlbereich der Fräseinheit: 20 bis 2800 miní1, Vorschubgeschwindigkeit: 0 bis 8000 mm miní1, Eilgang X-Achse: 12 m miní1, Eilgang Y-, Z- und W-Achse: 15 m miní1.

3.7

Portal-Fräsmaschinen in Gantry-Bauweise

Portal-Fräsmaschinen in Gantry-Bauweise sind mit einen ortsfesten Tisch und einen in Längsrichtung verfahrbaren Doppelständer ausgestattet. Nach der Achsenzuordnung von Abb. 3.1d/1 gehören sie zu den Starrtisch-Fräsmaschinen mit drei Werkzeugachsen. In Abb. 3.9 ist eine CNC-Portal-Fräsmaschine in Gantry-Bauweise dargestellt. Abb. 3.9 CNC-PortalFräsmaschine in GantryBauweise (Kekeisen) 1 Querbalken, 2 Kreuzschlitten, 3 Frässchieber, 4 Fräskopf, 5 Tisch

Charakteristische Merkmale der CNC-Portal-Fräsmaschine in Gantry-Bauweise Einsatzgebiet 5-Seitenbearbeitung schwerer Werkstücke Besonderheiten CNC-Steuerung, 2-Achsen Orthogonal-Fräskopf, hohe Steifigkeit, gute Schwingungsdämpfung, thermische Stabilität durch Öl-Kühlung Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Achse Y: Kreuzschlitten quer Achse Z: Kreuzschlitten senkrecht Achse X: Doppelständer längs

3.8 Starrtisch-Fräsmaschinen

51

Führungen Für Y- und Z-Achse sind gehärtete Flachführungen mit kunststoffbeschichteten Gegenführungen vorgesehen Vorschubantriebe Servo-Vorschubantriebe mit Kugelrollspindeln und direkten Linear-Messsystemen Baugrößenanzahl Fünf Technische Daten X-Achse (längs): 4000/5000/6000/8000/10000 mm, Y-Achse (quer): 2200 mm, Z-Achse (senkrecht): 1000 mm, Tischaufspannfläche: 1900×4200/1900×5200/1900×6200/1900×8200/1900× 10200 mm, Antriebsleistung der Fräseinheit: 30 kW, Drehzahlbereich der Fräseinheit: 20 bis 2000 miní1, Vorschubgeschwindigkeit: 0 bis 8000 mm miní1, Eilgang in der X-, Y- und Z-Achse: 15 m miní1.

3.8

Starrtisch-Fräsmaschinen

Starrtisch-Fräsmaschinen sind besonders groß und stark, sie sind meistens mit längsverfahrbarem Ständer (Achsenzuordnung von Abb. 3.1d/1) konzipiert. In Abb. 3.10 ist eine Starrtisch-Fräsmaschine mit längsverfahrbarem Ständer dargestellt.

Abb. 3.10 Starrtisch-Fräsmaschine mit längsverfahrbarem Ständer (SHW) 1 Ständer, 2 Schlitten, 3 Spindelstock, 4 Starrtisch, 5 Werkzeugwechsler, 6 Kettenmagazin, 7 Fräskopf

Charakteristische Merkmale der Starrtisch-Fräsmaschine mit längsverfahrbarem Ständer Einsatzgebiet Speziell im Werkzeugbau und in der Einzel- und Kleinserienfertigung des Maschi-

52

3 Fräsmaschinen

nenbaus, für besonders große und schwere Werkstücke, für sehr lange Wege bis 40000 mm und sehr hohe Geschwindigkeiten bis 36000 mm miní1 Besonderheiten Die Maschine ist universell wie eine Fräsmaschine mit den Dimensionen eines großen Fräs- und Bohrwerks Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Achse X: Ständer längs Achse Y: Schlitten senkrecht Achse Z: Spindelstock quer Universalfräskopf In zwei Achsen schwenkbar Auf Kundenwunsch Werkzeugwechsler mit Kettenmagazin mit 48, 66, 90, 120 und 150 Werkzeugplätzen und Rundtisch, Durchmesser 1000 bis 3000 mm Pick-Up-Station Für schwere und übergroße Werkzeuge Baugrößenanzahl Zwei Technische Daten X-Achse (Ständer längs): 3000 bis 40000 mm, Y-Achse (Schlitten senkrecht): 1600 bis 4100 mm, Z-Achse (Spindelstock quer): 1300 bis 1600 mm, Tischaufspannfläche: von 1000×3000 bis 3000×40000 mm, Antriebsleistung der Bohr- und Fräseinheit bei 100% ED: 26 bis 60 kW, Vorschubgeschwindigkeit in der X-, Y- und Z-Achse: 2 bis 36000 mm miní1, Eilgang in der X-, Y- und Z-Achse: bis 36000 mm miní1. Die in Abb. 3.11 dargestellte Fräsmaschine mit längsverfahrbarem Ständer und zwei quer verfahrbaren Tischen wird aus den gleichen Bauteilen, wie die in Abb. 3.10 dargestellte Starrtisch-Fräsmaschine zusammengestellt. Einsatzgebiet Für große und schwere Werkstücke bei denen die Bearbeitung der Rückseite des Werkstücks gefordert wird Werkzeugachsen Achse X: Ständer längs Achse Y: Schlitten senkrecht Achse Z: Spindelstock quer Werkstückachsen Zwei Tische quer

3.9 Universal-Werkzeugfräsmaschinen

53

Abb. 3.11 Fräsmaschine mit längsverfahrbarem Ständer und zwei quer verfahrbaren Tischen (SHW) 1 Ständer, 2 Schlitten, 3 Spindelstock, 4 Tisch

3.9

Universal-Werkzeugfräsmaschinen

Universal-Werkzeugfräsmaschinen werden für die 5-Seiten-, 5-Achs-Positionierund 5-Achsen-Konturbearbeitung im Werkzeug- und Formenbau für Einzel- und Mittelserien entwickelt. In Abb. 3.12 ist eine klassische Universal-Werkzeugfräsmaschine dargestellt.

Abb. 3.12 Klassische Universal-Werkzeugfräsmaschine (Wagner) 1 Längstisch, 2 Kreuzschlitten, 3 Ständer, 4 Ausleger, 5 Universalfräskopf

Charakteristische Merkmale der klassischen Universal-Werkzeugfräsmaschine Einsatzgebiet Werkzeug- und Formenbau

54

3 Fräsmaschinen

Besonderheiten Klassische Bauform älterer Universal-Werkzeugfräsmaschinen mit „hängendem Tisch“ Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Achse Y: Ausleger quer Werkstückachsen Achse X: Tisch längs Achse Z: Kreuzschlitten senkrecht Technische Daten X-Achse (Tisch längs): 500 mm, Y-Achse (Ausleger quer): 400 mm, Z-Achse (Kreuzschlitten senkrecht): 400 mm, Tischaufspannfläche: 800×400 mm, Antriebsleistung des Fräskopfes: 7,5 kW, Drehzahlbereich: 25 bis 4500 miní1, Schwenkbereich des Universalfräskopfes: +/- 90°, Vorschubgeschwindigkeit in der X- und Y-Achse: 1 bis 4000 mm miní1, Vorschubgeschwindigkeit in der Z-Achse: 1 bis 2000 mm miní1, Eilgang in der X- und Y-Achse: 6000 mm miní1, Eilgang in der Z-Achse: 4000 mm miní1. Die oben erwähnten Steifigkeitsnachteile der Maschine mit zwei Werkstückund einer Werkzeugachse und dem hängenden Tisch wurden mit den neuen in den Abb. 3.13 und 3.14 dargestellten modernen Universal-Werkzeugfräsmaschinen vollständig beseitigt.

Abb. 3.13 Grundaufbau der Universal-Werkzeugfräsmaschine mit Vertikalspindel und ortsfestem Tisch (Deckel Maho Gildemeister) 1 Ständerführung, 2 Kreuzschlittenunterteil, 3 Kreuzschlittenoberteil, 4 Spindelkasten, 5 Tisch

3.9 Universal-Werkzeugfräsmaschinen

55

Abb. 3.14 Universal-Werkzeugfräsmaschine mit einem in senkrechter Richtung verfahr- baren Tisch (Deckel Maho Gildemeister) 1 Rundtisch, 2 Spindelstock, 3 Stahllamellenabdeckung, 4 Halbkabine

Charakteristische Merkmale der Universal-Werkzeugfräsmaschine mit Vertikalspindel und ortsfestem Tisch Einsatzgebiet 5-Seiten-Bearbeitung über die 5-Achs-Positionierung bis zur 5-achsigen simultanen Konturbearbeitung in der Komplettbearbeitung von Einzelteilen wie auch in der Serienproduktion Besonderheiten Starrer Tisch oder in zwei Achsen schwenkbarer NC-Schwenkrundtisch, Linearmotor in der X-Achse Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Achse X: Kreuzschlittenunterteil längs Achse Y: Kreuzschlittenoberteil quer Achse Z: Spindelkasten senkrecht Achsen B, C: Schwenkungen des NC-Schwenkrundtisches Technische Daten Verfahrweg X (Kreuzschlittenunterteil längs): 500 mm, Verfahrweg Y (Kreuzschlittenoberteil quer): 450 mm, Verfahrweg Z (Spindelkasten senkrecht): 400 mm, Schwenkbereich des NC-Schwenkrundtisches in der B-Achse: +90/í18 Grad, Schwenkbereich des NC-Schwenkrundtisches in der C-Achse: 360 Grad, Vorschubgeschwindigkeit X,Y,Z: 20 m miní1,

56

3 Fräsmaschinen

Eilgang X/Y/Z: 80/50/50 m miní1, Starrer Tisch-Aufspannplatte: 800×500 mm, NC-Schwenktisch-Aufspannplatte: φ 500×380 mm, Hauptantriebsleistung bei 100% ED: 25 kW, Drehzahl: bis 18000 miní1. In Abb. 3.14 ist eine moderne Universal-Werkzeugfräsmaschine mit einem in senkrechter Richtung verfahrbaren Tisch dargestellt. Charakteristische Merkmale der Universal-Werkzeugfräsmaschine mit einem in senkrechter Richtung verfahrbaren Tisch von Abb. 3.14 Einsatzgebiet 5-Seiten-Bearbeitung in einer Aufspannung für komplexe Fräsaufgaben im Werkzeug- und Vorrichtungsbau Besonderheiten CNC-Bahnsteuerung, manueller um zwei Achsen schwenkbarer Rundtisch Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Achse X: Spindelstock längs Achse Y: Spindelstock quer Werkstückachsen Achse Z: Rundtisch senkrecht Arbeitsbereich der Maschine X-Achse (Spindelstock längs): 350 mm Y-Achse (Spindelstock quer): 240 mm Z-Achse (Rundtisch senkrecht): 340 mm In Abb. 3.15 ist eine weitere Universal-Werkzeugfräsmaschine mit einem in senkrechter Richtung verfahrbaren Tisch dargestellt. Charakteristische Merkmale der Universal-Werkzeugfräsmaschine mit einem in senkrechter Richtung verfahrbaren Tisch von Abb. 3.15 Einsatzgebiet Werkzeug- und Formenbau Besonderheiten CNC-gesteuerte schwenkbare Hauptspindel, automatischer Werkzeugwechsel, Kettenmagazin mit 16 Werkzeugen Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Achse X: Kreuzschlitten längs

3.9 Universal-Werkzeugfräsmaschinen

57

Abb. 3.15 Universal-Werkzeugfräsmaschine mit einem in senkrechter Richtung verfahrbaren Tisch (Werkbild Hermle)

Achse Y: Kreuzschlitten quer Achse B: schwenkbare Hauptspindel Werkstückachsen Achse Z: Tisch senkrecht Gestell Kompaktes Mineralgussbett in Massivblockbauweise mit 3-Punktauflage Führungen Profilschienenführungen in allen Linearachsen Vorschubantriebe Digitale AC-Servoantriebe mit vorgespannten Kugelgewindetrieben, direktes Wegmesssystem Hauptantrieb Direktes Wegmesssystem Wassergekühlte AC- Spindelmotoren Baugrößenanzahl Zwei Technische Daten Verfahrweg X (Kreuzschlitten längs): 740/1130 mm, Verfahrweg Y (Kreuzschlitten quer): 500/720 mm, Verfahrweg Z (Tisch senkrecht): 500/630 mm, Eilgang X/Y-Achse: 30 m miní1, Eilgang Z-Achse: 20 m miní1, Antriebsleistung der Hauptspindel: 32 kW, Hauptspindeldrehzahl: 12000 miní1.

58

3.10

3 Fräsmaschinen

Charakteristische Merkmale von Fräsmaschinen

Die charakteristischen Merkmale und technische Daten von allen in den Abschn. 3.1 bis 3.9 beschriebenen Bauarten von Fräsmaschinen werden in Tab. 3.1 aufgestellt. Tab. 3.1 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Fräsmaschinen Maschine nach Abb. Firma Modell/Baureihe Maschinenbauart Einsatzgebiet

3.2 Reckermann Delta Kombi Konsolfräsmaschine Instandsetzungsarbeiten, Reparatur

3.3 Wagner WFZ 360 V Kreuztischfräsmaschine Fräs- und Bohrarbeiten kleiner Teile

Besonderheiten

Hohe Präzision auch nach Jahren intensiven Gebrauchs Kombiniert -

Zyklensteuerung

Senkrecht Eine: Z

Senkrecht Eine: Z

Drei: X, Y, Z

Zwei: X, Y

Zwei: X, Y

Längstisch längs Kreuztisch quer Konsole senkrecht -

Kreuztisch längs Kreuztisch quer Fräskopf senkrecht Fräskopf Pinole, Längstisch, Kreuzschlitten -

Kreuztisch längs Kreuztisch quer Fräskopf senkrecht Universal-Fräskopf Universal-Fräskopf Rundtisch -

Hauptspindellage Lineare Werkzeugachsen Lineare Werkstückachsen Achse X Achse Y Achse Z Schwenkachse A Schwenkachse B Drehachse C Manuelle Bewegungen möglich Ausstattung

Baugrößenanzahl Technische Daten Aufspannfläche des Tisches Aufspannfläche des Rundtisches Verfahrweg Achse X Verfahrweg Achse Y Verfahrweg Achse Z Antriebsleistung der Frässpindel Drehzahl der Frässpindel Vorschübe: X/Y/Z Eilgänge X/Y/Z Eilgänge X/Y Eilgänge Z Magazinplätze

Inkrementales Längenmesssystem

3.4 SHW UniSpeed 5 Kreuztischfräsmaschine Komplettbearbeitung in einer Aufspannung bei Model-, Formen- und Werkzeugbau NC-Steuerung, Schnelligkeit, kein Fundament nötig

Universal-Fräskopf, CNC-Rundtisch, Werkzeugwechsler -

-

drei

1300×500 mm

1800×1200 mm

-

1372 × 355 1470 × 355 1930 × 355 mm -

1000/1500 mm 500 mm 450 mm 11 kW bei 100% ED

790/1010/1520 mm 508/597/590 mm 584 mm 3,7/5,5/5/5,5 kW

2000 mm 1300 mm 1300 mm 41 kW

Stufenlos 60 bis 3600 miní1 Stufenlos 10 bis 4000 mm miní1 15000 mm miní1 10000 mm miní1 -

60 bis 6000 miní1

22 bis 6000 miní1

0 bis 2500 mm miní1

0 bis 30000 mm miní1

5000 mm miní1 -

0 bis 30000 mm miní1 46, 66, 90

φ 1600 mm

3.10 Charakteristische Merkmale von Fräsmaschinen

59

Tab. 3.1 (Fortsetzung) Maschine nach Abb.

3.5

Firma Modell/Baureihe Maschinenbauart

Kekeisen UBF Bettfräsmaschine

Einsatzgebiet

Besonderheiten

Hauptspindellage Lineare Werkzeugachsen Lineare Werkstückachsen Achse X Achse Y Achse Schwenkachse A Schwenkachse C Ausstattung Baugrößenanzahl Technische Daten Aufspannfläche des Tisches Aufspannfläche des Rundtisches Verfahrweg Achse X Verfahrweg Achse Y Verfahrweg Achse Z Antriebsleistung der Frässpindel Drehzahl der Frässpindel Vorschübe X/Y/Z Eilgänge X/Y/Z

3.6

3.7

Kekeisen PFW-T Portal-Fräsmaschine mit starrem Ständer Vollautomatische 5-Seiten-Bearbei4-Seiten-Bohr- und tung von großen und Fräsbearbeitung schweren Werkstücken großer Werkstücke in einer Aufspannung Hohe statische und Durch Ständersteifigdynamische Steifigkeit keit und hydrostatische durch schwere StänTischführung für sehr der- und Bettkonstruk- große Schnittkräfte tion und thermische und WerkstückgeStabilisierung wichte geeignet Beliebig Senkrecht Zwei: Y, Z Zwei: Y, Z

Gildemeister DMU 160P Fräsmaschine in Duoblock-Bauweise Komplettbearbeitung schwerer Werkstücke im Werkzeug- und Formenbau Sehr hohe Präzision und Produktivität durch sehr steifes Gestell und geringe bewegte Massen

Eine: X

Eine: X

Eine: X

Tisch längs Fräseinheit quer Kreuzschlitten senkrecht Universalfräskopf Universalfräskopf Längstisch oder Rundtisch sechs

Tisch längs Kreuzschlitten quer Kreuzschlitten senkrecht -

Tisch längs Kreuzschlitten quer Kreuzschlitten senkrecht NC-Rundtisch

fünf

zwei

840×1800 bis 840×4200 mm 1050×1050 bis 1250×1400 mm 1600 bis 4000 mm 1000 mm 1000 mm 30 kW

1800×3000 bis 1800×7000 mm -

-

Stufenlos 20 bis 2000 miní1 0 bis 4000 mm miní1 12000 mm miní1

20 bis 2000 miní1

1500×1250 bis 1250×1000 mm 1600 mm 1250 mm 1000 mm 28 und 44 kW bei 40% ED 20 bis 12000 miní1

0 bis 8000 mm miní1 15000 mm miní1

15000 mm miní1 60000 mm miní1

3000 bis 7000 mm 2200 mm 1000 mm 30 kW

Senkrecht Zwei: Y, Z

60

3 Fräsmaschinen

Tab. 3.1 (Fortsetzung) Maschine nach Abb.

3.8

3.9

Firma Modell/Baureihe Maschinenbauart

Kekeisen WBF Bohr- und Fräswerk

Kekeisen PFW Portal-Fräsmaschine in Gantry-Bauweise 5-Seitenbearbeitung schwerer Werkstücke

Eine: X

-

Einsatzgebiet

Besonderheiten

Hauptspindellage Lineare Werkzeugachsen Lineare Werkstückachsen Achse X Achse Y Achse Z Achse W Schwenkachse A Schwenkachse B Baugrößenanzahl Technische Daten Aufspannfläche des Tisches Verfahrweg Achse X Verfahrweg Achse Y Verfahrweg Achse Z Verfahrweg Achse W Antriebsleistung Frässpindel Drehzahl Frässpindel Vorschübe X/Y/Z Eilgänge X/Y/Z Eilgänge X Eilgänge Y/Z/W

3.10

SHW UFZ5L Starrtisch-Fräsmaschine Bearbeitung großer, Speziell im Werksperriger zeugbau und in der Werkstücke Einzel- und Kleinserienfertigung des Maschinenbaus für große Werkstücke und Tischwege bis 40000 mm CNC-Steuerung, große CNC-Steuerung, Universell wie eine Steifigkeit 2-Achsen Orthogonal- Fräsmaschine mit Fräskopf, Ölkühlung, der Dimension eines Servo-Vorschubangroßen Bohrwerkes, triebe Pick-Up-Station Waagerecht Senkrecht Waagerecht Drei: Y, Z, W Drei: X, Y, Z Drei: X, Y, Z

Tisch längs Doppelständer längs Spindelstock senkrecht Kreuzschlitten quer Ständer quer Kreuzschlitten senkrecht Bohrspindel linear Orthogonal-Fräsköpf Orthogonal-Fräskopf fünf fünf 1050×1250 und 1250×1400 mm 1600 bis 3500 mm 1200 mm 900 mm 500 mm 30 kW

1900×4200 bis 1900×10200 mm 4000 bis 10000 mm 2200 mm 1000 mm 30 kW

20 bis 2800 miní1 0 bis 8000 mm miní1

20 bis 2000 miní1 0 bis 8000 mm miní1 15000 mm miní1 -

12000 mm miní1 15000 mm miní1

Ständer längs Schlitten senkrecht Spindelstock quer Universalfräskopf Universalfräskopf -

2000 bis 30000 mm 1000 bis 1600 mm Bis 1300 mm Bis 26 kW bei 100% ED 2 bis 36000 mm miní1 bis 36000 mm miní1 -

3.10 Charakteristische Merkmale von Fräsmaschinen

61

Tab. 3.1 (Fortsetzung) Maschine nach Abb.

3.11

3.12

3.13

Firma Modell/Baureihe Maschinenbauart

SHW UFZ6L Maschine mit längsverfahrbarem Ständer und quer verfahrbaren Tischen Für große Werkstücke mit der Rückseitenbearbeitung

Wagner WFU 500 Universal-Werkzeugfräsmaschine

Gildemeister DMU50eVo Universal-Werkzeugfräsmaschine

Werkzeug- und Formenbau

Aus gleichen Bautei- Klassische Bauform len wie Maschine von älterer Maschinen Abb. 3.10 mit hängendem Tisch Waagerecht Senkrecht Drei: X, Y, Z Eine: Y

5-Seiten-Bearbeitung über die 5-AchsPositionierung bis zur 5-achsigen simultanen Konturbearbeitung Starrer Tisch oder in zwei Achsen schwenkbarer NC-Schwenkrundtisch Senkrecht Drei: X, Y, Z

Eine: Z

Zwei: X, Z

-

Ständer längs Schlitten senkrecht Spindelstock quer, zusätzlich zwei Tische Universalfräskopf Universalfräskopf

Tisch längs Ausleger quer Kreuzschlitten senkrecht

Kreuzschlitten längs Kreuzschlitten quer Spindelkasten senkrecht

-

NC-Schwenkrundtisch NC-Schwenkrundtisch

-

-

800×500 mm

-

-

φ 500×380

3000 bis 40000 mm 1600 bis 4100 mm Bis 1600 mm -

500 mm 400 mm 400 mm -

500 mm 450 mm 400 mm +90/í18 Grad

-

-

360 Grad

Bis 60 kW

7,5 kW

25 kW bei 100% ED

Einsatzgebiet

Besonderheiten

Hauptspindellage Lineare Werkzeugachsen Lineare Werkstückachsen Achse X Achse Y Achse Z

Schwenkachse B Schwenkachse C Technische Daten Aufspannfläche des Tisches Aufspannfläche des Rundtisches Verfahrweg Achse X Verfahrweg Achse Y Verfahrweg Achse Z Schwenkbereich des NC-Rundtisches B Schwenkbereich des NC-Rundtisches C Antriebsleistung Frässpindel Drehzahl Frässpindel Vorschübe X/Y/Z Eilgänge X/Y/Z

25 bis 4500 miní1 22 bis 4000 miní1 í1 2 bis 36000 mm min 1 bis 4000 mm miní1 Bis 36000 mm miní1 Bis 6000 mm miní1

Bis 18000 miní1 20000 mm miní1 Bis 80000 mm miní1

62

3 Fräsmaschinen

Tab. 3.1 (Fortsetzung) Maschine nach Abb. Firma Modell/Baureihe Maschinenbauart

Besonderheiten

3.14 Gildemeister DMU 50 eVo linear Universal-Werkzeugfräsmaschine 5-Seiten-Bearbeitung in einer Aufspannung für komplexe Fräsaufgaben im Werkzeugund Vorrichtungsbau CNC-Bahnsteuerung

Hauptspindellage Lineare Werkzeugachsen Lineare Werkstückachsen Achse X Achse Y Achse Z Schwenkachse B Vorschubantriebe Hauptantrieb

Senkrecht Zwei: X, Y Eine: Z Spindelstock längs Spindelstock quer Rundtisch senkrecht -

Baugrößenanzahl Technische Daten Verfahrweg Achse X Verfahrweg Achse Y Verfahrweg Achse Z Antriebsleistung Frässpindel Drehzahl Frässpindel Eilgänge X/Y Eilgänge Z

-

CNC-gesteuerte schwenkbare Hauptspindel, Werkzeugwechsler, Magazin mit 16 Werkzeugen Senkrecht Zwei: X, Y Eine: Z Kreuzschlitten längs Kreuzschlitten quer Tisch senkrecht Schwenkung der Hauptspindel Digitale AC-Servoantriebe Wassergekühlte AC-Spindelmotoren Zwei

350 mm 240 mm 340 mm -

740/1130 mm 500/720 mm 500/630 mm 32 kW 12000 miní1 30000 mm miní1 20000 mm miní1

Einsatzgebiet

3.11

3.15 Hermle U740/U1130 Universal-Werkzeugfräsmaschine Werkzeug- und Formenbau

Bearbeitungszentren

Bearbeitungszentren sind numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen zum Bohren und Fräsen, die mit einer automatischen Werkzeugwechseleinrichtung in Verbindung mit einem Werkzeugmagazin ausgerüstet sind. Verschiedene Fräs- und Bohrbearbeitungen können in einer Aufspannung durchgeführt werden. Bearbeitungszentren gehören zu den NC-Universalmaschinen, die sich durch sehr hohe Flexibilität und relativ geringe Produktivität auszeichnen (s. Abb. 1.1). Die Flexibilität wird als Möglichkeit der Anpassung der Maschine an die zu bearbeitenden Werkstücke definiert. Die Produktivität wird durch die jährliche Stückzahl der hergestellten Werkstücke definiert. Anforderungen, die an moderne Bearbeitungszentren gestellt werden, sind vielfältig, die wichtigsten sind (s. Abschn. 1.3):

3.11 Bearbeitungszentren

• • • • • • • • •

63

Aufgabenerfüllung bei hoher Prozesssicherheit, hohe Flexibilität, hohe Produktivität, hohe Fertigungsgenauigkeit, hohes Automatisierungsgrad, umbaufreundlich, erweiterbar und konfigurierbar, gute Bedienbarkeit, wartungsfreundlich, minimierte Kosten.

Da ein Spagat zwischen manchen Anforderungen besteht, ist der Maschinenhersteller bemüht, in jedem Fall die wichtigsten Anforderungen zu erfüllen: • Aufgabenerfüllung bei hoher Prozesssicherheit, • hohe Flexibilität, • hohe Produktivität. Höhere Flexibilität kann durch folgende Maßnahmen erreicht werden: • Ausrüstungen mit Geräten, die für die betreffende Bauart charakteristisch sind, wie z. B. mit NC-Rundtischen und Dreh-Bohr-Fräsköpfen, • Zusammenstellung der modularen Maschinenkonfigurationen, • Ergänzung der konventionellen Technologien durch neue, wie z. B. durch die Nass-Zerspanungsbearbeitung, durch Hochgeschwindigkeits-, Hart- und Trockenbearbeitung. Höhere Produktivität kann durch folgende Maßnahmen erreicht werden: • Erhöhung des Automatisierungsgrades, • Einsatz von mehrspindligen Werkzeugmaschinen, • Einsatz eines Palettenwechslers. Die erste Anforderung ist die Aufgabenerfüllung bei hoher Prozesssicherheit. Mit der Erhöhung des Automatisierungsgrades werden die Flexibilität und die Produktivität erhöht. Der Automatisierungsgrad wird durch den Einsatz von CNC-Steuerung, von Drehstromantrieben mit elektrischer Drehzahleinstellung und automatischen Werkzeugwechsel-, Werkstückwechsel-, Fräskopfwechsel- und Palettenwechseleinrichtungen erhöht. Die Fertigungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine wird durch folgende Maßnahmen beeinflusst: • • • •

Grundaufbau der Maschine und Achsenzuordnung, konstruktive Ausführung von Gestellbauteilen und Führungen, Wahl der Werkstoffe für Gestellbauteilen und Führungen, gezielte Maßnahmen zum Erreichen hoher Thermostabilität.

Bearbeitungszentren werden nach der Lage der Hauptspindel, nach der Ausführung des Grundaufbaus der Maschine und den Achsenzuordnungen in verschiedenen Bauformen konzipiert.

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3 Fräsmaschinen

In Abb. 3.16 ist ein Bearbeitungszentrum mit Vertikalspindel und ortsfestem NC-Schwenk-Drehtisch dargestellt.

Abb. 3.16 Bearbeitungszentrum mit Vertikalspindel und ortsfestem NC-Schwenk-Drehtisch (Alzmetall) 1 Grundkörper, 2 Koordinatenfahrwerk, 3 NC-Schwenk-Drehtisch, 4 Hauptspindel mit Spindelkasten

Charakteristische Merkmale des Bearbeitungszentrums mit Vertikalspindel und ortsfestem NC-Schwenk-Drehtisch Einsatzgebiet 5-Achs-Simultan-Bearbeitung von räumlich gekrümmten Flächen im Formen- und Werkzeugbau

3.11 Bearbeitungszentren

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Grundaufbau Einteiliger Grundkörper als Integralteil zur Aufnahme von Koordinatenfahrwerk, NC-Schwenk-Drehtisch und Werkzeugmagazin Besonderheiten Hohe Steifigkeit und Fertigungsgenauigkeit werden durch die innenliegenden 4-fach Führungssysteme der X- und Y-Achse des Koordinatenfahrwerkes erreicht Hauptspindellage Senkrecht Lineare Werkzeugachsen Achse X: Spindelkasten längs Achse Y: Koordinatenfahrwerk quer Achse Z: Spindelkasten senkrecht Schwenkachsen des NC-Schwenk-Drehtisches Achsen A, C Ausstattung NC-Schwenk-Drehtisch Technologie Konventionelle Zerspanungsbearbeitung, Hochgeschwindigkeits-, Hart- und Trockenbearbeitung Technische Daten Drehtischdurchmesser: 630 mm, Verfahrweg Achse X: 800 mm, Verfahrweg Achse Y: 800 mm, Verfahrweg Achse Z: 600 mm, Schwenkbereich Achse A: ±120°, Schwenkbereich Achse C: 360°, Antriebsleistung der Hauptspindel bei 40% ED: 35 kW, Hauptspindeldrehzahl: stufenlos bis 12000 miní1, Eilganggeschwindigkeit X-, Y-, Z-Achse: 60000 mm miní1, Werkzeugmagazin: 33 Plätze, Werkzeugdurchmesser: 90 mm, Werkzeuglänge: 300 mm. In Abb. 3.17 ist ein horizontales zweispindliges Bearbeitungszentrum dargestellt, Abb. 3.18 ist die Achsenzuordnung des Bearbeitungszentrums. Charakteristische Merkmale des horizontalen zweispindligen Bearbeitungszentrums Einsatzgebiet Mittlere bis hohe Stückzahlen bei großer Teilevielfalt

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3 Fräsmaschinen

Abb. 3.17 Horizontales zweispindliges Bearbeitungszentrum (Schwäbische Werkzeugmaschinen) 1 Bett, 2 Senkrechtständer, 3 Schlitten, 4 Spindelstock

Grundaufbau Fahrständer mit frontal geführtem senkrecht fahrendem Schlitten und quer fahrendem Spindelstock mit hydraulischem Gewichtsausgleich in der Senkrechtachse Besonderheiten Zweispindliges Bearbeitungszentrum, hauptzeitparalleles Werkstückwechsel mit Planetenrundtischen, Werkzeugwechsel nach dem Pick-Up-Prinzip Hauptspindellage Waagerecht Lineare Werkzeugachsen Achse X: Fahrständer längs Achse Y: Schlitten senkrecht Achse Z: Spindelstock quer Schwenkachsen A1: quaderförmige Aufspanntürme mit gespannten Werkstücken A2: Planetenrundtische A3: Schwenktisch mit zwei Planetenrundtischen Werkstückwechsel (s. Abb. 3.18) Beim Werkstückwechsel schwenkt der Schwenktisch 5 mit zwei Planetenrundtischen 6 um die Achse A3, die Planetenrundtische schwenken um die Achse A2, die quaderförmige Aufspanntürme 7 mit gespannten Werkstücken schwenken um die Achse A1. Während ein Planetenrundtisch sich in Arbeitsposition befindet, ist

3.11 Bearbeitungszentren

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Abb. 3.18 Achsenzuordnung des Bearbeitungszentrums von Abb. 3.17 (Schwäbische Werkzeugmaschinen) 1 Bett, 2 Ständer, 3 Schlitten, 4 Spindelstock, 5 Schwenktisch, 6 Planetenrundtisch, 7 Aufspannturm

der zweite Planetenrundtisch in der Be- und Entladeposition. Ausstattung Werkstückwechsler, bis zu vier NC-Rundtische Technologie Konventionelle Zerspanungsbearbeitung Technische Daten Verfahrweg Achse X: 400 mm, Verfahrweg Achse Y: 450 mm, Verfahrweg Achse Z: 400 mm, Antriebsleistung der Hauptspindel bei 40% ED: 2×25 kW, Hauptspindeldrehzahl: stufenlos 50 bis 12500 miní1, Vorschubgeschwindigkeit X, Y, Z-Achse: 1 bis 50000 mm miní1, Werkzeugmagazin: 2×30 Plätze, Werkzeugdurchmesser: 75 mm, Werkzeuglänge: 300 mm. In Abb. 3.19 ist ein horizontales Bearbeitungszentrum in modularer Bauweise dargestellt. Charakteristische Merkmale des horizontalen Bearbeitungszentrums in modularer Bauweise Einsatzgebiet Komplettbearbeitung mit dem Dreh-Bohr-Fräs-Kopf bei der Fertigung von Pumpen, Armaturen und Ventilen für die 5-Seiten-, 5-Achsen und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung Grundaufbau Fahrständer mit frontal geführtem, senkrecht fahrendem Spindelstock, die Füh-

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3 Fräsmaschinen

Abb. 3.19 Horizontales Bearbeitungszentrum in modularer Bauweise (DS Technologie Scharmann) 1 Tisch, 2 Spindelstock, 3 Ständer, 4 erste Führungsbahn, 5 zweite Führungsbahn, 6 Palettenwechseleinrichtung, 7 Werkzeugwechsler, 8 Werkzeugmagazin, 9 Palette

rungsbahnen des Fahrständers in der Z-Achse sind so übereinander angeordnet, dass der Abstand der Ständerführung von der Hauptspindel gering ist Besonderheiten Neues Ständer-/Schrägbettkonzept für hohe Steifigkeit, modulare Bauweise, Palettenwechseleinrichtung Hauptspindellage Waagerecht Lineare Werkzeugachsen Achse Y: Spindelstock senkrecht Achse Z: Fahrständer quer Lineare Werkstückachsen Achse X: Tisch längs Ausstattung Dreh-Bohr-Fräs-Kopf, HV-Kopf, Planscheibe, Schwenkspindel, Palettenwechsler Technologie Trocken-, Nass- und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung Baugrößenanzahl Vier Technische Daten Verfahrweg Achse X: 1300, 1600, 2000 mm, Verfahrweg Achse Y: 1000, 1250, 1600 mm, Verfahrweg Achse Z: 1300 mm, Antriebsleistung der Hauptspindel bei 40% ED: 35, 45 kW, Hauptspindeldrehzahl stufenlos: 1 bis 6000 miní1, Eilganggeschwindigkeit X, Y, Z-Achse: 20000, 30000 mm miní1, Werkzeugmagazin: 40, 60, 80 Plätze, Palettengröße: 800×800, 1000×1000, 1250×1250.

3.11 Bearbeitungszentren

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In Abb. 3.20 ist ein Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentrum in Doppelständer-Portalbauweise dargestellt. Abb. 3.20 Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentrum in Doppelständer-Portalbauweise (DS Technologie Droop + Rein) 1 Tisch, 2 Querbalkensupport, 3 Bohr- und Fräskopf, 4 Querbalken, 5 Doppelständer

Charakteristische Merkmale des Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentrums in Doppelständer-Portalbauweise Einsatzgebiet Werkzeug-, Formen- und Modellbau, Flugzeugbau Grundaufbau Doppelständer-Portalbauweise mit fest verbundenem Querbalken, senkrecht und quer verfahrbaren Querbalkensupport und längs verfahrbarer Tisch Besonderheiten Hochgeschwindigkeitsmaschine, geeignet zur Verkettung in flexible Fertigungssysteme (FFS), hydrostatische Führungen für X, Y, Z-Achsen Hauptspindellage Senkrecht Lineare Werkzeugachsen Achse Y: Querbalkensupport quer Achse Z: Querbalkensupport senkrecht Lineare Werkstückachsen Achse X: Tisch längs Ausstattung Gabelfräskopf, automatischer Fräskopfwechsler, Einzel-, Doppel- und Palettentisch Technologie Hochgeschwindigkeitsbearbeitung

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3 Fräsmaschinen

Technische Daten Verfahrweg Achse X: 2400, 3500 bis 5500 mm, Verfahrweg Achse Y: 2850 mm, Verfahrweg Achse Z: 1000 mm, Antriebsleistung der Hauptspindel bei 40% ED: 30 kW, Hauptspindeldrehzahl stufenlos: 6000 miní1, Eilganggeschwindigkeit X-, Z-Achse: bis 20000 mm miní1, Eilganggeschwindigkeit Y-Achse: bis 30000 mm miní1, Werkzeugmagazin: 30 Plätze, Tischgröße: 2000×3000 bis 3000×6000 mm. In Abb. 3.21 ist ein vertikales Bearbeitungszentrum in Gantrybauweise dargestellt. Abb. 3.21 Vertikales Bearbeitungszentrum in Gantrybauweise (Werkbild Hermle)

Charakteristische Merkmale des vertikalen Bearbeitungszentrums in Gantrybauweise Einsatzgebiet 5-Achsen-Bearbeitung im Formen- und Werkzeugbau Grundaufbau Modifizierte Gantrybauweise als Doppelständer mit Tisch mit einem auf den beiden Ständern fahrenden Koordinatenfahrwerk gestützt auf fundamentfreier

3.11 Bearbeitungszentren

71

4-Punktauflage Besonderheiten Werkzeugwechsel nach Pick-Up-Prinzip, modulare Konfiguration der Tisch- und Ausbauvarianten, modulare Ausführung mit Handlingssystemen Hauptspindellage Senkrecht Lineare Werkzeugachsen Achse X: Koordinatenfahrwerk längs Achse Y: Koordinatenfahrwerk quer Achse Z: Spindelkasten senkrecht Ausstattung NC-Schwenkrundtisch, starrer Aufspanntisch, NC-Wendespanner Technologie Trocken- und Nassbearbeitung Technische Daten Verfahrweg Achse X: 650 mm, Verfahrweg Achse Y: 600 mm, Verfahrweg Achse Z: 500 mm, Antriebsleistung der Hauptspindel bei 20% ED: 32 kW, Hauptspindeldrehzahl stufenlos: 10000 miní1, Eilganggeschwindigkeit X, Y, Z-Achse: bis 45000 mm miní1, Werkzeugmagazin: 32 Plätze, Aufspannfläche des starren Tisches: 900×650 mm, Aufspannfläche des NC-Schwenkrundtisches: φ 630 mm. In Abb. 3.22 ist ein Bearbeitungszentrum mit vertikaler Hauptspindel, frontal geführtem Spindelstock, dem Fahrständer und dem Starrtisch dargestellt.

Abb. 3.22 Bearbeitungszentrum mit vertikaler Hauptspindel, frontal geführtem Spindelstock, dem Fahrständer und dem Starrtisch (Chiron) 1 Spindelstock, 2 Fahrständer, 3 Kreuzschlitten, 4 Maschinenbett, 5 Starrtisch

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3 Fräsmaschinen

Charakteristische Merkmale des Bearbeitungszentrums mit vertikaler Hauptspindel, frontal geführtem Spindelstock, dem Fahrständer und dem Starrtisch Einsatzgebiet Klein-, Mittel- und Großserienfertigung kleinerer und mittlerer Teile Grundaufbau Quer- und längs fahrender Senkrechtständer mit frontal geführtem Spindelstock Besonderheiten Zur Verkettung in flexible Fertigungssysteme (FFS) sehr geeignet, modulare Ausbauvarianten mit zwei Spindeln, mit starrem Tisch, einem NC-Schwenkrundtisch oder mit Werkstückwechseleinrichtung Hauptspindellage: Senkrecht Lineare Werkzeugachsen Achse X: Kreuzschlitten längs Achse Y: Fahrständer quer Achse Z: Spindelstock senkrecht Ausstattung NC-Schwenkrundtisch, Werkstückwechseleinrichtung Technologie Konventionelle Zerspanungs- und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung Technische Daten Verfahrweg Achse X: 300 bis 2000 mm, Verfahrweg Achse Y: 250 bis 630 mm, Verfahrweg Achse Z: 250 bis 630 mm, Antriebsleistung der Hauptspindel bei 40% ED: 7,4 bis 38 kW. Hauptspindeldrehzahl stufenlos: 10500 miní1. Eilganggeschwindigkeit X,Y,Z-Achse: bis 40000 mm miní1. Werkzeugmagazin: 12 bis 2×24 Plätze. Aufspannfläche des starren Tisches:1050×450 mm. In Abb. 3.23 ist ein einspindliges horizontales Bearbeitungszentrum mit in senkrechter Richtung fahrender Werkstückbrücke dargestellt. Charakteristische Merkmale des einspindligen horizontalen Bearbeitungszentrums mit in senkrechter Richtung fahrender Werkstückbrücke Einsatzgebiet Kraftfahrzeugindustrie, besonders bei Änderung des Produktionsprozesses und Modellwechsel Grundaufbau Ständer und Bett einteilig, Kreuzschlitten verfahrbar auf den Führungen des Bettes, zwischen den beiden Senkrechtständern fahrende Werkstückbrücke

3.11 Bearbeitungszentren

73

Abb. 3.23 Einspindliges horizontales Bearbeitungszentrum mit in senkrechter Richtung fahrender Werkstückbrücke (Grob) 1 Spindelstock, 2 Kreuzschlitten, 3 Bett, 4 Werkstückbrücke, 5 Senkrechtständer, 6 Werkzeugmagazin, 7 Werkstück

Besonderheiten Autarke Module, die an jeweils unterschiedlichen Ausbaustufen konfigurierbar sind, zur Verkettung in FFS sehr geeignet Hauptspindellage Waagerecht Lineare Werkzeugachsen Achse X: Kreuzschlitten längs Achse Z: Spindelstock quer Lineare Werkstückachsen Achse Y: Werkstückbrücke senkrecht Ausstattung verschieden Ausführungen der Werkstückbrücke nach Abb. 3.25 Technologie Nass- und Trockenbearbeitung Technische Daten Verfahrweg Achse X: 600 mm, Verfahrweg Achse Y: 655 mm, Verfahrweg Achse Z: 675 mm, Antriebsleistung der Hauptspindel bei 40% ED: 39 kW, Hauptspindeldrehzahl stufenlos: 12000 miní1, Eilganggeschwindigkeit X, Y, Z-Achse: bis 65000, 55000, 90000 mm miní1, Werkzeugmagazin: 34 Plätze, Werkstückadapter: 400×400 mm.

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3 Fräsmaschinen

Das in Abb. 3.24 dargestellte zweispindlige horizontale Bearbeitungszentrum ist aus der gleichen Baureihe konzipiert, wie das in Abb. 3.23 dargestellte Bearbeitungszentrum. Abb. 3.24 Zweispindliges horizontales Bearbeitungszentrum mit der in senkrechter Richtung fahrenden Werkstückbrücke (Grob) 1 Spindelstock, 2 Kreuzschlitten, 3 Bett, 4 Werkstückbrücke, 5 Senkrechtständer, 6 Werkzeugmagazin, 7 Werkstück

Charakteristische Merkmale dieses Bearbeitungszentrums sind gleich, wie die des in Abb. 3.23 dargestellten Bearbeitungszentrums, bis auf folgenden Unterschied in technischen Daten: Technische Daten Verfahrweg Achse X: 350 mm, Werkzeugmagazin: 2 Scheibenmagazine mit je 24 Plätzen. In Abb. 3.25 sind die Ausführungen von Werkstückbrücken bei einspindligen und zweispindligen Bearbeitungszentren dargestellt.

Abb. 3.25 Ausführungen von Werkstückbrücken bei einspindligen und zweispindligen Bearbeitungszentren (Grob) a, b, c) Einspindler d, e, f ) Zweispindler 1 Werkstückbrücke, 2 Rundtisch, 3 Werkstückadapter

Die einspindligen und zweispindligen Bearbeitungszentren werden mit folgenden Werkstückbrücken ausgeführt:

3.11 Bearbeitungszentren

75

• Werkstückbrücke als ein starrer in der Y-Achse verfahrender Vertikalschlitten mit dem um die B-Achse drehenden Rundtisch (Abb. 3.25a, d), • Werkstückbrücke als ein um die A- Achse drehender Rundtisch mit festem Werkstückadapter (Abb. 3.25b, e), • Werkstückbrücke als ein um die A-Achse drehender Rundtisch mit dem um die B-Achse drehenden Rundtisch (Abb. 3.25c, f ). In Abb. 3.26 ist ein Präzisions-Portalbearbeitungszentrum mit senkrechter Hauptspindel dargestellt. Abb. 3.26 PräzisionsPortalbearbeitungszentrum mit senkrechter Hauptspindel (Mikromat) 1 Doppelständer, 2 Querbalkensupport mit dem Spindelstock, 3 Querbalken, 4 Tisch, 5 Werkzeugmagazin, 6 Palettenwechsler

Charakteristische Merkmale des Präzisions-Portalbearbeitungszentrums mit senkrechter Hauptspindel Einsatzgebiet 5-Achs-Simultan-Bearbeitung von vorgebohrten Bohrungen höchster Maß-, Lageund Formgenauigkeit Grundaufbau Doppelständer in Portalbauweise mit festem Querbalken und dem in zwei Achsen verfahrbaren Querbalkensupport Besonderheiten Höchste Thermostabilität durch kontrolliertes Durchströmen von thermisch stabilem Kühlmittel, Palettenwechsler Hauptspindellage Senkrecht Lineare Werkzeugachsen Achse Y: Querbalkensupport quer Achse Z: Querbalkensupport senkrecht Lineare Werkstückachsen Achse X: Tisch längs Ausstattung Palettenwechselsystem, Lasermesssystem, Zusatzgeräte zum automatischen Ando-

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3 Fräsmaschinen

cken von Winkelbohr- und Fräsköpfen für Mehrseitenbearbeitung und der Spindelverlängerung an den modifizierten Z-Schlitten über Pick-Up-Verfahren aus einem entsprechenden Speicher Technologie Nass- und Trockenbearbeitung Technische Daten Verfahrweg Achse X: 2700 mm, Verfahrweg Achse Y: 2200 mm, Verfahrweg Achse Z: 1050 mm, Antriebsleistung der Hauptspindel bei 40% ED: 37 und 56 kW, Hauptspindeldrehzahl stufenlos: 10 bis 6000 miní1, Eilganggeschwindigkeit X,Y-Achse: bis 30000 mm miní1, Eilganggeschwindigkeit Z-Achse: bis 25000 mm miní1, Werkzeugmagazin: 16/40/120/300 Plätze. Die charakteristischen Merkmale und technische Daten von Bearbeitungszentren sind in Tab. 3.2 aufgestellt.

3.11 Bearbeitungszentren

77

Tab. 3.2 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Bearbeitungszentren Maschine nach Abb. Firma

3.16 Alzmetall

3.17 und 3.18 SW

3.19 DS Technologie Scharmann Modell/Baureihe GS 1000/5-T BA-400-2-CNC Alpha Einsatzgebiet 5-Achs-SimultanMittlere bis hohe Komplettbearbeitung mit Bearbeitung von räumlich Stückzahlen bei dem Dreh-Fräs-Kopf bei gekrümmten Flächen im großer Teilevielfalt Fertigung von Pumpen, Formen- und Armaturen für 5-Seiten-, Werkzeugbau 5-Achsen und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung Fahrständer mit frontal Grundaufbau Einteiliger Grundkörper Fahrständer mit zur Aufnahme von frontal geführtem senk- geführtem senkrecht fahKoordinatenfahrwerk, recht fahrendem Schlit- rendem Spindelstock mit NC-Schwenk-Drehtisch ten und quer fahrendem übereinander angeordneten Führungen und Magazin Spindelstock Zweispindliges Neues Ständer/SchrägbettBesonderheiten Hohe Steifigkeit und konzept hoher Steifigkeit, Genauigkeit durch innen- Bearbeitungszentrum, hauptzeitparalleles modulare Bauweise, liegende 4-fach Führungssysteme Werkstückwechsel mit Palettenwechsler der X- und Y-Achse Planetenrundtischen, Pick-Up-Prinzip Hauptspindellage Senkrecht Waagerecht Waagerecht Lineare Werkzeugachsen Drei: X, Y, Z Drei: X, Y, Z Zwei: Y, Z Lineare Werkstückachsen Eine: X Spindelkasten längs Fahrständer längs Tisch längs Achse X Koordinatefahrwerk Schlitten senkrecht Spindelstock senkrecht Achse Y quer Spindelkasten senkrecht Spindelstock quer Fahrständer quer Achse Z Schwenkachse NC-SchwenkA/C Drehtisch Schwenkachsen Werkstücke, PlaA1, A2, A3 netenrundtische, Schwenktisch Ausstattung NC-SchwenkWerkstückwechsler Dreh-Bohr-Fräs-Kopf, Drehtisch mit bis vier Rundtischen Planscheibe, Schwenkspindel, Palettenwechsler Technologie Konventionelle Konventionelle Trocken-, Nass- und ZerspanungsbearbeiZerspanungsbearbeitung, Hochgeschwindigkeitsbetung, Hochgeschwinarbeitung digkeits-, Hart- und Trockenbearbeitung Technische Daten Drehtisch, 630 mm Palette: 800×800, Tisch, Palet. 1000×1000 mm 800 mm 400 mm 1300, 1600, 2000 mm Verfahrweg Achse X 800 mm 450 mm 1000, 1250, 1600 mm Verfahrweg Achse Y 600 mm 400 mm 1300 mm Verfahrweg Achse Z Schwenkbereich ±120°/360° A/C Antriebsleistung 35 kW bei 40% ED 2×25 kW 35, 45 kW bei 40% ED Hauptspindel 50 bis 12500 miní1 1 bis 6000 miní1 Drehzahl Hauptspindel Bis 12000 miní1 Vorschubgeschwind. 60000 mm miní1 1 bis 50000 mm miní1 20000, 30000 mm miní1 X/Y/Z Magazinplätze 33 2×30 40, 60, 80

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3 Fräsmaschinen

Tab. 3.2 (Fortsetzung) Maschine nach Abb. Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Grundaufbau

Besonderheiten

Hauptspindellage Lineare Werkzeugachsen Lineare Werkstückachsen Achse X Achse Y Achse Z Schwenkachse A/C Ausstattung

Technologie

Technische Daten Drehtisch, Tisch, Palette Verfahrweg Achse X Verfahrweg Achse Y Verfahrweg Achse Z Schwenkbereich A/C Antriebsleistung Hauptspindel Drehzahl Hauptspindel Vorschubgeschwindig. X/Y/Z Vorschubgesch. X/Z Vorschubgeschwind Y Magazinplätze

3.20 DS Technologie Droop + Rein Modimill Werkzeug-, Formenund Modellbau

3.21 Hermle

Eine X Tisch längs Querbalkensupport quer Querbalkensupport senkrecht Bohr- und Fräskopf Gabelfräskopf, automatisches Fräskopfwechsel, Einzel- und Paletentisch Hochgeschwindigkeitsbearbeitung

-

3.22 Chiron

C 30 5-Achsen-Bearbeitung im Formen- und Werkzeugbau

FZ 15 Klein-, Mittel- und Großserienfertigung kleinerer und mittlerer Teile Doppelständer-Portal- Modifizierte Gantrybau- Quer- und längs fahrenweise als Doppelständer der Senkrechtständer bauweise mit festem mit Tisch mit auf beiden mit frontal geführtem Querbalken, QuerbalSpindelstock Seiten fahrendem kensupport und Tisch Koordinatenfahrwerk Zur Verkettung in FFS Hochgeschwindigkeits- Werkzeugwechsel nach Pick-Up-Prinzip, sehr geeignet, modulare Maschine, hydroAusbauvarianten mit modulare Konfigustatische Führungen, zwei Spindeln, mit geeignet zur Verkettung ration der Tisch- und starrem Tisch, NCAusbauvarianten in FFS Schwenkrundtisch oder Werkstückwechseleinrichtung Senkrecht Senkrecht Senkrecht Zwei: Y, Z Drei: X, Y, Z Drei: X, Y, Z -

Spindelkasten längs Kreuzschlitten längs Koordinatefahrwerk Fahrständer quer quer Spindelkasten senkrecht Spindelstock senkrecht NC-Schwenkrundtisch, starrer Aufspanntisch, NC-Wendespanner

NC-Schwenkrundtisch, Werkstückwechseleinrichtung

Trocken- und Nassbearbeitung

Konventionelle Zerspanungs- und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung

Tisch: 2200×3000 bis 2200×5000 mm 2400, 3500, 5500 mm 2850 mm 1000 mm í10 bis +120°/±180° 30 kW bei 40% ED

Starrer Tisch: 900×650, Rundtisch: φ 630 mm 650 mm 600 mm 500 mm 32 kW bei 20% ED

Bis 6000 miní1

Bis 10000 miní1 Bis 45000 mm miní1

Starrer Tisch: 1050×450 mm 300 bis 2000 mm 250 bis 630 mm 250 bis 630 mm 7,4 bis 38 kW bei 40% ED Bis 10500 miní1 Bis 40000 mm miní1

Bis 20000 mm miní1 Bis 30000 mm miní1 30

32

12 bis 2×24

3.11 Bearbeitungszentren

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Tab. 3.2 (Fortsetzung) Maschine nach Abb. Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Grundaufbau

Besonderheiten

Hauptspindellage Lineare Werkzeugachsen Lineare Werkstückachsen Achse X Achse Y Achse Z Schwenkachse A/B Schwenkachse C Ausstattung

Technologie Technische Daten Drehtisch, Tisch, Adapter Verfahrweg Achse X Verfahrweg Achse Y Verfahrweg Achse Z Antriebsleistung Hauptspindel Drehzahl Hauptspindel Vorschubgeschwindigkeit X/Y/Z Vorschubgeschwin. X, Y Vorschubgeschwin. Z Magazinplätze

3.23/3.25 Grob G 300/500 Kraftfahrzeugindustrie, besonders bei Änderung des Produktionsprozesses und Modellwechsel Ständer und Bett einteilig, Kreuzschlitten verfahrbar auf den Führungen des Bettes, zwischen beiden Senkrechtständern fahrende Werkstückbrücke Autarke Module, die an jeweils unterschiedlichen Ausbaustufen konfigurierbar sind, geeignet zur Verkettung in FFS Waagerecht Zwei: X, Z Eine: Y

3.24/3.25 Grob G 320/520 Kraftfahrzeugindustrie, besonders bei Änderung des Produktionsprozesses und Modellwechsel Ständer und Bett einteilig, Kreuzschlitten verfahrbar auf den Führungen des Bettes, zwischen beiden Senkrechtständern fahrende Werkstückbrücke Zweispindliges Bearbeitungszentrum, autarke Module, die an jeweils unterschiedlichen Ausbaustufen konfigurierbar sind, geeignet zur Verkettung in FFS Waagerecht Zwei: X, Z Eine: Y

3.26 Mikromat 12 V 5-Achs-SimultanBearbeitung von vorgebohrten Bohrungen höchster Maß-, Lageund Formgenauigkeit Doppelständer in Portalbauweise mit festem Querbalken und dem in zwei Achsen verfahrbarem Querbalkensupport

Kreuzschlitten längs Wersktückbrücke senkrecht Spindelstock quer

Kreuzschlitten längs Wersktückbrücke senkrecht 2 Spindelstöcke quer

Rundtische der Werkstückbrücke Verschiedene Ausführungen der Werkstückbrücke

Rundtische der Werkstückbrücke Verschiedene Ausführungen der Werkstückbrücke

Nass- und Trockenbearbeitung

Nass- und Trockenbearbeitung

Rundtisch Palettenwechselsystem, Lasermesssystem, automatisches Andocken von Winkelbohr- und Fräsköpfen Nass- und Trockenbearbeitung

400×400 mm

-

-

600 mm 655 mm 675 mm 39 kW bei 40% ED

350 mm 655 mm 675 mm 39 kW bei 40% ED

12000 miní1 Bis 55000, 65000, 90000 mm miní1 34

12000 miní1 Bis 55000, 65000, 90000 mm miní1 2×24

2700 mm 2200 mm 1050 mm 37 und 56 kW bei 40% ED 10 bis 6000 miní1 -

Höchste Thermostabilität durch kontrolliertes Durchströmen von thermisch stabilem Kühlmittel, Palettenwechsler

Senkrecht Zwei: Y, Z Eine: X Tisch längs Querbalkensupport quer Querbalkensupport senkrecht -

Bis 30000 mm miní1 Bis 25000 mm miní1 16/40/120/300

Kapitel 4

Bohrmaschinen

Bohrmaschinen sind für sämtliche Bohr-, Senk- und Reibverfahren konzipiert. Die vielfältigen Bohrmaschinentypen lassen sich in folgende am häufigsten auftretenden Bauformen einteilen: • • • • • •

Tischbohrmaschinen, Säulenbohrmaschinen, Ständer und Halbständerbohrmaschinen, Reihenbohrmaschinen, Radialbohrmaschinen, Tiefbohrmaschinen.

4.1 Tischbohrmaschinen Tischbohrmaschinen bestehen aus einem Ständer, der als eine Säule, bzw. als ein zylindrischer Ständer ausgeführt wird, einem Spindelstock mit Bohrpinole, die von einem Motor über ein Keilriemengetriebe angetrieben wird und einem Maschinenunterbau, der von der oberen Seite als Bohrtisch ausgeführt wird. Die Vorschubbewegung wird von Hand mit der Bohrpinole eingeleitet. In Abb. 4.1 ist eine Tischbohrmaschine dargestellt. Charakteristische Merkmale der Tischbohrmaschine Einsatzgebiet Feinmechanik und Elektronik beim Einsatz von Maschinen mit Bohrleistungen von 0,6 mm bis 6 mm und Bohrtiefen bis 55 mm, allgemeine Anwendung im Maschinenbau beim Einsatz von Maschinen mit Bohrleistungen in Stahl von etwa 0,5 mm bis 35 mm und die Bohrtiefen von etwa 55 mm bis 150 mm Besonderheiten Maschinenunterbau von oberer Seite als Bohrtisch ausgeführt, bei Bohrmaschinen der Bohrleistung über 20 mm ist der Spindelstock in der Höhe einstellbar und um 360° schwenkbar, Bohrspindel wird vom Antriebsmotor über ein Getriebe angetrieben B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_4, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

81

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4 Bohrmaschinen

Abb. 4.1 Tischbohrmaschine (Ixion) 1 Maschinenunterbau, 2 Bohrtisch, 3 Säule, 4 Bohrspindel, 5 Motor, 6 Handkreuz, 7 Klemmgriff

Vorschubbewegung Manuelle Pinolenbewegung von einem Handkreuz über ein Ritzel in welcher die Bohrspindel gelagert ist. Damit die Bohrspindel bei der Längsbewegung im Kraftfluss bleibt, ist sie im oberen Teil als Keilwelle ausgebildet Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Manuelle Pinolenbewegung Hauptspindellage Senkrecht Baugrößenanzahl Sieben Technische Daten von kleinsten Tischbohrmaschinen (Ixion): Dauerbohrleistung: 0,5 bis 6 mm, Spindel: B12 oder MK 1, Bohrtiefe: 55 mm, Ausladung: 180 mm, Abstand Spindel-Tisch: 135 bis 380 mm, Tischfläche: 220×285 mm, Säulendurchmesser: 75 mm, 8 Spindeldrehzahlen entweder von 630 bis 7100 min–1, oder von 900 bis 10000 min–1. Technische Daten von größten Tischbohrmaschinen (Ixion): Dauerbohrleistung: 30 mm, Spindel: MK 4, Bohrtiefe: 150 mm, Ausladung: 280 mm,

4.2 Säulenbohrmaschinen

83

Abstand Spindel-Tisch: 220 bis 600 mm, Tischfläche: 390×420 mm, Säulendurchmesser: 120 mm, 12 Spindeldrehzahlen entweder 80 bis 1400 min–1, oder 160 bis 2800 min–1.

4.2

Säulenbohrmaschinen

Bei Säulenbohrmaschinen wird das Werkstück auf einem an der Säule in Längsrichtung verstellbaren Bohrtisch gespannt. In Abb. 4.2 ist eine Säulenbohrmaschine dargestellt.

Abb. 4.2 Säulenbohrmaschine (Ixion) 1 Säule, 2 Maschinenunterbau, 3 Bohrtisch, 4 Maschinenkörper, 5 Antriebsmotor, 6 Bohrspindel, 7 Handrad für Bohrtischverstellung, 8 Handkreuz für die mechanische Vorschubeinrückung

Charakteristische Merkmale der Säulenbohrmaschine von Abb. 4.2 Einsatzgebiet Leichtere Werkstattarbeiten beim Einsatz von Maschinen der Bohrleistungen von 15 mm bis 30 mm und Bohrtiefen von 100 mm bis 150 mm, rationelle Produktion

84

4 Bohrmaschinen

und vielseitiger Werkstattbetrieb beim Einsatz von Maschinen mit Bohrleistungen von 30 mm bis 50 mm und Bohrtiefen von 150 mm bis 200 mm Besonderheiten Bohrtisch mit einem Handrad über Zahnstange und Schneckengetriebe in der Höhe verstellbar und um die Säule schwenkbar, anschließend wird Bohrtisch festgeklemmt. Bei Maschinen mit Bohrleistungen bis 30 mm ist die Tischverstellung seitlich, bei Maschinen mit Bohrleistungen bis 50 mm ist die Tischverstellung von vorn (wie in Abb. 4.2 dargestellt), bei Maschinen mit Bohrleistungen 30 bis 50 mm ist die Grundplatte mit Nuten versehen. Vorschubbewegung Manuelle Pinolenbewegung oder über Vorschubgetriebe Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Manuelle Höhenverstellung des Bohrtisches Bohrspindelantrieb Bohrspindel wird vom Antriebsmotor über ein Getriebe angetrieben, bei größten Maschinen für Bohrleistungen von 40 und 50 mm sind Spindeldrehzahlen stufenlos regelbar Hauptspindellage Senkrecht Baugrößenanzahl Sieben Technische Daten von kleinsten Säulenbohrmaschinen (Ixion): Dauerbohrleistung: 15 mm, Spindel: MK 2 Bohrtiefe: 100 mm, Ausladung: 215 mm, Abstand Spindel-Tisch: bis 820 mm, Tischfläche: 350×290 mm, Säulendurchmesser: 75 mm, Spindeldrehzahlen stufenlos entweder von 100 bis 1800 min–1, oder 200 bis 3600 min–1. Technische Daten von größten Säulenbohrmaschinen (Ixion): Dauerbohrleistung: 50 mm, Bohrtiefe: 200 mm, Spindel: MK 4 oder MK 5, Ausladung: 325 mm, Abstand Spindel-Tisch: 80 bis 675 mm, Tischfläche: 650×500 mm, Säulendurchmesser: 160 mm, Spindeldrehzahlen stufenlos entweder von 35 bis 1060 min–1 mit Vorschüben 0,1 bis 0,18 oder 0,28 bis 0,45 mm,

4.2 Säulenbohrmaschinen

85

oder von 50 bis 1500 min–1 mit Vorschüben 0,08 bis 0,12 oder 0,2 bis 0,32mm. In Abb. 4.3 ist eine weitere Säulenbohrmaschine dargestellt. Ihre Baugröße befindet sich zwischen den kleinsten und den größten Baugrößen der in Abb. 4.2 dargestellten Säulenbohrmaschine.

Abb. 4.3 Säulenbohrmaschine (Wagner) 1 Säule, 2 Maschinenunterbau, 3 Bohrtisch, 4 Maschinenkörper, 5 Antriebsmotor, 6 Bohrspindel, 7 Handrad für Bohrtischverstellung, 8 Griffkreuz für die mechanische Vorschubeinrückung, 9 stufenlose Verstellung der Spindeldrehzahlen, 10 manuelle Handfeinvorschübe, 11 Einstellungen der Vorschubgrößen, 12 Bohrtiefeneinstellungen, 13 Bedienteile mit Funktionstaste

Charakteristische Merkmale der Säulenbohrmaschine von Abb. 4.3 Bis auf technische Daten, sind die charakteristischen Merkmale gleich, wie die der Maschine von Abb. 4.2. Technische Daten Dauerbohrleistung: 32 mm, Spindel: MK 3, Pinolenhub: 165/120 Ausladung: 250 mm, Abstand Spindel-Fußplatte: 1130 mm, Tischaufspannfläche: 455×500 mm, Säulendurchmesser: 115 mm, Spindeldurchmesser: 76 mm, Spindeldrehzahlen stufenlos von 240 bis 1600 min–1 Motorleistung: 1,1/1,5 kW, Fußplatten-Abmessungen: 390×330 mm.

86

4.3

4 Bohrmaschinen

Ständer- und Halbständerbohrmaschinen

Bei Halbständerbohrmaschinen (Abb. 4.4a) wird das Werkstück auf den am Maschinenständer angebrachten Bohrtisch befestigt. Der Bohrtisch wird von unten durch die am Maschinenunterbau befestigte Stützspindel unterstützt. Die Vorschubbewegung wird mit der Bohrspindel ausgeführt. Abb. 4.4 Ständer- und Halbständerbohrmaschinen (Alzmetall) a) Halbständerbohrmaschine b) Ständerbohrmaschine 1 Maschinenständer, 2 Bohrtisch, 3 Maschinenunterbau, 4 Stützspindel, 5 Bohrspindel, 6 Bohrschlitten, 7 Spindelmotor, 8 Eilgangmotor

Bei Ständerbohrmaschinen (Abb. 4.4b) wird das Werkstück auf dem Maschinenunterbau befestigt, der von der oberen Seite als Bohrtisch ausgeführt wird. Die Vorschubbewegung wird vom auf den Führungen des Maschinenständers geführten Bohrschlitten in Abhängigkeit von der Spindeldrehzahl ausgeführt. Bei der Ausschaltung der Vorschubbewegung wird der Bohrschlitten durch eine Klemmvorrichtung am Maschinenständer festgehalten. Charakteristische Merkmale der Halbständerbohrmaschine Einsatzgebiet Werkstattarbeiten Besonderheiten Werkstück auf den am Maschinenständer angebrachten Bohrtisch befestigt, Bohrtisch an dem Ständer manuell verstellbar und von unten durch die am Maschinenunterbau befestigte Stützspindel unterstützt Vorschubbewegung Pinolenbewegung über Vorschubgetriebe Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Höhenverstellung des Bohrtisches

4.4 Reihenbohrmaschinen

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Hauptspindellage Senkrecht Baugrößenanzahl Drei Technische Daten von kleinsten Halbständerbohrmaschinen Dauerbohrleistung: 34 mm, Spindel: MK 4, Ausladung: 330 mm, Abstand Spindel-Tisch: 267 bis 377 mm, Tischfläche: 742×460 mm, Ständerquerschnitt: 290×325 mm, Vorschübe 0,1 bis 0,4 mm. Technische Daten von größten Halbständerbohrmaschinen Dauerbohrleistung: 50 mm, Spindel: MK 4, Ausladung: 330 mm, Abstand Spindel-Tisch: 290 bis 938 mm, Tischfläche: 742×510 mm, Ständerquerschnitt: 280×280 mm, Vorschübe 0,15 bis 0,36 mm.

4.4

Reihenbohrmaschinen

Reihenbohrmaschinen bestehen aus mehreren, nebeneinander angeordneten Bohreinheiten mit gemeinsamem Tisch. Es werden meistens drei bis sechs Bohreinheiten eingesetzt, die als Säulenbohrmaschinen in Tischausführung mit gemeinsamem Tisch ausgeführt werden. In Abb. 4.5 ist eine Reihenbohrmaschine mit drei Bohreinheiten und einem feststehenden Maschinentisch dargestellt. Charakteristische Merkmale der Reihenbohrmaschine mit drei Bohreinheiten Einsatzgebiet Beim gleichzeitigem Einsatz mehrerer Bohrspindeln Besonderheiten Am gemeinsamen Tisch mit T-Nuten und umlaufender Wasserrinne befinden sich mehrere Bohreinheiten (bis sechs), die als Säulenbohrmaschinen in Tischausführung ausgeführt werden, Kühlmittelbehälter und Elektrokasten sind direkt an der Maschine untergebracht Vorschubbewegung Manuelle Pinolenbewegung Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Manuelle Pinolenbewegung

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4 Bohrmaschinen

Abb. 4.5 Reihenbohrmaschine mit drei Bohreinheiten (Alzmetall) 1 Tischplatte, 2 Maschinengestell, 3 Bohreinheit, 4 Kühlmittelbehälter, 5 Elektrokasten

Hauptspindellage Senkrecht Baugrößenanzahl Fünf Technische Daten Anzahl von Bohreinheiten: 2 bis 6, Tischaufspannplatte: 1000×350 mm bis 3000×350 mm, Spannuten: Anzahl × Breite × Abstand: 2×14×224 mm, Tischhöhe: 780 mm.

4.5

Radialbohrmaschinen

Bei Radialbohrmaschinen wird die gewünschte Bohrposition durch das Schwenken des Auslegers und durch die lineare radiale Bewegung des Bohrschlittens bestimmt. In Abb. 4.6 ist eine Radialbohrmaschine dargestellt. Charakteristische Merkmale der Radialbohrmaschine Einsatzgebiet Vielfältige Bohrarbeiten an schweren, sperrigen Werkstücken mit Spiralbohrern, Spiralsenkern, Reibahlen, Gewindebohrern und bei der Bearbeitung mit Bohrstangen mit Führungszapfen Besonderheiten und Funktion Auf einer, auf der Grundplatte befestigten Säule 2, ist die Mantelsäule 3 gelagert, auf der ein um 360° schwenkbarer, in senkrechter Richtung verschiebbarer Aus-

4.5 Radialbohrmaschinen

89

Abb. 4.6 Radialbohrmaschine (Alzmetall) 1 Grundplatte, 2 Säule, 3 Mantelsäule, 4 Auslegerarm, 5 Hubgetriebe, 6 Verstellspindel, 7 Bohrschlitten, 8 Bohrspindel, 9 Handrad, 10 Stützsäule

legerarm 4 geführt wird. Größere Werkstücke werden auf die Spannfläche der Grundplatte, kleinere Teile werden auf einen Bohrtisch gespannt (in Abb. 4.6 nicht eingezeichnet), der auf die Grundplatte aufgeschraubt wird. Der Auslegerarm wird bei der Bearbeitung durch die Stützsäule 10 gestützt, damit die Durchbiegung des Teiles minimiert, und somit die Fertigungsgenauigkeit erhöht wird. Vorschubbewegung Manueller Vorschub der Bohrspindel und über Vorschubgetriebe Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Höhenverstellung des Auslegerarmes und Bewegung der Bohrspindel Positionieren des Werkzeuges zum Werkstück Durch die Schwenkbewegung des Auslegerarmes und die Bewegung des Bohrschlittens in radialer Richtung auf den Führungen des Auslegerarmes Höhenverstellung des Auslegerarmes Durch das Hubgetriebe 5 über die Verstellspindel 6 Bohrschlittenverschiebung Bohrschlittenverschiebung auf den Führungen des Auslegerarmes erfolgt über ein Handrad mittels Zahnrad und Zahnstange Hauptantrieb und Vorschubantrieb der Bohrspindel sind am Bohrschlitten angebracht

90

4 Bohrmaschinen

Baugrößenanzahl Zwei Technische Daten Bohrleistung in Stahl: 32 und 40 mm, Bohrleistung in Gusseisen EN-GJL-200: 45 und 50 mm, Spindel: MK 4, Durchmesser der Mantelsäule: 220 mm, Spindelhub: 160 mm, Hubmotorleistung: 0,75 kW, Vorschübe: 0,15/0,2/0,3/0,36 mm, Spindeldrehzahlen: 40/56/80/112/160/224/315/450/630/900/1250/1800 min–1, oder: 28/40/56/80/112/160/224/315/450/630/900/1250 min–1, oder: 56/80/112/160/224/315/450/630/900/1250/1800/2500 min–1, Spindelmotor: 3 kW. Abbildung 4.7 zeigt eine Radialbohrmaschine für größere Bohrleistungen, die für Bohren, Ausbohren, Ausreiben und Gewindeschneiden konzipiert ist.

Abb. 4.7 Radialbohrmaschine für größere Bohrleistungen (Weiler) 1 Grundplatte, 2 Bohrtisch, 3 Säule, 4 Mantelsäule, 5 Auslegerarm, 6 Bohrschlitten, 7 Bohrspindel, 8 Handrad

Charakteristische Merkmale der Radialbohrmaschine für größere Bohrleistungen Einsatzgebiet Bohrarbeiten an schweren sperrigen Werkstücken in Einzelteil- und Serienfertigung und zum Einsatz in Produktionslinien

4.5 Radialbohrmaschinen

91

Besonderheiten und Funktion Auf der Grundplatte wird die Säule 3 befestigt, auf der die um 360° schwenkbare Mantelsäule 4 geführt wird. Der Auslegerarm 5 wird auf den Führungen der Mantelsäule in senkrechter Richtung geführt, größere Werkstücke werden auf die Spannfläche der Grundplatte 1, kleinere Teile werden auf den Bohrtisch 2 gespannt, der auf die Grundplatte befestigt wird. Vorschubbewegung Manueller Vorschub der Bohrspindel und über Vorschubgetriebe Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Höhenverstellung des Auslegerarmes und Bewegung der Bohrspindel Positionieren des Werkzeuges zum Werkstück Durch die Schwenkbewegung der Mantelsäule und die Bewegung des Bohrschlittens in radialer Richtung auf den Führungen des Auslegerarmes Hauptantrieb und Vorschubantrieb der Bohrspindel sind am Bohrschlitten angebracht Baugrößenanzahl Zwei Technische Daten Bohrleistung in Stahl mit Festigkeit 600 N mm–2: 75 und 100 mm, Bohrleistung in Gusseisen EN-GJL-200: 90 und 110 mm, Spindelaufnahme: MK 5 und MK 6, Spindelhub: 380 und 475 mm, Spindelaußendurchmesser: 100 und 110 mm, Anzahl der Spindeldrehzahlstufen: 16 und 32, Spindeldrehzahlen: 11,2 bis 2000 und 9 bis 2800 min–1, Anzahl der Vorschubstufen: 16, Vorschubbereiche: 0,035 bis 2,8 mm, Leistung des Spindelmotors: 7,5 und 11 kW, Senkrechte Verstellung des Auslegerarmes: 950 und 1155 mm, In Abb. 4.8 ist eine transportable Montage-Radialbohrmaschine dargestellt. Charakteristische Merkmale der transportablen Montage-Radialbohrmaschine Einsatzgebiet Bohrarbeiten auf Baustellen und in der Montage in allen Lagen, auch an unzugänglichen Stellen Besonderheiten Durch die Bewegungen in sechs Achsen kann an jeder beliebigen Position gebohrt werden

92

4 Bohrmaschinen

Abb. 4.8 Transportable Montage-Radialbohrmaschine (Weiler) 1 Ständerschlitten, 2 Maschinenbett, 3 Schwenkarm, 4 Mantelsäule, 5 Auslegerarm, 6 Bohrspindelträger

Bewegungsachsen • Lineare Bewegung des Ständerschlittens 1 auf dem Maschinenbett 2 in der Längsrichtung, • Schwenken des Schwenkarmes 3 um die auf dem Ständerschlitten gelagerte Mantelsäule 4, • senkrechte Verstellung des Schwenkarmes, • waagerechte Verstellung des Auslegerarmes 5, • Schwenken des Bohrspindelträgers 6 der mit dem Auslegerarm verbunden ist, • Drehung des Bohrspindelträgers. Vorschubbewegung Manueller Vorschub der Bohrspindel und über Vorschubgetriebe Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Höhenverstellung des Schwenkarmes und Bewegung der Bohrspindel Positionieren des Werkzeuges zum Werkstück Durch die Bewegungen in sechs Achsen Technische Daten Bohrleistung in Stahl mit Festigkeit 600 N mm–2: 50 mm, Bohrleistung in Gusseisen EN-GJL-200: 65 mm, Gewindedurchmesser in Stahl mit Festigkeit 600 N mm–2: 48 mm,

4.5 Radialbohrmaschinen

93

Max. senkrechte Verstellung des Schwenkarmes: 1250 mm, Max. waagerechte Verstellung des Auslegerarmes: 900 mm, Spindelaufnahme: MK 5, Spindelhub: 350 mm, Anzahl der Spindeldrehzahlstufen: 15, Spindeldrehzahlen: 16 bis 800 min–1, Anzahl der Pinolenvorschübe: 6, Vorschubbereiche der Pinole: 0,05 bis 0,5 mm, Leistung des Spindelmotors: 4 kW. In Abb. 4.9 ist eine manuell bediente Schnellradialbohrmaschine dargestellt.

Abb. 4.9 Manuell bediente Schnellradialbohrmaschine (Donau) 1 Bohrtisch, 2 Gestell, 3 Mantelsäule, 4 Drehsäule, 5 Ausleger, 6 Bohrspindel, 7 Handrad, 8 Bohrkopf, 9 schwenkbarer Winkeltisch

Charakteristische Merkmale der manuell bedienten Schnellradialbohrmaschine Einsatzgebiet Für kleinere Werkstücke mit einfachen Toleranzanforderungen, bei leichter Handhabung und kostengünstiger Fertigung Besonderheiten und Funktion Der Bohrtisch 1 wird auf dem Gestell 2 aufgebaut in welchem die Mantelsäule 3 gelagert ist. Die Drehsäule 4 ist auf der Mantelsäule um 325° schwenkbar und in der Höhe bewegbar, der Ausleger 5 wird auf der Drehsäule in radialer Richtung geführt. An den T-Nuten des Gestelles können schwenkbare Winkeltische 9 eingebaut werden.

94

4 Bohrmaschinen

Vorschubbewegung Manueller Vorschub der Bohrspindel und über Vorschubgetriebe Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Bewegung der Bohrspindel Positionieren des Werkzeuges zum Werkstück durch • Drehung der Drehsäule, • radiale Verschiebung des Auslegerarmes, • manueller Vorschub der Bohrpinole. Technische Daten Bohrleistung in Stahl E 335: 25 mm, Bohrleistung in Gusseisen EN-GJL-200: 32 mm, Werkzeugaufnahme: MK 4, Spindeldrehzahlen: 18 Drehzahlen von 60 bis 3050 min–1, Vorschübe: 0,075; 0,15; 0,3 mm, Spindelmotor: 1,1/1,6 kW, Tischabmessungen: 1200×600 mm, Verfahrweg des Auslegers: 900 mm, Pinolenhub: 140 mm, Säulenhub: 430 mm Schwenkwinkel der Drehsäule: 325°, Tischhöhe: 900 mm. Für den Einsatz in Einzelteile- und Kleinserienfertigung werden CNC-Schnellradialbohrmaschinen entwickelt, mit welchen große Einsparungen bei den Rüstund Rüstnebenzeiten erreicht werden können. In Abb. 4.10 ist eine CNC-Schnellradialbohrmaschine dargestellt.

Abb. 4.10 CNC-Schnellradialbohrmaschine (Donau) 1 Bohrtisch, 2 Gestell, 3 Mantelsäule, 4 Säulenteil, 5 Ausleger, 6 Bohrspindel, 7 Handrad, 8 Bohrkopf

4.6 Tiefbohrmaschinen und Tieflochbohrwerkzeuge

95

Charakteristische Merkmale der CNC-Schnellradialbohrmaschine Einsatzgebiet Einzelteile und Kleinserienfertigung für die Bohrleistung in Stahl von 40 mm Besonderheiten und Funktion CNC-Steuerung mit einfacher und schneller Programmierung des Bearbeitungsprogrammes. Beim Anwählen von Bearbeitungsart wie z. B. beim Bohren, Gewindeschneiden oder Reiben, wählt die Steuerung die Drehzahl, den Vorschub, den passenden Kernlochbohrer und die Zentriertiefe. Der Bohrtisch 1 wird auf dem Gestell 2 aufgebaut in welchem die Mantelsäule 3 gelagert ist. Der Ausleger 5 wird auf dem Säulenteil 4 in radialer Richtung verschoben. Nur zur Bearbeitung auf dem Bohrtisch konzipiert, deshalb kein Schwenken der Drehsäule nötig. Vorschubbewegung Manueller Vorschub der Bohrspindel und über Vorschubgetriebe Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Säulenhub und Bewegung der Bohrspindel Positionieren des Werkzeuges zum Werkstück durch Radiale Bewegung des Auslegers auf dem Säulenteil Gesteuerte Achsen: • • • •

Radiale Verschiebung des Auslegerarmes, Vorschubbewegung der Bohrpinole, Spindeldrehung, Säulenbewegung.

Technische Daten Bohrleistung in Stahl E 335: 40 mm, Bohrleistung in Gusseisen EN-GJL-200: 50 mm, Werkzeugaufnahme: SK 40, Spindeldrehzahlen: stufenlos von 15 bis 2800 min–1, Vorschubgeschwindigkeit: stufenlos 5 bis 2000 mm min–1, Spindelmotor: 5,5 kW, Tischabmessungen: 1200×600 mm, Verfahrweg des Auslegers: 750 mm, Säulenhub: 410 mm, Pinolenhub: 200 mm.

4.6 Tiefbohrmaschinen und Tieflochbohrwerkzeuge Tiefbohrmaschinen finden für die Bearbeitung von Bohrungen mit großem Verhältnis von Länge zu Durchmesser Anwendung. Für die Verhältnisse von Länge zu Durchmesser die größer sind als 10, ist es empfehlenswert, spezielle Tieflochbohrwerkzeuge

96

4 Bohrmaschinen

und Tiefbohrmaschinen einzusetzen, damit das Bohren ohne Schwingungen, mit unbehinderter Späneabfuhr und mit Kühlschmiermittelzufuhr gewährleistet wird.

4.6.1

Tieflochbohrwerkzeuge

In Abb. 4.11 sind Tieflochbohrwerkzeuge dargestellt.

Abb. 4.11 Tieflochbohrwerkzeuge a) Einlippenwerkzeuge b) Ejektorwerkzeuge c) BTA-Werkzeuge

Bei den Einlippenwerkzeugen wird der Kühlschmierstoff durch das hohle Werkzeug unter hohem Druck zugeführt und am äußeren Bohrerschaft durch eine Längsnut mit den Spänen abgeführt. Bei den Ejektorwerkzeugen wird der Kühlschmierstoff zwischen Außen- und Innenrohr zugeführt und durch das Innenrohr abgeführt. Ein Drittel der Kühlschmierstoffmenge fließt durch den Ringkanal zur Bohrkrone und ein Drittel durch Ringdüsen bzw. durch Ejektor entgegen der Bohrrichtung in das Innenrohr. Dadurch entsteht eine Saugwirkung, die den Abfluss des Kühlschmierstoffes beschleunigt. Die Ejektorwerkzeuge werden eingesetzt, wenn Bohrungen mit langen Durchbrüchen gebohrt werden sollen. Bei den BTA-Werkzeugen wird der Kühlschmierstoff von außen seitlich zwischen Bohrrohr und Bohrungswand der Schnittstelle zugeführt und durch das Innenrohr abgeführt. Abbildung 4.12 ist die prinzipielle Darstellung der Tiefbohrmaschinen nach der Ausführung der Schnittbewegung dargestellt. • Drehendes Werkzeug, stehendes Werkstück ist in Abb. 4.12a dargestellt. Das Werkzeug führt die Schnittbewegung und die Vorschubbewegung aus. • Drehendes Werkstück, stehendes Werkzeug ist in Abb. 4.12b dargestellt. Das Werkstück führt die Schnittbewegung aus, die Vorschubbewegung wird vom Werkzeug ausgeführt. • Drehendes Werkzeug, gegenläufig drehendes Werkstück ist in Abb. 4.12c dargestellt. Durch die zusätzliche gegenläufige Schnittbewegung des Werkstücks kann eine Verbesserung der Bohrungsmittellage und der Bohrungsgeradheit erreicht werden. Die Vorschubbewegung wird vom Werkzeug ausgeführt. • Drehendes Werkzeug, stehendes Werkstück ist in Abb. 4.12d dargestellt. Das Werkzeug führt die Schnittbewegung aus, die Vorschubbewegung wird vom Werkstück ausgeführt.

4.6 Tiefbohrmaschinen und Tieflochbohrwerkzeuge

97

Abb. 4.12 Prinzipielle Darstellung der Tiefbohrmaschinen nach der Ausführung der Schnittbewegung a) Das Werkzeug führt die Schnitt- und die Vorschubbewegung aus. b) Das Werkstück führt die Schnittbewegung aus, die Vorschubbewegung wird vom Werkzeug ausgeführt. c) Die Schnittbewegung wird vom drehendem Werkzeug und gegenläufig drehendem Werkstück ausgeführt, die Vorschubbewegung wird vom Werkzeug ausgeführt. d) Das Werkzeug führt die Schnittbewegung aus, die Vorschubbewegung wird vom Werkstück ausgeführt. 1 Werkstück, 2 Werkzeug, 3 Bohrspindelkasten, 4 Werkstückspindelkasten, 5 Bohrbuchsenträger, 6 Werkstückspannstock, 7 Werkzeugspannstock M Antriebsmoment, ȣf Vorschubgeschwindigkeit

Für größere Bohrlängen werden die Werkstücke und die Werkzeuge durch Stützlünetten abgestützt. Der Bohrer wird durch die in einem Bohrbuchsenträger eingebaute Bohrbuchse geführt. Für größere Bohrlängen wird das Werkstück zusätzlich in dem Bohrbuchsenträger abgestützt.

4.6.2

Tiefbohrmaschinen

Tiefbohrmaschinen werden vornehmlich im Sondermaschinenbau, in Transferstraßen oder mit eigenem Unterbau als selbstständig arbeitende Einzelmaschine in der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie eingesetzt. In Abb. 4.13 ist eine Tiefbohreinheit dargestellt. Charakteristische Merkmale der einspindligen Tiefbohreinheit Einsatzgebiet Zum raschen und preisgünstigen Bauen von Sondermaschinen werden Tiefbohreinheiten in verschiedenen Baugrößen entwickelt, damit sie beim Bedarfsfall mit dem Maschinenbett und anderen Bauteilen rasch zu einer Tiefbohrmaschine zusammengesetzt werden können

98

4 Bohrmaschinen

Abb. 4.13 Einspindlige Tiefbohreinheit mit stufenlos regelbarem Bohrspindel- und Vorschubantrieb (Loch) 1 Unterteil, 2 Bohrspindelkasten, 3 Bohrspindel, 4 Spindelantrieb, 5 Vorschubantrieb, 6 Bohrbuchsenträger, 7 Werkstück, 8 Nockenleiste, 9 Mehrfachschalter

Ausführung der Schnittbewegung Werkzeug führt Schnitt- und Vorschubbewegung aus (nach Abb. 4.12a) Besonderheiten und Funktion Die Tiefbohreinheiten bestehen aus dem unbeweglichen Unterteil 1 das beim Zusammenbauen einer Tiefbohrmaschine auf ein Maschinenbett befestigt wird und dem auf den wälzenden Führungen des Unterteiles verfahrbaren Bohrspindelkasten 2 Bohrspindelantrieb Die Bohrspindel 3, die als präzisionsgelagerte Pinolen-Tauchspindel ausgeführt ist, wird separat mit dem frequenzgeregeltem Antrieb 4 angetrieben Vorschubantrieb des Bohrspindelkastens Wird von frequenzgeregeltem Servo-Antrieb 5 auf eine Kugelrollspindel eingeleitet Bohrbuchsenträger In dem Bohrbuchsenträger 6, der auf dem Unterteil der Tiefbohreinheit befestigt ist, wird das Werkzeug durch eine Bohrbuchse geführt. Das Werkstück 7 (strichpunktiert dargestellt) kann wenn erforderlich, im Bohrbuchsenträger abgestützt werden. Durch die Verschiebung der Nocken auf der Nockenleiste 8 werden die gewünschten Hübe beim Betätigen des Mehrfachschalters 9 begrenzt. Baugrößenanzahl Vier Technische Daten Spindelanzahl: ein-, zwei-, drei-, vier-, oder sechsspindlig, Bohrtiefe max.: 300, 500, 1000 und 3000 mm, Vollbohrbereich φ: 1–6, 2–10, 3–15 und 5–30 mm, Antriebsleistung: 5,5; 3,7–5,5; 3,7–7; 3,7–12 kW,

4.6 Tiefbohrmaschinen und Tieflochbohrwerkzeuge

99

Bohrsystem: Einlippenwerkzeuge, Drehzahl, stufenlos: 3000–24000, 2000–12000, 1500–9000 min–1, Vorschubgeschwindigkeit, stufenlos: 0–1000 mm min–1, Eilgang, vor und zurück: 7500 mm min–1, Kühlmitteltankvolumen: 800–1000 l, Förderstrom je Spindel: 5–27,5, 10–115 l min–1. Die in Abb. 4.14 vereinfacht dargestellte Tiefbohrmaschine besteht aus werksgenormten Baueinheiten.

Abb. 4.14 Einspindlige Tiefbohrmaschine zur Bearbeitung von Ausgleichswellen (Loch) 1 Tiefbohreinheit, 2 Werkstückspindelkasten, 3 Werkzeugstützlünette, 4 Werkstückstützlünette, 5 Maschinenbett, 6 Werkzeug, 7 Werkstück, 8 Bohrbuchsenträger

Charakteristische Merkmale der einspindligen Tiefbohrmaschine zur Bearbeitung von Ausgleichswellen Einsatzgebiet Bearbeitung von Ausgleichswellen Ausführung der Schnittbewegung Schnittbewegung wird vom drehendem Werkzeug und gegenläufig drehendem Werkstück, die Vorschubbewegung vom Werkzeug ausgeführt (nach Abb. 4.12c) Besonderheiten und Funktion Die Tiefbohrmaschine besteht aus der Tiefbohreinheit 1, dem Werkstückspindelkasten 2, der Werkzeugstützlünette 3, den Werkstückstützlünetten 4 und dem Maschinenbett 5 Tiefbohreinheit Sie besteht aus gleichen Bauteilen wie die in Abb. 4.13 dargestellte Einheit Stützlünetten Für das Werkzeug und das Werkstück konzipiert Bohrbuchsenträger Wird auf dem Unterteil der Tiefbohreinheit befestigt, das Werkstück wird nicht zusätzlich in dem Bohrbuchsenträger abgestützt

100

4 Bohrmaschinen

Technische Daten Bohrtiefe max.: 3000 mm, Vollbohrbereich φ: 3–15 und 5–30 mm, Antriebsleistung: 3,7–12 kW, Bohrsystem: Einlippenwerkzeuge, Drehzahl, stufenlos: 1500–9000 min–1, Vorschub, stufenlos: 0–1000 mm min–1, Eilgang, vor und zurück: 7500 mm min–1, Kühlmitteltankvolumen: 800–1000 l, Förderstrom je Spindel: 10–115 l min–1. In Abb. 4.15 ist eine Tiefbohrmaschine für größere Bohrtiefen dargestellt.

Abb. 4.15 Einspindlige Tiefbohrmaschine für größere Bohrtiefen (Loch) 1 Unterteil, 2 Maschinenbett, 3 Bohrspindelkasten, 4 Bohrspindel, 5 Spindelantrieb, 6 Vorschubantrieb, 7 Bohrbuchsenträger, 8 Werkzeug, 9 Werkzeugstützlünette, 10 Werkstück, 11 Werkstückstützlünette, 12 Werkstückspindelkasten

Charakteristische Merkmale der einspindligen Tiefbohrmaschine für größere Bohrtiefen Einsatzgebiet Werkstücke größerer Bohrtiefe Ausführung der Schnittbewegung Schnittbewegung wird vom drehendem Werkzeug und gegenläufig drehendem Werkstück, die Vorschubbewegung vom Werkzeug ausgeführt (nach Abb. 4.12c) Besonderheiten und Funktion Baukastenprinzip, größere Bohrtiefen, die Tiefbohreinheit besteht aus dem unbeweglichen Unterteil 1, das auf dem Maschinenbett 2 befestigt wird und dem auf den wälzenden Führungen des Unterteiles verfahrbaren Bohrspindelkasten 3 Bohrspindelantrieb Die präzisionsgelagerte Bohrspindel 4 wird separat mit dem frequenzgeregeltem Antrieb 5 angetrieben Vorschubantrieb des Bohrspindelkastens Wird von frequenzgeregeltem Servo-Antrieb 6 auf eine Kugelrollspindel eingeleitet

4.6 Tiefbohrmaschinen und Tieflochbohrwerkzeuge

101

Bohrbuchsenträger Der Bohrbuchsenträger 7 wird nicht wie bei den Tiefbohreinheiten von Abb. 4.13 und Abb. 4.14 auf den Unterteil der Tiefbohreinheit, sondern direkt auf dem Maschinenbett befestigt Stützlünetten Das Werkzeug 8 wird durch die Stützlünette 9, das Werkstück 10 durch zwei Stützlünetten 11 abgestützt Werkstückspindelkasten Der Werkstückspindelkasten 12 wird mit den Werkstückstützlünetten auf dem Maschinenbett befestigt Technische Daten Bohrtiefe: 300–3000 mm, Vollbohrbereich φ: 10–35, 3–30, 5–30, 15–50 mm, Antriebsleistung: 7,5–15, 4–12, 7,5–22 kW, Bohrsystem: BTA, Drehzahl, stufenlos: 375–3500, 375–9000, 375–6000, 300–3000 min–1, Vorschubgeschwindigkeit, stufenlos: 0–1000 mm min–1, Eilgang, vor und zurück: 7500 mm min–1, Kühlmitteltankvolumen: 800–2000, 800–3000 l, Förderstrom je Spindel: 10–115, 10–200, 25–400 l min–1. In Abb. 4.16 ist eine Koordinaten-Tiefbohrmaschinen dargestellt.

Abb. 4.16 Koordinaten-Tiefbohrmaschine (Loch) 1 Koordinatentisch, 2 Unterteil der Tiefbohreinheit, 3 Maschinenständer, 4 Bohrspindelkasten, 5 Werkzeug, 6 Werkzeugstützlünetten, 7 Bohrbuchsenträger

Charakteristische Merkmale der Koordinaten-Tiefbohrmaschinen Einsatzgebiet Formen- und Werkzeugbau sowohl zur Einzel-, als auch Serienfertigung, bevorzugt bei den Bearbeitungsfällen eingesetzt, bei welchen außer der Z-Achse (Bohrhub)

102

4 Bohrmaschinen

zusätzlich die X-Achse (Querbewegung des Tisches) und Y-Achse (Höhenverstellung der Tiefbohreinheit) benötigt werden Ausführung der Schnittbewegung Werkzeug führt die Schnitt- und die Vorschubbewegung aus (nach Abb. 4.12a) Besonderheiten und Funktion Koordinaten-Tiefbohrmaschine besteht aus einem Maschinenständer, einer Tiefbohreinheit und einem Koordinatentisch Bewegungsachsen Der Koordinatentisch 1 verfährt quer in der X-Achse und längs in der W-Achse, der Unterteil 2 der Tiefbohreinheit kann senkrecht auf den Führungen des Maschinenständers 3 in der Y-Achse verstellt werden, der Bohrspindelkasten 4 verfährt auf den Führungen des Unterteiles längs in der Z-Achse Werkzeugstützlünetten Das Werkzeug 5 wird durch drei Werkzeugstützlünetten 6 abgestützt Bohrbuchsenträger Der Bohrbuchsenträger 7 wird auf dem Unterteil der Tiefbohreinheit befestigt Technische Daten Bohrtiefe: 1000–1500 mm, Vollbohrbereich φ: 3–30 mm, Antriebsleistung: 7,5–12 kW, Bohrsystem: Einlippenwerkzeuge, Drehzahl, stufenlos: 500–8000 min–1, Vorschubgeschwindigkeit, stufenlos: 0–1000 mm min–1, Eilgang, vor und zurück: 7500 mm min–1, Tischbewegung längs (W-Achse): 500 mm, Tischbewegung quer (X-Achse): 1200 mm, Höhenverstellung (Y-Achse): 1000 mm, Bohrhub (Z-Achse): 1200 mm, Tischaufspannfläche max.: 1200×1200 mm, Kühlmitteltankvolumen: 1000–2000 l, Förderstrom je Spindel: 10–115 l min–1.

4.7

Charakteristische Merkmale von Bohrmaschinen

Die charakteristischen Merkmale und technische Daten von allen in den Abschn. 4.1 bis 4.6 beschriebenen Bauarten von Bohrmaschinen werden in Tab. 4.1 aufgestellt

4.7 Charakteristische Merkmale von Bohrmaschinen

103

Tab. 4.1 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Bohrmaschinen Maschine nach Abb.

4.1

4.2

4.3

Firma Modell/Baureihe

Ixion BT6/30 AV

Ixion BS 15/50 AVST

Wagner BT 32 S/BT 32 VS

Maschinenbauart Einsatzgebiet

Tischbohrmaschine Feinmechanik und Elektronik beim Einsatz von Maschinen mit Bohrleistungen 0,6 bis 6 mm, allgemeine Anwendung beim Einsatz von Maschinen mit Bohrleistungen bis 35 mm

Säulenbohrmaschine Werkstattbetrieb

Besonderheiten

Maschinenunterbau als Bohrtisch ausgeführt, Spindelstock in der Höhe einstellbar und um 360° schwenkbar

Vorschubbewegung

Manuelle Pinolenbewegung

Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Hauptspindellage Baugrößenanzahl Technische Daten

Manuelle Pinolenbewegung

Säulenbohrmaschine Leichtere Bohrarbeiten beim Einsatz von Maschinen mit Bohrleistungen 15 bis 30 mm, vielseitiger Werkstattbetrieb beim Einsatz von Maschinen mit Bohrleistungen bis 50 mm Bohrtisch manuell in der Höhe verstellbar und um die Säule schwenkbar, bei größeren Maschinen ist Grundplatte mit Nuten versehen Manuelle Pinolenbewegung oder über Vorschubgetriebe Manuelle Höhenverstellung des Bohrtisches Senkrecht Sieben

Dauerbohrleistung Bohrtiefe Spindel Ausladung Abstand Spindel-Tisch Tischfläche Säulendurchmesser Spindeldrehzahlen Motorleistung Fußplattenabmessung Dauerbohrleistung Bohrtiefe Spindel Ausladung Abstand Spindel-Tisch Tischfläche Säulendurchmesser Spindeldrehzahlen

Senkrecht Sieben Kleinste Baugröße 0,5 bis 6 mm 55 mm B12 und MK 1 180 mm 135 bis 380 mm 220×285 mm 75 mm 630 bis 7100 oder 900 bis 10000min–1 – – Größte Baugröße Bis 30 mm 150 mm MK 4 280 mm 220 bis 600 mm 390×420 mm 120 mm 80 bis 1400 und 160 bis 2800 min–1

Bis 15 mm 100 mm MK 2 215 mm Bis 820 mm 350×290 mm 75 mm 100 bis 1800 oder 200 bis 3600 min–1 – – Bis 50 mm 200 mm MK 4 oder MK 5 325 mm 80 bis 675 mm 650×500 mm 160 mm 35 bis 1060 oder 50 bis 1500 min–1

Bohrtisch manuell in der Höhe verstellbar und um die Säule schwenkbar, bei größeren Maschinen ist Grundplatte mit Nuten versehen Manuelle Pinolenbewegung oder über Vorschubgetriebe Manuelle Höhenverstellung des Bohrtisches Senkrecht – – 32 mm MK 3 250 mm 455×500 115 mm 240 bis 1600 min–1 1,1/1,5 kW 390×330 mm – – – – – – – – –

104

4 Bohrmaschinen

Tab. 4.1 (Fortsetzung) Maschine nach Abb. Firma Modell/Baureihe Maschinenbauart Einsatzgebiet

4.4 Alzmetall AB 34/50-HST Halbständerbohrmaschine Werkstattarbeiten

Besonderheiten

Bohrtisch am Ständer manuell verstellbar und von unten durch die Stützspindel unterstützt

Vorschubbewegung

Pinolenbewegung über Vorschubgetriebe Höhenverstellung des Bohrtisches

Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Hauptspindellage Baugrößenanzahl Technische Daten Anzahl der Bohreinheiten Dauerbohrleistung Spindel Ausladung Abstand Spindel-Tisch Tischfläche Tischhöhe Ständerquerschnitt Vorschübe Dauerbohrleistung Spindel Ausladung Abstand Spindel-Tisch Tischfläche Ständerquerschnitt Vorschübe

4.5 Alzmetall RFT 3/2 bis 3/6 Reihenbohrmaschine Wenn mehrere Bohrungen gleichzeitig bearbeitet werden sollen Am gemeinsamen Tisch mit T-Nuten und umlaufender Wasserrinne befinden sich mehrere (bis sechs) Säulenbohrmaschinen in Tischausführung Manuelle Pinolenbewegung Manuelle Pinolenbewegung

Senkrecht Drei

Senkrecht Fünf

Kleinste Baugröße – 34 mm MK 4 330 mm 267 bis 377 mm 742×460 mm – 290×325 mm 0,1 bis 0,4 mm Größte Baugröße 50 mm MK 4 330 mm 290 bis 938 mm 742×510 mm 280×280 mm 0,15 bis 0,36 mm

– 2 bis 6 – – – – 1000×350 bis 3000×350 mm 780 mm – – – – – – – – – –

4.7 Charakteristische Merkmale von Bohrmaschinen

105

Tab. 4.1 (Fortsetzung) Maschine nach Abb.

4.6

4.7

4.8

Firma Modell/Baureihe

Alzmetall AB 30R-1000

Weiler VO

Weiler VOM 50

Maschinenbauart

Radialbohrmaschine

Radialbohrmaschine

Montage Radialbohrmaschine Bohrarbeiten auf Baustellen und in der Montage

Bohrarbeiten an schweren, sperrigen Werkstücken und zum Einsatz in Produktionslinien Auslegerarm auf der Besonderheiten Auslegerarm auf der Mantelsäule in der Mantelsäule um 360° schwenkbar und Höhe verschiebbar, in der Höhe verschiebbar, Mantelsäule um die auf der Grundplatte Mantelsäule auf der befestigter Säule Grundplatte befestigt schwenkbar Manueller Vorschub der Vorschubbewegung Manueller Vorschub Bohrspindel und über der Bohrspindel Vorschubgetriebe und über Vorschubgetriebe Höhenverstellung Höhenverstellung des Abstand zwischen des Auslegerarmes Auslegerarmes und Spindel und Tisch und BohrspindelbeBohrspindelbewird angepasst wegung wegung durch Durch die Positionieren des Werkzeuges Durch die Schwenkbewegung zum Werkstück Schwenkbewegung des der Mantelsäule und Auslegerarmes und radiale Bewegung des radiale Bewegung Bohrschlittens des Bohrschlittens Höhenverstellung des Durch das – Auslegerarmes Hubgetriebe BohrschlittenverschieManuell auf dem – bung Auslegerarm Hauptantrieb und Am Bohrschlitten – Vorschubantrieb angebracht Baugrößenanzahl Zwei Zwei Technische Daten Bohrleistung in Stahl 32 und 40 mm 75 und 100 mm Bohrleistung in Guss45 und 50 mm 90 und 110 mm eisen Spindel MK 4 MK 5 und MK 6 Durchmesser der Mantelsäule 220 mm – Spindelhub 160 mm 380 und 475 mm Hubmotorleistung 0,75 kW – Vorschübe 0,15/0,2/0,3/0,36 mm – Einsatzgebiet

Vielfältige Bohrarbeiten an schweren, sperrigen Werkstücken

Durch die Bewegungen in sechs Achsen kann an jeder beliebigen Position gebohrt werden

Manueller Vorschub der Bohrspindel und über Vorschubgetriebe Höhenverstellung des Schwenkarmes und Bohrspindelbewegung Durch die Bewegungen in sechs Achsen

– – – – 50 mm 65 mm MK 5 – 350 mm – –

Spindeldrehzahlen

40 bis 1800, oder 28 bis 1250, oder 56 bis 2500 min–1

11,2 bis 2000 und 9 bis 2800 min–1

16 bis 800 min–1

Spindelmotorleistung Schwenkarmverstellung Auslegerarmverstellung

3 kW – –

7,5 und 11 kW – –

4 kW 1250 mm 900 mm

106

4 Bohrmaschinen

Tab. 4.1 (Fortsetzung) Maschine nach Abb.

4.9

4.10

Firma Modell/Baureihe Maschinenbauart

Donau Alpha Manuell bediente Schnellradialbohrmaschine Kleinere Werkstücke mit einfachen Toleranzanforderungen Drehsäule auf der Mantelsäule um 325° schwenkbar und in der Höhe verstellbar, Ausleger auf der Drehsäule verschiebbar

Donau Danumeric CNC-Schnellradialbohrmaschine Einzelteile und Kleinserienfertigung für Bohrleistungen bis 40 mm CNC-Steuerung mit einfacher und schneller Programmierung, Bohrtisch auf dem Gestell aufgebaut in welchem Mantelsäule gelagert ist, Ausleger auf dem Säulenteil in radialer Richtung verschiebbar Manueller Vorschub der Bohrspindel und über Vorschubgetriebe Säulenhub und Verschiebung der Bohrspindel Radiale Bewegung des Auslegers auf dem Säulenteil

Einsatzgebiet

Besonderheiten

Vorschubbewegung

Gesteuerte Achsen

Manueller Vorschub der Bohrspindel und über Vorschubgetriebe Verschiebung der Bohrspindel Schwenkung der Drehsäule, radiale Verschiebung des Auslegers und Pinolenhub –

Technische Daten Bohrleistung in Stahl Bohrleistung in Gusseisen Spindel Spindelhub Vorschübe Vorschubgeschwindigkeit Spindeldrehzahlen Spindelmotorleistung Auslegerarmverstellung Säulenhub Tischabmessungen Schwenkwinkel der Drehsäule Tischhöhe

25 mm 32 mm MK 4 140 mm 0,075, 0,15, 0,3 mm – 60 bis 3050 min–1 1,1/1,6 kW 900 mm 430 mm 1200×600 mm 325° 900 mm

Abstand zwischen Spindel und Tisch wird angepasst durch Positionieren des Werkzeuges zum Werkstück durch

Radiale Verschiebung des Auslegerarmes, Vorschubbewegung der Bohrpinole, Spindeldrehung, 40 mm 50 mm SK 40 200 mm – 5 bis 2000 mm min–1 15 bis 2800 min–1 5,5 kW 750 mm 410 mm 1200×600 mm – –

4.7 Charakteristische Merkmale von Bohrmaschinen

107

Tab. 4.1 (Fortsetzung) Maschine nach Abb.

4.13

4.14

Firma Modell/Baureihe Maschinenbauart Einsatzgebiet

Loch TB 1-4/E Tiefbohreinheit Zum raschen und preisgünstigem Bauen von Sondermaschinen zum Tiefbohren Werkzeug führt Schnitt- und Vorschubbewegung aus

Loch TB 1-6/E-600 Tiefbohrmaschine Bearbeitung von Ausgleichswellen

Ausführung der Schnittbewegung

Besonderheiten

Bohrspindelantrieb

Vorschubantrieb des Bohrspindelkastens Bohrbuchsenträger

Baugrößenanzahl Technische Daten Spindelanzahl Bohrtiefe Vollbohrbereich Antriebsleitung Bohrsystem Drehzahl Vorschubgeschwindigkeit Eilgang, vor und zurück Förderstrom je Spindel Kühlmitteltankvolumen

Tiefbohreinheit besteht aus dem unbeweglichen Unterteil, das beim Zusammenbauen einer Tiefbohrmaschine auf ein Maschinenbett befestigt wird und dem auf den Führungen des Unterteils verfahrbaren Bohrspindelkasten Bohrspindel, die als präzisionsgelagerte PinolenTauchspindel ausgeführt ist, wird separat vom frequenzgeregeltem Antrieb angetrieben Wird vom frequenzgeregelten Servo-Vorschubantrieb angetrieben In dem Bohrbuchsenträger, der auf dem Unterteil der Tiefbohreinheit befestigt ist, wird das Werkzeug durch eine Bohrbuchse geführt, das Werkstück kann wenn erforderlich in dem Bohrbuchsenträger abgestützt werden Vier

Schnittbewegung wird vom Werkzeug und gegenläufig drehendem Werkstück, Vorschubbewegung wird vom Werkzeug ausgeführt Tiefbohrmaschine besteht aus Tiefbohreinheit, Werkstückspindelkasten, Werkzeugstützlünette, Werkstückstützlünette, Maschinenbett

–

–

Wird auf dem Unterteil der Tiefbohreinheit befestigt, Werkstück wird nicht zusätzlich in dem Bohrbuchsenträger abgestützt

–

1, 2, 3, 4, 6

–

300, 500, 1000, 3000 mm φ 1–6, 2–10, 3–15, 5–30 mm 5,5 bis 12 kW Einlippenwerkzeuge Stufenlos 3000–24000; 2000– 12000; 1500–9000 min–1 Stufenlos 0–1000 mm min–1 7500 mm min–1 5–27,5; 10–115 l min–1 800–1000 l

Max. 3000 mm φ 3–15 und 5–30 mm 3,7–12 kW Einlippenwerkzeuge Stufenlos 1500–9000 min–1 Stufenlos 0–1000 mm min–1 7500 mm min–1 10–115 l min–1 800–1000 l

108

4 Bohrmaschinen

Tab. 4.1 (Fortsetzung) Maschine nach Abb.

4.15

4.16

Firma Modell/Baureihe

Loch TB 2-9-1200

Loch KTBF 1-6/12-10-12/05

Maschinenbauart Einsatzgebiet

Tiefbohrmaschine Werkstücke größerer Bohrtiefe

Ausführung der Schnittbewegung

Besonderheiten

Schnittbewegung wird vom Werkzeug und gegenläufig drehendem Werkstück, Vorschubbewegung wird vom Werkzeug ausgeführt Baukastenprinzip, größere Bohrtiefen

Koordinaten-Tiefbohrmaschine Formen- und Werkzeugbau bei welchen außer der Z-Achse noch dazu X- und Y-Achse benötigt werden Werkzeug führt Schnitt- und Vorschubbewegung aus

Bewegungsachsen

Eine

Bohrspindelantrieb

Bohrspindel, die als präzisionsgelagerte PinolenTauchspindel ausgeführt ist, wird separat vom frequenzgeregeltem Antrieb angetrieben Wird vom frequenzgeregelten ServoVorschubantrieb angetrieben Wird auf dem Maschinenbett befestigt

Vorschubantrieb des Bohrspindelkastens Bohrbuchsenträger Stützlünetten Technische Daten Bohrtiefe Vollbohrbereich Antriebsleitung Bohrsystem Drehzahl Vorschubgeschwindigkeit Eilgang, vor und zurück Förderstrom je Spindel Kühlmitteltankvolumen Tischbewegung Tischbewegung Höhenverstellung Bohrhub

Werkzeug wird durch eine, Werkstück durch zwei Stützlünetten abgestützt 300–3000 mm φ 10–35, 3–30, 5–30, 15–50 mm 7,5–15, 4–12 kW BTA Stufenlos 375–3500, 375–9000, 375–6000, 300–3000 min–1 Stufenlos 0–1000 mm min–1 7500 mm min–1 10–115, 10–200, 25–400 l min–1 800–2000 l, 800–3000 l – – – –

Tiefbohrmaschine besteht aus Maschinenständer, Tiefbohreinheit und Koordinatentisch Koordinatentisch verfährt quer in der X-Achse und längs in der W-Achse, Unterteil der Tiefbohreinheit verfährt senkrecht in der Y-Achse, Bohrspindelkasten verfährt längs in der Z-Achse –

– Wird auf dem Unterteil der Tiefbohreinheit befestigt Werkzeug wird durch drei Stützlünetten abgestützt 1000–1500 mm φ 3–30 mm 7,5–12 kW Einlippenwerkzeuge 500–8000 min–1 Stufenlos 0–1000 mm min–1 7500 mm min–1 10–115 l min–1 1000–2000 l W-Achse: 500 mm X-Achse: 1200 mm Y-Achse: 1000 mm Z-Achse: 1200 mm

Kapitel 5

Räummaschinen

Bei Räummaschinen führt das mehrschneidige Räumwerkzeug eine einzige gerade, schrauben- oder kreisförmige Schnittbewegung aus. Die Vorschubbewegung wird durch Staffelung der Schneidzähne des Werkzeuges erreicht. Der Arbeitshub wird entweder vom Werkzeug oder vom Werkstück ausgeführt. Es werden Innen- und Außenflächen verschiedener Kontur geräumt. Da manche Profile nur durch das Räumen wirtschaftlich gefertigt werden können, hat dieses Fertigungsverfahren große wirtschaftliche Bedeutung bei der Bearbeitung von Keilnaben, Innenverzahnungen, Pleueln, Passfedernuten und anderen Innen- und Außenprofilen. Da Räumwerkzeuge sehr teuer sind, ist die Fertigung durch das Räumen nur dann wirtschaftlich, wenn gleichzeitig größere Stückzahlen von Werkstücken geräumt werden.

5.1

Einteilung der Räummaschinen

Räummaschinen werden nach der Art des Räumverfahrens eingeteilt in: • Innenräummaschinen, • Außenräummaschinen, • Sonderräummaschinen. Nach der Lage der Hauptachse unterscheidet man zwischen folgenden Räummaschinen: • Senkrecht-Räummaschinen, • Waagerecht-Räummaschinen. Die Senkrecht-Räummaschinen haben folgende Vorteile gegenüber den Waagerecht-Räum-Maschinen: Keine Durchbiegung des Räumwerkzeuges durch Eigengewicht, geringer Flächenbedarf und bessere Kühlschmierwirkung. Die Waagerecht-Räummaschinen zeichnen sich aus durch: Für größere Hublängen geeignet, niedrige Aufstellhöhe, kein Grubenfundament erforderlich. B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_5, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

109

110

5 Räummaschinen

Räummaschinen werden entweder elektromechanisch oder hydraulisch angetrieben. Die elektromechanischen Antriebe werden durch Elektromotoren über Ritzel und Zahnstange oder über Kugelrollspindel und Kugelumlaufmutter realisiert. Für die hydraulischen Antriebe werden Hydraulikzylinder angewandt. Die elektromechanischen Antriebe werden angewandt an: • Waagerecht-Außenräummaschinen mit dem Antrieb über Ritzel und Zahnstange, • Innenräummaschinen mit dem Antrieb über Kugelrollspindel und Kugelumlaufmutter, • Räummaschinen bei der Bearbeitung von schwer zerspanbaren Werkstoffen, • Räummaschinen beim Trockenräumen, • NC-gesteuerten Achsen. Die hydraulischen Antriebe werden bevorzugt angewandt an: • Senkrecht-Räummaschinen bis maximal 2500 mm Hublänge, • Waagerecht-Räummaschinen bei kurzen Hublängen.

5.2 Arbeitsweise der Räummaschinen Der Arbeitshub bei Räummaschinen wird entweder durch das Werkstück, oder durch das Werkzeug ausgeführt. Bei der Ausführung des Arbeitshubes durch das Werkstück (Abb. 5.1), führt das auf dem Hubtisch gespannte Werkstück den Arbeitshub, das im Schafthalter gespannte Räumwerkzeug bleibt während des Räumvorganges fest. Diese Arbeitsweise, mit welcher eine Reduzierung der Bauhöhe möglich ist, wird Hubtisch-Bauweise, oder Bauweise mit dem beweglichen Werkstück genannt. Kennzeichnend bei der Ausführung des Arbeitshubes durch das Werkstück ist, dass das Werkstück auf dem verfahrbaren Hubtisch aufgenommen und gespannt wird. Folgende Schritte werden bei der Ausführung des Arbeitshubes durch das Werkstück hintereinander durchgeführt: • Beladen: Das Werkstück 1 wird auf den Hubtisch 2 gespannt. • Räumwerkzeug absenken und spannen: Der Zubringerschlitten 3 fährt mit dem im Endstückhalter 6 gefassten Räumwerkzeug 4 nach unten, das Räumwerkzeug fährt durch das Werkstück und wird vom Schafthalter 5 übernommen und gespannt. • Werkstück fertig bearbeiten: Der Zubringerschlitten fährt ohne Werkzeug zurück, der Hubtisch macht anschließend mit dem Werkstück den Arbeitshub nach oben. • Werkstück in Rückhubposition bringen: Das Werkstück wird automatisch in Rückhubposition gebracht. • Räumwerkzeug lösen und abheben: Der Hubtisch fährt nach unten, der Zubringerschlitten fährt anschließend nach unten und übernimmt das Räumwerkzeug vom Schafthalter.

5.2 Arbeitsweise der Räummaschinen

111

Abb. 5.1 Arbeitsweise der Räummaschine beim Arbeitshub durch das Werkstück [1] 1 Werkstück, 2 Hubtisch, 3 Zubringerschlitten, 4 Räumwerkzeug, 5 Schafthalter, 6 Endstückhalter

• Entladen: Der Zubringerschlitten fährt mit dem Räumwerkzeug in seine Ausgangslage nach oben zurück, die Maschine wird entladen. Bei der Ausführung des Arbeitshubes durch das Werkzeug (Abb. 5.2), führt das im Schafthalter des Räumschlittens gespannte Räumwerkzeug den Arbeitshub, der Aufspanntisch mit dem gespannten Werkstück bleibt während des Räumvorganges fest. Diese Arbeitsweise wird Bauweise mit festem Tisch genannt. Folgende Schritte werden bei der Ausführung des Arbeitshubes durch das Werkzeug hintereinander durchgeführt: • Beladen: Das Werkstück 1 wird auf den Aufspanntisch 2 gespannt. • Räumwerkzeug absenken und spannen: Der Zubringerschlitten 3 fährt mit dem im Endstückhalter 6 gefassten Räumwerkzeug 4 nach unten, das Räumwerkzeug fährt durch das Werkstück und wird vom Schafthalter 5 übernommen und gespannt. • Werkstück fertig bearbeiten: Der Zubringerschlitten fährt ohne Werkzeug zurück, der Räumschlitten 7 macht anschließend mit dem Werkzeug den Arbeitshub nach unten.

112

5 Räummaschinen

Abb. 5.2 Arbeitsweise der Räummaschine beim Arbeitshub durch das Werkzeug [1] 1 Werkstück, 2 Aufspanntisch, 3 Zubringerschlitten, 4 Räumwerkzeug, 5 Schafthalter, 6 Endstückhalter, 7 Räumschlitten

• Werkstück in Rückhubposition bringen: Das Werkstück wird automatisch in Rückhubposition gebracht. • Räumwerkzeug lösen und abheben: Der Räumschlitten fährt nach oben, der Zubringerschlitten fährt anschließend nach unten und übernimmt das Räumwerkzeug vom Schafthalter. • Entladen: Der Zubringerschlitten fährt mit dem Räumwerkzeug in seine Ausgangslage nach oben zurück, die Maschine wird entladen. Kennzeichnend bei der Ausführung des Arbeitshubes durch das Werkzeug ist, dass das Werkstück auf dem feststehenden Aufspanntisch aufgenommen und gespannt wird. Diese zwei Ausführungen des Arbeitshubes wurden am Beispiel von Senkrecht-Räummaschinen beschrieben. Sie beziehen sich technologisch auf alle Räummaschinen, d. h. auf Innenräummaschinen, Außenräummaschinen, Waage-

5.3 Innenräummaschinen

113

recht-Räummaschinen, Räummaschinen mit elektromechanischem Antrieb und Räummaschinen mit hydraulischem Antrieb. In den vergangenen Jahren wurden vorwiegend Senkrecht-Innenräummaschinen mit Arbeitshub durch das Werkstück, d. h. in Hubtisch-Bauweise, nach der prinzipiellen Darstellung von Abb. 5.1 bestellt und gebaut [2].

5.3

Innenräummaschinen

Innenräummaschinen werden vorwiegend in folgenden Ausführungen gebaut: • Senkrecht-Innenräum-Hubtischmaschinen mit hydraulischem Antrieb, • Senkrecht-Innenräummaschine mit festem Tisch mit hydraulischem Antrieb, • Senkrecht-Hubtisch-Drallräummaschinen mit mechanischem Antrieb. Die hydraulischen Antriebe zeichnen sich durch hohe Dynamik und geringere Investitions- und Instandhaltungskosten aus. Die elektromechanischen Antriebe zeichnen sich durch hohe Steifigkeit, hohe Linearität bei der Bewegung, geringeren Platzbedarf und geringere Energiekosten aus, sie sind für CNC-Antriebe geeignet.

5.3.1

Senkrecht-Innenräum-Hubtischmaschinen mit hydraulischem Antrieb

In Abb. 5.3 ist eine Senkrecht-Innenräum-Hubtischmaschine mit hydraulischem Antrieb dargestellt.

Abb. 5.3 Senkrecht-Innenräum-Hubtischmaschine mit hydraulischem Antrieb (Karl Klink) a) Beladen b) Werkstück fertig bearbeiten 1 Werkstück, 2 Hubtisch, 3 Zubringerschlitten, 4 Räumwerkzeug, 5 Schafthalter, 6 Endstückhalter, 7 Räumkolben, 8 Zubringerkolben, 9 Zylindrische Führungen

114

5 Räummaschinen

Die Ausführung des Arbeitshubes erfolgt durch das Werkstück nach der prinzipiellen Darstellung von Abb. 5.1. Es wurden zwei Schritte beim Räumen dargestellt: • Schritt I (Abb. 5.3a): Beladen: Das Werkstück 1 wird auf den Hubtisch 2 gespannt, der Zubringerschlitten 3 befindet sich mit dem im Endstückhalter 6 gefassten Räumwerkzeug 4 in seiner Ausgangslage. • Schritt III (Abb. 5.3b): Werkstück fertig bearbeiten: Das Räumwerkzeug ist im Schafthalter 5 aufgenommen und gespannt, der Zubringerschlitten fährt ohne Räumwerkzeug 4 zurück, der Hubtisch macht anschließend mit dem Werkstück den Arbeitshub nach oben. Der Zubringerschlitten fährt beim Räumen (Schritt III) nicht in die Endposition nach oben (wie in Abb. 5.1 dargestellt), sondern in eine Zwischenstellung, damit etwas Zeit gewonnen werden kann, da anschließend der Zubringerschlitten im Schritt V nach unten fährt, um das Räumwerkzeug zu übernehmen. Erst im Schritt VI fährt der Zubringerschlitten mit dem Räumwerkzeug in seine Ausgangslage nach oben zurück. Der Hubtisch wird hydraulisch durch zwei Räumkolben 7 angetrieben, der Zubringerschlitten wird durch den hydraulischen Druck auf den Zubringerkolben 8 bewegt. Der Hubtisch und der Zubringerschlitten werden durch zwei zylindrische Führungen 9 für die Bewegungen in der Senkrechtachse geführt. Im Schritt IV wird das Werkstück automatisch in Rückhubposition gebracht (in Abb. 5.3b strichpunktiert dargestellt). Senkrecht-Innenräummaschinen werden nach DIN 55143 genormt. Außer dieser Normen hat jede Firma noch eigene Werksnormen, nach welchen die Räummaschinen ausgelegt werden (Tab. 5.1). Trotz der Vorteile die Senkrecht-Innenräum-Hubtischmaschinen hinsichtlich der Bauhöhe aufweisen, werden Senkrecht-Innenräummaschinen mit festem Aufspanntisch häufig eingesetzt, wenn die Räummaschine mit automatischer Be- und Entladeeinrichtung ausgerüstet werden soll. Für solche Fälle werden hydraulische Senkrecht-Innenräummaschinen mit festem Aufspanntisch, meistens in 2- oder 4Zylinder Bauweise gebaut. Bei dieser Ausführung sind in der Draufsicht der Räummaschine der Aufspanntisch mit dem Werkstück und die Be- und Entladeeinrichtung Tab. 5.1 Standard Baugrößen von Innenräummaschinen nach Hoffmann [2] Räumkraft in KN Hublänge in mm 100 1250 160 1600 160 1250 160 1600 160 2000 250 1600 250 2000 Räummaschinen werden bezeichnet nach: Räumkraft (in kN) × Hub (in mm) × Tischbreite (in mm). Beispiel: Senkrecht-Innenräummaschine 160 × 1250 × 500.

Tischbreite in mm 400 400 500 500 500 500 500

5.3 Innenräummaschinen

115

sichtbar, das Teil der Maschine mit dem Räumschlitten befindet sich in einer Grube und ist durch den Aufspanntisch verdeckt.

5.3.2

Senkrecht-Hubtisch-Drallräummaschinen mit mechanischem Antrieb

Beim Drallräumen oder Innen-Schraubräumen wird die lineare Bewegung vom Hubtisch ausgeführt, die für das Schraubräumen notwendige Drehbewegung wird entweder vom Räumwerkzeug oder vom Werkstück ausgeführt. Bei den Drallräummaschinen älterer Bauart wurden die Drehbewegungen des Werkzeugs oder des Werkstücks über Leitspindeln erzeugt. In modernen Drallräummaschinen wird die schraubförmige Relativbewegung der Werkzeugschneiden durch das Werkstück über CNC-gesteuerte Linearinterpolation realisiert. Die Anpassung der Kinematik an ein neues Verzahnungsprofil erfolgt durch CNC-Programmierung [3]. In Abb. 5.4 ist eine CNC-gesteuerte Senkrecht-Innenräum-Hubtisch-Drallräummaschine mit mechanischem Antrieb für zwei Räumstellen dargestellt. In dieser Abbildung wird das Beladen, d. h. der Schritt I des Räumvorganges, jedoch ohne Werkstück und Werkzeug dargestellt.

Abb. 5.4 CNC-gesteuerte Senkrecht-Innenräum-Hubtisch-Drallräummaschine mit mechanischem Antrieb (Karl Klink) 1 Hubtisch, 2 Zubringerschlitten, 3 Zylindrische Führung, 4 Hubtischantrieb, 5 Kugelrollspindel, 6 Antrieb des Zubringerschlittens, 7 Drehantrieb des Werkstücks

Der Hubtisch 1 befindet sich in der unteren Stellung, der Zubringerschlitten 2 wird in der oberen Ausgangsstellung dargestellt. Der Hubtisch und der Zubringerschlitten werden durch zwei zylindrische Führungen 3 für die Bewegungen in

116

5 Räummaschinen

der Senkrechtachse geführt. Der Hubtisch wird durch zwei elektromechanische Antriebe 4 über die Kugelrollspindeln 5 angetrieben, für den Zubringerschlitten wird der elektromechanische Antrieb 6 eingesetzt. Zwei Drehantriebe der Werkstücke 7 (strichpunktiert dargestellt) sind im Hubtisch untergebracht. Der lineare Antrieb von CNC-Drallräummaschinen muss sehr steif sein, damit eine möglichst genaue Einhaltung der programmierten Räumgeschwindigkeit über dem Räumhub gewährleistet werden kann. Diese Forderungen werden nur durch elektromechanische Antriebe mit dem Einsatz von Rollengewindetrieben erfüllt. Der Drehantrieb des Werkstücks oder des Werkzeugs muss sehr steif und spielfrei sein. Das erforderliche Drehmoment wird abhängig vom Schrägungswinkel bestimmt. Beim Drallräumen muss das Werkstück im Gegensatz zum normalen Innenräumen gegen Verdrehen gespannt werden. Die hydraulischen Spanneinrichtungen erfüllen am besten diese Aufgabe. Bei dünnwandigen Hohlrädern muss der Spanndruck über den Räumhub veränderbar sein [3].

5.4 Außenräummaschinen Außenräummaschinen werden nach der Lage der Hauptachse ausgeführt als: • Senkrecht-Außenräummaschinen, • Waagerecht-Außenräummaschinen. Nach der Arbeitsweise werden die Außenräummaschinen ausgeführt als: • Außenräum-Hubtischmaschinen, • Außenräummaschinen mit festem Tisch. Die senkrechten Außenräummaschinen werden nach DIN 55141 genormt, für die waagerechten gilt DIN 55142. Senkrecht Außenräummaschinen zeichnen sich aus durch sehr steifen und schwingungsarmen Maschinenständer und mittig angeordneten Hauptantrieb im Ständer. In Abb. 5.5 sind die Arbeitszyklen bei den hydraulischen Senkrecht-Außenräummaschinen mit festem Tisch schematisch dargestellt.

Abb. 5.5 Arbeitszyklen bei hydraulischen Senkrecht-Außenräummaschinen mit festem Tisch [4] 1 erstes Werkstück, 2 zweites Werkstück, 3 Teiltisch, 4 Räumschlitten, 5 Räumwerkzeug

Folgende Schritte werden bei den Senkrecht-Außenräummaschinen mit festem Tisch hintereinander durchgeführt:

5.4 Außenräummaschinen

117

• Beladen: Das erste Werkstück 1 wird auf dem Teiltisch 3 gespannt. • Räumen des ersten Werkstücks, Einlegen des zweiten Werkstücks: Der Räumschlitten 4 führt mit dem Räumwerkzeug 5 den Arbeitshub, das zweite Werkstück 2 wird gespannt. • Fertigräumen des ersten Werkstücks. • Teilen und Rückhub: Der Teiltisch schwenkt um 90°, der Räumschlitten fährt zurück. • Teilen und Entladen: Der Räumschlitten fährt in die Ausgangslage zurück, der Teiltisch schwenkt um weitere 90°, das Werkstück 1 wird entladen, das Werkstück 2 steht in der Räumstellung. Mit Außenräummaschinen mit festem Tisch lassen sich kürzere Taktzeiten erreichen, da das Beladen durch Verwendung eines Teiltisches während der Hauptzeit erfolgt. Sie sind überwiegend mit Be- und Entladeeinrichtungen ausgestattet. In Abb. 5.6 ist eine hydraulische Senkrecht-Außenräummaschinen mit festem Tisch dargestellt, die mit Be- und Entladeeinrichtung ausgerüstet ist. In der Frontansicht der Räummaschine sind zwei Räumwerkzeuge 1 dargestellt, die auf dem verdeckten Räumschlitten befestigt sind. Folgende Schritte werden bei den Senkrecht-Außenräummaschinen mit festem Tisch hintereinander durchgeführt:

Abb. 5.6 SenkrechtAußenräummaschinen mit festem Tisch mit hydraulischem Antrieb (Hoffmann) 1 Räumwerkzeug, 2 Werkstück, 3 Transportband, 4 Teiltisch, 5 Werkstückaufnahme, 6 Werkstückschwenkeinrichtung, 7 Transportband

• Beladen: Die Werkstücke 2 werden mit Hilfe des Transportbandes 3 durch die Bewegung in der X-Achse Achse zum Teiltisch 4 hingeführt, sie werden auf den Teiltisch gespannt. • Der Teiltisch schwenkt in der ij-Achse um 90° und legt anschließend die Werkstücke durch die Bewegung in der Z2-Achse nach unten in ihre Werkstückaufnahmen 5.

118

5 Räummaschinen

• Räumen: Der Räumschlitten fährt mit dem Räumwerkzeug in der Z1-Achse nach unten. • Nach dem Räumen fährt der Räumschlitten in die Ausgangslage nach oben zurück, die fertigen Werkstücke werden von der Werkstückschwenkeinrichtung 6 aufgenommen. • Nach dem Schwenken in der ȥ-Achse werden die fertigen Werkstücke beim nächsten Herunterfahren des Räumschlittens durch die Bewegung in der Z3Achse auf dem Transportband 7 abgelegt und anschließend durch die Bewegung in der Y-Achse abtransportiert. Diese Räummaschine ist nach dem Tubusräumverfahren konzipiert, nach welchem die kompletten Außenkonturen in einem Durchzug hergestellt werden. Technische Daten der Räummaschine die zum Außenräumen von Keilwellenprofilen konzipiert wird: Räumkraft: 100 kN, Hub: 1250 mm, Tischbreite: 500 mm. Waagerecht-Außenräummaschinen werden bei entsprechend großen Werkzeugabmessungen und sehr langen Räumhüben eingesetzt. Die Außenräumwerkzeuge bestehen häufig wegen ihrer komplizierten Form aus mehreren Teilstücken, die auf Werkzeugaufnahmen geschraubt oder geklemmt werden.

5.5

Sonderräummaschinen

Für besondere Räumaufgaben werden Sonderäummaschinen angewandt. Besonders geeignet sind die Sonderräummaschinen beim Räumen bestimmter Werkstückfamilien mit speziellen Räumwerkzeugen, wie z. B. beim Räumen von Turbinenrädern. Es werden einige charakteristische Sonderäummaschinen aufgeführt: • Kettenräummaschinen, • Turbinenräummaschinen, • Harträummaschinen (zum Räumen von Getrieberädern nach der Wärmebehandlung), • Räumeinheiten für Transferstraßen, • Räumstraßen. Kettenräummaschinen werden beschrieben, da sie die universelle Anwendung haben. Die anderen Sonderräummaschinen, wie z. B. Turbinenräummaschinen oder Harträummaschinen, sind gesondert auf das Werkstück ausgerichtet, ihre Beschreibung ist für diese Maschinenbauart deshalb nicht so charakteristisch, wie die von Kettenräummaschinen.

5.5 Sonderräummaschinen

5.5.1

119

Kettenräummaschinen

Kettenräummaschinen sind Waagerecht-Außenräummaschinen mit sehr hoher Mengenleistung, bei welchen der Arbeitshub durch das Werkstück ausgeführt wird. Sie werden nach DIN 55145 genormt. Das Arbeitsprinzip von Kettenräummaschinen ist in Abb. 5.7 schematisch dargestellt. Die Werkstücke 1 werden von Werkstückträgern 2, die an den umlaufenden Ketten 3 befestigt sind aufgenommen und gespannt. Durch die lineare Bewegung der umlaufenden Ketten werden die Werkstücke unter einer feststehenden Brücke 4 durchgezogen und durch das auf der Brücke befestigtes Räumwerkzeug 5 geräumt. Von dem Antriebsmotor 6 erfolgt der Antrieb auf das zweifache Kettenrad 7, die Drehbewegung des Kettenrades wird in die Längsbewegung der umlaufenden Ketten umgewandelt. Die Werkstückträger werden zwischen den umlaufenden Ketten befestigt, am Umfang durch die Führungsbahn 8, seitlich durch die Führungen 9 abgestützt. An der gegenüberliegenden Seite des Antriebes werden die Werkstücke auf den Werkstückträgern auf der Ladestation ausgerichtet und gespannt und beim Entladen entspannt und kontrolliert.

Abb. 5.7 Arbeitsprinzip von Kettenräummaschinen 1 Werkstück, 2 Werkstückträger, 3 umlaufende Kette, 4 feststehende Brücke, 5 Räumwerkzeug, 6 Antriebsmotor, 7 zweifaches Kettenrad, 8 Führungsbahn, 9 Führungsbahn

Kapitel 6

Hobel- und Stoßmaschinen

6.1

Hobelmaschinen

Hobelmaschinen werden nach DIN 69551 bezeichnet als Werkzeugmaschinen zum Spanen mit schrittweiser, wiederholter geradliniger Schnittbewegung und schrittweiser Vorschubbewegung. Ein Arbeitszyklus besteht beim Hobeln aus folgenden Bewegungen: • Das auf dem Tisch gespannte Werkstück führt den Arbeitshub mit geradliniger Schnittbewegung mit der Schnittgeschwindigkeit Ȟc aus. • Das Werkzeug führt senkrecht zum Arbeitshub die intermittierende Verstellbewegung mit dem Vorschub f aus. • Nach dem Abheben des Werkzeuges erfolgt der Rückhub mit geradliniger Rückhubbewegung des Werkstücks mit der Rücklaufgeschwindigkeit Ȟr. Hobelmaschinen werden zur Bearbeitung langer und schwerer Werkstücke eingesetzt. Da der Tisch den Arbeitshub und den Rückhub ausführt, muss das Maschinenbett mindestens doppelt so lang sein wie der Tisch. Die langen Betten der Langhobelmaschinen werden durch Stellelemente ausgerichtet und durch Ankerschrauben mit dem Fundament der Maschine fest verbunden. Das Bett wird durch das Fundament versteift, der Einfluss des Fundamentes auf die Verformung des Bettes wird größer. Hobelmaschinen werden meistens in Zweiständerbauweise mit Querhaupt, auch Portalbauweise genannt, mit festem oder verstellbarem Querbalken ausgeführt. Bei dieser Ausführung sind zwei Seitenständer mit dem Querhaupt verbunden (s. Abb. 2.15b und 3.6). Für die sperrigen Werkstücke wird ausnahmsweise die weniger steife offene Einständer-Bauweise angewandt. Da beim Hobeln nicht ununterbrochen zerspant wird, ist dieses Verfahren sehr unproduktiv. Deshalb wird das Hobeln durch Fräsen und Räumen ersetzt und wird nur ausnahmsweise bei der Bearbeitung schmaler und langer Werkstücke wie Schienen angewandt. Solche Maschinen, wie die in Abb. 3.6 dargestellte CNC-Fräsmaschine in Portalbauweise werden für die Bearbeitung der Werkstücke eingesetzt, die früher an Hobelmaschinen bearbeitet wurden. Um den Anwendungsbereich von Hobelmaschinen auszudehnen, werden manche Hobelmaschinen zusätzlich mit einem Frässupport ausgerüstet. B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_6, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

121

122

6 Hobel- und Stoßmaschinen

Hobelmaschinen werden nicht mehr in das Produktionsprogramm von Großmaschinenherstellern aufgenommen, sie werden nur als Gebrauchtmaschinen angeboten. Sie werden in Abb. 6.1 an Beispiel einer numerisch gesteuerten Hobelmaschine in Zweiständerbauweise mit Querhaupt und zwei Hobelsupporten beschrieben, da sie noch immer in vielen Produktionswerkstätten zu finden sind.

Abb. 6.1 Numerisch gesteuerte Hobelmaschine in Doppelständer-Portalbauweise (Waldrich Coburg) 1 Tisch, 2 Maschinenbett, 3 Werkstück, 4 Spannvorrichtung, 5 Seitenständer, 6 Querhaupt 7, 8 Hobelsupport, 9, 10 Kugelrollspindel, 11 Rundführung, 12 Antriebsmotor Z-Achse 13, 14 Antriebsmotoren Y-Achse, 15 Werkzeughalter, 16 Werkzeug, 17 Kolbenstange

Der Tisch 1 übernimmt auf den Führungen des Maschinenbettes 2 die Bewegung in der X-Achse. Die Werkstücke 3 werden mit Hilfe von hydraulischen Spannvorrichtungen 4 auf dem Tisch gespannt. Der Doppelständer besteht aus zwei Seitenständern 5 und dem Querhaupt 6. Die Hobelsupporte 7 und 8 werden vom Antriebsmotor 12 über die Kugelrollspindeln 9 und 10 angetrieben. Sie werden am Querbalken durch die Rundführung 11 für die voneinander unabhängige Bewegungen in der Z-Achse geführt. Für die Bewegung in der Y-Achse werden die Hobelsupporte durch die Antriebsmotoren 13 und 14 angetrieben. Zwei Werkzeughalter 15 mit den befestigten Werkzeugen 16 sind nach links und rechts um 10° drehbar gelagert. Der Tisch dieser Hobelmaschine ist mit der Kolbenstange 17 fest verbunden, der Hydraulikzylinder (nicht dargestellt) wird auf dem Maschinenbett befestigt. Technische Daten verschiedener Baugrößen: Tischbreite: 1250 bis 1800 mm,

6.2 Stoßmaschinen

123

Hobellänge: bis 13000 mm, Hobelkraft: 200000 bis 400000 N, Hobelgeschwindigkeit: 35 m miní1. Die Tische von Hobelmaschinen werden entweder mechanisch oder hydraulisch angetrieben. Bei mechanischem Antrieb wird der Tisch mit der Kugelumlaufmutter fest verbunden, die Kugelrollspindel wird auf dem Maschinenbett befestigt.

6.2

Stoßmaschinen

Stoßmaschinen werden nur in senkrechter Bauweise ausgeführt, die waagerechten Stoßmaschinen, Kurzhobler genannt, sind seit längerer Zeit (vom Markt) durch wirtschaftlichere Systeme verdrängt worden. Bei Stoßmaschinen führt das Werkzeug die geradlinige Schnittbewegung aus, die Verstellbewegung mit dem Vorschub ƒ wird entweder vom Werkstück oder vom Werkzeug übernommen. In Abb. 6.2 sind diese zwei Bauformen von Stoßmaschinen schematisch dargestellt.

Abb. 6.2 Schematische Darstellung von Stoßmaschinen a) Kreuztisch-Stoßmaschine mit zwei Werkstück- und einer Werkzeugachse b) Starrtisch-Stoßmaschine mit drei Werkzeugachsen 1 Maschinenständer, 2 Bett, 3 Kreuztisch, 4 Drehtisch, 5 Stößel, 6 Werkstück, 7 Stoßstange, 8 Werkzeug, 9 Werkzeughalter, 10 Stoßteilkopf, 11 Spannfutter, 12 Befestigungsschraube, 13 Maschinentisch

Stoßmaschinen mit zwei Werkstück- und einer Werkzeugachse (Abb. 6.2a) sind ältere Bauformen und werden wie die Hobelmaschinen, nicht mehr im Produktionsprogramm von Großmaschinenherstellern (Fa. Waldrich Coburg) aufgenommen. Damit die kreiszylindrischen Flächen wie Keilnabenprofile bearbeitet werden können, haben alle Stoßmaschinen zu den drei Koordinaten Achsen noch zusätzlich die Drehachse A. Die Grundmaschine der Kreuztisch-Stoßmaschine mit zwei Werkstück- und einer Werkzeugachse (Abb. 6.2a) besteht aus dem Maschinenständer 1 und dem Bett 2, die miteinander fest verbunden sind. Der Kreuztisch 3 übernimmt die Bewegungen

124

6 Hobel- und Stoßmaschinen

in der X- und Z-Achse, das auf dem Kreuztisch befestigter Drehtisch 4 ist um die A-Achse drehbar, der Stößel 5 verfährt auf den Führungen des Maschinenständers in der Y-Achse. Das Werkstück 6 wird auf dem Drehtisch ausgerichtet und befestigt. Die Stoßstange 7 mit dem aufgenommenen Werkzeug 8 wird auf dem Werkzeughalter 9 befestigt. Der Werkzeughalter kann auf dem Stößel in der senkrechten Achse verstellt werden. Die letzten Stoßmaschinen von Fa. Waldrich Coburg nach schematischer Darstellung von Abb. 6.2a wurden in verschiedenen Baugrößen mit folgenden technischen Daten gebaut: Größter Stößelhub beim Außenstoßen: 700 bis 1700 mm, Größter Stößelhub beim Innenstoßen: 650 bis 1200 mm, Längsverstellung des Kreuztisches in der X-Achse: 1000 bis 1820 mm, Querverstellung des Tisches in der Z-Achse: 780 bis 1200 mm, Verfahrweg des Stößels in der Y-Achse: 550 bis 1150 mm, Drehung des Drehtisches in der A-Achse: 360°, Durchmesser des Drehtisches: 1100 bis 1800 mm, der Stößel kann nach vorne maximal 10° schräg gestellt werden, Stößelgeschwindigkeit im Arbeitsgang stufenlos einstellbar: 6 bis 30 m miní1, Stößelgeschwindigkeit im Rückgang stufenlos einstellbar: 6 bis 45 m miní1, Steuerung: Konventionelle- und NC-Steuerung. Die Starrtisch-Stoßmaschine mit drei Werkzeugachsen (Abb. 6.2b) ist eine moderne Stoßmaschine die nach dem neuentwickelten Stoßverfahren [5] konzipiert wird. Alle drei Koordinatenachsen X- Y- und Z und die Drehachse A werden in Verbindung mit der NC-Steuerung vom automatischen Stoßteilkopf 10 übernommen. Zum Zentrieren des Werkzeuges wird das Werkstück 6 in dem Spannfutter 11 aufgenommen, eine Führungsbüchse des Stoßwerkzeuges (in der Abbildung nicht dargestellt) fährt ins Bohrungszentrum des Werkstücks, das Spannfutter wird zentriert und anschließend mit Befestigungsschrauben 12 mit dem Maschinentisch 13 fest verbunden. Anschließend wird die Führungsbüchse ausgebaut und durch die Stoßstange 7 mit dem Stoßwerkzeug 8 ersetzt (in Abb. 6.2b dargestellt). Die Führungsbüchsen der Stoßwerkzeuge werden in verschiedenen Größen gebaut, damit die Werkzeuge bei der Bearbeitung vieler Werkstücke einwandfrei zentriert werden können. Folgende zwei konstruktive Maßnahmen haben dazu beigetragen, dass mit den Stoßmaschinen von Abb. 6.2b eine sehr hohe Nutlagegenauigkeit (” 0,02 mm) und eine sehr hohe Präzision beim Stoßen, auch bei der Bearbeitung von Sacklochbohrungen erreicht werden können [5]: • Selbstzentrierung des Werkzeuges, • Abstützen des Werkzeuges auf den Ölfilm beim Stoßen. Technische Daten der in Abb. 6.2b dargestellten Stoßmaschine der Fa. Balzat: Nutenbreiten: 14/25/32 mm, Außendurchmesser des Werkstücks: 650 bis 800 mm, Werkstücklänge: 250 bis 300 mm.

6.2 Stoßmaschinen

125

Bei Großserienfertigung wird die Stoßmaschine mit einer Be- und Entladeeinrichtung ausgerüstet. Die Bearbeitung von Nuten an dieser Maschine ist um den Faktor 4 bis 5 schneller als an den Ziehmaschinen und sogar schneller als die Herstellung der Nuten an den Räummaschinen [5]. Nach dem gleichen Werkzeugsystem werden von Fa. Balzat Nutstoßzenter konzipiert. Sie werden in verschiedenen Ausführungsformen gebaut, wie: • Mit zwei Spannfuttern und einem in der Z-Achse querverfahrbarem Maschinentisch, • mit mehreren Werkzeugen, • mit einem Rundtakttisch. Anwendungsbereiche der Nutstoßzenter: Nuten aller Art von Werkstückdurchmesser 250 bis 810 mm, Vielkeilprofile in Sacklochbohrungen, Nuten für Rollenventilstößel in der Automobilindustrie.

Kapitel 7

Sägemaschinen

Sägemaschinen werden für Trennarbeiten von folgenden Materialen eingesetzt: • Platten, • Rundeisen, • verschiedene Stahlprofile. Nach der Art des Sägens werden Sägemaschinen eingeteilt in: • • • •

Bügelsägemaschinen, Bandsägemaschinen, Kreissägemaschinen, Kettensägemaschinen.

Kettensägemaschinen werden in der Forstwirtschaft als mobiles Werkzeug zum Sägen von Baustämmen angewandt. Sie haben die Form eines Sägebandes bei welchem die Sägezähne mit den Kettengliedern einer Kette verbunden sind. Sie werden durch Verbrennungs- oder Elektromotoren angetrieben.

7.1

Bügelsägemaschinen

Bügelsägemaschinen auch Hubsägemaschinen genannt, sind die einfachsten Sägemaschinen. Ein in einem Bügel eingespanntes Sägeblatt endlicher Länge, führt ziehend oder stoßend die Schnittbewegung mit der Schnittgeschwindigkeit vc aus. Die Vorschubbewegung mit dem Vorschub je Zahn fz, die senkrecht zur Schnittbewegung und in Richtung der Brandbreite liegt, wird gleichzeitig mit der Schnittbewegung vom Werkzeug ausgeführt. Der Bügel wird beim Rücklauf abgehoben, damit die Sägezähne geschützt werden. Bügelsägemaschinen sind nicht so produktiv wie die Band- und Kreissägemaschinen, da beim Rückhub nicht zerspant wird und deshalb wie beim Hobeln, nur die Hälfte der Arbeitszeit produktiv ist. Moderne halbautomatische Bügelsägemaschinen werden noch immer für die Werkstattarbeit für leichte bis mittlere Geradund Gehrungsschnitte in Profil-, Träger und Vollmaterial eingesetzt.

B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_7, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

127

128

7 Sägemaschinen

In Abb. 7.1 ist eine halbautomatische Bügelsägemaschine dargestellt. Diese Bügelsägemaschine arbeitet mit stoßender, bogenförmiger Schnittbewegung. Dadurch entsteht ein Räumschnitt, bei welchem wenige Zähne im Eingriff sind, womit auch Stähle hoher Festigkeit mit geringem Vorschubdruck zerspannt werden können. Die Maschine ist mit hydraulischer Vorschubsteuerung und mit stufenloser Gehrungsverstellung ausgestattet. Sie wird für Gerad- und Gehrungsschnitte in Profil-, Träger- und Vollmaterial verwendet.

Abb. 7.1 Halbautomatische Bügelsägemaschine (Werkbild Kasto)

Technische Daten der Maschine verschiedener Baugrößen sind in Tab. 7.1 aufgestellt. Tab. 7.1 Schnittbereiche von Bügelsägemaschinen (Kasto) Schnittbereich in mm Rund 210 250 280 400

90° Vierkant 240 × 190 280 × 200 280 × 160 400 × 240

Quadratisch 210 × 210 250 × 250 240 × 240 320 × 320

Rund 150 180 180 250

Gehrung 45° Vierkant 150 × 100 170 × 200 180 × 170 250 × 320

Quadratisch 145 × 145 170 × 170 170 × 170 250 × 250

Die in der Tab. 7.1 angegebenen Baugrößen für die Schnittbereiche vons φ 280 und φ 400 mm eignen sich für den mittelschweren bis schweren Einsatz in Werkstatt und Produktion. Die Universalhydraulik erlaubt die schnelle Anpassung von Sägevorschub und Schnittkraft an die unterschiedlichsten Schnittaufgaben.

7.2 Bandsägemaschinen

129

Diese Bügelsägemaschinen sind mit Pendelspannstock und Kühlmittelanlage ausgerüstet. Als Zusatzausstattungen können nach Bedarf Kurzrollenbahnen für die Zu- und Abfuhr, manuelle Messanschläge, Materialauflageständer und Produktionsspannstock eingebaut werden. So kann der Einsatzbereich dieser Bügelsägemaschinen individuell angepasst und erweitert werden.

7.2 Bandsägemaschinen Bei den Bandsägemaschinen ist das Werkzeug ein endloses Sägeband, das die Schnittgeschwindigkeit vc ausführt. Die Vorschubbewegung mit dem Vorschub je Zahn fz, die senkrecht zur Schnittbewegung und in Richtung der Brandbreite liegt, wird gleichzeitig mit der Schnittbewegung ausgeführt. Bandsägemaschinen werden nach der Lage des Sägebandumlaufes eingeteilt in: • Bandsägemaschinen mit waagerechtem Bandumlauf, • Bandsägemaschinen mit senkrechtem Bandumlauf. Nach dem Automatisierungsgrad werden die Bandsägemaschinen eingeteilt in: • Manuell bediente Bandsägemaschinen, • halbautomatische Bandsägemaschinen, • automatische Bandsägemaschinen. Bandsägemaschinen werden mit folgenden Gehrungen ausgeführt: • Einseitige Gehrung, • beidseitige Gehrung. Die Vorschubbewegung wird bei Bandsägemaschinen ausgeführt durch: • Das Schwenken des Sägerahmens, • die lineare absenkende Bewegung des Sägerahmens. Bei manuell bedienten Bandsägemaschinen werden das Heben des Sägerahmens manuell und der Sägevorschub hydraulisch durchgeführt. Bei halbautomatischen Bandsägemaschinen werden das Heben des Sägerahmens, der Sägevorschub und die Materialspannung hydraulisch betätigt. Die Schnittkräfte werden automatisch eingestellt. Bei automatischen Bandsägemaschinen (Bandsägeautomaten) werden das Heben des Sägerahmens, der Sägevorschub und die Materialspannung hydraulisch betätigt. Durch den Einsatz der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) oder der numerischen Steuerung (CNC) kommen je nach der Type der Bandsägemaschine noch einige Funktionen mehr, wie: Hydraulische Materialpositionierung und Materialspannung, stufenlose Spanndruckregulierung der Materialzangen, hydraulische Sägebandspannung, elektronisch gesteuerte Schnittgeschwindigkeit. Bandsägemaschinen mit waagerechtem und senkrechtem Bandumlauf werden sowohl für normale Schnitte (unter 90°) sowie für Gehrungsschnitte ausgeführt. In

130

7 Sägemaschinen

Abb. 7.2 ist eine Horizontal-Bandsägemaschine mit Schwenkrahmen mit verschiedenen Ausführungen in Hinsicht auf die Gehrung dargestellt.

Abb. 7.2 Verschiedene Ausführungen der Bandsägemaschinen in Hinsicht auf die Gehrung a) Ohne Gehrung b) einseitige Gehrung c) beidseitige Gehrung

In rechtem Teil des Bildes wird der Schwenkrahmen der Maschine dargestellt, die Abb. 7.2a zeigt die Vorderansicht der Bandsägemaschine ohne Gehrung, in Abb. 7.2b ist die Gehrungsbandsägemaschine mit einseitiger Gehrung schematisch dargestellt, Abb. 7.2c zeigt schematisch die Vorderansicht der Gehrungsbandsägemaschine mit beidseitiger Gehrung. Folgende Gehrungsschnitte sind üblich: ± 75°, ± 60°, ± 45° und ± 30°. In Abb. 7.3 ist eine manuelle Bandsägemaschine mit waagerechtem Bandumlauf und hydraulischem Sägevorschub dargestellt. Die Gehrungsschnitte sind nur über schwenkbaren Materialspannbacken möglich.

Abb. 7.3 Manuelle Bandsägemaschine mit waagerechtem Bandumlauf und hydraulischem Sägevorschub (Jaespa) 1 Sägeband, 2 Werkstück, 3 Sägerahmen

7.2 Bandsägemaschinen

131

Charakteristische Merkmale der manuellen Bandsägemaschine mit waagerechtem Bandumlauf und hydraulischem Sägevorschub Einsatzgebiet Absägen von Vollmaterial, Rohren und Profilen aus Stahl, Gusseisen, Leicht- und Buntmetallen Bandumlauf Waagerecht Bedienungsart Manuell Gehrungsart Beidseitige Gehrung Vorschubbewegung durch Schwenken des Sägerahmens Abheben des Sägerahmens Manuell Sägevorschub Hydraulisch Materialspannung Manuell Besonderheiten Besonders starkes Führungssystem, nach beendetem Schnitt schaltet die Maschine selbstständig ab, stufenlos regelbare Bandgeschwindigkeiten, stufenlose Schnittdruckregulierung. Technische Daten Gehrungsschnitte: manuell + 45° und – 45°, Schnittbereich bei 90°: Rund: 260 mm, Vierkant: 410 × 200 mm, Quadratisch: 260 × 260 mm, Schnittbereich bei 45°: Rund: 250 mm, Vierkant: 245 × 210 mm, Quadratisch: 220 × 220 mm, Materialauflagehöhe: 740 mm, Schnittgeschwindigkeit stufenlos: von 17 bis 106 m min–1, Sägebandabmessungen: 3660 × 27 × 0,9 mm, Leistung des Sägemotors: 1,1 kW, Leistung der Kühlmittelpumpe: 0,09 kW. In Abb. 7.4 ist eine halbautomatische Bandsägemaschine mit senkrechtem Bandumlauf für beidseitige Gehrungsschnitte dargestellt.

132

7 Sägemaschinen

Abb. 7.4 Halbautomatische Bandsägemaschine mit senkrechtem Bandumlauf für beidseitige Gehrungsschnitte (Jaespa)

Charakteristische Merkmale der halbautomatischen Bandsägemaschine mit senkrechten Bandumlauf für beidseitige Gehrungsschnitte Einsatzgebiet Absägen von Vollmaterial, für schräge Schnitte geeignet Bandumlauf Senkrecht Bedienungsart Halbautomatisch Gehrungsart Beidseitige Gehrung Vorschubbewegung durch Lineare Bewegung des Sägerahmens Abheben des Sägerahmens Hydraulisch Sägevorschub Hydraulisch stufenlos regelbar mit automatischem Rückhub nach Schnittende Materialspannung Hydraulisch Besonderheiten Zwei Winkelebenen in einem Schnitt können durchgeführt werden, die Winkeleinstellung des Sägebügels in der vertikalen Achse erfolgt hydraulisch mit digitaler

7.2 Bandsägemaschinen

133

Winkelanzeige, die zweite Winkelebene wird durch manuelles Drehen des Sägebügels nach einer Skala eingestellt, stufenlos einstellbare Schnittkraft. Technische Daten Gehrungsschnitte: • • • •

Senkrecht (90°) Schwenken nach links um – 45° Schwenken nach links um – 30° Schwenken nach rechts um + 45°

Schnittbereich bei 90°: Rund: 300 mm, Vierkant: 300 × 420 mm, Quadratisch: 300 × 300. In Abb. 7.5 ist eine automatische Bandsägemaschine mit waagerechtem Bandumlauf und schwenkender Vorschubbewegung dargestellt.

Abb. 7.5 Automatische Bandsägemaschine mit waagerechtem Bandumlauf und schwenkender Vorschubbewegung (Bauer) 1 Sägeband, 2 Werkstück, 3 Sägerahmen

Charakteristische Merkmale der automatischen Bandsägemaschine mit waagerechtem Bandumlauf und schwenkender Vorschubbewegung Einsatzgebiet Automatisches Absägen von Vollmaterial bei kleinen und großen Serien Bandumlauf Waagerecht Bedienungsart Automatisch Gehrungsart Ohne Gehrung

134

7 Sägemaschinen

Vorschubbewegung durch Schwenken des Sägerahmens Abheben des Sägerahmens Elektromechanisch Besonderheiten Durch elektrische Steuerung und das Vorschubsystem durch Zangen- oder Rollenvorschub wird auf das Hydraulikaggregat verzichtet, hydraulische Schnittdrucksteuerung, stufenlose Spanndruckverstellung, Sägebandführung durch Umlenkrollen und Hartmetallbacken, konstante Sägebandspannung mit Abschaltung bei Sägebandabriss Sonderzubehör Hydraulische Sägebandspannung und Späneförderer Materialspannung Hydraulisch Baugrößenanzahl Vier Technische Daten Schnittbereich (bei 90°): Rund: 260 bis 420 mm, vierkant: 310 × 250 mm bis 490 × 280, Sägeband: 3660 × 27 × 09 mm bis 5200 × 34 × 1,1 mm, Sägemotor: 2,2 kW bis 3 kW. In Abb. 7.6 ist eine automatische Bandsägemaschine mit waagerechtem Bandumlauf, linear absenkender Vorschubbewegung in 2-Säulenausführung dargestellt.

Abb. 7.6 Automatische Hochleistungs-Bandsägemaschine mit waagerechtem Bandumlauf, linear absenkender Vorschubbewegung in 2-Säulenausführung (Behringer)

7.2 Bandsägemaschinen

135

Charakteristische Merkmale der automatischen Hochleistungs-Bandsägemaschine mit waagerechtem Bandumlauf, linear absenkender Vorschubbewegung in 2 Säulenausführung Einsatzgebiet Vollmaterial, Rohre und Profile speziell für schwer zerspanbare Werkstoffe und höchste Zerspanleistungen Bandumlauf Waagerecht Bedienungsart Automatisch Gehrungsart Ohne Gehrung Vorschubbewegung durch Lineare Bewegung des Sägerahmens Abheben des Sägerahmens Hydraulisch Besonderheiten Hochleistungs-Bandsägeautomaten, der Sägerahmen mit dem Antrieb ist als ein durch die 2-Säulenführung sich bewegendes Gestellbauteil ausgeführt, dadurch entsteht eine Verwindungssteife und schwingungsfreie Bauweise, die das Trennen von Vollmaterial, Rohren und Profilen mit Hartmetall-Sägebändern ermöglicht Materialspannung Hydraulisch Ausstattungen Hydraulische Sägebandspannung mit elektrischer Überwachung, stufenlos einstellbarer Spanndruck der Materialzangen, elektronisch gesteuerte Schnittgeschwindigkeit, stufenlos einstellbarer Sägevorschub und vollautomatische Höheneinstellung des Sägerahmens Baugrößenanzahl Dreizehn Technische Daten Schnittbereiche: Rund: 220 bis 800 mm, vierkant: 220 × 220 bis 850 × 800 mm, Schnittgeschwindigkeit: 20 bis 140 m min–1, Sägebandabmessungen: 4640 × 34 × 1,1 mm, Leistung des Sägemotors: 4 bis 5,5 kW. Abbildung 7.7 zeigt eine NC-gesteuerte Bandsägemaschine mit senkrechtem Bandumlauf, die für beidseitige Gehrungsschnitte konzipiert ist.

136

7 Sägemaschinen

Abb. 7.7 NC-gesteuerte Bandsägemaschine mit senkrechtem Bandumlauf (Werkfoto Jaespa)

Charakteristische Merkmale der NC-gesteuerte Bandsägemaschine mit senkrechtem Bandumlauf Einsatzgebiet Vollmaterial, Rohre und Profile Bandumlauf Senkrecht Bedienungsart Automatisch NC-gesteuert Gehrungsart Beidseitig Vorschubbewegung durch Lineare Bewegung des Sägerahmens Abheben des Sägerahmens Hydraulisch Besonderheiten NC-Steuerung, Sägerahmen wird hydraulisch vom Bedienpult aus auf die gewünschte Winkelposition geschwenkt, hydraulisch geklemmt, die Winkelposition wird digital angezeigt

7.2 Bandsägemaschinen

137

Materialspannung Hydraulisch Ausstattungen Hydraulisch stufenlos regelbarer Sägevorschub und automatischem Rückhub nach Schnittende, stufenlos einstellbare Schnittkraft, hydraulische Sägebandspannung, Materialzufuhr wird reibungslos mit Rollenbahnen durchgeführt Technische Daten Schnittbereiche sind in Tab. 7.2 aufgestellt. Tab. 7.2 Schnittbereiche der Bandsägemaschine (Jaespa) Schnittbereich in mm 90° Gehrung± 45° Rund Vierkant Quadrat Rund Vierkant Quadrat 380 380 × 500 380 × 380 300 300 × 380 300 × 300

Rund 200

Gehrung + 30° Vierkant Quadrat 200 × 380 200 × 200

Die charakteristischen Merkmale und technische Daten von Bandsägemaschinen sind in Tab. 7.3 aufgestellt.

138

7 Sägemaschinen

Tab. 7.3 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Bandsägemaschinen Maschine nach Abb. Firma Modell Einsatzgebiet

7.3 Jaespa W 260 M Vollmaterial, Rohre, Profile

7.4 Jaespa V 302 Vollmaterial, für schräge Schnitte geeignet

7.5 Bauer HS-ZA Vollmaterial bei kleinen und großen Serien

Bandumlauf Bedienungsart Gehrungsart Vorschubbewegung durch Abheben des Sägerahmens Sägevorschub

Waagerecht Manuell Beidseitige Gehrung Schwenken des Sägerahmens Manuell

Senkrecht Halbautomatisch Beidseitige Gehrung Lineare Bewegung des Sägerahmens Hydraulisch

Waagerecht Automatisch Ohne Gehrung Schwenken des Sägerahmens Elektromechanisch

Hydraulisch

Hydraulisch stufenlos regelbar mit automatischem Rückhub nach Schnittende Hydraulisch Halbautomatische Maschine, zwei Winkelebenen können in einem Schnitt durchgeführt werden Hydraulische Winkeleinstellung des Sägebügels mit digitaler Anzeige, stufenlos einstellbare Schnittkraft

Zangen oder Rollenvorschub

Materialspannung Besonderheiten

Manuell Manuelle Maschine mit besonders starkem Führungssystem

Ausstattung

Stufenlose Schnittdruckregulierung, nach beendetem Schnitt schaltet die Maschine selbstständig ab

Baugrößenanzahl Technische Daten Gehrungsschnitte Schnittbereich 90°

–

–

+ 45°, – 45° Rund: 260 mm

– 30°, – 45°, 90°, + 45° Rund: 300 mm Vierkant: 300 × 420 mm

Sägeband

Vierkant: 410 × 200 mm Quadratisch: 260 mm Rund: 250 mm Vierkant: 245 × 210 mm Quadratisch: 220 mm 3660 × 27 × 0,9 mm

Sägemotor

1,1 kW

Schnittbereich 45°

Quadratisch: 300 mm – – – –

–

Hydraulisch Automatische Maschine mit Zangen oder Rollenvorschub ohne Hydraulikaggregat Hydraulische Schnittdrucksteuerung, stufenlose Spanndruckverstellung, konstante Sägebandspannung mit Abschaltung bei Sägebandabriss Vier – Rund: 260 bis 420 mm Vierkant: 310 × 250 bis 490 × 280 mm – – – – 3660 × 27 × 0,9 mm bis 5200 × 34 × 1,1 mm 2,2 bis 3 kW

7.2 Bandsägemaschinen

139

Tab. 7.3 (Fortsetzung) Bandsägemaschine nach Abb.

7.6

7.7

Firma Modell Einsatzgebiet

Behringer HBP 650–850A Vollmaterial, Rohre, Profile, speziell für schwer zerspanbare Werkstoffe Waagerecht Automatisch Ohne Gehrung Lineare Bewegung des Sägerahmens Hydraulisch Hydraulisch stufenlos regelbar Hydraulisch

Jaespa V 380 DGHS Vollmaterial, Rohre, Profile

Besonderheiten

Hochleistungs-Bandsägeautomat, Sägerahmen ist als ein durch zwei Säulenführungen sich bewegendes Gestellbauteil ausgeführt

NC-Steuerung, Sägerahmen wird hydraulisch vom Bedienpult aus auf die gewünschte Winkelposition geschwenkt, hydraulisch geklemmt, die Winkelposition wird digital angezeigt

Ausstattung

Hydraulische Sägebandspannung, stufenlose Spanndruckregulierung, elektronisch gesteuerte Schnittgeschwindigkeit, automatische Höheneinstellung des Sägerahmens

Baugrößenanzahl Technische Daten Gehrungsschnitte Schnittbereich 90°

Dreizehn

Hydraulisch stufenlos regelbarer Sägevorschub und automatischer Rückhub nach Schnittende, stufenlos einstellbare Schnittkraft, hydraulische Sägebandspannung, Materialzufuhr wird reibungslos mit Rollenbahnen durchgeführt –

Bandumlauf Bedienungsart Gehrungsart Vorschubbewegung durch Abheben des Sägerahmens Sägevorschub Materialspannung

Schnittbereich 45°

Sägeband Sägemotor

– Rund: 220 × 800 mm Vierkant: 220 × 220 bis 850 × 800 mm – – – – 4640 × 34 × 1,1 mm 4 bis 5,5 kW

Senkrecht NC-gesteuert Beidseitige Gehrung Lineare Bewegung des Sägerahmens Hydraulisch Hydraulisch stufenlos regelbar Hydraulisch

– 45°, 90°, + 45°, + 30° Rund: 380 mm Vierkant: 380 × 500 mm Quadratisch: 380 mm Rund: 300 mm Vierkant: 300 × 380 mm Quadratisch: 300 mm – –

140

7.3

7 Sägemaschinen

Kreissägemaschinen

Bei Kreissägemaschinen führt das Kreissägeblatt die kreisförmige Schnittbewegung mit der Schnittgeschwindigkeit vc aus, die Vorschubbewegung mit der Vorschubgeschwindigkeit vf wird vom Sägeschlitten ausgeführt. Kreissägemaschinen werden für Gerad- und Gehrungsschnitte konzipiert. Die Vorschubbewegung wird bei Kreissägemaschinen ausgeführt durch: • Schwenken des Sägeschlittens, • lineare waagerechte Bewegung des Sägeschlittens, • lineare senkrechte Bewegung des Sägeschlittens. Nach dem Automatisierungsgrad werden die Kreissägemaschinen eingeteilt in: • Manuell bediente Kreissägemaschinen, • halbautomatische Kreissägemaschinen, • automatische Kreissägemaschinen. Bei den manuell bedienten Kreissägemaschinen wird der Sägevorschub manuell durch einen Hebel durchgeführt. Bei den halbautomatischen und automatischen Kreissägemaschinen wird der Sägevorschub entweder durch Hydraulikzylinder oder von einem Vorschubmotor über Kugelgewindetrieb eingeleitet. Die Kreissägeautomaten sind mit vollautomatischer Materialzufuhr und vollautomatischer Materialentsorgung ausgerüstet. Abbildungen 7.8 und 7.9 zeigen manuell bediente und halbautomatische Kreissägemaschinen. Charakteristische Merkmale der manuell bedienten Kreissägemaschine Einsatzgebiet Universeller Einsatz Bedienungsart Manuell Gehrungsart Beidseitige Gehrung Vorschubbewegung durch Lineare senkrechte Bewegung des Sägeschlittens Sägevorschub Durch Hebel Besonderheiten Zur Anpassung an die jeweilige Sägeaufgabe kann zwischen zwei Schnittgeschwindigkeiten gewählt werden Ausstattung Spannstock mit Gegenspanneinrichtung für gratarmen Schnitt, Längenmessanschlag, abklappbarer Materialauflagearm, Kühlmitteleinrichtung mit Späneschublade

7.3 Kreissägemaschinen Abb. 7.8 Manuell bediente Kreissägemaschine (Kasto) 1 Sägeblatt, 2 Hebel

Technische Daten Gehrungsschnitte: – 45°, 90°, + 60° Schnittbereich 90°: Rund: 100 mm, Vierkant: 135 × 80 mm, Quadrat: 90 mm, Schnittbereich –45°: Rund: 100 mm, Vierkant: 100 × 80 mm, Quadrat: 90 mm, Schnittbereich 60° Rund: 80 mm, Vierkant: 70 × 80 mm, Quadrat: 70 mm, Sägeblattabmessungen: 315 × 2,5 × 32 mm, Leistung des Sägemotors: 1,3/1,8 kW, Schnittgeschwindigkeit: 33/66 oder 17/34 m min–1. Charakteristische Merkmale der halbautomatischen Kreissägemaschine Einsatzgebiet Werkstatt

141

142

7 Sägemaschinen

Abb. 7.9 Halbautomatische Kreissägemaschine (Kasto) 1 Sägeblatt, 2 Hydraulikzylinder

Bedienungsart Halbautomatisch Gehrungsart Beidseitige Gehrung Vorschubbewegung durch Lineare senkrechte Bewegung des Sägeschlittens Sägevorschub Durch Hydraulikzylinder Besonderheiten Präzise Führungen, robustes Getriebe, zwei Schnittgeschwindigkeiten Ausstattung Stufenlos einstellbarer Sägevorschub mit Schnitthöhenbegrenzung, pneumatischer Spannstock mit Gegenspanneinrichtung für gratarmen Schnitt, Längenmessanschlag, Kühlmitteleinrichtung mit Stiftspäneräumer und Späneschublade, ZweihandSicherheitsbedienung Technische Daten Gehrungsschnitte: – 45°, 90°, + 60°,

7.3 Kreissägemaschinen

143

Schnittbereich 90°: Rund: 100 mm, Vierkant: 170 × 90 mm, Quadrat: 90 mm, Schnittbereich – 45°: Rund: 100 mm, Vierkant: 125 × 90 mm, Quadrat: 90 mm, Schnittbereich 60°: Rund: 90 mm, Vierkant: 90 × 90 mm, Quadrat: 90 mm, Sägeblattabmessungen: 350 × 2,5 × 32 mm, Leistung des Sägemotors: 1,8/2,4 kW, Schnittgeschwindigkeit: 36/72 oder 18/36 m min–1. In Abb. 7.10 ist eine automatische Kreissägemaschine dargestellt.

Abb. 7.10 Automatische Kreissägemaschine (Kasto) a) Gesamtansicht von außen b) Einzelheit mit Sägeblatt und Werkstück 1 Sägeblatt, 2 Werkstück

Charakteristische Merkmale der automatischen Kreissägemaschine Einsatzgebiet Wirtschaftliches vollautomatisches Sägen von großen Serien der runden, vierkantigen Teile und verschiedener Profile bei Schmiede- und Presswerken, Autolieferanten und Armaturenhersteller

144

7 Sägemaschinen

Bedienungsart Automatisch Gehrungsart Ohne Gehrung Vorschubbewegung durch Lineare waagerechte Bewegung des Sägeschlittens Sägevorschub Durch Vorschubmotor über Kugelgewindetrieb Besonderheiten Vollautomatisches Sägen, kurzer Sägehub, schneller Stangennachschub, schnelles Takten, HSS-Vollstahl- oder hartmetallbestückte Sägeblätter Ausstattung Vollautomatische Materialzufuhr und Materialentsorgung, hydraulisch gedämpfter Abschnittmessanschlag, hydraulisch gedämpfte Messanschläge für Abschnittlängen 8 bis 300 mm, NC-Messanschläge für Abschnittlängen 300 bis 3000 mm, Ladetische und Bundlager, horizontal laufende Transportketten mit Kunststoffplatten Technische Daten der Kreissägeautomaten die in vier Ausführungen hinsichtlich des Schneidstoffes konzipiert werden (HSS, HM, HSS7HM) sind in der Tab. 7.4 aufgestellt. Tab. 7.4 Technische Daten der Kreissägeautomaten Modell

WAS 70

Werkstoff

Stahl

Stahl-Rohre

Stahl

NE-Metalle

Sägeblatt aus

HSS-Vollstahl

HSS-Vollstahl

HM bestückt

HSS/HM best.

Sägeblatt φ mm

250/275

250/275/315

250/285

250/275/315

Schnittbereich, rund in mm

15–70

15–90 (Rohr)

15–70

15–90

Schnittbereich, Vierkant in mm

15–65

15–80 (Rohr)

15–60

15–80

Schnittbereich, Flach

15 × 15 120 × 60

15 × 15 120 × 75

15 × 15 70 × 60

15 × 15 120 × 75

Schnittgeschwindigkeit 8–100 In m min–1

8–114

40–160

525/1050

Sägeleistung in kW

1,8/2,7

5,5

9/12,5

1,8/2,7

WAS 90 R

WAC 70

WAM 90

Die charakteristischen Merkmale und technische Daten von Kreissägemaschinen sind in Tab. 7.5 aufgestellt.

7.3 Kreissägemaschinen

145

Tab. 7.5 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Kreissägemaschinen Kreissägemaschine nach Abb.

7.8

7.9

7.10

Firma Modell Einsatzgebiet

Kasto disc M7 Universeller Einsatz

Kasto disc U7 Werkstatt

Bedienungsart Gehrungsart

Manuell Beidseitige Gehrung

Halbautomatisch Beidseitige Gehrung

Kasto WA 70/90 Volllautomatisches Sägen von großen Serien Automatisch Ohne Gehrung

Vorschubbewegung durch

Lineare senkrechte Bewegung des Sägeschlittens

Lineare senkrechte Bewegung des Sägeschlittens

Sägevorschub

Durch Hebel

Durch Hydraulikzylinder

Besonderheiten

Zur Anpassung an Sägeaufgabe Präzise Führungen, robustes Getriebe, zwei kann zwischen zwei SchnittSchnittgeschwindigkeiten geschwindigkeiten gewählt werden

Ausstattung

Spannstock mit Gegenspanneinrichtung für gratarmen Schnitt, Längenmessanschlag, abklappbarer Materialauflagearm, Kühlmitteleinrichtung mit Späneschublade

Stufenlos einstellbarer Sägevorschub mit Schnitthöhenbegrenzung, pneumatischer Spannstock mit Gegenspanneinrichtung für gratarmen Schnitt, Längenmessanschlag, Kühlmitteleinrichtung mit Stiftspäneräumer und Späneschublade, Zweihandsicherheitsbedienung

Vollautomatische Materialzufuhr und Materialentsorgung, hydraulisch gedämpfte Messanschläge, NCMessanschläge für Abschnittlängen 300 bis 3000 mm, Ladetische und Bundlager, horizontal laufende Transportketten mit Kunststoffplatten

– 45°, 90°, + 60°

– 45°, 90°, + 60°

–

Schnittbereich 90°

Rund: 100 mm Vierkant: 135 × 80 mm Quadrat: 90 mm

Rund: 100 mm Vierkant: 170 × 90 mm Quadrat: 90 mm

S. Tab. 7.3-1 – –

Schnittbereich – 45°

Rund: 100 mm Vierkant: 100 × 80 mm Quadrat: 90 mm

Rund: 100 mm Vierkant: 125 × 90 mm Quadrat: 90 mm

– – –

Schnittbereich 60°

Rund: 80 mm Vierkant: 70 × 80 mm Quadrat: 70 mm 315 × 2,5 × 32 mm 1,3/1,8 kW 33/66 oder 17/34 m min–1

Rund: 90 mm Vierkant: 90 × 90 mm Quadrat: 90 mm 350 × 2,5 × 32 mm 1,8/2,4 kW 36/72 oder 18/36 m min–1

– – – – S. Tab. 7.3-1 S. Tab. 7.3-1

Technische Daten Gehrungsschnitte

Sägeblatt Sägemotor Schnittgeschwindigkeit

Lineare waagerechte Bewegung des Sägeschlittens Durch Vorschubmotor über Kugelgewindetrieb Vollautomatisches Sägen, kurzer Sägehub, schneller Stangennachschub, schnelles Takten, HSS oder HM-Sägeblätter

Kapitel 8

Schleifmaschinen

Schleifmaschinen können nach der Form der erzeugten Werkstückoberfläche eingeteilt in: • • • •

Rundschleifmaschinen zur Erzeugung kreiszylindrischer Flächen, Flachschleifmaschinen zur Erzeugung ebener Flächen, Profilschleifmaschinen zur Erzeugung beliebiger Oberflächenformen, Wälzflächenschleifmaschinen zur Erzeugung von Wälzflächen.

Nach der Lage der zu erzeugenden Fläche werden Schleifmaschinen eingeteilt in: • Außenrundschleifmaschinen, • Innenrundschleifmaschinen. Nach der überwiegend wirksamen Fläche des Schleifkörpers unterscheidet man zwischen: • Umfangsschleifmaschinen, • Stirnschleifmaschinen, • Bandschleifmaschinen. Nach der Lage der Achsen unterscheidet man zwischen: • Waagerecht-Schleifmaschinen, • Senkrecht-Schleifmaschinen. Nach der Art der Spannung des Werkstücks werden Schleifmaschinen eingeteilt in: • Schleifmaschinen mit Werkstückspannung, • Spitzenlose Schleifmaschinen. Schleifmaschinen werden nach den Achsenzuordnungen und den Bauformen in vielen Ausführungen gestaltet. So werden z. B. die Innenrundschleifmaschinen als Kreuztisch-Schleifmaschinen ausgeführt, Flachschleifmaschinen werden meistens als Kreuztisch- oder Tisch-Schleifmaschinen konzipiert. Die sehr präzisen Koordinatenschleifmaschinen werden mit einem Senkrechtständer oder mit einem Doppelständer in Portalbauweise ausgeführt. Alle diese Bauformen werden dargestellt und beschrieben.

B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_8, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

147

148

8.1

8 Schleifmaschinen

Rundschleifmaschinen

Rundschleifmaschinen dienen zum Schleifen kreiszylindrischer Außen- und Innenflächen der Werkstücke mit der Umfangsfläche der Schleifscheibe in der Längsrichtung. Das Werkstück übernimmt die Drehbewegung mit der Werkstückgeschwindigkeit vw, die Schleifscheibe führt die Drehbewegung mit der Schnittgeschwindigkeit vc aus, die Vorschubbewegung in der Längsrichtung mit der Vorschubgeschwindigkeit vf l wird entweder vom Werkstück oder vom Werkzeug ausgeführt, die Tiefenzustellung je Hub fz übernimmt die Schleifscheibe. Zu den Rundschleifmaschinen gehören: • Außenrundschleifmaschinen, • Innenrundschleifmaschinen, • Kombinierte Außenrund- und Innenrundschleifmaschinen, auch Universalschleifmaschinen genannt. Rundschleifmaschinen werden mit verschiedenen Achsenzuordnungen konzipiert. Bei den am meisten vertretenen Bauformen übernimmt das Werkzeug die Vorschubbewegung in der Längsrichtung (Z-Achse) und die Tiefenzustellung je Hub (X-Achse). In Abb. 8.1 sind die Bauformen von Außenrundschleifmaschinen (Abb. 8.1a), Innenrundschleifmaschinen (Abb. 8.1b) und kombinierten Außenrund- und Innenrundschleifmaschinen (Abb. 8.1c) mit zwei Werkzeugachsen dargestellt.

8.1.1 Außenrundschleifmaschinen Bei der Außenrundschleifmaschine (Abb. 8.1a) wird das Werkstück zwischen den Spitzen des Werkstückspindelkastens 3 und des Reitstocks 6 gespannt und über den Mitnehmerstift angetrieben. Abbildung 8.2 zeigt eine Variante der Außenrundschleifmaschine bei welcher die X-Achse um 60° zur Werkstückachse geneigt ist.

Charakteristische Merkmale der Außenrundschleifmaschine für Schrägeinstiche zum Durchmesser- und Planschleifen Einsatzgebiet Schrägeinstiche zum Durchmesser- und Planschleifen Werkzeugachsen Zwei: X, Z Achse X – Tiefenzustellung Kreuzschlitten quer

8.1 Rundschleifmaschinen

149

Abb. 8.1 Achsenzuordnungen bei Rundschleifmaschinen mit zwei Werkzeugachsen a) Außenrundschleifmaschine b) Innenrundschleifmaschine c) kombinierte Außenrund- und Innenrundschleifmaschine 1 Außenschleifspindelstock, 2 Innenschleifspindelstock, 3 Werkstückspindelkasten, 4 Kreuzschlitten für Außenschleifscheibe, 5 Kreuzschlitten für Innenschleifscheibe, 6 Reitstock, 7 Werkstück

Abb. 8.2 Achsenzuordnung der Außenrundschleifmaschine für Schrägeinstiche zum Durchmesser- und Planschleifen 1 Außenschleifspindelstock, 2 Werkstückspindelkasten, 3 schräg angeordneter Kreuzschlitten, 4 Reitstock, 5 Werkstück

150

8 Schleifmaschinen

Achse Z – Vorschubbewegung Kreuzschlitten längs Grundaufbau Werkstückspindelkasten, Reitstock, schräg angeordneter Kreuzschlitten mit Außenschleifspindelstock Besonderheiten Schräg angeordneter Kreuzschlitten, modulare Baukastensysteme Abbildung 8.3 zeigt schematisch eine Außenrundschleifmaschinen mit einer Werkzeug- und einer Werkstückachse.

Abb. 8.3 Achsenzuordnung der Außenrundschleifmaschinen mit einer Werkzeug- und einer Werkstückachse 1 Außenschleifspindelstock, 2 Werkstückspindelkasten, 3 Werkstücktisch, 4 Reitstock, 5 Quertisch, 6 Werkstück

Charakteristische Merkmale der Außenrundschleifmaschinen mit einer Werkzeug- und einer Werkstückachse Einsatzgebiet Geradeinstiche zum Durchmesser- und Planschleifen Werkzeugachsen Eine: X Werkstückachsen Eine: Z Achse X – Tiefenzustellung Quertisch quer Achse Z – Vorschubbewegung Werkstücktisch längs Grundaufbau Werkstückspindelkasten und Reitstock auf dem Werkstücktisch, Außenschleifspindelstock auf dem Quertisch aufgebaut Besonderheiten Verfahrbarer Werkstücktisch

8.1 Rundschleifmaschinen

151

Um die Komplettbearbeitung in einer Aufspannung zu ermöglichen, werden Außenrundschleifmaschinen in vielen Ausführungsvarianten konzipiert. Durch das Zusammenstellen von normalen und schräg angeordnetem Kreuzschlitten und Schleifspindelrevolvern mit zwei Schleifspindeln und mit Doppelschleifspindeln, entstehen viele Ausführungsvarianten von Außenrundschleifmaschinen. In Abb. 8.4 sind einige Ausführungsvarianten von Schleifspindelrevolvern und ihre Anwendung schematisch dargestellt.

Abb. 8.4 Ausführungsvarianten von Schleifspindelrevolvern und ihre Anwendung a) Schleifspindelrevolver mit zwei Schleifspindeln. Linke Abbildung: Vorschleifen, rechte Abbildung: Fertigschleifen b) Schleifspindelrevolver mit Doppelschleifspindeln. Linke Abbildung: Geradeinstich zum Durchmesserschleifen, rechte Abbildung: Schrägeinstich zum Durchmesser- und Planschleifen c) Schleifspindelrevolver mit Doppelschleifspindeln. Linke Abbildung: Schrägeinstich zum Durchmesser- und Planschleifen – von links, rechte Abbildung: Schrägeinstich zum Durchmesserund Planschleifen – von rechts

Bei der Ausführungsvariante mit dem Schleifspindelrevolver mit zwei Schleifspindeln (Abb. 8.4a), befindet sich der Schleifspindelrevolver auf einem Kreuzschlitten, bei welchem die X-Achse unter 90° zur Werkstückachse steht (wie in Abb. 8.1a). Das Werkstück wird in linker Abbildung durch die Bewegung des Kreuzschlittens in der X-Achse zum Werkstück mit der Einstechvorschubgeschwindig-

152

8 Schleifmaschinen

keit vfe vorgeschliffen. Nach dem Schwenken des Schleifspindelrevolvers um 180° wird das Werkstück mit der zweiten Schleifscheibe durch die Bewegung des Kreuzschlittens in der X-Achse fertiggeschliffen (rechte Abbildung). Bei der Ausführungsvariante mit dem Schleifspindelrevolver mit Doppelschleifspindeln (Abb. 8.4b), befindet sich der Schleifspindelrevolver auf einem Kreuzschlitten, bei welchem die X-Achse unter 90° zur Werkstückachse steht. In linker Abbildung wird ein Geradeinstich zum Durchmesserschleifen hergestellt. Der Kreuzschlitten bewegt sich in der Z-Achse mit der Längsvorschubgeschwindigkeit vf l, die Tiefenzustellung je Hub fz erfolgt durch die Bewegung des Kreuzschlittens in der X-Achse. Nach dem Schwenken des Schleifspindelrevolvers um 30° und der Bewegung des Kreuzschlittens in der Z-Achse wird ein Schrägeinstich zum Durchmesserund Planschleifen mit der zweiten Schleifscheibe hergestellt (rechte Abbildung). Bei der Ausführungsvariante mit dem Schleifspindelrevolver mit Doppelschleifspindeln (Abb. 8.4c) befinden sich die Schleifspindelrevolver auf einem schräg angeordnetem Kreuzschlitten, bei dem die X-Achse unter ±60° zur Werkstückachse steht. In linker Abbildung steht die X-Achse unter –60°, in rechter Abbildung unter +60° (wie in Abb. 8.2) zur Werkstückachse. In der linken Abbildung wird ein Schrägeinstich zum Durchmesser- und Planschleifen von der linken Seite hergestellt. In der rechten Abbildung wird ein Schrägeinstich zum Durchmesser- und Planschleifen von der rechten Seite hergestellt. Die in Abb. 8.4 dargestellten Ausführungsvarianten von Schleifspindelrevolvern eignen sich für modulare Baukastensysteme, damit gewünschte Varianten rasch zusammengestellt werden können. Bei der in Abb. 8.5 dargestellten Außenrundschleifmaschine wird das Werkstück zwischen den Spitzen des Werkstückspindelkastens 1 und des Reitstocks 2 gespannt und über den Mitnehmerstift angetrieben.

Abb. 8.5 Modular aufgebaute Außenrundschleifmaschine mit Schleifspindelrevolver (EmagKarstens) 1 Werkstückspindelkasten, 2 Reitstock, 3 Schleifspindelrevolver, 4 Kreuzschlitten, 5 Gestellbauteil

8.1 Rundschleifmaschinen

153

Charakteristische Merkmale der Modular aufgebaute Außenrundschleifmaschine mit Schleifspindelrevolver Einsatzgebiet Durch modulares Baukastensystem für viele Fertigungsaufgaben geeignet Werkzeugachsen Zwei: X, Y Achse X – Tiefenzustellung Kreuzschlitten quer Achse Z – Vorschubbewegung Kreuzschlitten längs Grundaufbau Werkstückspindelkasten und Reitstock sind auf dem Gestellbauteil verschiebbar, Schleifspindelrevolver wird auf dem Kreuzschlitten aufgebaut Besonderheiten Mit modularem Aufbau und Einsatz von Schleifspindelrevolvern nach Abb. 8.4a, 8.4b und dem in Abb. 8.5 dargestellten Revolver mit zwei Schleifspindeln, davon ist eine Doppelschleifspindel, können viele Maschinenvarianten für verschiedene Fertigungsaufgaben aufgebaut werden Schleifspindelrevolver Eine Schleifspindel ist mit CBN Außenschleifscheiben bis max. φ 400 mm ausgerüstet, die Doppelschleifspindel ist für die Arbeit mit zwei CBN Außenschleifscheiben bis max. φ 350 mm vorgesehen. Die in Abb. 8.5 dargestellte Position des Schleifspindelrevolvers zeigt die Herstellung eines Schrägeinstiches durch die Außenschleifscheibe der Doppelschleifspindel, (s. auch Abb. 8.4b-rechts) Ausstattung Abrichteinheiten für CBN und Korundschleifscheiben, In-Prozess- und PostProzess-Messeinrichtungen Technische Daten Max. Werkstückdurchmesser: 200 mm, Max. Werkstücklänge: 400 mm, Max. Durchmesser der CBN-Schleifscheibe: 500 mm, Max. Durchmesser der Korund-Schleifscheibe: 610 mm, Verfahrweg X-Achse: 380 mm, Verfahrweg Z-Achse: 1000 mm, Max. Verfahrgeschwindigkeit X- und Z-Achse: 30 m min–1, Drehzahlbereich des Werkstückspindelkastens mit Motorspindel: 1 bis 7000 min–1, Aufnahme des Werkstückspindelkastens: KK 5.

154

8.1.2

8 Schleifmaschinen

Innenrundschleifmaschinen

Innenrundschleifmaschinen die nur für das Innenrundschleifen konzipiert werden, werden ausschließlich im modularen Aufbau gebaut. In Abb. 8.6 ist eine Innenrundschleifmaschine mit zwei Innenschleifspindelstöcken im modularen Aufbau dargestellt.

Abb. 8.6 Schematische Darstellung der Innenrundschleifmaschine mit zwei Innenschleifspindelstöcken im modularen Aufbau (Bahmüller) 1 Werkstückspindelkasten, 2 Quertisch, 3 Innenschleifspindelstock, 4 Kreuzschlitten, 5 schräg angeordneter Kreuzschlitten

Charakteristische Merkmale der Innenrundschleifmaschine mit zwei Innenschleifspindelstöcken im modularen Aufbau Einsatzgebiet Wenn unterschiedliche Bohrungen und eine Stirnfläche oder ein Kegel in einer Aufspannung geschliffen werden sollen Werkzeugachsen Zwei: X, Z Werkstückachsen Eine X – Verschiebung des Werkstückspindelkastens Achse X – Tiefenzustellung Kreuzschlitten quer Achse Z – Vorschubbewegung Kreuzschlitten längs Grundaufbau Werkstückspindelkasten auf Quertisch verschiebbar, zwei Innenschleifspindelstöcke auf zwei Kreuzschlitten aufgebaut

8.1 Rundschleifmaschinen

155

Besonderheiten Nur im modularen Aufbau, Oszillationseinrichtung für kurze Hübe Technische Daten Schleifbare Bohrungen: bis 120 mm, Max. Schleiftiefe: 200 mm, Verfahrweg X-Achse: 180 mm, Verfahrweg Z-Achse: 400 mm, Drehzahlbereich der Spindel des Werkstückspindelstockes: stufenlos bis 2000 min–1, Drehzahlbereich der Spindel der riemenangetriebenen Schleifspindel: 7500 bis 36000 min–1, Drehzahlbereich der frequenzgeregelten Motorspindeln: 6000 bis 18000 min–1.

8.1.3

Kombinierte Außenrund- und Innenrundschleifmaschinen

Die kombinierten Außenrund- und Innenrundschleifmaschinen, auch UniversalRundschleifmaschinen genannt, sind die am häufigsten vertretenen Rundschleifmaschinen. Alle in den Abb. 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5 und 8.6 dargestellten Konfigurationen, können im modularen Aufbau mit den Universal-Rundschleifmaschinen konfiguriert werden. Abbildung 8.7 zeigt eine Konfiguration der kombinierten Außenrund- und Innenrundschleifmaschinen.

Abb. 8.7 Schematische Darstellung einer kombinierten Außenrund- und Innenrundschleifmaschine im modularen Aufbau (Bahmüller) Linke Abbildung: Maschinenkonfiguration Rechte Abbildung: Gleichzeitiges Außen- und Innenschleifen 1 Außenschleifspindelstock, 2 Innenschleifspindelstock, 3 Werkstückspindelkasten, 4 geradwinkliger Kreuzschlitten, 5 schräg angeordneter Kreuzschlitten, 6 Werkstück

Charakteristische Merkmale der kombinierten Außenrund- und Innenrundschleifmaschine im modularen Aufbau Einsatzgebiet Schrägeinstiche zum Durchmesser und Planschleifen

156

8 Schleifmaschinen

Werkzeugachsen Zwei: X, Z Achse X – Tiefenzustellung Kreuzschlitten quer Achse Z – Vorschubbewegung Kreuzschlitten längs Grundaufbau Zwei Schleifspindelstöcke werden auf zwei Kreuzschlitten aufgebaut Besonderheiten Universelle Anwendung Baugrößenanzahl Zwei Technische Daten Schleiflänge: 200/400 mm, Verfahrweg X-Achse: bis 180 mm, Verfahrweg Z-Achse: bis 400 mm. In Abb. 8.8 sind die Grundbauteile der CNC-gesteuerten Universal-Rundschleifmaschine dargestellt.

Abb. 8.8 Grundbauteile der CNC-gesteuerten Universal-Rundschleifmaschine (Kellenberger) 1 Werkstückspindelkasten, 2 Reitstock, 3 Werkstücktisch, 4 Bett, 5 Quertisch, 6 Schleifspin- delstock

Charakteristische Merkmale der CNC-gesteuerten Universal - Rundschleifmaschine Einsatzgebiet Für umfangreiche Bearbeitungsfälle durch modulare Schleifköpfe nach Abb. 8.9 geeignet Werkzeugachsen Eine: X

8.1 Rundschleifmaschinen

157

Abb. 8.9 Modulare Schleifköpfe der CNC-gesteuerten Universal-Rundschleifmaschine (Kellenberger) Universal-Schleifköpfe: a) Schleifkopf für das Außenrund-, Innenrund- und Schrägeinstechschleifen b) Schleifkopf für das Innenrund-, Schrägeinstechschleifen Diagonal-Schleifköpfe: c) Schleifkopf für das Außenrund-, Innenrund- und Planschleifen d) Schleifkopf für das Außenrund-, Innenrund-, Plan-, und Schrägeinstechschleifen Tandem-Schleifköpfe: e) Schleifkopf für das Außenrund-, Plan- und Schrägeinstechschleifen f ) Schleifkopf für das Außenrund-, Innenrund-, Plan- und Schrägeinstechschleifen 1 Außenrundschleifscheibe, 2 Schrägeinstechschleifscheibe, 3 Innenrundschleifscheibe, 4 Planschleifscheibe

Werkstückachsen Eine: Y Achse X – Tiefenzustellung Quertisch mit Schleifspindelstock quer Achse Z – Vorschubbewegung Werkstücktisch längs Grundaufbau Werkstückspindelkasten und Reitstock auf Werkstücktisch, Schleifspindelstock auf Quertisch aufgebaut Besonderheiten CNC-Steuerung, höchste Genauigkeit durch Trennung von Maschinenbasis und wärme- und schwingungserzeugenden Teilen und durch Ausrüstung mit hydrostatischen Führungen in den Z- und X-Achsen Ausstattung Die Universal-Rundschleifmaschine ist mit Universal-Schleifköpfen, DiagonalSchleifköpfen und Tandem-Schleifköpfen ausgerüstet. Es werden insgesamt 28

158

8 Schleifmaschinen

Schleifköpfe für viele Bearbeitungs- und kundenspezifische Fälle konzipiert. Je zwei von charakteristischen Universal-, Diagonal- und Tandem-Schleifköpfen sind in Abb. 8.9 dargestellt. Mit diesen Schleifköpfen werden die Aussenrund-, Innenrund-, Plan- und Schrägeinstechschleifen erfasst. Technische Daten Spitzenweite: 800/1000/1500 mm, Schleiflänge: 600/1000/1500 mm, Spitzenhöhe: 175/225 mm, Verfahrweg in der Z-Achse: 750/1150/1650 mm, Verfahrweg in der X-Achse: 320 mm, Verfahrgeschwindigkeit in der Z-Achse: 15000 mm min–1, Verfahrgeschwindigkeit in der X-Achse: 7500 mm min–1, Antriebsleistung des Schleifspindelstockes: 10 kW, Antriebsleistung des Werkstückspindelkastens: 36 kW, Drehzahlbereich des Werkstückspindelkastens: 8 bis 800 min–1, Aufnahmekonus Werkstückspindelkastens: MK 5/ASA 5, Aufnahmekonus des Reitstockes: MK 4, Auflösung in den Z- und X-Achse: 0,1 —m. In Abb. 8.10 sind die Schleifköpfe einer weiteren CNC-Universal-Rundschleifmaschine dargestellt, die für die hochproduktive Bearbeitung von wellen- und flanschartigen Teilen in kleinen und mittleren Losgrößen konzipiert ist.

Abb. 8.10 Schleifköpfe der CNC-Universal-Rundschleifmaschine (Studer Schaudt)

Diese kombinierte Außenrund- und Innenrundschleifmaschine im modularen Aufbau kann mit insgesamt 9 Schleifköpfen konfiguriert werden. Es werden nicht schwenkbare (Abb. 8.10a) und schwenkbare Schleifköpfe (Abb. 8.10b bis 8.10i) zum Längsaußenschleifen, Längsinnenschleifen, Planschleifen, Geradeeinstechschleifen und Schrägeinstechschleifen angeboten. Die Führung der Z-Achse ist als hydrodynamische Gleitführung, die der XAchse als hydrostatische Gleitführung ausgeführt. Zu den technischen Besonderheiten gehören:

8.1 Rundschleifmaschinen

159

− Direktes Messen in jeder Position während des Schleifvorganges, − Kompensation von Temperaturschwankungen und elastischen Verformungen. Technische Daten der kombinierten Außenrund- und Innenrundschleifmaschine im modularen Aufbau Schleiflänge: 1000/1600 mm, Spitzenhöhe: 225 mm, Max. φ der Schleifscheibe je nach Variante des Schleifspindelrevolvers: 400/ 500/600 mm, Schleifscheibenbreite je nach Variante des Schleifspindelrevolvers: 63/80/100 mm, Verstellgeschwindigkeit X-Achse: 15000 mm min–1, Verstellgeschwindigkeit Z-Achse: 15000 mm min–1, Schwenkbereich des Schleifspindelrevolvers je nach Variante des Revolvers: –45° bis +190°, Zentrierspitzenaufnahme des Werkstückspindelkastens: MK 4, Drehzahl des Werkstückspindelkastens: 1 bis 1000 min–1, Zentrierspitzenaufnahme des Reitstockes: MK 4, Antriebsleistung des Schleifspindelstockes: 10 kW, Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeit: 50 m s–1. In Abb. 8.11 werden Bearbeitungsbeispiele mit dem Schleifkopf von Abb. 8.10f dargestellt.

Abb. 8.11 Bearbeitungsbeispiele mit dem Schleifkopf von Abb. 8.10f a) Geradeinstich zum Durchmesserschleifen b) Schrägeinstich zum Durchmesserschleifen c) Innenschleifen

Die charakteristischen Merkmale und technische Daten von Rundschleifmaschinen sind in Tab. 8.1 aufgestellt.

160 Tab. 8.1

8 Schleifmaschinen Charakteristische Merkmale und technische Daten von Rundschleifmaschinen

Maschinen nach Abb.

8.2

8.3

8.5

Firma Modell/Baureihe Maschinenbauart

– – Außenrundschleifmaschine Schrägeinstiche zum Durchmesser und Planschleifen

– – Außenrundschleifmaschine Geradeinstiche zum Durchmesser und Planschleifen

Emag-Karstens HG 204 Außenrundschleifmaschine

Werkzeugachsen

Zwei; X, Z

Eine; X

Zwei; X, Z

Werkstückachsen Achse XTiefenzustellung Achse ZVorschubbewegung

Eine; Z Kreuzschlitten quer Quertisch quer Kreuzschlitten längs

Werkstücktisch längs

Kreuzschlitten längs

Grundaufbau

Werkstückspindelkasten, Reitstock, schräg angeordneter Kreuzschlitten mit Schleifspindelstock

Werkstückspindelkasten und Reitstock sind auf Gestellbauteil verschiebbar, Schleifspindelrevolver auf dem Kreuzschlitten aufgebaut

Besonderheiten

Schräg angeordneter Kreuzschlitten

Werkstückspindelkasten und Reitstock auf dem Werkstücktisch, Schleifspindelstock auf dem Quertisch aufgebaut Werkstücktisch verfahrbar

Schleifspindelrevolver

–

Einsatzgebiet

Technische Daten Max. – Werkstückdurchmesser Max. Werkstücklänge – Max. Durchmesser der – CBN-Schleifscheibe Max. Durchmesser der Korund- Schleifscheibe Verfahrweg Achse X Verfahrweg Achse Z Max. Verfahrgeschwindigkeit X-, Z-Achse Werkstückspindeldrehzahl

–

Durch modulares Baukastensystem für viele Fertigungsaufgaben geeignet

Kreuzschlitten quer

Mit modularem Baukasten und Einsatz von Schleifspindelrevolvern nach Abb. 8.4a, 8.4b und dem Revolver von Abb. 8.5 sind viele Maschinenvarianten für verschiedene Fertigungsaufgaben möglich Mit zwei Schleifspindeln, davon eine Doppelschleifspindel

–

200 mm

– –

400 mm 500 mm

–

–

610 mm

– – –

– – –

380 mm 1000 mm 30000 mm min–1

–

–

1 bis 7000 min–1

8.1 Rundschleifmaschinen

161

Tab. 8.1 (Fortsetzung) Maschinen nach Abb.

8.6

Firma Modell/Baureihe Maschinenbauart

Bahmüller Bahmüller – – Innenrundschleifmaschine Kombinierte Außenrund- und Innenrundschleifmaschine Wenn unterschiedliche Schrägeinstiche zum Bohrungen Durchmesser und eine Stirnfläche und Planschleifen in einer Aufspannung geschliffen werden Zwei: X, Z Zwei: X, Z Eine: X Kreuzschlitten quer Kreuzschlitten quer

Einsatzgebiet

Werkzeugachsen Werkstückachsen Achse XTiefenzustellung Achse ZVorschubbewegung Grundaufbau

Besonderheiten

Kreuzschlitten längs

Kreuzschlitten längs

Werkstückspindelkasten auf Quertisch, zwei Schleifspindelstöcke auf zwei Kreuzschlitten aufgebaut Nur im modularen Aufbau, Oszillationseinrichtung für kurze Hübe

Zwei Schleifspindelstöcke auf zwei Kreuzschlitten, Werkstückspindelkasten

Baugrößenanzahl Technische Daten Schleifbare Bohrungen Max. Schleiftiefe Schleiflänge: Max. Durchmesser der CBN-Schleifscheibe Max. Durchmesser der Korund-Schleifscheibe Verfahrweg Achse X Verfahrweg Achse Z Verfahrgeschwindigkeit Achse Z Werkstückspindeldreh. Schleifspindeldrehzahl bei Riemenantrieb Schleifspindeldrehzahl bei Motorspindeln Antriebsleistung des Schleifspindelstockes

8.7

Universelle Anwendung

8.8 Kellenberger Kel-Varia Universallschleifmaschine

Durch modulare Schleifköpfe nach Abb. 8.9 für umfangreiche Bearbeitungsfälle geeignet Eine: X Eine: Y Quertisch mit Schleifspindelstock quer Werkstücktisch längs Werkstückspindelkasten und Reitstock auf Werkstücktisch, Schleifspindelstock auf Quertisch aufgebaut CNC-Steuerung, höchste Genauigkeit durch Trennung von Maschinenbasis und wärme- und schwingungserzeugenden Teilen und Ausstattung mit hydrostatischen Führungen

Zwei

Bis 120 mm 200 mm – –

– 200 und 400 mm – –

– 600/1000/1500 mm –

–

–

–

180 mm 400 mm

Bis 180 mm Bis 400 mm

320 mm 750/1170/1650 mm

–

–

15000 mm min–1

Bis 2000 min–1 7500 bis 36000 min–1

– –

8 bis 800 min–1 –

6000 bis 18000 min–1

–

–

–

–

10 kW

162

8.2

8 Schleifmaschinen

Unrund- und Exzenterschleifmaschinen

Mit den Unrundschleifmaschinen können verschiedene Außen- und Innenkonturen geschliffen werden. Die Exzenterschleifmaschinen werden zum Schleifen von Kurbelwellen eingesetzt. Das Unrundschleifen entsteht durch die Interpolation zwischen der Drehbewegung des Werkstücks (C-Achse) und der Relativbewegung zwischen Werkstück und Schleifscheibe in der Querrichtung (X-Achse). Das Werkstück kann auf der ganzen Länge geschliffen werden, entweder durch eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Schleifscheibe in der Längsrichtung (Z-Achse), oder durch das Einstechschleifen. In diesem Falle muss die Schleifscheibenbreite größer sein als die zu schleifende Werkstücklänge. In Abb. 8.12 ist eine Unrundschleifmaschine dargestellt.

Abb. 8.12 Unrundschleifmaschine im modularen Aufbau (Emag-Kopp) 1 Werkstückspindelkasten, 2 Kreuztisch, 3 Schleifspindelstock, 4 Gestellbauteil

Charakteristische Merkmale der Unrundschleifmaschine im modularen Aufbau von Abb. 8.12 Einsatzgebiet Unrundschleifen von Einzelteilen von Kurvenscheiben bis zum Produktionsschleifen großer Serien Lineare Werkzeugachsen Eine: Z (axiale Schleifscheibenoszillation) Lineare Werkstückachsen Zwei: X, Z Drehachse des Werkstücks Eine: C

8.2 Unrund- und Exzenterschleifmaschinen

163

Achsen X und C Interpolation bei Querbewegung des Kreuztisches mit dem Werkstückspindelkasten und der Drehbewegung des Werkstücks nach der jeweiligen Kurvenform x = f(c) Fertigungsverfahren Längsschleifen Achse Z – Verschiebung des Kreuztisches mit dem Werkstückspindelkasten Kreuztisch längs Achse Z Axiale Schleifscheibenoszillation damit das Werkstück auf der ganzen Länge geschliffen werden kann Grundaufbau Werkstückspindelkasten auf dem Kreuztisch befestigt, zwei Schleifspindelstöcke auf prismatischen Flachführungen des Gestellbauteiles verschiebbar Besonderheiten Aus dem gleichen Baukasten, wie die in Abb. 8.5 dargestellte Außenrundschleifmaschine zusammengesetzt Technische Daten Max. Werkstückdurchmesser: 250 mm, Max. Werkstücklänge: 100 mm, Max. Durchmesser der Schleifscheibe: 250 mm, Verfahrweg X-Achse: 1000 mm, Verfahrweg Z-Achse: 380 mm, Max. Verfahrgeschwindigkeit X- und Z-Achse: 20/30 m min–1, Drehzahlbereich des Werkstückspindelkastens: 1 bis 7000 min–1, Aufnahme des Werkstückspindelkastens: KK 5. Auch bei der in Abb. 8.13 schematisch dargestellten Unrundschleifmaschine, entsteht das Unrundschleifen durch die Interpolation zwischen der Drehbewegung des Werkstücks (C-Achse) und der Relativbewegung zwischen Werkstück und Schleifscheibe in der Querrichtung (X-Achse), nach der mathematischen Formel x = f(c).

Charakteristische Merkmale der Unrundschleifmaschinen von Abb. 8.13 Einsatzgebiet Polygon- und Sechskantschleifen, dargestellt: kegelige Polygonkontur Lineare Werkzeugachsen Zwei: X, Z Drehachse des Werkstücks Eine: C

164

8 Schleifmaschinen

Abb. 8.13 Im modularen Aufbau konfigurierte Unrundschleifmaschinen (Schaudt) a) Achsenzuordnung der Unrundschleifmaschine b) Mögliche Profile: I: Polygon P4C, II: Polygon P3C, III: Sechskant 1 Schleifspindelrevolver, 2 Kreuzschlitten, 3 Werkstückspindelkasten, 4 Reitstock

Schwenkachse des Schleifspindelrevolvers B Achsen X und C Interpolation bei Querbewegung des Kreuzschlittens mit dem Schleifspindelrevolver und der Drehbewegung des Werkstücks nach der jeweiligen Kurvenform x = f(c) Fertigungsverfahren Beim Einstechschleifen, damit das Werkstück auf der ganzen Länge geschliffen werden kann ist die Schleifscheibenbreite größer als die zu schleifende Werkstücklänge Achse Z – Verschiebung des Kreuzschlittens mit dem Schleifspindelrevolver Kreuzschlitten längs Grundaufbau Schleifspindelrevolver auf dem Kreuzschlitten, Werkstückspindelkasten und Reitstock auf dem Bett befestigt Besonderheiten Die Unrundschleifmaschine ist eine Konfiguration aus dem Baukastensystem bei der Rundschleif-, Unrundschleif- und Exzenterschleifmaschinen konfiguriert werden

8.2 Unrund- und Exzenterschleifmaschinen

165

Technische Daten Schleiflänge zwischen Spitzen: 650 mm, Spitzenhöhe: 220 mm, Max. Umlaufdurchmesser: 435 mm, Max. Schleifscheibendurchmesser Korund: 600 mm, Max. Schleifscheibenbreite Korund: 160 mm, Schleifscheibendurchmesser CBN: 70 bis 650 mm, Schleifscheibenbreite CBN: 80 mm, Schwenkbereich des Schleifspindelrevolvers (B-Achse): –15° bis 195°, Drehzahlbereich der Spindel des Werkstückspindelkastens (C-Achse): 2000/ 300 min–1, Abrichtsysteme: Fliese, rotierende Diamant-Formrolle und -Topfscheibe. Auf der gleichen, im modularen Aufbau konfigurierten Unrundschleifmaschine werden Nockenformen von Nockenwellen bearbeitet. Die Nockenwellenschleifmaschine wird als eine Zweischlittenmaschine konfiguriert. Sie besteht aus folgenden modularen Bauteilen: • • • •

Zwei Schleifspindelrevolver, zwei Kreuzschlitten auf welchen sich Schleifspindelrevolver befinden, einem Werkstückspindelkasten, einem Reitstock.

Für die Bearbeitung von Kurbelwellen werden Exzenterschleifmaschinen eingesetzt. In Abb. 8.14 sind Mittellagerschleifen und Hublagerschleifen der Kurbelwelle schematisch dargestellt. Charakteristische Merkmale der Exzenterschleifmaschine zum Mittellagerschleifen und Hublagerschleifen der Kurbelwelle Einsatzgebiet Mittellagerschleifen und Hublagerschleifen der Kurbelwelle Lineare Werkzeugachsen Eine: X Drehachse Werkstückdrehung Fertigungsverfahren Einstechschleifen Besonderheiten Die fünf Mittellager der 4-Zylinder Kurbelwelle 1 werden bei diesem Konzept bei Antrieb und Werkstückspannung zwischen Spitzen 2 durch fünf Schleifscheiben des Schleifspindelstockes 3 durch Einstechschleifen geschliffen (Abb. 8.14a) Abbildung 8.14b zeigt wie je zwei Hublager der 6-Zylinder-Kurbelwelle 4 bei exzentrischer Werkstückspannung durch Einstechschleifen geschliffen werden. Die

166

8 Schleifmaschinen

Abb. 8.14 Schleifen von Mittellagern und Hublagern von Kurbelwellen (Ingersoll Naxos) a) Schleifen von Mittellagern b) Schleifen von Hublagern 1 Vier-Zylinder Kurbelwelle, 2 Antrieb und Werkstückspannung zwischen Spitzen, 3 Schleifspindelstock mit fünf Schleifscheiben, 4 Sechs-Zylinder-Kurbelwelle, 5, 6, 7 elektronisch synchronisierte Antriebe und Werkstückspannung in hubverstellbaren Spannköpfen, 8, 9, 10 Zweischeiben-Schleifspindelstock, 11 Durchmesser-Messkopf

Kurbelwelle wird exzentrisch in den hubverstellbaren Spannköpfen 5, 6 und 7 so aufgenommen, gespannt und angetrieben, dass sich die Kurbelwelle in der Achse der zu schleifenden Hublager dreht. Die Zweischeiben-Schleifspindelstöcke 8, 9 und 10 schleifen durch das Einstechschleifen je zwei Hublager bei der Bewegung des Schleifspindelstockes in der X-Achse. Als Bearbeitungskontrolle werden unter jedem zu schleifenden Lager die Durchmesser-Messköpfe 11 vorgesehen. Diese Kurbelwellenschleifmaschinen werden im modularen Aufbau konzipiert, sie sind durch den Einsatz mehrerer Schleifscheiben für hohe Stückzahlen geeignet und zeichnen sich durch hohe Steifigkeit und gute Schwingungsdämpfung aus. Ausstattung Beide Kurbelwellenschleifmaschinen nach Abb. 8.14a und 8.14b sind mit CNCAbrichter ausgestattet Die charakteristischen Merkmale und technischen Daten von Unrund- und Exzenterschleifmaschinen sind in Tab. 8.2 aufgestellt.

8.2 Unrund- und Exzenterschleifmaschinen

167

Tab. 8.2 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Unrund- und Exzenterschleifmaschinen Maschinen nach Abb.

8.12

Firma Modell/Baureihe Maschinenart

Emag-Kopp SK 204 Unrundschleifmaschine

Einsatzgebiet

Lineare Werkzeugach. Lineare Werkstückach. Drehachse des Werkstücks Achsen X, C

8.13

8.14

Schaudt Zeus M Unrundschleifmaschine Unrundschleifen von Kur- Polygon- und venscheiben, EinzelteilSechskantschleifen und Produktionsschleifen Eine: Z Zwei: X, Z – Zwei: X, Z C C

Ingersoll Naxos

Interpolation der Querbewegung des Kreuztisches mit dem Werkstückspindelkasten und der Drehbewegung des Werkstücks

–

Interpolation der Querbewegung des Kreuzschlittens mit dem Schleifspindelrevolver und der Drehbewegung des Werkstücks Verschiebung des Kreuzschlittens mit dem Schleifspindelrevolver –

Exzenterschleifmaschine Mittellager- und Hublagerschleifen der Kurbelwelle X – C

Achse Z

Verschiebung des Kreuztisches mit dem Werkstückspindelkasten

Achse Z

Axiale Schleifscheibenoszillation, damit das Werkstück auf der ganzen Länge geschliffen werden kann Längsschleifen Werkstückspindelkasten auf dem Kreuztisch befestigt, zwei Schleifspindelstöcke auf prismatischen Flachführungen des Gestellbauteiles verschiebbar

Einstechschleifen Schleifspindelrevolver auf dem Kreuzschlitten, Werkstückspindelkasten und Reitstock auf dem Bett befestigt

Baukasten mit Außenrundschleifmaschinen

Baukasten mit Rund- Im modularen Aufbau mit Einschleifmaschinen satz mehrerer Schleifscheiben

250 mm

435 mm

–

100 mm 250 mm

– –

1000 mm 380 mm 20000/30000 mm min–1

650 mm Korund: 600 mm CBN: 70–650 mm – – –

– – –

1 bis 7000 min–1

2000/300 min–1

–

Fertigungsverfahren Grundaufbau

Besonderheiten Technische Daten Max. Werkstückdurchmesser Max. Werkstücklänge Max. Schleifscheibendurchmesser Verfahrweg X-Achse Verfahrweg Z-Achse Max. Verfahrgeschwindigkeit X, Z Werkstückdrehzahl

–

–

Einstechschleifen Mittellager werden bei Werkstückspannung zwischen Spitzen, Hublager bei exzentrischer Werkstückspannung geschliffen

168

8.3

8 Schleifmaschinen

Spitzenlose Außenrundschleifmaschinen

Spitzenlose Außenrundschleifmaschinen werden bevorzugt für die Massenfertigung kleiner kreiszylindrischer und kegeliger Werkstücke wie Stifte, Wälzlagerringe und Wälzlagerrollen angewandt Bei den spitzenlosen Außenrundschleifmaschinen wird das zu bearbeitende Werkstück 1 nicht zwischen Spitzen oder im Futter eingespannt, sondern liegt lose auf einer um den Winkel ȕ § 30° abgeschrägter harter Werkstückauflage 2 (Abb. 8.15).

Abb. 8.15 Spitzenloses Außenrund-Durchgangsschleifen 1 Werkstück, 2 Werkstückauflage, 3 Regelscheibe, 4 Schleifscheibe, α Neigungswinkel der Regelscheibe, ȕ Auflagewinkel, vfl Längsvorschubgeschwindigkeit

Das Werkstück wird nicht wie bei den übrigen Schleifverfahren über den Mitnehmerstift des Werkstückspindelkastens angetrieben, sondern die Regelscheibe wird angerieben, die Drehbewegung des Werkstücks wird im Reibschluss zwischen langsam laufender Regelscheibe 3 und schnell laufender Schleifscheibe 4 erzeugt. Nach der Art der Vorschubbewegung wird das spitzenlose Außenrundschleifen unterteilt in Durchgangsschleifen und Einstechschleifen. Beim Durchgangsschleifen (Abb. 8.15) wird die Vorschubbewegung des Werkstücks in Längsrichtung durch die um den Winkel α § 3° geneigte Regelscheibe erzeugt. Das Werkstück wird in einem einmaligen Durchgang mit einer Längsvorschubgeschwindigkeit vf l und mit einem auf das vorgesehene Maß eingestellten Zustellweg fz geschliffen. Beim Einstechschleifen (Abb. 8.16) wird die Regelscheibe 3 um den Winkel α § 0,5° geneigt, um das Werkstück 1 axial definiert zu positionieren. Als Lagebegrenzung dient der Axialanschlag 5. Anschließend fährt die drehende Regelscheibe in der Zustellachse in Richtung Werkstück, bis die Regelscheibe, das Werkstück und die Schleifscheibe 4 im Kraftfluss stehen. Beim Schleifen führt die Schleifscheibe die lineare Bewegung mit der Einstechvorschubgeschwindigkeit vfe

8.3 Spitzenlose Außenrundschleifmaschinen

169

Abb. 8.16 Spitzenloses Außenrund-Einstechschleifen 1 Werkstück, 2 Werkstückauflage, 3 Regelscheibe, 4 Schleifscheibe, 5 Axialanschlag α Neigungswinkel der Regelscheibe, ȕ Auflagewinkel, vfe Einstechvorschubgeschwindigkeit

aus. Das Einstechschleifen wird zum Schleifen von Werkstücken angewandt, die unterschiedliche Durchmesser, Bunde, Schrägen oder Kurven aufweisen. Die in Abb. 8.17 dargestellte spitzenlose Außenrundschleifmaschine ist für das Durchgangsschleifen und für das Einstechschleifen geeignet.

Abb. 8.17 Spitzenlose Außenrundschleifmaschine im modularen Aufbau (Mikrosa) 1 Maschinenbett, 2 Schleifschlitten, 3 Abrichteinrichtung der Schleifscheibe, 4 Schwenkschlitten des Regelscheibenspindelstockes, 5 Oberschlitten des Regelscheibenspindelstockes, 6 Abrichteinrichtung der Regelscheibe, 7 Werkstückauflage

Charakteristische Merkmale der spitzenlosen Außenrundschleifmaschine im modularen Aufbau Einsatzgebiet Außenrundschleifen von Kompressorwellen, Antriebswellen, Rotorwellen, Kolben, Bolzen und Kolbenstangen Lineare Achsen Je eine Zustellachse für Schleif- und Regelscheibe, Je zwei bahngesteuerte Achsen für CNC-Abrichter für Schleif- und Regelscheibe

170

8 Schleifmaschinen

Fertigungsverfahren Durchgangsschleifen und Einstechschleifen Grundaufbau Auf dem Maschinenbett 1 werden Schleifschlitten 2, der Schwenkschlitten des Regelscheibenspindelstockes 4 und die Werkstückauflage 7 aufgebaut. An dem Schleifschlitten wird die Abrichteinrichtung der Schleifscheibe 3, an dem Schwenkschlitten werden der Oberschlitten des Regelscheibenspindelstockes 5 und die Abrichteinrichtung der Regelscheibe 6 aufgebaut. Mit der Schwenkung des Schwenkschlittens kann die Neigung α der Regelscheibe eingestellt werden. Besonderheiten modularer Aufbau, für Durchgangsschleifen- und Einstechschleifen geeignet Technische Daten Werkstückdurchmesser: 1,5 bis 100 mm, Werkstücklänge beim Durchgangsschleifen: 245 mm, Werkstücklänge beim Einstechschleifen: 395 mm, Max. Schleifscheibendurchmesser: 650 mm, Schleifscheibenbreite: 250 mm, Umfangsgeschwindigkeit: 63/120 m s–1, Max. Regelscheibendurchmesser: 350 mm, Regelscheibenbreite: 250 mm, Drehzahl der Regelscheibe, stufenlos: 5 bis 600 min–1, Max. Abrichtdrehzahl: 900 min–1. In Abb. 8.18 ist eine spitzenlose präzise Außenrundschleifmaschine dargestellt. Sie ist die neuste Ausführung der gleichen Baureihe wie die in Abb. 8.17 dargestellte spitzenlose Außenrundschleifmaschine.

Abb. 8.18 Spitzenlose präzise Außenrundschleifmaschine (Werkbild Mikrosa)

8.3 Spitzenlose Außenrundschleifmaschinen

171

Charakteristische Merkmale der spitzenlosen präzisen Außenrundschleifmaschine Einsatzgebiet Kleine Teile in der Automobilindustrie, z. B. Einspritztechnik, Computerindustrie und Medizintechnik Grundaufbau Die Maschine besteht aus dem Kreuzschlittensystem und zwei CNC-Achsen auf der Schleifscheibenseite, die komplexe Bearbeitungsmöglichkeiten erlaubt. Eine neuartige Regelspindeleinheit mit Schwenkachse für die Zustellbewegung, ein höhenverstellbarer Regelscheibenschlitten und eine Werkstückauflagehalterung für Kleinstteile sind weitere Hauptmerkmale dieser präzisen spitzenlosen Außenrundschleifmaschine. Abrichten der Regelscheibe Erfolgt über ein stehendes Abrichtwerkzeug Abrichten der Schleifscheibe Wahlweise über ein stehendes oder ein rotierendes Abrichtwerkzeug, wie Formrolle, bzw. Profilrolle Besonderheiten Die Maschine wird modular konfiguriert und lässt sich flexibel an die Anforderungen der Kunden anpassen Technische Daten Werkstückdurchmesser: 0,5 bis 12 mm, Max. Werkstücklänge beim Einstechschleifen: 75 mm, Max. Schleifscheibendurchmesser: 500 mm, Leistung: 7,5 kW, Drehzahlbereich der Regelscheibe: 5 bis 600 min–1, Zustellbewegungen: in 0,1 ȝm-Schritten programmierbar, Maschinenbett: aus Granitan. Die charakteristischen Merkmale und technische Daten von spitzenlosen Außenrundschleifmaschinen sind in Tab. 8.3 aufgestellt.

172

8 Schleifmaschinen

Tab. 8.3 Charakteristische Merkmale und technische Daten von spitzenlosen Außenrundschleifmaschinen Maschine nach Abb.

8.17

8.18

Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Mikrosa Kronos M Außenrundschleifen von Kompressorwellen, Antriebswellen, Rotorwellen, Kolben, Bolzen und Kolbenstangen Auf dem Maschinenbett werden Schleifschlitten, Schwenkschlitten des Regelscheibenspindelstockes und Werkstückauflage aufgebaut. An dem Schleifschlitten wird Abrichteinrichtung der Schleifscheibe, an dem Schwenkschlitten werden Oberschlitten des Regelscheibenspindelstockes und Abrichteinrichtung der Regelscheibe aufgebaut –

Mikrosa Kronos XS 80 Kleine Teile in der Automobilindustrie, z. B. Einspritztechnik, Computerindustrie und Medizintechnik Maschine besteht aus dem Kreuzschlittensystem und zwei CNC-Achsen auf der Schleifscheibenseite, die komplexen Bearbeitungsmöglichkeiten erlaubt

Grundaufbau

Regelspindeleinheit Regelscheibenschlitten Werkstückauflagehalterung Besonderheiten

– –

Abrichten der Regelscheibe Abrichten der Schleifscheibe

–

Technische Daten Werkstückdurchmesser Werkstücklänge beim Durchgangsschleifen Werkstücklänge beim Einstechschleifen Schleifscheibendurchmesser Regelscheibendurchmesser Schleifscheibenbreite Umfangsgeschwindigkeit Drehzahl der Regelscheibe Abrichtdrehzahl

Modularer Aufbau, für Durchgangsschleifen- und Einstechschleifen geeignet

–

Mit Schwenkachse für Zustellbewegung, Höhenverstellbar Für Kleinstteile Maschine wird modular konfiguriert und lässt sich flexibel an Anforderungen der Kunden anpassen Über ein stehendes Abrichtwerkzeug Wahlweise über ein stehendes oder ein rotierendes Abrichtwerkzeug, wie Formrolle, bzw. Profilrolle

1,5 bis 100 mm 245 mm

0,5 bis 12 mm –

395 mm

75 mm

650 mm

500 mm

350 mm

–

250 mm 63/120 m s–1

– –

stufenlos: 5 bis 600 min–1

5 bis 600 min–1

900 min–1

–

8.4 Flachschleifmaschinen

8.4

173

Flachschleifmaschinen

Flachschleifmaschinen, auch Planschleifmaschinen genannt, werden zum Schleifen ebener Flächen verwendet. Nach der wirksamen Fläche der Schleifscheibe unterscheidet man zwischen: • Schleifmaschinen mit waagerechten Spindeln, bei welchen das rotierende Schleifwerkzeug am Umfang zur Spanabnahme wirksam wird, • Schleifmaschinen mit senkrechten Spindeln, bei welchen das rotierende Schleifwerkzeug an der Stirnseite zur Spanabnahme wirksam wird. Die Einteilung von Flachschleifmaschinen nach den Achsenzuordnungen ist in Abb. 8.19 dargestellt.

Abb. 8.19 Achsenzuordnungen bei Flachschleifmaschinen a) Tisch-Flachschleifmaschine mit einer Werkstück- und zwei Werkzeugachsen b) Kreuztisch-Flachschleifmaschine mit zwei Werkstück- und einer Werkzeugachse c) Starrtisch-Flachschleifmaschine mit drei Werkzeugachsen

Alle drei dargestellten Flachschleifmaschinen sind mit waagerechter Spindel ausgestattet. Bei der in Abb. 8.19a dargestellter Achsenzuordnung der Tisch-Flachschleifmaschine übernimmt der Längstisch die Bewegungen in der X-Achse, der Maschinenständer verfährt auf den Führungen des Bettes in der Z-Achse, der Spindelstock verfährt auf den Führungen des Maschinenständers in der Y-Achse. Bei der in Abb. 8.19b dargestellten Achsenzuordnung der Kreuztisch-Flachschleifmaschine übernimmt der Kreuztisch die Bewegungen in der X- und Z-Achse, der Spindelstock verfährt auf den Führungen des unbeweglichen Maschinenständers in der Y-Achse. Bei der in Abb. 8.19c dargestellten Achsenzuordnung der Starrtisch-Flachschleifmaschine übernimmt der Maschinenständer die Bewegungen in der X- und Z-Achse, der Senkrechtschlitten mit dem Spindelstock verfährt auf den Führungen des Maschinenständers in der Y-Achse. Auf dem feststehenden Tisch wird bei dieser Maschine ein Takttisch aufgebaut. Die Bauform mit feststehendem Tisch wird bevorzugt bei schweren Werkstücken angewandt. Die Flachschleifmaschinen mit drei Werkzeugachsen werden auch mit senkrechten Spindeln konzipiert. In Abb. 8.20 ist eine Hochpräzisions-Tisch-Flachschleifmaschine nach der Achsenzuordnung von Abb. 8.19a dargestellt.

174

8 Schleifmaschinen

Abb. 8.20 Hochpräzisions-TischFlachschleifmaschine (Elb-Schliff )

Charakteristische Merkmale der Hochpräzisions-Tisch-Flachschleifmaschine Einsatzgebiet Allgemeine, breite Anwendung Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Zwei: Y, Z Werkstückachsen Eine: X Achse X Tisch längs Achse Y Spindelstock senkrecht Achse Z Maschinenständer quer Grundaufbau Tisch-Flachschleifmaschine, die aus einem Tisch, Tischuntergestell, Ständer, Ständeruntergestell und Spindelstock besteht Vorschubantriebe Y- und Z-Achse Drehstrom-Servomotoren über Kugelgewindetrieb, als Wegmesssystem Drehgeber mit 0,001 mm Auflösung Besonderheiten Hohe Schwingungsdämpfung und hohe Verschleißfestigkeit, da Maschinenbett aus schwingungsdämpfendem und thermostabilem Werkstoff (Microgranit), Gleitführungen kunststoffbeschichtet, stufenlos regelbarer Tischantrieb, drei Modelle größerer Schleifbreite werden mit Linearführungen in Y- und Z-Achse konzipiert Steuerung SPS-Maschinensteuerung in der Grundversion Baugrößenanzahl Neun

8.4 Flachschleifmaschinen

175

Technische Daten der Flachschleifmaschine Schleiflänge: 600 bis 2000 mm, Schleifbreite: 600 und 750 mm, Schleifhöhe: 400 mm, Schleifspindelantrieb: 10 kW, Schleifscheibenabmessung (D×T×H): 400×100×127 mm. Für hochpräzises Schleifen verschiedener Profile wie Keilwellen u. a. werden Profilschleifmaschinen eingesetzt. Die Profilschleifmaschinen werden als Flachschleifmaschinen hoher Steifigkeit und hoher Fertigungsgenauigkeit ausgeführt. Die in Abb. 8.21 dargestellte Profilschleifmaschine ist als Tisch-Flach- und Profilschleifmaschine nach der Achsenzuordnung von Abb. 8.19a ausgeführt.

Abb. 8.21 Tisch-Flach- und Profilschleifmaschine (Mägerle) 1 Längstisch, 2 Maschinenständer, 3 Spindelstock

Charakteristische Merkmale der Tisch-Flach- und Profilschleifmaschine Einsatzgebiet Profilschleifen Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Zwei: Y, Z Werkstückachsen Eine: X Achse X Tisch längs Achse Y Spindelstock senkrecht

176

8 Schleifmaschinen

Achse Z Maschinenständer quer Grundaufbau Tisch-Flachschleifmaschine, die aus einem Tisch, Tischuntergestell, Ständer, Ständeruntergestell und Spindelstock besteht Schleifscheibenantrieb Drehstrommotor Vorschubantriebe Drehstrom-Servomotoren mit Kugelgewindetrieben Ausstattung Werkstückspezifische Spannvorrichtungen, CNC-gesteuerte Teilapparate, Be- und Entladesysteme, Mess-Systeme, automatische Schleifscheibenwechselsysteme, Einrollgeräte Besonderheiten Modularer Aufbau, hohe Präzision, hohe Flexibilität und hohe Leistungsstärke Technische Daten Verfahrweg X-Achse: 500 bis 2600 mm, Verfahrweg Y-Achse: 450/650 mm, Verfahrweg Z-Achse: 350/500/650/750 mm, Schleifspindelantrieb: bis 100 kW, wassergekühlt, Schleifscheiben (Außen φ × Breite × Bohrung): 400×230×127, alternativ: 500× 230×203,2 mm. In Abb. 8.22 ist eine Präzisions-Kreuztisch-Flach- und Profilschleifmaschine nach der Achsenzuordnung von Abb. 8.19b dargestellt.

Charakteristische Merkmale der Präzisions-Kreuztisch-Flach- und Profilschleifmaschine Einsatzgebiet Werkzeug- und Formenbau, Elektro- und Elektronikindustrie, Automobilindustrie, Medizintechnik und Automobilindustrie Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Eine: Y Werkstückachsen Zwei: X, Z Achse X Kreuztisch längs

8.4 Flachschleifmaschinen

177

Abb. 8.22 Präzisions-Kreuztisch-Flach- und Profilschleifmaschine (Ziersch & Baltrusch) 1 Kreuztisch, 2 Sockel, 3 Schleifspindelstock, 4 Schleifscheibe, 5 Ständer

Achse Y Spindelstock senkrecht Achse Z Kreuztisch quer Grundaufbau Die formschlüssige Verbindung der drei sich im Kraftfluss befindenden Gestellbauteile Ständer-Sockel-Kreuztisch ermöglicht eine hohe Steifigkeit und damit hohe Fertigungsgenauigkeit der Maschine Besonderheiten Präzisions-Kreuztisch-Flach- und Profilschleifmaschine Baugrößenanzahl Sieben Technische Daten Schleifbereich (Länge × Breite): 450×200 bis 1000×500 mm, Verfahrweg X-Achse: 608 bis 1240 mm, Tischgeschwindigkeit: 2 bis 35 m min–1, Verfahrweg Z-Achse: 200 bis 500 mm, Geschwindigkeit der Querbewegung kontinuierlich: 10 bis 2000 mm min–1, Senkrechtvorschub (Y-Achse) automatisch: 0,001 bis 0,099 mm, Eilgang Y-Achse: 300 mm min–1, Schleifscheibenmaße (Außen φ × Breite × Bohrung): 225×25×50,8 bis 400×50× 127 mm, Leistung des Schleifmotors: 1,5 bis 7,5 kW.

178

8 Schleifmaschinen

In Abb. 8.23 ist eine CNC-Starrtisch-Flachschleifmaschine nach der Achsenzuordnung von Abb. 8.19c dargestellt. Abb. 8.23 CNC-Produktions-Starrtisch-Flachschleifmaschine (aba) 1 Maschinenständer, 2 Senkrechtschlitten, 3 Spindelstock, 4 feststehender Tisch, 5 Rundtakttisch

Charakteristische Merkmale der CNC-Produktions-Starrtisch-Flachschleifmaschine Einsatzgebiet Produktions- und Vollschnitt-Schleifen Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Drei: X, Y, Z Achse X Maschinenständer längs Achse Y Spindelstock senkrecht Achse Z Maschinenständer quer Grundaufbau Maschinenständer auf dem Kreuzschlitten aufgebaut, feststehender Tisch mit Rundtakttisch Besonderheiten Maschine modular aufgebaut, Rundtakttisch ist mit zwei Spannplätzen für hauptzeitparalleles Rüsten und Mehrfachspannungen ausgestattet

8.4 Flachschleifmaschinen

179

Technische Daten Schleifbereich Takttisch mit zwei Spannplätzen: 600×400 bis 3000×500 mm, Spindelantrieb: 25 bis 220 kW, Abstand Tisch-Spindelmitte: 800 mm. In Abb. 8.24 ist eine Starrtisch-Flachschleifmaschine mit senkrechter Spindel und 3-Achsenbahnsteuerung dargestellt. Abb. 8.24 StarrtischFlachschleifmaschine mit senkrechter Spindel (aba) 1 Maschinenständer, 2 Senkrechtschlitten mit Spindelstock, 3 feststehender Tisch, 4 Rundtakttisch, 5 Schleifscheibe

Charakteristische Merkmale der Starrtisch-Flachschleifmaschine mit senkrechter Spindel Einsatzgebiet Produktions- und Vollschnitt-Schleifen Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Drei: X, Y, Z Achse X Maschinenständer längs Achse Y Maschinenständer quer

180

8 Schleifmaschinen

Achse Z Spindelstock senkrecht Grundaufbau Maschinenständer auf dem Kreuzschlitten aufgebaut, feststehender Tisch mit Rundtakttisch Besonderheiten Die Starrtisch-Flachschleifmaschine mit senkrechter Spindel ist aus dem gleichen Baukasten wie die in Abb. 8.23 dargestellte Flachschleifmaschine, 3-Achsenbahnsteuerung, Rundtakttisch ist mit zwei Spannplätzen für hauptzeitparalleles Rüsten und Mehrfachspannungen ausgestattet Technische Daten X-Achse (längs): 2200 mm, Y-Achse (quer): 400 mm, Z-Achse (senkrecht): 600 mm, Takttischschwingkreis: 1250 mm, Aufspannfläche pro Station: 800×350 mm, Schleifscheibendurchmesser: 500 mm. Charakteristische Merkmale und technische Daten von Flachschleifmaschinen sind in Tab. 8.4 aufgestellt.

8.4 Flachschleifmaschinen

181

Tab. 8.4 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Flachschleifmaschinen Flachschleifmaschinen nach Abb.

8.20

8.21

8.22

Firma

Elb-Schliff

Mägerle

Modell/Baureihe Bauform

Elb-Perfekt BD Tisch-Flachschleifmaschine

Einsatzgebiet

Allgemeine breite Anwendung Waagerecht Zwei: Y, Z Eine: X Tisch längs Spindelstock senkrecht

MFP Tisch-Flachschleifmaschine Profilschleifen

Ziersch & Baldrusch Profitline Kreuztisch-FlachSchleifmaschine Werkzeug- und Formenbau Waagerecht Eine: Y Zwei X, Z Kreuztisch längs Spindelstock senkrecht Kreuztisch quer Formschlüssige Verbindung der drei in Kraftfluss befindenden Gestellbauteile: Ständer-SockelKreuztisch Drehstrom-Servomotoren SPS Präzisions-Flachund Profilschleifmaschine

Hauptspindellage Werkzeugachsen Werkstückachsen Achse X Achse Y

Waagerecht Zwei: Y, Z Eine: X Tisch längs Spindelstock senkrecht

Achse Z Grundaufbau

Maschinenständer quer Tisch, Tischunterteil, Ständer, Ständerunterteil, Spindelstock

Maschinenständer quer Tisch, Tischunterteil, Ständer, Ständerunterteil, Spindelstock

Vorschubantriebe Y, Z

Drehstrom-Servomotoren

Steuerung Besonderheiten

Baugrößenanzahl

SPS Hohe Schwingungsdämpfung und Verschleißfestigkeit, Linearführungen für größere Maschinen Neun

Drehstrom-Servomotoren CNC Modularer Aufbau, hohe Präzision, hohe Flexibilität, hohe Leistungsstärke –

Technische Daten Schleiflänge Schleifbreite

600 bis 2000 mm 600 und 750 mm

– –

Schleifhöhe Schleifspindelantrieb Verfahrweg X-Achse Verfahrweg Y-Achse Verfahrweg Z-Achse Tischgeschwindigkeit

400 mm 10 kW – – – –

– 100 kW 500 bis 2600 mm 450/650 mm 350/500/650/750 mm –

Geschwindigkeit Z-Achse Senkrechtvorschub Eilgang Y-Achse

–

–

– –

– –

Sieben

450 bis 1000 mm 200 bis 500 mm 1,5 bis 7,5 kW 608 bis 1240 mm 200 bis 500 mm 2000 bis 35000 mm min–1 10 bis 2000 mm min–1 0,001 bis 0,099 mm 300 mm min–1

182

8 Schleifmaschinen

Tab. 8.4 (Fortsetzung) Flachschleifmaschinen nach Abb. 8.23

8.24

Firma Modell/Baureihe Bauform

aba PSM 1250 TT Starrtisch-Flachschleifmaschine Produktions- und Vollschnittschleifen Senkrecht Drei: X, Y, Z Maschinenständer längs Maschinenständer quer Spindelstock senkrecht α Maschinenständer auf Kreuzschlitten aufgebaut, feststehender Tisch mit Rundtakttisch 3-Achsen Bahnsteuerung Modular aufgebaute Maschine, Rundtakttisch mit zwei Spannplätzen

Einsatzgebiet Hauptspindellage Werkzeugachsen Achse X Achse Y Achse Z Tischschwenkachsen Grundaufbau

Steuerung Besonderheiten

aba PSM CNC Starrtisch-Flachschleifmaschine Produktions- und Vollschnittschleifen Waagerecht Drei: X, Y, Z Maschinenständer längs Spindelstock senkrecht Maschinenständer quer α Maschinenständer auf Kreuzschlitten aufgebaut, feststehender Tisch mit Rundtakttisch CNC Modular aufgebaute Maschine, Rundtakttisch mit zwei Spannplätzen

Technische Daten Schleifspindelantrieb 25 bis 220 kW Schleifbereich-Takttisch mit zwei 600×400 und 3000×500 mm Spannplätzen

– –

Verfahrweg X-Achse

–

2200 mm

Verfahrweg Y-Achse Verfahrweg Z-Achse Takttischschwingkreis Aufspannfläche pro Station Schleifscheibendurchmesser

– – – – –

400 mm 600 mm 1250 mm 800×350 mm 500 mm

8.5 Rundtisch-Flachschleifmaschinen

8.5

183

Rundtisch-Flachschleifmaschinen

Rundtisch-Flachschleifmaschinen werden zum wirtschaftlichen Plan- oder Stufenschleifen von runden Werkstücken eingesetzt. Die kontinuierliche Drehbewegung des Rundtisches auf welchem ein oder mehrere Werkstücke gespannt werden, erlaubt eine höhere Tischgeschwindigkeit als die Geschwindigkeiten, die mit den Längstischmaschinen erreicht werden. Dazu kommt das Eliminieren der Beschleunigungen und Verzögerungen, die bei Längstischmaschinen unerlässlich sind. Für rationelle Planbearbeitung von Serienteilen ist der Einsatz von Rundtisch-Flachschleifmaschinen wirtschaftlicher als der von Längstischmaschinen. In Abb. 8.25 sind verschieden Ausführungsarten von Rundtisch-Flachschleifmaschinen dargestellt.

Abb. 8.25 Schematische Darstellung von Rundtisch-Flachschleifmaschinen a) Maschine mit waagerechter Schleifspindel b) Maschine mit senkrechter Schleifspindel c) Maschine mit schwenkbarer Schleifspindel

Rundtisch-Flachschleifmaschinen haben drei Bewegungsachsen: • Querbewegung des Maschinenständers, bei den Maschinen mit waagerechter Schleifspindel in der Z-Achse, bei den Maschinen mit senkrechter Schleifspindel in der Y-Achse, • Senkrechtbewegung des Schleifspindelstockes, bei den Maschinen mit waagerechter Schleifspindel in der Y-Achse, bei den Maschinen mit senkrechter Schleifspindel in der Z-Achse, • Drehbewegung des Rundtisches. Abbildung 8.26 zeigt eine Rundtisch-Flachschleifmaschine mit senkrechter Schleifspindel. Diese Schleifmaschine unterscheidet sich von der in Abb. 8.25b schematisch dargestellten Maschine dadurch, dass die Querbewegung in der Y-Achse nicht vom Maschinenständer, sondern vom Rundtisch ausgeführt wird. Charakteristische Merkmale der Rundtisch-Flachschleifmaschine mit senkrechter Schleifspindel Einsatzgebiet Wirtschaftliches Plan- und Stufenschleifen von runden Werkstücken

184

8 Schleifmaschinen

Abb. 8.26 Rundtisch-Flachschleifmaschine mit senkrechter Schleifspindel und dem in der Z-Achse verfahrbaren Rundtisch (Elb-Schliff ) 1 Maschinenständer, 2 Schleifspindelstock, 3 Rundtisch

Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Eine: Z Werkstückachsen Eine: Y Achse Y Querbewegung des Rundtisches Achse Z Schleifspindelstockes senkrecht Grundaufbau Maschinenständer mit senkrecht verfahrbarem Schleifspindelstock, quer verfahrbarem Rundtisch Ausstattung Magnetplatten oder Spannvorrichtungen Maschinenbett Für kleinere Baugrößen aus Microgranit (Polymerbeton), für größere Baugrößen aus Meehanite-Guss Besonderheiten Führungen des Rundtisches in der Y-Achse sind Präzisions-Flachgleitführungen, Rundtische bis 1000 mm Durchmesser sind elektromechanisch über Zahnriemen

8.5 Rundtisch-Flachschleifmaschinen

185

angetrieben, Rundtische über 1000 mm Durchmesser sind elektromechanisch über ein Schneckenradpaar angetrieben Baugrößenanzahl Sechs Technische Daten Rundtischdurchmesser: 300 bis 1500 mm, Schleifhöhe: 350 bis 500 mm, Leistung des Schleifspindelantriebes: 4,3 bis 22 kW, Schleifspindelkonus: 36 bis 90 mm, Schleifscheibenabmessungen (Außendurchmesser × Breite × Bohrung): 300×50× 76,2 bis 500×100×203,2 mm. In Abb. 8.27 ist eine Rundtisch-Flachschleifmaschine mit waagerechter Schleifspindel dargestellt. Die Achsenzuordnung entspricht der schematischen Darstellung von Abb. 8.25a.

Abb. 8.27 Rundtisch-Flachschleifmaschine mit waagerechter Schleifspindel (Mägerle) 1 Maschinenständer, 2 Schleifspindelstock, 3 Rundtisch

Charakteristische Merkmale der Rundtisch-Flachschleifmaschine mit waagerechter Schleifspindel Einsatzgebiet Plan- und Profilschleifen Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Zwei: Y, Z Achse Y Schleifspindelstockes senkrecht

186

8 Schleifmaschinen

Achse Z Maschinenständer quer Grundaufbau Fahrständer mit verfahrbaren Schleifspindelstock, kontinuierlich drehender Rundtisch Besonderheiten Präzisions-Flach- und Profilschleifmaschine Baugrößenanzahl Drei Technische Daten Verfahrwege in der Y-Achse: 450/650 mm, Verfahrwege in der Z-Achse: 350/500/650 mm, Rundtischdurchmesser: 600/1000/1200 mm, Schleifscheiben (Außendurchmesser x Breite x Bohrung): 400×230×127 mm, Leistung des Schleifspindelantriebes: 25 kW/50 kW, Einrollgeräte: Überkopf- und Tischeinrollgeräte. Charakteristische Merkmale und technische Daten von Rundtisch-Flachschleifmaschinen sind in Tab. 8.5 aufgestellt.

8.5 Rundtisch-Flachschleifmaschinen

187

Tab. 8.5 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Rundtisch-Flachschleifmaschinen Rundtisch-Flachschleifmaschine 8.26 nach Abb.

8.27

Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Mägerle MFR Plan- und Profilschleifen

Hauptspindellage Werkzeugachsen Werkstückachsen Achse Y

Elb-Schliff Elb-Rotary Wirtschaftliches Plan- und Stufenschleifen von runden Werkstücken Senkrecht Eine: Z Eine: Y Rundtisch quer

Achse Z Drehachse

Schleifspindelstock senkrecht Rundtisch

Grundaufbau

Maschinenständer mit senkrecht verfahrbarem Schleifspindelstock, quer verfahrbarer Rundtisch

Ausstattung

Baugrößenanzahl

Magnetplatten oder Spannvorrichtungen Für kleinere Baugrößen aus Microgranit (Polymerbeton), für größere Baugrößen aus Meehanite-Guß. Führungen des Rundtisches in der Y-Achse sind PräzisionsFlachgleitführungen, Rundtische bis 1000 mm Durchmesser sind elektromechanisch über Zahnriemen angetrieben, Rundtische über 1000 mm Durchmesser sind elektromechanisch über Schneckenradpaar angetrieben Sechs

Technische Daten Rundtischdurchmesser Schleifhöhe

300 bis 1500 mm 350 bis 500 mm

600/1000/1200 mm

Leistung des Schleifspindelantriebes

4,3 bis 22 kW

25/50 kW

Schleifspindelkonus

36 bis 90 mm

–

Schleifscheibenabmessungen

300×50×76,2 bis 500×100×203,2 mm

400×230×127 mm

Verfahrweg Y-Achse

–

450/650 mm

Verfahrweg Z-Achse

–

350/500/650 mm

Einrollgeräte

–

Überkopf- und Tischeinrollgeräte

Maschinenbett

Besonderheiten

Waagerecht Zwei: Y, Z Schleifspindelstock senkrecht Maschinenständer quer Rundtisch Fahrständer mit verfahrbarem Schleifspindelstock, kontinuierlich drehender Rundtisch – –

Präzisions-Flach- und Profilschleifmaschine

–

188

8.6

8 Schleifmaschinen

Portalschleifmaschinen

Für lange, breite und schwere Werkstücke werden vorteilhaft Portalschleifmaschinen angewandt. Portalschleifmaschinen sind Hochpräzisions-Flachschleifmaschinen die in Portalbauweise gebaut werden (Abb. 8.28).

Abb. 8.28 Hochpräzisions-Portalschleifmaschine (Elb-Schliff ) 1 Maschinenständer, 2 Querbalken, 3 Querbalkensupport, 4 Tisch

Wie bei den Drehmaschinen (Abb. 2.15b) wird an dem oberen Teil des Maschinenständers 1 der Querbalken 2, auch Portal genannt, angebracht an dessen Führungen sich der Querbalkensupport 3 quer in der Z-Achse und senkrecht (Tiefenzustellung) in der Y-Achse bewegt. Der Tisch 4 verfährt längs in der X-Achse. Die Maschine ist mit Linearführungen in allen Maschinenachsen und mit hydraulischem Tischantrieb ausgerüstet. Die Steuerung SPS verfügt über Schleifzyklen mit automatischem Ablauf zum Maßschleifen mit Abrichtkompensation. Technische Daten der Hochpräzisions-Portalschleifmaschine von drei Baugrößen: Schleiflänge: 2000/2500/3200 mm, Schleifbreite: 1000/1250/1500 mm, Schleifhöhe über Magnetplatte: 650 mm, Schleifspindelantrieb: 22 kW, Schleifspindelkonus: 75 mm, Schleifspindelabmessungen (Außendurchmesser × Breite × Bohrung): 500×100× 203,2 mm.

8.7 Planseitenschleifmaschinen

8.7

189

Planseitenschleifmaschinen

Planseitenschleifmaschinen werden zum Schleifen von ebenen Oberflächen der Werkstücke verwendet. Mit diesem Schleifverfahren ist es möglich, hohe Oberflächengüte zu erreichen und die Maß- und Formgenauigkeit zu erhöhen. Planseitenschleifmaschinen werden nach der Lage der Schleifspindel eingeteilt in: • Planseitenschleifmaschinen mit senkrechter Schleifspindel, • Planseitenschleifmaschinen mit waagerechter Schleifspindel. Nach der Spindelanzahl werden die Planseitenschleifmaschinen eingeteilt in: • Planseitenschleifmaschinen mit einer Schleifspindel, die entweder stehend oder linear verfahrbar ist, • Planseitenschleifmaschinen mit Doppelspindeln, die entweder achsgleich oder achsparallel sind. Mit einer Schleifspindel kann nur eine ebene Fläche bearbeitet werden. Mit Doppelspindeln können entweder gleichzeitig zwei parallele ebene Flächen planparallel bearbeitet werden, oder eine ebene Fläche an zwei Stellen geschliffen werden. In Abb. 8.29 sind die Planseitenschleifverfahren übersichtlich dargestellt. In Abb. 8.29a ist die gleichzeitige Bearbeitung zweier paralleler ebener Flächen der Werkstücke durch die senkrechte achsgleiche Doppelspindel dargestellt. Die Werkstücke w, die in den Öffnungen der Werkstückaufnahme 1 aufgenommen werden, werden von der oberen Seite durch die drehende obere Schleifscheibe 2 und von der unteren Seite durch die drehende untere Schleifscheibe 3 bearbeitet. Damit alle aufgenommenen Werkstücke bearbeitet werden können, dreht sich die Werkstückaufnahme um die eigene Achse, die mit der Schleifscheibenachse parallel angeordnet ist. Das gleiche Schleifverfahren mit waagerechter achsgleicher Doppelspindel ist in Abb. 8.29b dargestellt. Die Werkstücke w, die in den Öffnungen der Werkstückaufnahme 1 aufgenommen werden, werden von der rechten Seite durch die drehende Schleifscheibe 4 und von der linken Seite durch die drehende Schleifscheibe 3 bearbeitet. Soll nur eine ebene Fläche des Werkstücks geschliffen werden, wird nur eine Schleifscheibe eingesetzt. In Abb. 8.29c ist das Schleifen einer ebenen Fläche des Werkstücks durch die Schleifspindel, die linear nicht verfährt und linear verfahrbarem Werkstück dargestellt. Die Abb. 8.29d zeigt das Schleifen einer ebenen Fläche des Werkstücks durch die verfahrbare Schleifspindel. Die Doppelspindeln werden beim Planparallelschleifen der Werkstücke als achsgleiche Doppelspindeln (Abb. 8.29e) ausgeführt. Beim Planschleifen der Werkstücke werden sie als achsparallele Doppelspindeln (Abb. 8.29f ) konzipiert. Die Zustellbewegungen fz werden bei allen in Abb. 8.29 dargestellten Planseitenschleifverfahren durch die Schleifscheiben ausgeführt. Die in Abb. 8.29 dargestellten Planseitenschleifverfahren werden an den Schleifmaschinen der Diskus-Werke angewandt. Die Einsatzgebiete für diese Planseitenschleifmaschinen reichen von der KFZ-Industrie (Pleuel, Motorblöcke,

190

8 Schleifmaschinen

Abb. 8.29 Planseitenschleifverfahren a) Planparallelschleifen durch senkrechte achsgleiche Doppelspindel b) Planparallelschleifen durch waagerechte achsgleiche Doppelspindel c) Planschleifen durch nicht verfahrbare Schleifspindel d) Planschleifen durch verfahrbare Schleifspindel e) Planparallelschleifen durch achsgleiche Doppelspindel f ) Planschleifen durch achsparallele Doppelspindeln w Werkstück, 1 Werkstückaufnahme, 2 obere Schleifscheibe, 3 untere Schleifscheibe, 4 rechte Schleifscheibe, 5 linke Schleifscheibe fz Tiefenzustellung

Zylinderköpfe, Motorgehäuse) über die Hydraulik (Pumpendeckel, Pumpenflügel), Wälzlagerindustrie (Präzisionsscheiben) bis hin zur Uhren-Industrie. Das geeignete Planseitenschleifverfahren wird nach dem Werkstück bestimmt. So werden kleinere scheibenförmige Werkstücke nach dem in Abb. 8.29a dargestellten Planparallelschleifen durch die senkrechte achsgleiche Doppelspindel bearbeitet. Schwere Werkstücke werden nach der in Abb. 8.29d dargestellten Planschleifen durch die verfahrbare Schleifspindel bearbeitet. Dabei kommen verschiedene Schleifverfahren, wie das Durchlaufschleifen, Einstechschleifen, Planschleifen und Diskusschleifen zum Einsatz. Abbildung 8.30 zeigt eine Planseitenschleifmaschine, die nach dem in Abb. 8.29a dargestellten Planparallelschleifverfahren durch die senkrechte achsgleiche Doppelspindel konzipiert ist. Die Maschine besitzt zwei senkrechte, achsgleich angeordnete, direkt angetriebene Motorspindeln mit Flüssigkeitskühlung, mit Leistungen von 23 kW bis

8.8 Sonderschleifmaschinen

191

Abb. 8.30 Planseitenschleifmaschine zum Planparallelschleifen durch die senkrechte achsgleiche Doppelspindel (Diskus-Werke)

68 kW. Sie sind auf wälzgelagerten Linearlagern geführt. Mittels digitaler Servomotoren über Präzisionsgewindetriebe werden alle Zu- und Rückstellbewegungen ausgeführt. Während die Werkstücke in einer angetriebener Werkstückaufnahme rotieren, die sich um die eigene Achse dreht, stellen die Schleifwerkzeuge im Einstechverfahren zu. Es können mehrere Werkstücke gleichzeitig geschliffen werden. Durch Austausch der Werkstückaufnahmen gegen Transportscheiben, kann mit der gleichen Maschine im Durchlauf geschliffen werden. Bei den Planschleifmaschinen mit einer verfahrbaren Schleifspindel nach schematischer Darstellung von Abb. 8.29d werden die in zwei Spannvorrichtungen gespannten Werkstücke auf das Maschinenbett befestigt. Während das erste Werkstück geschliffen wird, wird gleichzeitig ein zweites Werkstück entladen und ein neues Werkstück beladen. Der Kreuzschlitten, an dem die Motorspindel befestigt ist, wird als Zustell-, als Abricht- und als Oszillationsschlitten benutzt.

8.8

Sonderschleifmaschinen

Sonderschleifmaschinen werden zum Schleifen von Werkstücken angewandt, die nur auf speziell konzipierten Maschinen wirtschaftlich geschliffen werden können. Abbildung 8.31 zeigt eine Sonderschleifmaschine, die zum Schleifen von Kettenverschlüssen von Raupenfahrzeugen konzipiert wurde. Auf der Sonderschleifmaschine werden die auf dem Takttisch 1 gespannten Werkstücke 2 an zwei Schleifstationen bearbeitet. Die Schleifstationen bestehen aus je einem Maschinenständer 3 der die Bewegungen in den X- und Z-Koordinatenachsen übernimmt. Die Schleifspindelstöcke 4 mit den waagerechten Schleifspindeln bewegen sich auf den Führungen der Maschinenständer senkrecht in der Y-Achse. Die Schleifspindelantriebe sind für die Leistungen von 196 kW ausgelegt. Die Achsenzuordnung dieser Sonderschleifmaschine entspricht der in Abb. 8.19c dargestellten Starrtisch-Flachschleifmaschine mit drei Werkzeugachsen.

192

8 Schleifmaschinen

Abb. 8.31 Sonderschleifmaschine zum Schleifen von Kettenverschlüssen von Raupenfahrzeugen (Elb-Schliff ) 1 Takttisch, 2 Werkstück, 3 Maschinenständer, 4 Schleifspindelstock

8.9

Koordinatenschleifmaschinen

Zum Erreichen von höchsten Maß-, Lage- und Formgenauigkeiten der Bohrungen, mit höchster Positioniergenauigkeit der Abstände zwischen einzelnen Bohrungen, sind folgende technologischen Schritte erforderlich: • Bohrungen werden an einer CNC-Koordinatenbohrmaschine vorgebohrt, • anschließend werden die Bohrungen an einer Koordinatenschleifmaschine oder einem Präzisions-Senkrecht-Bearbeitungszentrum in Portalbauweise (s. Abb. 3.26) fertig bearbeitet. Das Vorbohren an einer Produktionsmaschine ist erforderlich, damit die Präzisionsmaschine nicht großen Kräften ausgesetzt wird. Die o. g. Verfahren haben das bis vor kurzem praktizierte Verfahren ersetzt, bei welchem die vorgebohrten Bohrungen an Lehrenbohrwerken (SIP, Lindner) fertig gebohrt werden. Die Bearbeitungen an Lehrenbohrwerken wurden in einem klimatisierten Raum durchgeführt, damit die thermischen Störeinflüsse ausgeschaltet werden. Die Voraussetzungen, die Koordinatenschleifmaschinen oder Präzisions-SenkrechtBearbeitungszentren erfüllen müssen, damit höchste Präzision erreicht wird, sind: • Höchste statische, dynamische und thermische Steifigkeit aller in Kraft liegenden Bauteile, • Genauigkeits-Wälzführungen für alle Achsen, • optimale Auslegung der Achsantriebe, • optimale messtechnische Position der Messsysteme, • absolut stoßfreie Hubumsteuerung. In Abb. 8.32 sind zwei charakteristische Bauformen von Senkrecht-Koordinatenschleifmaschinen dargestellt. Charakteristische Merkmale der Einständer-Senkrecht-Koordinatenschleifmaschine nach Abb. 8.32a Einsatzgebiet Bearbeitung kleinerer Teile höchster Präzision

8.9 Koordinatenschleifmaschinen

193

Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Eine: Z Werkstückachsen Zwei: X, Y Achse X Kreuztisch längs Achse Y Kreuztisch quer Achse Z Schleifspindelpinole senkrecht Achse W Schleifspindelstockverstellung senkrecht Grundaufbau Maschinenständer mit verfahrbarem Schleifspindelstock mit dem Bett verschraubt, Kreuztisch auf dem Bett verfahrbar Besonderheiten Bauform Kreuztisch-Schleifmaschine Technische Daten der Einständer-Senkrecht-Koordinatenschleifmaschine mit Kreuztisch, Firma Hauser (Hauser Tripet Tschudin), die nach schematischer Darstellung von Abb. 8.32a konzipiert wird:

Abb. 8.32 Bauformen von Senkrecht-Koordinatenschleifmaschinen a) Einständer Senkrecht-Koordinatenschleifmaschine mit Kreuztisch b) Doppelständer Senkrecht-Koordinatenschleifmaschine in Portalbauweise 1 Kreuztisch, 2 Schleifspindelstock, 3 Maschinenständer, 4 Schleifspindelpinole, 5 Bett 6 Längstisch, 7 Querbalken, 8 Doppelständer

194

8 Schleifmaschinen

Verfahrweg X-Achse: 500 mm, Verfahrweg Y-Achse: 300 mm, Hublänge Z-Achse stufenlos einstellbar: bis 110 mm, Vertikalverstellung des Schleifspindelstockes in der W-Achse: 450 mm, Verstell- und Bearbeitungsgeschwindigkeit X- und Y-Achse: 0 bis 2000 mm min–1, Verstellgeschwindigkeit des Schleifspindelstockes in der W-Achse: 900 mm min–1, Hubgeschwindigkeit in der Z-Achse: 0,5 bis 14000 mm min–1, Aufspannfläche des Tisches: 600×380 mm. Ausbaumöglichkeiten Automatischer Schleifdorn-Wechsler mit 12 Magazinplätzen, Automatischer Palettenwechsler, CBN-Abrichteinheit für das Abrichten von keramischen und kunststoffgebundenen CBN-Schleifscheiben.

Charakteristische Merkmale der Doppelständer-SenkrechtKoordinatenschleifmaschine nach Abb. 8.32b Einsatzgebiet Bearbeitung größerer Teile höchster Präzision Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Zwei: Y, Z Werkstückachsen Eine: X Achse X Tisch längs Achse Y Schleifspindelstock quer Achse Z Schleifspindelpinole senkrecht Achse W Querbalkenverstellung senkrecht Grundaufbau Doppelständer mit senkrecht verstellbarem Querbalken verbunden mit Bett, Tisch auf dem Bett verfahrbar Besonderheiten Bauform Tisch-Schleifmaschine mit Doppelständer

8.9 Koordinatenschleifmaschinen

195

Technische Daten der Doppelständer-Senkrecht-Koordinatenschleifmaschine in Portalbauweise, die nach schematischer Darstellung von Abb. 8.32b konzipiert wird, die in zwei Baugrößen gebaut wird: Verfahrweg X-Achse: 700 und 1300 mm, Verfahrweg Y-Achse: 500 und 800 mm, Hublänge Z-Achse stufenlos einstellbar: 130 und 170 mm, Vertikalverstellung des Querbalkens in der W-Achse: 500 und 635 mm, Verstellgeschwindigkeit X- und Y-Achse: 0 bis 4000 mm min–1, Bearbeitungsgeschwindigkeit X- und Y-Achse: 0 bis 1800 mm min–1, Verstellgeschwindigkeit des Querbalkens in der W-Achse: 1150 mm min–1, Hubgeschwindigkeit in der Z-Achse: 0,5 bis 14000 mm min–1, Aufspannfläche des Tisches: 770×630 und 1440×860 mm. Ausbaumöglichkeiten Automatischer Schleifdorn-Wechsler mit 12 Magazinplätzen, Automatischen Palettenwechsler, CBN-Abrichteinheit für das Abrichten von keramischen und kunststoffgebundenen CBN-Schleifscheiben. Charakteristische Merkmale und technische Daten von Koordinatenschleifmaschinen sind in Tab. 8.6 aufgestellt.

196

8 Schleifmaschinen

Tab. 8.6 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Koordinatenschleifmaschinen Koordinatenschleifmaschine nach Abb.

8.32a

8.32b

Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Hauser S35-400 Kleinere Teile höchster Präzision Senkrecht Eine: Z Zwei: X, Y Kreuztisch längs Kreuztisch quer Schleifspindelpinole senkrecht Schleifspindelstockverstellung senkrecht Maschinenständer mit dem verfahrbaren Schleifspindelstock mit dem Bett verschraubt, Kreuztisch auf dem Bett verfahrbar Bauform: Kreuztisch-Schleifmaschine

Hauser S45-400/S55-400 Größere Teile höchster Präzision Senkrecht Zwei: Y, Z Eine: X Tisch längs Schleifspindelstock quer Schleifspindelpinole senkrecht Querbalkenverstellung senkrecht Doppelständer mit senkrecht verstellbarem Querbalken und Schleifspindelstock verbunden mit Bett, Tisch auf dem Bett verfahrbar

500 mm 300 mm Einstellbar: bis 110 mm 450 mm

700 und 1300 mm 500 und 800 mm 130 und 170 mm 500 und 635 mm

0 bis 2000 mm min–1

0 bis 4000 mm min–1

900 mm min–1

1150 mm min–1

0,5 bis 14000 mm min–1

0,5 bis 14000 mm min–1

600×380 mm

770×630 und 1440×860 mm

Hauptspindellage Werkzeugachsen Werkstückachsen Achse X Achse Y Achse Z Achse W Grundaufbau

Besonderheiten Technische Daten Verfahrweg X-Achse Verfahrweg Y-Achse Hublänge Z-Achse Vertikalverstellung in der W-Achse Verstell- und Bearbeitungsgeschwindigkeit X- und Y-Achse Verstellgeschwindigkeit in der W-Achse: Hubgeschwindigkeit in der Z-Achse Aufspannfläche des Tisches

Bauform: Tisch-Schleifmaschine mit Doppelständer

8.10 Werkzeugschleifmaschinen

197

8.10 Werkzeugschleifmaschinen Werkzeugschleifmaschinen werden zum Herstellen und Nachschärfen von Bohr-, Fräs-, Säge-, Räum-, Verzahnungswerkzeugen, Wendeschneidplatten, rotierendenund Profilwerkzeugen verwendet. Sie werden in verschiedenen Ausführungsformen, Automatisierungsgraden und Ausstattungen ausgeführt. Nach dem Automatisierungsgrad werden die Werkzeugschleifmaschinen eingeteilt in: • Manuelle Werkzeugschleifmaschinen, • CNC-Werkzeugschleifmaschinen. Nach der Anwendung werden die Werkzeugschleifmaschinen eingeteilt in: • Spezial-Werkzeugschleifmaschinen, • Universal-Werkzeugschleifmaschinen. Bei den manuellen Werkzeugschleifmaschinen werden die Bewegungen in allen Achsen von Hand ausgeführt. Bei den CNC-Werkzeugschleifmaschinen werden alle Achsbewegungen CNC-gesteuert. Spezial-Werkzeugschleifmaschinen sind speziell zum Schleifen von einem Werkzeug, z. B. von Sägebändern, Kreissägeblättern oder Spiralbohrern konzipiert. Universal-Werkzeugschleifmaschinen werden zum Schleifen verschiedener Werkzeuge, z. B. von verschiedenen Präzisionswerkzeugen konzipiert. Alle oben aufgeführten Werkzeugschleifmaschinen, beginnend mit den manuellen Spezial-Werkzeugschleifmaschinen, über manuelle Universal-Werkzeugschleifmaschinen und CNC-Spezial-Werkzeugschleifmaschinen bis CNC-Universal-Werkzeugschleifmaschinen werden dargestellt und beschrieben. Es werden die einfachsten Maschinen mit zwei, sowie die kompliziertesten mit acht Bewegungsachsen behandelt. Die CNC-Werkzeugschleifmaschinen mit Schleifscheibenwechsler werden nicht in diesem Abschnitt, sondern im Abschnitt „Schleifzentren” behandelt. Anforderungen, die an alle Werkzeugschleifmaschinen gestellt werden: • Vielfältige Einstellmöglichkeiten, • hohe Steifigkeit und hohe Fertigungsgenauigkeit, • hohe Flexibilität. An CNC-Werkzeugschleifmaschinen werden noch dazu folgende Anforderungen gestellt: • Hohe Wirtschaftlichkeit, • hohe Produktivität. In Abb. 8.33 ist eine manuelle Spezial-Werkzeugschleifmaschine dargestellt.

198 Abb. 8.33 Manuelle Spezial-Werkzeugschleifmaschine zum Schleifen von Einschneidefräser (Michael Deckel) 1 Teilkopf, 2 Teilkopf-Schwenkachse, 3 Schleifscheiben-Schutzhaube, 4 Messmikroskop, 5 Antriebsmotor

Charakteristische Merkmale der manuellen Spezial-Werkzeugschleifmaschine Einsatzgebiet Schleifen von Einschneidefräsern Automatisierungsgrad Manuell Anwendung Spezial Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Eine Werkstückachsen Vier Lineare Achsen Zwei

8 Schleifmaschinen

8.10 Werkzeugschleifmaschinen

199

Schwenk- und Drehachsen Drei Grundaufbau Auf einem Untergestell aufgebautes kompaktes Gehäuse mit dem Teilkopf, Antriebsmotor, Abrichtvorrichtung, Messmikroskop Ausstattung Mess-Mikroskop, Meißelhalter, Abricht-Diamant, Spannzangen, Schleifscheiben Besonderheiten Vielfältige Einstellmöglichkeiten durch Bewegungen in zwei Linear- und drei Schwenkachsen Technische Daten Antriebsleistung der Schleifspindel: 0,25 kW. In Abb. 8.34 ist eine manuelle Universal-Werkzeugschleifmaschine dargestellt.

Abb. 8.34 Manuelle Universal-Werkzeugschleifmaschine (Werkbild Ewag) 1 Werkstückkopf, 2 Handrad, 3 Werkstückspindel, 4 Werkstückkopfhalter, 5 Handrad, 6 Werkstückkasten, 7 Schleifspindelstock, 8 Hebel, 9 Drehschraube, 10 Hebel

200

8 Schleifmaschinen

Charakteristische Merkmale der manuellen UniversalWerkzeugschleifmaschine Einsatzgebiet Wirtschaftliches Herstellen und Nachschleifen von hochpräzisen Kleinwerkzeugen und Teilen aus Stahl und Hartmetall für Einzelstücke und kleine Serien, zylindrische und konische Werkzeuge können in einer Aufspannung geschliffen und gemessen werden Automatisierungsgrad Manuell Anwendung Universal Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Eine: Y Werkstückachsen Fünf: X, Z, A, B, C Lineare Achsen Drei: X, Y, Z Schwenk- und Drehachsen Drei: A, B, C Achse X Werkstückkopf quer durch die Drehung des Handrades 2 Achse Y Schleifspindelstock senkrecht durch das Schwenken des Hebels 8 Achse Z Werkstückkopfhalter längs durch die Drehung des Handrades 5 Achse A Schwenken des Werkstückkopfes Achse B Drehen der Werkstückspindel Achse C Neigen des Werkstückkastens Grundaufbau Auf einem Untergestell aufgebautes kompaktes Gehäuse mit allen Mechanismen für die Bewegungen in sechs Achsen Ausstattung Messoptik, Radius- und Kugelschleifapparat, Hochfrequenzspindel

8.10 Werkzeugschleifmaschinen

201

Besonderheiten Vielfältige Einstellmöglichkeiten durch Bewegungen in drei Linear- und drei Schwenkachsen, hydrostatisch gelagerte Schleifspindel Technische Daten Verfahrweg Achse X: 100 mm, Verfahrweg Achse Y: 100 mm, Verfahrweg Achse Z: 100 mm, Schwenkbereich Achse A: –135°/+30°, Drehen Achse B: von 0° bis ’, Schwenkbereich Achse C: ±15°, Schleifspindeldrehzahl: 2500/3500/4800/6800 min–1, Antriebsleistung Schleifspindel: 0,3 kW, Werkstückspindeldrehzahl: 100 bis 1300 min–1, Ablesegenauigkeit Achse X und Y: 0,01 mm, Ablesegenauigkeit Achse Z: 0,001 mm. In Abb. 8.35 ist eine CNC-Spezial-Werkzeugschleifmaschine zum Schleifen von Räumwerkzeugen und Wälzfräsern dargestellt.

Abb. 8.35 CNC-Spezial-Werkzeugschleifmaschine zum Schleifen von Räumwerkzeugen und Wälzfräsern (Schneeberger) 1 Bett, 2 Kreuzschlitten, 3 Starrtisch, 4 Werkstückträger, 5 Maschinenständer, 6 Senkrechtschlitten, 7 Schleifkopf

Charakteristische Merkmale der CNC-Spezial-Werkzeugschleifmaschine zum Schleifen von Räumwerkzeugen und Wälzfräsern Einsatzgebiet Schleifen von Räumwerkzeugen und Wälzfräsern Automatisierungsgrad CNC-gesteuert

202

8 Schleifmaschinen

Anwendung Spezial Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Fünf: X, Y, Z, B, C Werkstückachsen Eine: A Lineare Achsen Drei: X, Y, Z Schwenk- und Drehachsen Drei: A, B, C Achse X Kreuzschlitten längs Achse Y Schleifkopf senkrecht Achse Z Kreuzschlitten quer Achse A Teilen der Werkstückspindel Achse B Schwenken des Schleifkopfes Achse C Schwenken des Schleifkopfes Grundaufbau Feststehender Tisch mit Werkstückträger und Kreuzschlitten mit Maschinenständer werden auf dem Maschinenbett aufgebaut, Senkrechtschlitten mit Schleifkopf verfahrbar auf den Führungen des Maschinenständers Ausstattung Palettenlader, Reitstock, Lünette, Abrichteinheit, Laservermessung der Schleifscheibe, Linearmaßstäbe, Scheibenreinigungsvorrichtung Besonderheiten Vielfältige Einstellmöglichkeiten durch Bewegungen in drei Linear- und drei Schwenkachsen, direktangetriebene Schleifspindel Technische Daten Verfahrweg Achse X: 1100, 1700, 3000 mm, Verfahrweg Achse Y: 300 mm, Verfahrweg Achse Z: 300 mm, Schwenkbereich Achse A: Freie Rotation,

8.10 Werkzeugschleifmaschinen

203

Drehen Achse B: 320°, Schwenkbereich Achse C: 240°. In Abb. 8.36 ist eine CNC-Spezial-Werkzeugschleifmaschine zum Nachschärfen von Bandsägeblättern dargestellt.

Abb. 8.36 CNC-Spezial-Werkzeugschleifmaschine zum Nachschärfen von Bandsägeblättern (Vollmer)

Charakteristische Merkmale der CNC-Spezial-Werkzeugschleifmaschine zum Nachschärfen von Bandsägeblättern Einsatzgebiet Automatisches Nachschärfen von Bandsägeblättern mit unterschiedlichen Zahnteilungen und Zahnformen Automatisierungsgrad CNC-gesteuert Anwendung Spezial Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Eine Werkstückachsen Eine Lineare Achsen Schleif- und Rückhub der Schleifscheibe, waagerechte Drehbewegung des Bandsägeblattes um einen Zahn Grundaufbau Auf einem Untergestell aufgebautes Gehäuse mit einem Werkzeugteil und einem Werkstückteil Besonderheiten Zwei CNC-Achsen

204

8 Schleifmaschinen

In Abb. 8.37 ist eine CNC-Spezial-Werkzeugschleifmaschine zum Schleifen von Bohrern und Fräsern dargestellt.

Abb. 8.37 CNC-Spezial-Werkzeugschleifmaschine zum Schleifen von Bohrern und Fräsern (Saacke) 1 Tisch, 2 Schleifkopf, 3 Querschlitten, 4 Drehtisch, 5 Werkstückträger

Charakteristische Merkmale der CNC-Spezial-Werkzeugschleifmaschine zum Schleifen von Bohrern und Fräsern Einsatzgebiet Schleifen von Bohrern und Fräsern Automatisierungsgrad CNC-gesteuert Anwendung Spezial Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Zwei: Y, Z Werkstückachsen Drei: X, A, W Lineare Achsen X, Y, Z Schwenk- und Drehachsen A, W

8.10 Werkzeugschleifmaschinen

205

Achse X Tisch längs Achse Y Schleifkopf senkrecht Achse Z Senkrechtständer quer Achse A Teilen der Werkstückspindel Achse W Schwenken des Werkstückträgers Grundaufbau Längsverfahrbarer Tisch und quer verfahrbarer Senkrechtständer fest gebunden, Schleifkopf auf den Führungen des Senkrechtständers senkrecht verfahrbar Ausstattung Integrierter Werkstückwechsler durch Pick-Up-Lader Besonderheiten Werkstückträger mit Direktantrieb auf Drehtisch angeordnet, integrierter Werkstückwechsler Technische Daten Max. Werkstückdurchmesser: 300 mm, Max. Werkstücklänge: 250 mm, Max. Schleifscheibendurchmesser: 175 mm, Verfahrweg Achse X: 340 mm, Verfahrweg Achse Y: 260 mm, Verfahrweg Achse Z: 840 mm, Teilung Achse A: 1–999, Schwenkbereich Achse W: 260°, Antriebsleistung Schleifspindel: 7 kW, Antriebsleistung der Achsantriebe X, Y, Z: 3 kW, Antriebsleistung Achsen A, W: 3 kW, Schleifspindeldrehzahl: stufenlos 2000 bis 10000 min–1, Werkstückspindeldrehzahl: Max. 600 min–1. In Abb. 8.38 ist eine CNC-Spezial-Präzisionswerkzeugschleifmaschine dargestellt.

Charakteristische Merkmale der CNC-SpezialPräzisionswerkzeugschleifmaschine Einsatzgebiet Schleifen von hochpräzisen Klein- und Kleinstwerkzeugen

206 Abb. 8.38 CNC-SpezialPräzisionswerkzeugschleifmaschine (Hawema) 1 Kreuztisch, 2 Schleifkopf, 3 Werkstückträger, 4 Schwenktisch, 5 Grundkörper

Automatisierungsgrad CNC-gesteuert Anwendung Spezial Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Zwei: Y, B Werkstückachsen Drei: X, Z, C Lineare Achsen X, Y, C Schwenk- und Drehachsen B, C Achse X Kreuztisch längs Achse Y Schleifkopf senkrecht Achse Z Kreuztisch quer Achse B Schwenken des Schwenktisches mit Schleifkopf

8 Schleifmaschinen

8.10 Werkzeugschleifmaschinen

207

Achse C Teilen der Werkstückspindel Grundaufbau Kreuzschlitten mit Werkstückträger und Schleifkopf werden auf dem Grundkörper in Portalbauweise aus Granit aufgebaut Ausstattungen Paletten-Ladesystem zum vollautomatischen Beladen von bis zu 500 Werkzeugen und Teilen, alternativ ein Pick-Up-Lader mit Drehscheibensystem mit je (nach Werkstückdurchmesser) 300 bis 400 Teilen Besonderheiten Direktangetriebene, wassergekühlte Hochpräzisions-Schleifspindel, Direktantrieb für den Werkstückträger (C-Achse), Hohe Steifigkeit und hohe Fertigungsgenauigkeit durch den Grundkörper in Portalbauweise aus Granit Technische Daten Max. Werkstückdurchmesser: 50 mm, Max. Werkstücklänge: 100 mm, Max. Schleifscheibendurchmesser: 125 mm, Verfahrweg Achse X: 360 mm, Verfahrweg Achse Y: 250 mm, Verfahrweg Achse Z: 220 mm, Teilen Achse C: 360°, Antriebsleistung Schleifspindel: 5,5 kW, Schleifspindeldrehzahl: stufenlos 0 bis 10000 min–1. In Abb. 8.39 ist eine CNC-Universal-Werkzeugschleifmaschine dargestellt.

Charakteristische Merkmale der CNC-Universal-Werkzeugschleifmaschine von Abb. 8.39 Einsatzgebiet Schleifen von Bohrern, Senkern, Reibahlen und Fräsern Automatisierungsgrad CNC-gesteuert Anwendung Universal Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Fünf Werkstückachsen Neun

208

8 Schleifmaschinen

Abb. 8.39 CNC -Universal-Werkzeugschleifmaschine (Saacke) 1 Schleifkopf, 2 Werkstückträger, 3 Ständer, 4 Bedienpult

Lineare Achsen Sieben Schwenk- und Drehachsen Sieben Manuelle Achsen Zwölf NC-Achsen Drehbewegung der Werkstückspindel Waagerechte lineare Bewegung Werkstücktisches Grundaufbau Schleifkopf und Werkstückträger auf verschiedenen Gestellbauteilen aufgebaut Besonderheiten Hohe Wirtschaftlichkeit, hohe Flexibilität, hoher Automatisierungsgrad und geringe Rüstzeit, Maschine ist mit moderner CNC-Technik ausgerüstet, hat gleichzeitig die Vorteile konventioneller manueller Werkzeugschleifmaschinen. Folgende Schleifoperationen können ohne Umrüsten mit einem Werkstückträger durchgeführt werden: Zylindrisches und konisches Spiralschleifen, Axiales und radiales Hinterschleifen, Bohrerspitzen Anschleifen, Rundschleifen und Flachschleifen Technische Daten Max. Werkstückdurchmesser: 240 mm, Schleifhub: 200 mm, Schleifspindeldurchmesser: 60 mm,

8.10 Werkzeugschleifmaschinen

209

Max. Schleifscheibendurchmesser: 175 mm, Antriebsleistung Schleifspindel: 1,1 kW, Schleifspindeldrehzahl: stufenlos 2000 bis 10000 min-1, Querverstellung Schleifkopf: 80 mm, Höhenverstellung Schleifkopf: 320 mm, Quer- und Längsverstellung Werkstückträger: 150 mm. In Abb. 8.40 ist eine CNC-Universal-Werkzeugschleifmaschine dargestellt.

Abb. 8.40 CNC-Universal-Werkzeugschleifmaschine (Ulmer Werkzeugschleiftechnik) 1 Kreuztisch, 2 Schleifkopf, 3 Werkstückträger, 4 Schleifspindelträger, 5 Bett

Charakteristische Merkmale der CNC-Universal-Werkzeugschleifmaschine von Abb. 8.40 Einsatzgebiet Universelles Herstellen und Nachschärfen von Präzisionswerkzeugen mit komplexen Geometrien in kleinen und mittleren Serien Automatisierungsgrad CNC-gesteuert Anwendung Universal Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Zwei: Y, B Werkstückachsen Drei: X, Z, C

210

8 Schleifmaschinen

Lineare Achsen Drei: X, Y, Z Schwenk- und Drehachsen Zwei: B, C Achse X Kreuztisch quer Achse Y Schleifkopf senkrecht Achse Z Kreuztisch längs Achse B Schwenken des Schleifkopfes Achse C Teilen der Werkstückspindel Grundaufbau Maschinenbett mit aufgebautem Kreuzschlitten und Schleifspindelträger Besonderheiten Umfangreiche Ausbauvarianten, zwei bis vier Schleifscheibensätze, drehmomentstarke Spindelantriebe, direkte Messsysteme, automatische Beladeeinrichtung für Werkstücke mit entsprechenden Paletten Technische Daten Schleifspindeldurchmesser: 100 mm, Verfahrweg Achse X: 270 mm, Verfahrweg Achse Y: 270 mm, Verfahrweg Achse Z: 550 mm, Teilen Achse C: 360°, Schwenken Achse B: 400°, Eilgang Achse X, Z: 20000 mm min–1, Eilgang Achse Y: 12000 mm min–1, Antriebsleistung Schleifspindel: 7,5/13 kW, Schleifspindeldrehzahl: Max. 11000 min-1, Werkstückspindeldrehzahl: Max. 55 min–1. In Abb. 8.41 ist eine CNC-Universal-Werkzeugschleifmaschine dargestellt.

Charakteristische Merkmale der CNC-Universal-Werkzeugschleifmaschine für Nachschärfbetrieb Einsatzgebiet Nachschärfen von Metallwerkzeugen

8.10 Werkzeugschleifmaschinen Abb. 8.41 CNC-UniversalWerkzeugschleifmaschine für Nachschärfbetrieb (Walter) 1 Maschinenständer, 2 Kreuzschlitten, 3 Schleifkopf, 4 Tisch, 5 Rundtisch, 6 Werkstückträger

Automatisierungsgrad CNC-gesteuert Anwendung Universal Hauptspindellage Waagerecht Werkzeugachsen Zwei: Y, Z Werkstückachsen Drei : X, A, C Lineare Achsen Drei: X, Y, Z Schwenk- und Drehachsen A, C

211

212

8 Schleifmaschinen

Achse X Tisch längs Achse Y Kreuzschlitten senkrecht Achse Z Kreuzschlitten quer Achse A Teilen der Werkstückspindel Achse C Schwenken des Werkstückträgers Grundaufbau Maschinenständer in geschlossener Portalbauweise mit aufgebautem Kreuzschlitten und Längstisch Ausstattung Automatisches Mess- und Positioniersystem für die radiale und axiale Positionierung des Werkzeugs, je nach Schleifprogramm übernimmt das Mess- und Positioniersystem verschiedene Messaufgaben wie Durchmesser, Teilung, Spiralsteigung und Schneidenlänge, Beladeeinrichtung für Werkstücke, die aus einem mit dem Schleifkopf verbundenen Greifer und einem mit dem Werkstückträger verbundenen Magazin besteht Besonderheiten Hohe Wirtschaftlichkeit und Flexibilität Technische Daten Verfahrweg Achse X: 460 mm, Verfahrweg Achse Y: 320 mm, Verfahrweg Achse Z: 660 mm, Teilen Achse A: ’, Schwenken Achse C: ±200°, Vorschubgeschwindigkeit X, Y, Z: 15000 mm min–1, Antriebsleistung Schleifspindel: 7 kW, Schleifspindeldrehzahl: 0 bis 9500 min–1. Charakteristische Merkmale und technische Daten von Werkzeugschleifmaschinen sind in Tab. 8.7 aufgestellt.

8.10 Werkzeugschleifmaschinen

213

Tab. 8.7 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Werkzeugschleifmaschinen Werkzeugschleifmaschine nach Abb.

8.33

Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Michael Deckel SO Einschneidefräser

Automatisierungsgrad Anwendung Werkzeugachsen Werkstückachsen Lineare Achsen Schwenk- und Drehachsen Achse X Achse Y Achse Z Achse A Achse B Achse C Grundaufbau

Ausstattung

Besonderheiten

8.34

Ewag WS11 Herstellen und Nachschleifen von hochpräzisen Kleinwerkzeugen und Teilen aus Stahl und Hartmetall Manuell Manuell Spezial Universal Eine Eine: Y Vier Fünf: X, Z, A, B, C Zwei Drei: X, Y, Z Drei Drei: A, B, C – Werkstückkopf quer – Schleifkopf senkrecht – Werkstückkopfhalter längs – Schwenken des Werkstückkopfes – Drehen der Werkstückspindel – Neigen des Werkstückkastens Auf einem Untergestell Auf einem Untergestell aufgebautes kompaktes aufgebautes kompaktes Gehäuse mit allen Gehäuse mit dem Mechanismen für die Teilkopf, Antriebsmotor, Bewegungen Abrichtvorrichtung, in sechs Achsen Messmikroskop Mess-Mikroskop, Meissel- Messoptik, Radius- und Kugelschleifapparat, halter, Abricht-Diamant, Hochfrequenzspindel Spannzangen Konstante WärmeIntegrierte Abrichteinausdehnung durch richtung, Messen in der hydrostatische SchleifMaschine spindel, hohe Präzision der Maschine

8.35 Schneeberger Corvus BBA Räumwerkzeuge und Wälzfräser

CNC Spezial Fünf: X, Y, Z, B, C Eine: A Drei: X, Y, Z Drei: A, B, C Kreuzschlitten längs Schleifkopf senkrecht Kreuzschlitten quer Teilen der Werkstückspindel Schwenken des Schleifkopfes Schwenken des Schleifkopfes Feststehender Tisch mit Werkstückträger und Kreuzschlitten mit Ständer auf dem Maschinenbett aufgebaut Palettenlader, Reitstock, Lünette, Abrichteinheit Gleichbleibende Präzision, hohe Abtragsleistung, Schnelligkeit

Technische Daten Antriebsleistung Schleifspindel Verfahrweg Achse X Verfahrweg Achse Y Verfahrweg Achse Z Schwenkbereich Achse A Drehen Achse B

0,25 kW

0,3 kW

–

– – – – –

100 mm 100 mm 100 mm –135°/+30°

1100, 1700, 3000 mm 300 mm 300 mm Freie Rotation 320°

Schwenkbereich Achse C Schleifspindeldrehzahl

– –

Werkstückspindeldrehzahl

–

0° bis ∞ ±15° 2500/3500// 6800 min–1 100 bis 1300 min–1

240° – –

214

8 Schleifmaschinen

Tab. 8.7 (Fortsetzung) Werkzeugschleifmaschine nach Abb.

8.36

8.37

8.38

Firma

Vollmer

Saacke

Hawema

Modell/Baureihe

CA 300

UWIE

Hawemat Präzisa

Einsatzgebiet

Nachschärfen von Bandsägeblättern mit unterschiedlichen Zahnteilungen

Schleifen von Bohrern und Fräsern

Schleifen von hochpräzisen Kleinstwerkzeugen

Automatisierungsgrad

CNC

CNC

CNC

Anwendung

Spezial

Spezial

spezial

Werkzeugachsen

Eine

Zwei: Y, Z

Zwei: Y, B

Werkstückachsen

Eine

Drei: X, A, W

Drei: X, Z, C

Lineare Achsen

Zwei

Drei: X, Y, Z

Drei: X, Y, Z

Schwenk- und Drehachsen

–

Zwei: A, W

Zwei: B, C

Achse X

Waagerechte Bewegung des Sägeblattes um einen Zahn

Tisch: längs

Kreuztisch längs

Achse Y

Schleif- und Rückhub der Schleifscheibe

Schleifkopf senkrecht

Schleifkopf senkrecht

Achse Z

–

Senkrechtständer quer

Kreuztisch quer

Achse A

–

Werkstückträger teilen

–

Achse W

–

Schwenken des Werkstückträgers

–

Achse B

–

–

Schwenken des Schwenktisches mit Schleifkopf

Achse C

–

–

Werkstückspindel teilen

Grundaufbau

Auf einem Untergestell aufgebautes Gehäuse mit einem Werkzeugteil und einem Werkstückteil

Längsverfahrbarer Tisch und quer verfahrbarer Senkrechtständer fest gebunden, Schleifkopf auf den Führungen des Ständers senkrecht verfahrbar

Kreuzschlitten mit Werkstückträger und Schleifkopf auf dem Grundkörper aus Granit in Portalbauweise aufgebaut

Ausstattung

–

Werkstückwechsler durch Pick-Up-Lader,

Paletten-Ladesystem oder Pick-Up-Lader

Besonderheiten

Zwei CNC-Achsen

Werkstückträger mit Direktantrieb auf Drehtisch angeordnet, integrierter Werkstückwechsel

Direktangetriebene Wassergekühlte Präzisions-Schleifspindel, direktangetriebener Werkstückträger

Max. Werkstückdurchm.

–

300 mm

50 mm

Max. Werkstücklänge

–

250 mm

100 mm

Max. – Schleifschebendurchmesser

175 mm

125 mm

Verfahrweg Achse X

–

340 mm

360 mm

Verfahrweg Achse Y

–

260 mm

250 mm

Verfahrweg Achse Z

–

840 mm

220 mm

Teilung Achse A

–

1–999

Achse C: 360°

Schwenkbereich Achse W

–

260°

–

Antriebsleistung Schleifsp.

–

7 kW

5,5 kW

Schleifspindeldrehzahl

–

2000 bis 10000 min–1

Technische Daten

Werkstückspindeldrehzahl

–

Max. 600 min

–1

0 bis 10000 min–1 –

8.10 Werkzeugschleifmaschinen

215

Tab. 8.7 (Fortsetzung) Werkzeugschleifmaschine nach Abb.

8.39

8.40

8.41

Firma

Saacke

Walter

Modell/Baureihe Einsatzgebiet

UWIC Schleifen von Bohrern, Senkern, Reibahlen und Fräsern

Automatisierungsgrad Anwendung Werkzeugachsen Werkstückachsen Lineare Achsen Schwenk- und Drehachsen Achse X Achse Y Achse Z Achse A

CNC Universal Fünf Neun 6 manuelle, 1 NC 6 manuelle, 1 NC – – – -

Ulmer Werkzeugschleiftechnik WZS 500 CNC Präzisionswerkzeuge mit komplexen Geometrien in kleinen und mittleren Serien CNC Universal Zwei: Y, B Drei: X, Z, C Drei: X, Y, Z Zwei: B, C Kreuztisch quer Schleifkopf senkrecht Kreuztisch längs –

Achse B

–

Achse C

–

Grundaufbau

Schleifkopf und Werkstückträger auf verschiedenen Gestellbauteilen aufgebaut.

Ausstattung

Werkstückträger beinhaltet Spiralgerät, Rundschleifeinheit, Hinterschleifeinrichtung Schleifen in einer Aufspannung, Hohe Wirtschaftlichkeit, hoher Automatisierungsgrad, geringe Rüstzeit

Zwei bis vier Schleifscheibensätze, umfangreiche Ausbauvarianten, Drehmomentstarke Spindelantriebe

– – – – – – 240 mm

270 mm 270 mm 550 mm – 400° Teilen 360° –

460 mm 320 mm 660 mm ’

200 mm 2000 bis 10000 min–1 1,1 kW

– Bis 11000 min–1 7,5/13 kW

– 0 bis 9500 min–1 7 kW

Besonderheiten

Technische Daten Verfahrweg Achse X Verfahrweg Achse Y Verfahrweg Achse Z Achse A Schwenken Achse B Teilen/Schwenk. Achse C Max. Werkstückdurchmesser Schleifhub Schleifspindeldrehzahl Antriebsleistung Schleifspindel

Schwenken des Schleifkopfes Teilen der Werkstückspindel Maschinenbett mit aufgebautem Kreuzschlitten und Schleifspindelträger

Direkte Messsysteme, automatische Beladeeinrichtung

Helitronic Basis Nachschärfen von Metallwerkzeugen

CNC Universal Zwei: Y, Z Drei: X, A, C Drei: X, Y, Z Zwei: A, C Tisch längs Kreuzschlitten senkrecht Kreuzschlitten quer Teilen der Werkstückspindel – Schwenken des Werkstückträgers Maschinenständer in geschlossener Portalbauweise, mit aufgebautem Kreuzschlitten und Längstisch Automatisches Messund Positioniersystem, Beladeeinrichtung für Werkstücke Hohe Wirtschaftlichkeit und Flexibilität

Schwenken ±200° –

216

8.11

8 Schleifmaschinen

Schleifzentren

Schleifzentren sind numerisch gesteuerte Schleifmaschinen, die mit einem Schleifscheibenwechsler in Verbindung mit einem Magazin und bei manchen Maschinen auch mit einem Werkstückwechsler ausgestattet sind. Dadurch weisen die Schleifzentren, wie die Bearbeitungszentren eine große Flexibilität auf. Nach der Anwendung werden Schleifzentren eingeteilt in folgende Maschinen: • Speziell für Werkzeugherstellung, • als Produktions-Schleifmaschinen. In Abb. 8.42 ist ein CNC-Schleifzentrum mit fünf CNC-gesteuerten Achsen dargestellt.

Abb. 8.42 Schleifzentrum mit fünf CNC-gesteuerten Achsen (Saacke) 1 Kreuzschlitten, 2 Werkstückspindelkasten, 3 Schleifkopf, 4 Ständer

Charakteristische Merkmale des Schleifzentrums mit fünf CNC-gesteuerten Achsen Einsatzgebiet Zylindrische und konische Fräser, Bohrer und Stufenbohrer, Formfräser, Rotierfräser, Gewindebohrer, Tieflochbohrer, Scheibenfräser, sowie Schneidräder und Holzbearbeitungswerkzeuge Anwendung Speziell für Werkzeugherstellung Werkzeugachsen Zwei: Y, B

8.11 Schleifzentren

217

Werkstückachsen Drei: X, Z, A Lineare Achsen Drei: X, Y, Z Schwenk- und Drehachsen Zwei: A, B Achse X Kreuzschlitten längs Achse Y Schleifkopf senkrecht Achse Z Kreuzschlitten quer Achse A Teilen der Werkstückspindel Achse B Schwenken des Schleifkopfes Grundaufbau Bett mit Kreuzschlitten und Ständer mit Schleifkopf fest gebunden Ausstattung Integrierter Werkstückwechsler mit Pick-Up-Lader, 3-D-Messtaster zum Positionieren und Vermessen der Werkzeuge Besonderheiten Gleichzeitiges automatisches Wechseln der Kühlmittelzuführung mit dem Schleifscheibensatz, Werkstückträger mit Direktantrieb, wassergekühlte Motorschleifspindel Technische Daten Max. Werkstückdurchmesser: 250 mm, Max. Schleiflänge: 430 mm, Spitzenhöhe: 195 mm, Verfahrwege: X-Achse: 625 mm, Y-Achse: 305 mm, Z-Achse: 305 mm, B-Achse: 240 Grad, Vorschubgeschwindigkeiten: X-Achse: 0 bis 15 m min-1, Y-Achse: 0 bis 15 m min–1, Z-Achse: 0 bis 15 m min–1, Aufnahme des Werkstückträgers: ISO 50, Durchmesser der Motorschleifspindel: 170 mm, Schleifscheibenaufnahme: HSK – C50, Werkstückaufnahme: ISO 50,

218

8 Schleifmaschinen

Max. Schleifscheibendurchmesser: 150 mm, Stufenlose Schleifspindeldrehzahl: 2000 bis 10000 min–1, Max. Werkstückspindeldrehzahl: 600 min–1, Auflösung X-, Y- und Z-Achse: 0,0001 mm, Auflösung B- und A-Achse: 0,0001 Grad, Schleifspindelantriebsleistung: 26 kW bei 100% ED, Antriebsleistung X-, Y-, Z-, A- und B-Achse: 3 kW. Abbildung 8.43a zeigt, wie der Werkstückwechsler das ungeschliffene Werkstück (in diesem Falle einen Spiralbohrer) aus der Werkstückpalette mit dem Greifer herauszieht.

Abb. 8.43 Werkstückwechsel des Schleifzentrums von Abb. 8.42 a) Das ungeschliffene Werkstück wird aus der Werkstückpalette herausgezogen b) Das Herausziehen des geschliffenen Werkstückes aus dem Werkstückspindelkasten 1 Greifer des Werkstückwechslers, 2 Werkstückpalette, 3 ungeschliffenes Werkstück, 4 Werkstückspindelkasten, 5 geschliffenes Werkstück

In Abb. 8.43b wird das Herausziehen des geschliffenen Werkstückes aus dem Werkstückspindelkasten mit dem Greifer dargestellt. Im nächsten Schritt werden das ungeschliffene Werkstück in die Werkstückaufnahme und das geschliffene in die Werkstückpalette eingesetzt. In Abb. 8.44 ist ein 5-Achsen Schleifzentrum dargestellt.

Charakteristische Merkmale des Schleifzentrums mit fünf CNC-gesteuerten Achsen Einsatzgebiet Herstellen und Nachschärfen von rotierenden und nichtrotierenden Werkzeugen und Teilen mit komplexen Geometrien

8.11 Schleifzentren

219

Abb. 8.44 Schleifzentrum mit fünf CNC-gesteuerten Achsen (Schütte) 1 Gestellbauteil, 2 Maschinenbett, 3 Maschinenständer, 4 Werkstückspindelkasten, 5 Senkrechtschlitten mit Schleifkopf

Anwendung Speziell für die Herstellung von Werkzeugen Werkzeugachsen Drei: Y, Z, C Werkstückachsen Zwei: X, A Lineare Achsen Drei: X, Y, Z Schwenk- und Drehachsen Zwei: A, C Achse X Werkstückträger längs Achse Y Ständer quer Achse Z Schleifkopf senkrecht Achse A Teilen der Werkstückspindel Achse C Schwenken des Schleifkopfes Grundaufbau Gestellbauteil mit Bett fest gebunden, auf dem Gestellbauteil längs verfahrbarer Werkstückträger, auf dem Bett quer verfahrbarer Ständer

220

8 Schleifmaschinen

Ausstattung Ladeeinrichtung als Pick-Up-Lader und automatische Abrichteinrichtung Besonderheiten Maschinenbett bildet mit Kühlschmierstoffbehälter eine Baueinheit, damit Wärme gleich-mäßig abgeführt wird, Schleifzentrum ist eine hochgenaue, flexible und vielseitig einsetzbare Universal-Werkzeugschleifmaschine, die in einem umfangreichen Baukasten an Zusatzausrüstungen für unterschiedliche Anwendungen flexibel einsetzbar ist, Drehstrom-Direktantriebe für Achsen A, C Technische Daten Verfahrwege: X-Achse: 400 mm, Y-Achse: 250 mm, Z-Achse: 250 mm, C-Achse: 225 Grad, Vorschubgeschwindigkeiten: X-Achse: 0,1 bis 24 m min-1, Y-Achse: 0,1 bis 24 m min-1, Z-Achse: 0,1 bis 24 m min-1, Stufenlose Schleifspindeldrehzahl: 0 bis 12000 min-1, Werkstückspindeldrehzahl: 0 bis 200 min-1, Auflösung X-, Y- und Z-Achse: ”0,0001 mm, Auflösung A-Achse: ”0,0002 Grad, Auflösung C-Achse: ”0,0002 Grad, Schleifspindelantriebsleistung: 10 kW bei 100% ED, Leistung des WerkstückSpindelkastens: 4,7 kW, Schleifscheibenaufnahme: HSK 50E, Aufnahme des Werkstückträgers: ISO 50. In Abb. 8.45 ist ein Fünf-Achsen-Schleifzentrum in Vertikalbauweise dargestellt.

Abb. 8.45 Ausschnitt aus dem Arbeitsraum des FünfAchsen-Schleifzentrums in Vertikalbauweise (Michael Deckel) 1 Senkrechtständer, 2 Bett, 3 Kreuzschlitten, 4 Tisch, 5 Schleifkopf, 6 Werkstückträger, 7 Schleifkörperwechsler, 8 Werkstückplätze

8.11 Schleifzentren

221

Charakteristische Merkmale des Fünf-Achsen-Schleifzentrums in Vertikalbauweise Einsatzgebiet Herstellen und Nachschärfen von nahezu allen Werkzeugen wie Bohrer, Fräser, Formfräser und andere Anwendung Speziell für Werkzeugherstellung Werkzeugachsen Zwei: Y, C Werkstückachsen Drei: X, Z, A Lineare Achsen Drei: X, Y, Z Schwenk- und Drehachsen Zwei: A, C Achse X Kreuzschlitten senkrecht Achse Y Tisch längs Achse Z Kreuzschlitten quer Achse A Teilen der Werkstückspindel Achse C Schwenken des Schleifkopfes Grundaufbau Bett mit Schleifkopf und Senkrechtständer mit Werkstückträger fest gebunden Ausstattung Werkstückwechsler als Pick-Up-Lader mit 16 variablen Werkstückplätzen Besonderheiten Patentierte Vertikalbauweise, digitale Antriebe, direkt angetriebene A-Achse, 6fach-Schleifkörperwechsler für bis zu 18 Schleifkörper Technische Daten Verfahrwege: X-Achse: 340 mm, Y-Achse: 240 mm, Z-Achse: 240 mm, C-Achse: 197 Grad,

222

8 Schleifmaschinen

Vorschubgeschwindigkeiten: X-, Y-, Z-Achse: 10 m min-1, Stufenlose Schleifspindeldrehzahl: 3000 bis 8000 min-1, Auflösung X-, Y- und Z-Achse: ”0,00026 mm, Auflösung A-Achse: ”0,0008 Grad, Auflösung C-Achse: ”0,00036 Grad, Schleifspindelantriebsleistung: 7,1 kW bei 100% ED, Schleifscheibenaufnahme: HSK 50E, Aufnahme des Werkstückträgers: ISO 50. Prinzip des Schleifkörperwechselns: • • • • • •

Schleifkörper ist in der Schleifspindel, Schleifkörperwechsler fährt in Greifposition, Schleifkörperwechsler zieht den Schleifkörper aus der Schleifspindel heraus, Schleifkörperwechsler schwenkt um 360/6 (60°), Schleifkörperwechsler setzt den neuen Schleifkörper in die Schleifspindel ein, Schleifkörperwechsler fährt in seine Ruhelage.

Die in den Abb. 8.42 bis 8.45 beschriebenen Schleifzentren werden speziell für die Herstellung und für das Nachschärfen von rotierenden und nichtrotierenden Werkzeugen angewandt. Es handelt sich hier um die Werkzeugschleifmaschinen mit dem automatischen Schleifscheibenwechsler. Schleifzentren werden auch als ProduktionsSchleifmaschinen mit automatischem Schleifscheibenwechsler konzipiert, sie werden für breite Anwendungen für das Schleifen im Pendelverfahren angewandt. In Abb. 8.46 ist ein als Starrtisch-Flachschleifmaschine mit drei Werkzeugachsen ausgeführte Schleifzentrum dargestellt. Dieses Schleifzentrum ist eine Produktions-Schleifmaschine.

Abb. 8.46 Schleifzentrum als Starrtisch-Flachschleifmaschine mit drei Werkzeugachsen (Mägerle) 1 Maschinenständer, 2 Schleifkopf, 3 Tisch, 4 Schwenktisch

Charakteristische Merkmale des Schleifzentrums als Starrtisch-Flachschleifmaschine mit drei Werkzeugachsen Einsatzgebiet Profil- und Flachschleifen im Pendelverfahren

8.11 Schleifzentren

223

Anwendung Als Produktions-Schleifmaschine Werkzeugachsen Drei: X, Y, Z Werkstückachsen Eine: C Lineare Achsen Drei: X, Y, Z Schwenk- und Drehachsen Eine: C Achse X Maschinenständer längs Achse Y Schleifkopf senkrecht Achse Z Maschinenständer quer Achse C Schwenken des Schwenktisches Grundaufbau Feststehender Tisch mit verfahrbarem Maschinenständer fest verbunden Ausstattung CNC-gesteuerte Teilapparate, Be- und Entladesysteme, Mess-Systeme Besonderheiten Modulare Bauweise, Maschine hoher Präzision und Flexibilität lässt sich auf spezifische Schleifprozesse abstimmen, Schwenktisch ermöglicht das Be- und Entladen während des Schleifzyklus und reduziert somit die Nebenzeiten Mögliche Konfigurationen Flachschleifmaschine mit Rundtisch, Flachschleifmaschine mit feststehendem Tisch, Zweispindel-Flachschleifmaschine mit feststehendem Tisch, Zweispindel-Flachschleifmaschine mit einer waagerechten und zwei senkrechten Spindeln mit Schwenktisch. Technische Daten Diese Baureihe wird abhängig von der Maschinenkonfiguration für die Hübe bis 5,5 m, Schleifspindelleistungen bis 100 kW und Schleifscheiben 400×230×127 mm ausgelegt, Schwenkbereich des Schwenktisches: 180°. In Abb. 8.47 ist ein Schleifzentrum mit einer waagerechten und einer senkrechten Spindel dargestellt. Diese Maschine ist eine Konfiguration des Schleifzentrums der gleichen Baureihe, wie das in Abb. 8.46 dargestellte Schleifzentrum.

224

8 Schleifmaschinen

Abb. 8.47 Schleifzentrum mit einer waagerechten und einer senkrechten Schleifspindel und einem feststehenden Tisch (Mägerle) 1 Maschinenständer, 2 waagerechter Schleifkopf, 3 senkrechter Schleifkopf, 4 feststehender Tisch

Charakteristische Merkmale des Schleifzentrums mit einer waagerechten und einer senkrechten Schleifspindel und einem feststehenden Tisch Einsatzgebiet Profil- und Flachschleifen im Pendelverfahren Anwendung Als Produktions-Schleifmaschine Werkzeugachsen Drei: X, Y, Z Lineare Achsen Drei: X, Y, Z Achse X Maschinenständer längs Achse Y Schleifkopf senkrecht Achse Z Maschinenständer quer Grundaufbau Feststehender Tisch mit verfahrbarem Maschinenständer fest verbunden Ausstattung CNC-gesteuerte Teilapparate, Be- und Entladesysteme, Mess-Systeme Besonderheiten Modulare Bauweise, die Maschine hoher Präzision und Flexibilität lässt sich auf spezifische Schleifprozesse abstimmen, Werkstücke werden auf dem feststehenden Tisch be- und entladen In Abb. 8.48 ist ein Schleifzentrum mit zwei waagerechten Schleifspindeln dargestellt.

8.11 Schleifzentren

225

Abb. 8.48 Schleifzentrum mit zwei waagerechten Schleifspindeln (Elb-Schliff) 1 Maschinenständer, 2 Kreuzschlitten, 3 oberer Schleifkopf, 4 Senkrechtschlitten, 5 unterer Schleifkopf, 6 Senkrechtschlitten, 7 Maschinenbett, 8 Untergestell, 9 Tisch

Charakteristische Merkmale des Schleifzentrums mit zwei waagerechten Schleifspindeln Einsatzgebiet Profilschleifen von kleineren Teilen, z. B. von Tannenbaumfüßen von Turbinenschaufeln und von Kipphebeln, gleichzeitiges Bearbeiten der oberen und der unteren Werkstückfläche Anwendung Als Produktions-Schleifmaschine Werkzeugachsen Drei: X, Y, Z Achse X Maschinenständer längs Achse Y Schleifkopf senkrecht Achse Z Maschinenständer quer Grundaufbau Maschinenbett auf dem der Kreuzschlitten geführt wird, ist mit dem Untergestell des Tisches fest verbunden, feststehender Tisch mit verfahrbarem Maschinenständer fest verbunden

226

8 Schleifmaschinen

Ausstattung Takttisch Besonderheiten Flexibles Schleifzentrum in modularer Bauweise, durch zwei übereinander positionierte Schleifköpfe können die obere und die untere Werkstückfläche gleichzeitig geschliffen werden, mit diesem Verfahren werden bessere Parallelität und Profilsymmetrie der Werkstücke erreicht, da sich die Schleifkräfte durch gleichzeitiges, beidseitiges Schleifen aufheben und die Werkstücke nicht umgerüstet werden müssen, beide Schleifköpfe senkrecht verstellbar Ausführungsvarianten Einspindler, Doppelspindler (wie dargestellt), Mit festem Tisch (wie dargestellt), Mit dem CNC-Rundtakttisch (Achse B). Technische Daten Schleiflänge (X-Achse): 400 und 700 mm, Schleifbreite (Z-Achse): 100, 300, 400 und 600 mm, Schleifhöhe (Y-Achse): 150 und 400 mm, Durchmesser des CNC-Takttisches: 600, 800 und 1000 mm, Leistung des Schleifspindelantriebes: 20, 27 und 28 kW, Schleifscheibendurchmesser: 400 und 500 mm, Schleifscheibenbreite: 100 mm. Charakteristische Merkmale und technische Daten von Schleifzentren sind in Tab. 8.8 aufgestellt.

Tab. 8.8 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Schleifzentren Schleifzentrum nach Abb.

8.42

8.44

8.45

Firma

Saacke

Schütte

Michael Deckel

Modell/Baureihe

UWID

WU 305

S20E

Einsatzgebiet

Zylindrische und konische Fräser, Bohrer, Formfräser

Herstellen und Nachschärfen von rotierenden und nichtrotierenden Werkzeugen und Teilen komplexer Geometrien

Herstellen und Nachschärfen nahezu aller Werkzeuge: Bohrer, Fräser, Formfräser

Hauptspindellage

Senkrecht

Waagerecht

Waagerecht

Anwendung

Speziell für Werkzeugherstellung

Speziell für Werkzeugherstellung

Speziell für Werkzeugherstellung

Werkzeugachsen

Zwei Y, B

Drei Y, Z, C

Zwei Y, C

Werkstückachsen

Drei X, Z, A

Zwei X, A

Drei X, Z, A

Lineare Achsen

Drei X, Y, Z

Drei X, Y, Z

Drei X, Y, Z

Schwenk- und Drehachsen

Zwei A, B

Zwei A, C

Zwei A, C

Achse X

Kreuzschlitten längs

Werkstückträger längs

Kreuzschlitten in der Schleifhubachse

Achse Y

Schleifkopf senkrecht

Ständer quer

Schleifkopf in der Zustellachse

Achse Z

Kreuzschlitten quer

Schleifkopf senkrecht

Kreuzschlitten in der Zustellachse

Achse A

Teilen der Werkstückspindel

Teilen der Werkstückspindel

Teilen der Werkstückspindel

Achse B

Schwenken des Schleifkopfes

–

–

Achse C

–

Schwenken des Schleifkopfes

Schwenken des Schleifkopfes

Grundaufbau

Bett mit Kreuztisch und Ständer mit Schleifkopf fest verbunden

Gestellbauteil mit Bett fest gebunden, auf dem Gestellbauteil längs verfahrbarer Werkstückträger, auf dem Bett quer verfahrbarer Ständer

Bett mit Schleifkopf und Senkrechtständer mit Werkstückträger fest gebunden

Ausstattung

Integrierter Werkstückwechsler mit Pick-UpLader, 3-D-Messtaster

Ladeeinrichtung als PickUp-Lader und automatische Abrichteinrichtung

Werkstückwechsler als Pick-Up-Lader mit 16 variablen Werkstückplätzen

Besonderheiten

Gleichzeitiges automatisches Wechseln der Kühlmittelzuführung mit dem Schleifscheibensatz, Werkstückträger mit Direktantrieb, wassergekühlte Motorschleifspindel

Maschinenbett bildet mit Kühlschmierstoffbehälter eine Baueinheit damit Wärme gleichmäßig abgeführt wird, flexible und vielseitig einsetzbare Universal-Werkzeugschleifmaschine

Patentierte Vertikalbauweise, digitale Antriebe, direkt angetriebene AAchse, 6-fach Schleifkörperwechsler für bis zu 18 Schleifkörper

Max. Werkstück φ

250 mm

–

–

Max. Schleiflänge

430 mm

–

–

Verfahrweg Achse X 625 mm

400 mm

340 mm

Verfahrweg Achse Y 305 mm

250 mm

240 mm

Verfahrweg Achse Z 305 mm

250 mm

240 mm

Schwenkbereich

B : 240°

C: 225°

C: 197°

Schleifspindelleist.

26 kW bei 100% ED

10 kW bei 100% ED

7,1 kW bei 100% ED

0 bis 12000 min–1

3000 bis 8000 min–1

Technische Daten

Schleifspindeldrehz. 2000 bis 10000 min–1

228

8 Schleifmaschinen

Tab. 8.8 (Fortsetzung) Schleifzentrum nach Abb.

8.46

8.47

8.48

Firma

Mägerle

Mägerle

Elb-Schliff

Modell/Baureihe

MGC

MGC

Micro-Cut 4 1/2

Einsatzgebiet

Profil- und Flachschleifen im Pendelverfahren

Profil- und Flachschlei- Profilschleifen von fen im Pendelverfahren kleineren Teilen, gleichzeitiges Bearbeiten der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks

Hauptspindellage

Waagerecht

Waagerecht und senkrecht

Waagerecht

Anwendung

Als Produktions-Schleifmaschine

Als ProduktionsSchleifmaschine

Als Produktions-Schleifmaschine

Werkzeugachsen

Drei: X, Y, Z

Drei: X, Y, Z

Drei: X, Y, Z

Werkstückachsen

Eine: C

–

–

Lineare Achsen

Drei: X, Y, Z

Drei: X, Y, Z

Drei: X, Y, Z

Schwenk- und Drehachsen

Eine: C

–

–

Achse X

Maschinenständer längs

Maschinenständer längs

Maschinenständer längs

Achse Y

Schleifkopf senkrecht

Schleifkopf senkrecht

Schleifkopf senkrecht

Achse Z

Maschinenständer quer

Maschinenständer quer Maschinenständer quer

Achse C

Schwenken des Schwenktisches

–

–

Grundaufbau

Feststehender Tisch mit verfahrbarem Maschinenständer fest verbunden

Feststehender Tisch mit verfahrbarem Maschinenständer fest verbunden

Maschinenbett auf dem der Kreuzschlitten geführt wird, ist mit dem Untergestell des Tisches fest verbunden

Ausstattung

CNC-gesteuerte Teilapparate, Be- und Entladesysteme, Mess-Systeme

CNC-gesteuerte Teilapparate, Be- und Entladesysteme, Mess-Systeme

Takttisch

Besonderheiten

Modulare Bauweise, Maschine hoher Präzision und Flexibilität, Schwenktisch ermöglicht Be- und Entladen während des Schleifzyklus

Maschine mit einer waagerechten und einer senkrechten Spindel, Werkstücke werden auf dem festsehenden Tisch be- und entladen

Flexibles Schleifzentrum in modularer Bauweise, durch zwei übereinander positionierte Schleifköpfe können die obere und die untere Werkstückfläche gleichzeitig geschliffen werden

Hübe bis

Bis 5500 mm

Bis 5500 mm

–

Schleifscheiben

400×230×127 mm

400×230×127 mm

φ 400 und 500 mm

Schleiflänge Achse X

–

–

400 und 700 mm

Schleifbreite Achse Z

–

–

100, 300, 400, 600 mm

Technische Daten

Schleifhöhe Achse Y

–

–

150 und 400 mm

Durchmesser des Takttisches

–

–

600, 800 und 1000 mm

Schleifspindelleistung

Bis 100 kW

Bis 100 kW

20, 27, 28 kW

8.12 Trennschleifmaschinen

229

8.12 Trennschleifmaschinen Trennschleifmaschinen werden zum Trennen von Stangenmaterial verschiedener Profile in Materialmagazinen, Wälzwerken, Schmieden und Stranggießereien verwendet. Bei der Bearbeitung der Werkstoffe höchster Festigkeit, wie z. B. hochwarmfeste CrNi-Stähle und rost- und säurebeständigen Stähle, haben die Trennschleifmaschinen auf Grund der hohen Wirtschaftlichkeit Sägemaschinen abgelöst. In Abb. 8.49 sind verschiedene Trennschleifverfahren schematisch dargestellt. Beim Kappschnitt (Abb. 8.49a), dem am häufigsten angewandten Trennschleifverfahren, führt die Schleifscheibe die radiale Vorschubbewegung mit vorgewählter Schnittgeschwindigkeit aus. Beim Drehschnitt (Abb. 8.49b), dem bevorzugten Trennschleifverfahren zum Trennen von Rohren, führt die Schleifscheibe die radiale Vorschubbewegung aus bei gleichzeitiger Drehbewegung des Werkstücks. Beim Fahrschnitt (Abb. 8.49c), dem bevorzugten Trennschleifverfahren zum Trennen von Werkstücken großer Breitenmaße, führt die Schleifscheibe die lineare Vorschubbewegung aus.

Abb. 8.49 Trennschleifverfahren a) Kappschnitt: Werkstück fest gespannt, radiale Vorschubbewegung der Trennschleifscheibe b) Drehschnitt: drehende Bewegung des Werkstücks, radiale Vorschubbewegung der Trennschleifscheibe c) Fahrschnitt: Werkstück fest gespannt, lineare Vorschubbewegung der Trennschleifscheibe d) Werkstück fest gespannt, lineare Bewegung der Schleifscheibe in der Z-Achse und des Werkstücks in der X-Achse

Beim Präzisions-Trennschleifverfahren (Abb. 8.49d), führen die Schleifscheibe die lineare Bewegung in der Z-Achse, das Werkstück in der X-Achse. Das Trennschleifen wird mit dünnen Trennschleifscheiben aus Siliziumkarbid, Aluminiumoxid und kubischem Bornitrid mit hoher Schnittgeschwindigkeit durchgeführt. Die Umweltbelastung entsteht durch starke Geräusche und Staub, der zum größeren Teil aus Werkstoff, zum geringeren Teil aus Schleifscheibenabrieb besteht. Trennschleifverfahren werden eingeteilt in Trockentrennen und Nasstrennen. In Abb. 8.50 ist eine für das Trockentrennen konzipierte Trennschleifmaschine dargestellt.

230

8 Schleifmaschinen

Abb. 8.50 Trennschleifmaschine für das Trockentrennen (Fröhlich) 1 Antriebsmotor, 2 Getriebe, 3 Hebel, 4 Rollgang für Werkstücktransport

Charakteristische Merkmale der Trennschleifmaschine für das Trockentrennen Einsatzgebiet Kreis-, Kreisring-, Quadrat-, Doppel T- und U-Profile Trennschleifverfahren Kappschnitt mit radialer Vorschubbewegung der Trennschleifscheibe Technologie Trockentrennen Tischausführung Fester Tisch Besonderheiten/Ausstattung Rollgang für Werkstücktransport, Messsystem, Ölnebelabscheider, spezielle Werkstückvorrichtungen Baugrößenanzahl Zwei Technische Daten Trennschleifscheiben: 400×4×40 mm und 500×5×40 mm, Schnittgeschwindigkeit: 80 m s–1, Antriebsleistung: 22 und 33 kW, Absaugleistung: ca. 2000 und 2500 m3 h–1. In Abb. 8.51 ist eine für das Trockentrennen konzipierte Trennschleifmaschine mit Koordinatentisch dargestellt. Charakteristische Merkmale der Trennschleifmaschine für das Trockentrennen mit Koordinatentisch Einsatzgebiet Kreis-, Kreisring-, Quadrat-, Doppel T- und U-Profile

8.12 Trennschleifmaschinen

231

Abb. 8.51 Trennschleifmaschine für das Trockentrennen mit Koordinatentisch (Fröhlich) 1 Koordinatentisch, 2 Trennschleifscheibe, 3 Schleifkopf, 4 Getriebe

Trennschleifverfahren Kappschnitt mit radialer Vorschubbewegung der Trennschleifscheibe Technologie Trockentrennen Tischausführung Koordinatentisch Werkstückachsen Zwei: X, Z Achse X Koordinatentisch längs Achse Z Koordinatentisch quer Besonderheiten/Ausstattung Rollgang für Werkstücktransport, Messsystem, Ölnebelabscheider, spezielle Werkstückvorrichtungen, kann mit Schiebetisch und Drehtisch ausgeführt werden Baugrößenanzahl Drei

232

8 Schleifmaschinen

Technische Daten Trennschleifscheiben: 400×3×22 mm, 400×4×40 mm und 500×5×40 mm, Antriebsleistung: 11 kW, 18,5 kW und 33 kW, Absaugleistung: 2000 m3 h–1, 3000 m3 h–1 und 4000 m3 h–1. In Tab. 8.9 sind Richtwerte für die Wahl des geeigneten Trennschleifscheibendurchmessers für verschiedene Profildurchmesser des Materials beim Trockentrennen nach Fröhlich aufgestellt. Tab. 8.9 Richtwerte für die Wahl des geeigneten Trennschleifscheibendurchmessers für verschiedene Profildurchmesser beim Trockentrennen nach Fröhlich Profil φ in mm

Trennscheibe φ in mm Kreis Quadrat Kreisring Doppel T-Profil U-Profil

300 50 50 60 60 60

400 90 70 90 80 80

500 120 100 150 120 120

600 150 120 180 160 160

800 180 160 230 200 200

1000 250 230 – – –

1250 300 270 – – –

In Abb. 8.52 ist eine Präzisions-Trennschleifmaschine für das Nasstrennen dargestellt.

Abb. 8.52 PräzisionsTrennschleifmaschine für das Nasstrennen (Uniprec) 1 Koordinatentisch, 2 Trennschleifscheibe

Charakteristische Merkmale der Präzisions-Trennschleifmaschine für das Nasstrennen Einsatzgebiet Alle Materialien in Forschung, Fertigung und Qualitätskontrolle

8.12 Trennschleifmaschinen

233

Trennschleifverfahren Lineare, senkrechte und Querbewegung Technologie Nasstrennen Tischausführung Koordinatentisch Werkzeugachsen Eine: Z Werkstückachsen Zwei: X, Y Achse X Koordinatentisch von vorn nach hinten und zurück Achse Y Koordinatentisch von links nach rechts und zurück Achse Z Schleifkopf mit Schleifscheibe senkrecht Besonderheiten/Ausstattung Präzisionsschleifen durch Koordinatenbewegungen, kundenbezogene Anwendung, integrierte Schnittprogramme, das Trennschleifen wird mit der senkrechten Bewegung des Schleifkopfes ausgeführt, bei manchen Werkstücken kommt noch die Bewegung des Koordinatentisches in der X-Achse hinzu Technische Daten Trennschleifscheibendurchmesser: 400 bis 800 mm, Antriebsleistung: 7,5 bis 22 kW, Schnitttiefen: bis 300 mm, Drehzahlen: 400 bis 2200 min-1, Verfahrwege X-, Y-, Z-Achse: 700/250/400, Positioniergenauigkeit Y-Achse (von links nach rechts und zurück): 0,01 mm, Kühlbehälter: 200 l, Steuerungsvarianten: wahlweise vom manuellen Vorschub bis hin zur CNCAutomation. In Abb. 8.53 ist eine Tischtrennschleifmaschine zum Zerlegen von Gusstrauben und Abtrennen von Steigern und Angüssen an Gussteilen dargestellt. Charakteristische Merkmale der Tischtrennschleifmaschine zum Abtrennen von Angüssen an Gussteilen Einsatzgebiet Zerlegen von Gusstrauben und Abtrennen von Steigern und Angüssen an Gussteilen Trennschleifverfahren Kappschnitt mit manueller radialer Vorschubbewegung der Trennschleifscheibe

234

8 Schleifmaschinen

Abb. 8.53 Tischtrennschleifmaschine zum Abtrennen von Angüssen an Gussteilen (Baumgarten) 1 Antriebsmotor, 2 Getriebe, 3 Trennschleifscheibe, 4 Tisch

Tischausführung Schiebetisch, ebener fester Maschinentisch, Koordinatentisch, Sonderaufbau Technologie Trockentrennen Besonderheiten/Ausstattung Speziell für den rauen Gießereibetrieb in robuster Ausführung mit entsprechend hoher Antriebsleistung konzipiert, saubere Trennschnitte, das Nachputzen dieser Trennstellen wird auf ein minimum reduziert Baugrößenanzahl Zwei Technische Daten Trennschleifscheibe: 400×4×40 mm und 500×5×40 mm, Antriebsleistung: 20 kW und 30 kW, Umfangsgeschwindigkeit: 80 m s–1. Die charakteristischen Merkmale und technische Daten von Trennschleifmaschinen sind in Tab. 8.10 aufgestellt.

8.12 Trennschleifmaschinen

235

Tab. 8.10 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Trennschleifmaschinen Trennschleifmaschine nach Abb.

8.50

8.51

8.52

8.53

Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Fröhlich TS 400/500 Kreis-, KreisringQuadrat-, Doppel T- und U-Profile

Fröhlich TSM-500c Kreis-, KreisringQuadrat-, Doppel T- und U-Profile

Uniprec WOCO TOP 700 Alle Materialien in Forschung, Fertigung und Qualitätskontrolle

Trennschleifverfahren Technologie Tischausführung

Kappschnitt mit radialer Vorschubbewegung Trockentrennen Fester Tisch

Kappschnitt mit radialer Vorschubbewegung Trockentrennen Koordinatentisch

Lineare senkrechte und Querbewegung Nasstrennen Koordinatentisch

Werkzeugachsen Werkstückachsen Achse X

– – –

– Zwei: X, Z Koordinatentisch längs

Baumgarten TM 500 D Zerlegen von Gusstrauben und Abtrennen von Steigern und Abgüssen Kappschnitt mit radialer Vorschubbewegung Trockentrennen Schiebetisch, Koordinatentisch – – –

Achse Y

–

Achse Z

–

Besonderheiten/ Ausstattung

Rollgang für Werkstücktransport, Messsystem, Ölnebelabscheider, spezielle Werkstückvorrichtungen

Baugrößenanzahl Technische Daten

Zwei

Trennschleifscheiben

400×4×40 und 500×5×40 mm

Schnittgeschwindigkeit Antriebsleistung

80 m s–1

Absaugleistung

22 und 33 kW

2000 und 2500 m3h-1 Verfahrwege X/Y/Z –

Eine: Z Zwei: X, Y Koordinatentisch von vorn nach hinten und zurück – Koordinatentisch von links nach rechts und zurück Koordinatentisch Schleifkopf quer senkrecht Rollgang für PräzisionsschleiWerkstückfen durch Koorditransport, natenbewegungen, Messsystem, kundenbezogene Ölnebelabschei- Anwendung, der, kann mit integrierte Schiebetisch und Schnittprogramme Drehtisch ausgeführt werden Drei –

–

– Speziell für den Gießereibetrieb in robuster Ausführung mit entsprechend hoher Antriebsleistung konzipiert

Zwei

400×3×22, 400×4×40 und 500×5×40 mm –

φ 400 bis 800 mm

400×4×40 und 500×5×40 mm

–

80 m s–1

11, 18,5 und 33 kW 2000, 3000 und 4000 m3h-1 –

7,5 bis 22 kW

20 und 30 kW

–

–

700/250/400 mm

–

236

8.13

8 Schleifmaschinen

Bandschleifmaschinen

Bandschleifmaschinen wurden ursprünglich zur Erzeugung ebener Auflage- und Dichtflächen im Automobilbau konzipiert. Heute haben die Bandschleifmaschinen ein breites Anwendungsspektrum und werden zum Schleifen von verschiedenen ebenen und runden Flächen erfolgreich angewandt. Als Anwendungsbeispiele werden folgende Bandschleifverfahren aufgeführt: • Außenschleifen von ebenen Flächen, • Außenschleifen von Wellen, • Innenschleifen von Bohrungen. Die Außen-Bandschleifverfahren sind in Abb. 8.54 schematisch dargestellt.

Abb. 8.54 Schematische Darstellung der Außen-Bandschleifverfahren a) Außenschleifen von ebenen Flächen, Schleifband mit zwei Rollen, linearbewegter Tisch b) Außenschleifen von ebenen Flächen, Schleifband mit drei Rollen, linearbewegter Tisch und Drehtisch c) Außenschleifen von Wellen, Schleifband mit zwei Rollen, drehende Bewegung der Welle, lineare Bewegung der Schleifeinheit 1 Schleifband, 2 Kontaktschuh, 3 Tisch, 4 Drehtisch, 5 Schleifeinheit, 6 Werkstück vc Schnittgeschwindigkeit, vw Werkstückgeschwindigkeit, vf l Längsvorschubgeschwindigkeit, fz Tiefenzustellung

Das Schleifen erfolgt mit einem mit Schleifkörnern bestückten umlaufenden endlosen Band 1, das durch zwei oder drei Rollen gespannt wird. Eine Rolle wird angetrieben, eine Rolle ist verschiebbar, damit das Schleifband gespannt werden kann. Beim Außenschleifen von ebenen Flächen (Abb. 8.54a, b) wird das Schleifband zwischen zwei Rollen auf seiner Rückseite durch den Kontaktschuh 2 abgestützt, damit der zum Zerspanen erforderliche Druck zwischen Schleifband und Werkstück erzeugt werden kann. Das Schleifband führt die Schnittgeschwindigkeit vc aus, die Vorschubbewegung mit der Längsvorschubgeschwindigkeit vf l wird entweder vom Tisch 3 mit dem

8.13 Bandschleifmaschinen

237

aufgespannten Werkstück (Abb. 8.54a, b) oder von der Schleifeinheit ausgeführt (Abb. 8.54c). Auf dem Tisch werden in manchen Fällen Drehtische 4 aufgebaut. Die Schleifeinheit, die aus Schleifband, Rollen, und Schleifantrieb besteht, ist auf den Führungen des Ständers höhenverstellbar (in Abb. 8.54 nicht dargestellt) und führt die Zustellbewegung fz aus. Beim Außenschleifen von Wellen (Abb. 8.54c) muss das Schleifband nicht abgestützt werden, da der zum Zerspanen erforderliche Druck über die Rolle übertragen wird. Das Schleifband führt die Schnittgeschwindigkeit vc aus, die Schleifeinheit 5 die Vorschubbewegung mit der Längsvorschubgeschwindigkeit vf l und die Zustellbewegung fz. Das zwischen einer Spitze und einem Futter zentrierte und vom Futter angetriebene Werkstück dreht sich mit der Werkstückgeschwindigkeit vw. In Abb. 8.55 ist eine Portal-Zweiband-Schleifmaschine dargestellt.

Abb. 8.55 Portal-Zweiband-Schleifmaschine mit angetriebenem Andruckwerkzeug und angetriebenem Fahrwagen mit Dreh- und Wendepositionierer (Kuhlmeyer) 1 Doppelständer, 2 Schleifeinheit, 3 Andruckwerkzeug, 4 Fahrwagen, 5 Maschinentisch

Charakteristische Merkmale der Portal-Zweiband-Schleifmaschine Einsatzgebiet Bearbeiten großer Bauteile wie Maschinenständer, Schaltschränke, Gestelle und ähnlicher geschweißten Teile für den Vor- und Nachschliff von Schweißnähten Schleifbandart Schleifband mit drei Rollen, die Bänder werden über eine, zwischen Antriebs- und Spannstation angeordnete Umlenkeinrichtung geführt Werkzeugachsen Zwei: X, Y Werkstückachsen Eine: Z

238

8 Schleifmaschinen

Achse X Waagerechte Verschiebung des Kontaktschuhs in der Schleifbandrichtung (vc-Richtung) Achse Y Senkrechte Verstellung der Schleifeinheit auf den Führungen des Doppelständers (fz-Richtung) Achse Z Waagerechte Bewegung des Fahrwagens (vf l -Richtung) oder mit einer Händlingeinrichtung Schwenkachsen Drei: Dreh- und Wendepositionierer Steuerung Speicherprogrammierbare Steuerung SPS für alle sechs Achsen Besonderheiten/Ausstattung Zweiband-Schleifmaschine in Portal-Bauweise, Staubsaughaube mit Ansaugstutzen φ 200 mm Baugrößenanzahl Zwei Technische Daten Hubtisch-Plattform: 2500×1000 mm und 3500×1000 mm, Maschinentisch: 3000×1000 mm und 4000×1000 mm, Vertikalverstellung der Schleifeinheit: 1500 mm, Schleifbandgeschwindigkeit: 5 bis 25 ms–1, Die Maschine ist mit einer Staubsaughaube mit Ansaugstutzen φ 200 mm ausgerüstet. In Abb. 8.56 ist eine Starrtisch-Portal-Bandschleifmaschine dargestellt.

Abb. 8.56 Starrtisch-Portal-Bandschleifmaschine (Kuhlmeyer) 1 Doppelständer, 2 Portal, 3 starrer Tisch, 4 Schleifeinheit, 5 Werkstück, 6 Schienen

8.13 Bandschleifmaschinen

239

Charakteristische Merkmale der Starrtisch-Portal-Bandschleifmaschine Einsatzgebiet Schweißnahtbearbeitung an Gestellen und für die Primer-Entfernung von Schiffswänden Schleifbandart Schleifband mit zwei Rollen Werkzeugachsen Drei: X, Y, Z Achse X Schleifeinheit quer Achse Y Senkrechte Verstellung des Portals auf den Führungen des Doppelständers Achse Z Waagerechte Bewegung des Fahrständers (vf l-Richtung) auf den Schienen Besonderheiten/Ausstattung Starrtischmaschine, Fahrständer Technische Daten Arbeitsbereiche: Längen bis 12 m; Breiten bis 6 m; Höhen bis 1,5 m. Abbildung 8.57 zeigt eine Bandschleifmaschine zum Außenschleifen von Wellen, Walzen und Zylindern, die nach der schematischen Darstellung von Abb. 8.54c konzipiert ist.

Abb. 8.57 Bandschleifmaschine zum Außenschleifen von Wellen, Walzen und Zylindern (Lehnert)

Charakteristische Merkmale der Bandschleifmaschine zum Außenschleifen von Wellen, Walzen und Zylindern Einsatzgebiet Walzen, Wellen aus Stahl, Chrom Schleifbandart Schleifband mit zwei Rollen

240

8 Schleifmaschinen

Werkzeugachsen Drei: vc-Richtung, vf l-Richtung, fz-Richtung Werkstückachsen Eine: vw-Richtung (Drehrichtung) Besonderheiten/Ausstattung Achsenzuordnung, einfache Aufnahme im Stahlhalter Technische Daten Bandmaße: von 40×1500 bis 200×4000 mm, Motorleistung: 1,5 bis 15 kW. Charakteristische Merkmale und technische Daten von Bandschleifmaschinen sind in Tab. 8.11 aufgestellt.

8.13 Bandschleifmaschinen

241

Tab. 8.11 Charakteristische Merkmale und technische Daten von Bandschleifmaschinen Bandschleifmaschine nach Abb.

8.55

Firma Modell/Baureihe Einsatzgebiet

Kuhlmeyer PZM Große geschweißte Bauteile wie Ständer, Schaltschränke

Schleifbandart Werkzeugachsen Werkstückachsen Achse X Achse Y

Achse Z Schwenkachsen Steuerung Befestigung des Werkstücks Besonderheiten/Ausstattung

8.56

Kuhlmeyer SPB Schweißnahtbearbeitung an Gestellen und für die Primer-Entfernung von Schiffswänden Schleifband mit drei Rollen Schleifband mit zwei Rollen Zwei: X, Y Drei: X, Y, Z – Eine: Z Kontaktschuh in SchleifSchleifeinheit quer bandrichtung (vc-Richtung) Senkrechte VerstelSchleifeinheit senkrecht lung des Portals auf ( fz-Richtung) den Führungen des Doppelständers Fahrständer waagerecht Fahrwagen waagerecht (vf l-Richtung) (vf l-Richtung) Drei: Dreh- und – Wendepositionierer SPS für sechs Achsen – Auf dem Maschinentisch Auf dem Maschinentisch

8.57 Lehnert Außen Walzen. Wellen aus Stahl, Chrom

Schleifband mit zwei Rollen Drei: vc- vf l- fz-Richtung Eine: vw -Richtung – –

– – – Zwischen der Spitze und dem Futter Achsenzuordnung, einfache Aufnahme im Stahlhalter

Zweiband-Schleifmaschine in Portalbauweise, Staubsaughaube mit Ansaugstutzen

Starrtisch-Fahrständer Maschine

3000×1000 und 4000×1000 mm 2500×1000 und 3500×1000 mm 1500 mm

–

–

–

–

–

–

Schleifbandgeschwindigkeit Ansaugstutzen Arbeitsbereich-Längen Arbeitsbereich-Breiten Arbeitsbereich-Höhen Bandmaße

5 bis 25 m s–1

–

–

φ 200 mm – – – –

– 12 m 6m 1,5 m –

Motorleistung

–

–

– – – – 40×1500 bis 200×4000 mm 1,5 bis 15 kW

Technische Daten Maschinentisch Hubtisch-Plattform Vertikalverstellung der Schleifeinheit

Kapitel 9

Läpp- und Feinschleifmaschinen

Mit den Läpp- und Feinschleifmaschinen werden hohe Oberflächengüte und hohe Form-, Lage- und Maßgenauigkeit erreicht. Die Kinematik von beiden Verfahren ist gleich, deshalb können für beide Verfahren fast die gleichen Maschinen verwendet werden.

9.1

Läpp- und Feinschleifverfahren

Beim Endbearbeiten von ebenen Flächen der Werkstücke werden Läppverfahren und Feinschleifverfahren angewandt. Beim Läppen gleiten das Werkstück und die Werkzeugscheibe aus Stahl oder Grauguss unter Verwendung einer Flüssigkeit mit losen Körnern aus Siliziumkarbid, Borkarbid, Aluminiumoxid oder Diamant beim fortwährenden Richtungswechsel aufeinander, wodurch ein Werkstofftrennen bewirkt wird. Beim Feinschleifen gleiten das Werkstück und die Werkzeugscheibe aus gebundenen Körnern aufeinander, wodurch ein Werkstofftrennen bewirkt wird. Das Feinschleifverfahren unterscheidet sich von dem konventionellem Schleifverfahren durch: • Große Kontaktfläche zwischen Werkstück und Werkzeug; • niedrige Schnittgeschwindigkeit; • Kinematik, da die Werkstückaufnahmen mit den Werkstücken sich wie die umlaufenden Räder eines Planetengetriebes bewegen. Diese Kinematik entspricht der Kinematik des Planparallelläppverfahrens. Nachteile des Läppverfahrens sind: • Sehr hohe Entsorgungskosten der Läppflüssigkeit als Sondermüll, • hoher Aufwand für die Reinigung der Werkstücke. Deshalb ist es zweckmäßig, die Vorteile der Läppkinematik im Hinblick auf die hohe Präzision zu erhalten und gleichzeitig das Problem des hohen Läppflüssigkeitsverbrauches mit einem Einsatz von gebundenen Schleifkörnern zu lösen, wie es beim Feinschleifverfahren der Fall ist [6]. B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_9, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

243

244

9 Läpp- und Feinschleifmaschinen

9.2 Arbeitsprinzip von Einscheibenläppmaschinen Wenn eine Fläche des Werkstücks bearbeitet werden soll, wird das Planläppverfahren mit formübertragendem Gegenstück angewandt. Die Bearbeitung wird auf einer Einscheibenläppmaschine durchgeführt. Das Arbeitsprinzip von Einscheibenläppmaschinen ist in Abb. 9.1 dargestellt. Abb. 9.1 Arbeitsprinzip von Einscheibenläppmaschinen 1 Werkstück, 2 Läppscheibe, 3 Werkstückaufnahme, 4 Hohlzylinder, 5 Halter, 6 Gehäuse, 7 Führungsbolzen

Die zu bearbeitenden Werkstücke 1 werden in den Öffnungen der Werkstückaufnahmen so aufgenommen, damit sie den zum Zerspanen erforderlichen Druck durch das Eigengewicht auf die Läppscheibe 2 ausüben können. Sie werden von der unteren Seite bei gleitender Bewegung von Werkstück und Läppscheibe unter Verwendung einer Flüssigkeit mit losen Körnern bearbeitet. Die Werkstückaufnahmen 3 (in Abb. 9.1 mit 12 Werkstücken) befinden sich in Hohlzylindern 4, die durch die Halter 5 gehalten werden. Bei der Drehung der Läppscheibe werden die Hohlzylinder mit den Werkstücken gegen die Halter geschoben, infolge der größeren Geschwindigkeit an der äußeren Seite der Läppscheibe drehen sich die Hohlzylinder um die eigene Achse in gleichem Sinne wie die Läppscheibe. Diese Drehung der Hohlzylinder ermöglicht das Läppen in allen Richtungen des Werkstücks. Die Halter werden durch die Führungsbolzen 7 auf dem Gehäuse 6 befestigt. Das kastenförmige Gehäuse kann beliebige Form aufweisen (in Abb. 9.1 ist ein quadratisches Gehäuse dargestellt).

9.3 Arbeitsprinzip von Zweischeibenläppmaschinen Bei der Bearbeitung beider Flächen des Werkstücks wird das Planparallelläppverfahren mit formübertragendem Gegenstück angewandt. Die Bearbeitung wird auf einer Zweischeibenläppmaschine durchgeführt. Das Arbeitsprinzip von Zweischeibenläppmaschinen ist in Abb. 9.2 dargestellt.

9.4 Zweischeibenläppmaschinen/Zweischeibenfeinschleifmaschinen

245

Abb. 9.2 Arbeitsprinzip von Zweischeibenläppmaschinen 1 Werkstück, 2 Werkstückaufnahme als Läuferscheibe, 3 untere Läppscheibe, 4 angetriebener innerer Stiftkranz, 5 stillstehender äußerer Stiftkranz

Die zu bearbeitenden Werkstücke 1 werden in den Öffnungen der Werkstückaufnahmen 2, die eine geringere Höhe als die Werkstücke haben so aufgenommen, dass sie von der oberen Seite durch die obere drehende Läppscheibe (in Abb. 9.2 nicht dargestellt), von der unteren Seite durch die untere drehende Läppscheibe 3 bearbeitet werden. Die Werkstücke werden unter Verwendung einer Flüssigkeit mit losen Körnern bei gleitender Bewegung von Werkstück und beiden Läppscheiben mit fortwährendem Richtungswechsel bearbeitet. Die Werkstückaufnahmen als Läuferscheiben bewegen sich wie die umlaufenden Räder eines Planetengetriebes zwischen dem angetriebenen inneren Stiftkranz 4 und dem stillstehenden äußeren Stiftkranz 5. Diese Drehung der Werkstückaufnahmen ermöglicht das Läppen in allen Richtungen des Werkstücks. Die Antriebe für den inneren Stiftkranz, für die oberen und unteren Läppscheiben sind getrennt. Der Vorschub beim Läppen wird durch den Druck eines Pneumatikzylinders auf die obere Läppscheibe erreicht.

9.4

Zweischeibenläppmaschinen/Zweischeibenfeinschleifmaschinen

Zweischeibenläppmaschinen und Zweischeibenfeinschleifmaschinen unterscheiden sind nur in Folgendem: • Die Scheiben bei Läppmaschinen sind aus Stahl oder Grauguss, bei Feinschleimaschinen aus gebundenen Körnern, • zu den Läppmaschinen gehört ein Läppmittelbehälter, • Läppmaschinen arbeiten mit geringerem maximalen Arbeitsdruck als die Feinschleifmaschinen, • die Scheibendrehzahl bei Läppmaschinen ist niedriger als bei Feinschleimaschinen, • Scheiben- und Werkstückantriebe sind bei Läppmaschinen für kleinere Leistungen als bei Feinschleifmaschinen ausgelegt.

246

9 Läpp- und Feinschleifmaschinen

Abbildung 9.3 zeigt eine Zweischeibenmaschine, die in drei Baugrößen als Läppund Feinschleifmaschine in modularer Bauweise konzipiert wird. Abb. 9.3 Zweischeibenmaschine (Peter Wolters) 1 obere Läppscheibe, 2 untere Läppscheibe

Charakteristische Merkmale der Zweischeibenmaschine Verschiedene Maschinenvarianten zum Läppen und Feinschleifen, gute Bedienbarkeit, schnell abnehmbare Maschinenverkleidungen, automatisch ausschwenkbare obere Arbeitsscheibe zur Be- und Entladung, separat regelbare Antriebe für die Oberscheibe, die Unterscheibe und den inneren Stiftkranz, Patentiertes Labyrinthsystem zur Kühlung der Arbeitsscheiben, hochgenaue pneumatische Belastungseinrichtung der oberen Arbeitsscheibe. Baugrößenanzahl Drei Technische Daten Scheibendurchmesser: 720/1020/1013/1160/1232 mm, Max. Arbeitsdruck: 1000/1300/1800/daN Scheibendrehzahl: 60/90/100 min–1, Scheibenantrieb: 6/8/12/16/24 kW, Werkstückantrieb: 2,5/3/6 kW. Abbildung 9.4 zeigt wie die in Abb. 9.3 dargestellte Zweischeibenmaschine durch den Einbau eines Ladetisches automatisiert wird. Charakteristische Merkmale der Zweischeibenmaschine mit dem Ladetisch Verschiedene Maschinenvarianten zum Läppen und Feinschleifen, gute Bedienbarkeit,

9.4 Zweischeibenläppmaschinen/Zweischeibenfeinschleifmaschinen

247

Abb. 9.4 Automatisierung der in Abb. 9.3 dargestellten Zweischeibenmaschine durch den Einbau eines Ladetisches (Peter Wolters) 1 Werkstück, 2 obere Arbeitsscheibe, 3 Werkstückaufnahme als Läuferscheibe, 4 Ladetisch 5 an-getriebener innerer Stiftkranz, 6 untere Läppscheibe

schnell abnehmbare Maschinenverkleidungen, automatisch ausschwenkbare obere Arbeitsscheibe zur Be- und Entladung, separat regelbare Antriebe für die Oberscheibe, die Unterscheibe und den inneren Stiftkranz, Patentiertes Labyrinthsystem zur Kühlung der Arbeitsscheiben, hochgenaue pneumatische Belastungseinrichtung der oberen Arbeitsscheibe. Baugrößenanzahl Drei Technische Daten Scheibendurchmesser: 720/1020/1013/1160/1232 mm, Max. Arbeitsdruck: 1000/1300/1800/daN Scheibendrehzahl: 60/90/100 min–1, Scheibenantrieb: 6/8/12/16/24 kW, Werkstückantrieb: 2,5/3/6 kW. Nach der Bearbeitung der Werkstücke 1 wird die obere Arbeitsscheibe 2 angehoben, die Werkstückaufnahmen als Läuferscheiben 3 werden in die Zu- und Abführposition gefahren. Der Außenstiftkranz wird in diesem Sektor abgesenkt und die erste Läuferscheibe auf das Entladeband des Ladetisches 4 gezogen. Eine freie Position entsteht, die nach einem Taktzyklus mit einer neuen Läuferscheibe belegt wird. Dieser Zyklus aus Weitertakten und parallelem Zu- bzw. Abführen wurde von der Firma Peter Wolters entwickelt und patentiert. Das Verfahren wird so lange durchgeführt, bis alle Läuferscheiben ausgewechselt worden sind. Zweischeibenläppmaschinen und Zweischeibenfeinschleifmaschinen werden so konzipiert, dass bei jeder Baugröße, bei Läppmaschinen geringere Arbeitsdrucke, geringere Drehzahlen und geringere Leistungen der Scheiben- und Werkstückantriebe, als bei Zweischeibenfeinschleifmaschinen erreicht werden.

Kapitel 10

Honmaschinen

Honmaschinen gehören zu den Feinstbearbeitungsmaschinen mit welchen eine hohe Oberflächengüte erzeugt wird, die eine Verbesserung der Maß- und Formgenauigkeit nach sich zieht. Honmaschinen werden eingeteilt in: • Langhubhonmaschinen, auch Ziehschleifmaschinen genannt, • Kurzhubhonmaschinen, auch Superfinish-Maschinen genannt.

10.1

Langhubhonmaschinen

Die Einsatzgebiete des Langhubhonens sind: • • • • • • •

Zylinderblöcke, Zylinderbuchsen, Pleuel, Hydraulikventile, Kompressoren, Steuerschieber und andere Bohrungen die mit höchster Oberflächengüte erzeugt werden sollen.

Bei den senkrechten Langhubhonmaschinen führt das vielschneidige Honwerkzeug eine Schnittbewegung aus, die aus einer drehenden und einer translatorischen hin- und hergehenden Bewegung besteht. Bei waagerechten Langhubhonmaschinen führt das Werkzeug eine Drehbewegung aus, die Hubbewegung wird vom Werkstück ausgeführt. Das Honwerkzeug richtet sich in der Bohrung aus und wird während der Bearbeitung zugestellt. Diese Bewegungen, die zum Langhubhonen erforderlich sind, werden wie folgt erzeugt: • Die drehende Bewegung der Honspindel wird von einem Drehstrommotor über die Riemen auf eine Nabe eingeleitet, die durch ein Keilwellenprofil mit der Honspindel verbundenen ist. Die Keilwellenverbindung ist beweglich, damit die Honspindel gleichzeitig die drehende und die translatorische Bewegung ausführen kann. • Die translatorische hin- und hergehende Bewegung der Honspindel wird bei kürzeren Hüben mechanisch, bei längeren hydraulisch erzeugt. B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_10, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

249

250

10 Honmaschinen

• Die Zustellbewegung der Honleisten wird mit Hilfe eines Hydraulikzylinders oder mit einer mechanischen Zustelleinrichtung erzeugt. Die Anordnung des Honwerkzeuges und die Aufnahme des Werkstückes in der Spannvorrichtung müssen so ausgeführt werden, dass entweder das Werkzeug oder das Werkstück mehrere Freiheitsgrade besitzt, damit eine gleichachsige Bearbeitung der gehonten Bohrung gewährleistet ist (Abb. 10.1). Schwerere Werkstücke, wie z. B. Zylinderblöcke und größere Steuergehäuse werden fest gespannt, das Honwerkzeug 2 wird über eine Doppelgelenkstange 3 mit der Honspindel verbunden (Abb. 10.1a). Leichtere Werkstücke, wie z. B. Pleuelstangen und Zahnräder werden schwimmend aufgenommen, das Honwerkzeug 2 wird über eine feste Antriebsstange 4 mit der Honspindel verbunden (Abb. 10.1b). Wenn Werkstücke mit hoher Bohrungsgenauigkeit bearbeitet werden sollen, wie z. B. Einspritzpumpenelemente und kleine Hydraulikventile, wird die Beweglichkeit der Werkstücke noch um zwei Freiheitsgrade durch die kardanische Aufnahme erweitert, das Honwerkzeug 2 wird über eine feste Antriebsstange 4 mit der Honspindel verbunden. Der Schwerpunkt des Werkstückes soll möglichst direkt unter die Kardanebene gelegt werden (Abb. 10.1c).

Abb. 10.1 Werkzeuganordnung und Werkstückaufnahme beim Langhubhonen nach Nagel [7] a) Pendelnde Anordnung des Honwerkzeuges, feste Werkstückaufspannung b) Starre Anordnung des Honwerkzeuges, schwimmende Werkstückaufnahme c) Starre Anordnung des Honwerkzeuges, kardanische Werkstückaufnahme 1 Werkstück, 2 Honwerkzeug, 3 Doppelgelenkstange, 4 feste Antriebsstange

Die kardanische Werkstückaufnahme ist eine Weiterentwicklung der schwimmenden Aufnahme des Werkstücks. Zweck dieser Entwicklung ist, die Beweglichkeit der zu honenden Werkstücke um zwei Freiheitsgrade zu erweitern, damit beim Honen kein äußerer Zwang auf das Werkstück einwirken kann. Besonders Werkstücke mit kleinen Bohrungsdurchmessern, wie z. B. Zahnräder, werden vorteilhaft übereinander angeordnet in den Pakethonvorrichtungen gleich-

10.1 Langhubhonmaschinen

251

zeitig gehont. Durch einen Stift in einer Zahnlücke kann die Drehmomentabstützung erfolgen. Bei den gestiegenen Anforderungen an die Formgenauigkeit und der Achslage der Bohrung mussten neue Vorrichtungsausführungen entwickelt werden. Es handelt sich hier um die kombinierten Systeme die von den in Abb. 10.1 dargestellten Systemen abgeleitet worden sind: • Pendelnde Anordnung des Honwerkzeuges, schwimmende Werkstückaufnahme, • pendelnde Anordnung des Honwerkzeuges, kardanische Werkstückaufnahme. Die neuen Systeme (Abb. 10.2) werden für höhere Formgenauigkeiten und höhere Schnittgeschwindigkeiten beim Langhubhonen angewandt. Dies gilt besonders beim Einsatz von Diamant- oder CBN-bestückter Honwerkzeugen, da hier mit höheren Schnittgeschwindigkeiten gehont wird. Durch diese Maßnahmen lassen sich die Vorteile der Diamant- oder CBNbestückter Honwerkzeuge voll nutzen.

Abb. 10.2 Werkzeuganordnung und Werkstückaufnahme beim Langhubhonen [7] a) Pendelnde Anordnung des Honwerkzeuges, schwimmende Werkstückaufnahme b) Pendelnde Anordnung des Honwerkzeuges, kardanische Werkstückaufnahme 1 Werkstück, 2 Honwerkzeug, 3 Doppelgelenkstange

Die Doppelgelenkstange wird bei beiden Werkzeuganordnungen oben und unten geführt. Anstatt einer pendelnden Gelenkstange kann eine Biegestange eingesetzt werden. Abbildung 10.3 zeigt ein Honwerkzeug mit Honbewegungen beim senkrechten Langhubhonen und die schematische Darstellung der Zustellbewegung der Honsteine.

252

10 Honmaschinen

Der Anpressdruck der Honbeläge ps bestimmt ihr Schneidverhalten beim Honvorgang. Deshalb werden die Zustelleinrichtungen so ausgelegt, dass der Anpressdruck der Honbeläge stufenlos eingestellt werden kann. Er wird in der Abhängigkeit von dem Hydraulikdruck ph, der Kolbenfläche Ak, der Honsteinfläche As und dem Winkel der Aufweitkonen ȕ nach folgender Gleichung ausgedrückt: ps =

ph ⋅ Ak As ⋅ tan β

Richtwerte für Anpressdrücke der Honbeläge sind in Tab. 10.1 aufgestellt. Tab. 10.1 Richtwerte für Anpressdrücke der Honbeläge nach Nagel [8] Honsteinsorte

Keramische Honsteine Kunstoffgebundene Honsteine Diamanthonleisten Bornitrid-Honleisten

Anpressdruck ps in Ncm–2 Vorhonen

Fertighonen

50 bis 250 200 bis 400 300 bis 700 200 bis 400

20 bis 100 40 bis 250 100 bis 300 100 bis 200

Bei den waagerechten Langhubhonmaschinen führt das Werkzeug eine Drehbewegung aus, die Hubbewegung wird vom Werkstück ausgeführt (Abb. 10.4). Bei den waagerechten Langhub-Handhonmaschinen (Abb. 10.4a) wird die Drehbewegung des Werkzeuges von der Honmaschine erzeugt, das Werkstück wird von Hand bewegt. Bei den waagerechten Langhubhonmaschinen mit Hubautomatik (Abb. 10.4b) werden die Drehbewegung des Werkzeuges und die Hubbewegung des Werkstücks maschinell erzeugt. Langhubhonmaschinen werden je nach der Größe des zu honenden Durchmessers, der Bohrungslänge und dem Automatisierungsgrad in vielen Ausführungsformen konzipiert. Für die Wahl der geeigneten Ausführungsform von Langhubhonmaschinen ist folgende Zusammenfassung maßgebend [7, 8, 9]: • Handhonmaschinen werden in waagerechter Ausführung gebaut, sie werden für kleinere Betriebe und Werkstätten für die Hondurchmesser von ca. 5 bis 100 mm und Honlänge bis ca. 150 mm konzipiert. • Waagerechte Langhubhonmaschinem mit Hubautomatik werden für die Bearbeitung von sehr langen Rohren konzipiert, auf diesen Honmaschinen werden Hondurchmesser bis ca. 1000 mm und Honlängen bis ca. 12000 mm bearbeitet. • Senkrechte Langhubhonmaschinen werden für Hondurchmesser in verschiedenen Baugrößen von ca. 5 bis 350 mm und Honlängen von ca. 10 bis 4000 mm konzipiert. • Für den Spindelantrieb werden diverse Antriebssysteme mit stufenlos regelbarem Drehzahlbereich verwendet.

10.1 Langhubhonmaschinen

253

Abb. 10.3 Schematische Darstellung der Zustellbewegung der Honsteine [8] a) Darstellung eines Honwerkzeuges mit Honbewegung beim senkrechten Langhubhonen b) Schema einer hydraulischen Zustelleinrichtung 1 Werkstück, 2 Honwerkzeug, 3 Honstein oder Diamanthonleiste, 4 Honsteinhalter, 5 Aufweitkonus, 6 Zustellstange, 7 Zustellkolben Ak Kolbenfläche, As Honsteinfläche, ph Hydraulikdruck, ps Anpressdruck der Honsteine, ȕ Winkel der Aufweitkonen

• Der Hubantrieb wird bei kürzeren Hüben elektromechanisch, bei längeren Hüben durch Hydraulikzylinder mit Proportional-Hubregelventil erzeugt, die Hublage und die Hubgeschwindigkeit sollen stufenlos regelbar sein. • Die Zustellbewegung der Honleisten wird mit Hilfe einer mechanischen Zustelleinrichtung mit oder ohne Kraftsteuerung, oder mit Hilfe eines Hydraulikzylinders erzeugt. • Die Tische der Langhubhonmaschinen werden je nach der Anwendung in verschiedenen Ausführungen konzipiert als: Festtische, Drehtische und Kreuztische. • Langhubhonmaschinen werden nach der gewünschten Produktivität und dem Automatisierungsgrad mit der automatischen Lade- und Entladeeinrichtungen und dem automatischen Werkzeugwechsler ausgerüstet. • Eine Kühlmittelanlage gehört zum Standard-Zubehör. • Je nach der Maschine werden direkte oder indirekte Messsysteme vorgesehen.

254

10 Honmaschinen

Abb. 10.4 Arbeitsprinzip von waagerechten Langhubhonmaschinen [9] a) waagerechte LanghubHandhonmaschine b) waagerechte Langhubhonmaschine mit Hubautomatik 1 Werkstück, 2 Honstein, 3 Honsteinhalter, 4 Aufweitkonus (Spreizkonus), 5 Honwerkzeug, 6 Honspindel

Das modulare Baukastensystem wird beim Honen vorteilhaft angewandt. Wie beim Bohren und Fräsen, werden auch beim Honen Bearbeitungszentren und feste und flexible Transferstraßen gebaut. In Abb. 10.5 ist ein Honzentrum für das Honen von Pleueln dargestellt.

Abb. 10.5 Honzentrum für das Honen von Pleuelstangen (Nagel) 1 Honspindel, 2 Rundtisch, 3 Werkstückpalette, 4 Pleuel, 5 Führungsbuchse

10.1 Langhubhonmaschinen

255

Das Honzentrum hat vier Honspindeln 1 und vier Rundtische 2, auf welchen je zwei Werkstückpaletten 3 aufgenommen werden. Die um 180° versetzte Pleuel 4 werden auf den Werkstückpaletten gespannt. Das Honzentrum ist mit dem automatischen Werkstücktransfer und zwei Handlings ausgerüstet. Charakteristische Merkmale des Honzentrums • Die Aufteilung der Prozesse ist frei wählbar, zum Beispiel: 4x großes Auge der Pleuelstange, 2x großes Auge und 2x kleines Auge, 3x großes Auge und 1x kleines Auge. • Kurze Umrüstzeiten. • Optimale Taktzeiten durch sehr kurze Nebenzeiten. Die Honwerkzeuge werden in der Führungsbuchse 5 geführt (wie in Abb. 10.2 dargestellt), damit höhere Formgenauigkeiten erreicht werden können. Die meisten modernen Honmaschinen sind mit automatischen Honmesseinrichtungen ausgerüstet, damit ohne Bezugnahme auf das Maß und die Art der Vorbearbeitung der Honvorgang beim Erreichen des Fertigmaßes abgeschlossen werden kann. In Abb. 10.6 ist eine automatische Honmesseinrichtung dargestellt. Das Messkaliber 1 ist als Fallhülse ausgebildet und über dem Honwerkzeug 2 an der Antriebsstange 3 zur Honspindel 4 angeordnet. Es tastet bei jedem Arbeitshub die zu honende Bohrung an, bis es beim Erreichen des Fertigmaßes in die Bohrung eintaucht. Sein oberer Rand, der als Scheibe ausgebildet ist, berührt einen Kontaktschalter 5, der Ausfahrtvorgang der Honspindel wird eingeleitet. Die dargestellte Lage des Messkalibers entspricht der Stellung vor dem Erreichen des gewünschten Maßes. Nach dem Erreichen des gewünschten Maßes taucht das Messkaliber in die Bohrung des Werkstücks 6, die untere Kante des Messkaliberflansches berührt die obere Kante des Flansches mit der Kühlmittelringdüse 7. Bei der Auslegung von Honmaschinen gelten folgende Richtwerte [8]: Geschwindigkeit des Axialhubes: va= 12 bis 25 m min–1, Umfangsgeschwindigkeit: vu= 20 bis 50 m min–1. Wirtschaftliche Bearbeitungszugaben für das Honverfahren werden nach Tab. 10.2 bestimmt.

Tab. 10.2 Wirtschaftliche Bearbeitungszugaben für das Honverfahren in mm [8] Werkstoffe

Gusseisen, Stahl ungehärtet, Sinter- und Leichtmetalle, Stahl gehärtet oder nitriert, Hartchrom

Bohrungsdurchmesser in mm 2 bis 15

15 bis 100

100 bis 500

0,02 bis 0,05

0,03 bis 0,08

0,06 bis 0,3

0,01 bis 0,03

0,02 bis 0,05

0,03 bis 0,1

256

10 Honmaschinen

Abb. 10.6 Automatische Honmesseinrichtung [10] 1 Messkaliber, 2 Honwerkzeug, 3 Antriebsstange, 4 Honspindel, 5 Kontaktschalter, 6 Werkstück, 7 Kühlmittelringdüse

10.2

Kurzhubhonmaschinen

Kurzhubhonmaschinen, auch als Superfinishmaschinen bezeichnet, sind Feinstbearbeitungsmaschinen, die dann angewandt werden, wenn mit den anderen Fertigungsmaschinen die geforderte Oberflächengüte und Formgenauigkeit nicht erreicht werden kann. Dazu gehören insbesondere Teile aus der Wälzlager-, Motoren- und Getriebeindustrie. Das Kurzhubhonverfahren ist ein Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden, bei dem eine Komponente der Schnittgeschwindigkeit eine Oszillationsbewegung ausführt. Die Schnittgeschwindigkeit vc setzt sich aus zwei Geschwindigkeiten zusammen: Aus der Umfangsgeschwindigkeit des Werkstücks vu und der Oszillationsbewegung mit der Geschwindigkeit des Axialhubes va. Durch die Überlagerung der zwei Schnittgeschwindigkeitskomponenten wird eine Oberfläche hoher Güte mit sich kreuzenden Bearbeitungsspuren erreicht. Die Oszillationsbewegung mit der Geschwindigkeit des Axialhubes va wird entweder vom Honstein oder vom Werkstück ausgeführt. Da mit kleinen Schwingungsamplituden gehont wird, wird noch eine axiale Vorschubbewegung mit der

10.2 Kurzhubhonmaschinen

257

Vorschubgeschwindigkeit vf eingeleitet, damit das Werkstück auf der ganzen Länge bearbeitet werden kann. Während der Bearbeitung wird der zum Zerspanen erforderliche Druck durch den Anpressdruck des Honsteines pan erreicht. Die Drehbewegung des Werkstücks wird bei der Aufnahme zwischen Spitzen vom Spindelstock eingeleitet. Bei der spitzenlosen Aufnahme des Werkstücks wird die Drehbewegung des Werkstücks durch die Tragwalzen eingeleitet. Die Kurzhubhonmaschinen werden nicht wie die meisten Werkzeugmaschinen als Standardmaschinen konzipiert, sondern gesondert für typische Teile wie Zylinderrollen, Ventilschäfte, Kurbelwellen und andere Teile entwickelt. Deshalb werden für jedes zu bearbeitende Werkstück die geeignete Technologie und Bauform angewandt. In den folgenden Abbildungen werden einige charakteristische Verfahren von Superfinishmaschinen (Supfina), die in der Wälzlager-, Motoren- und Getriebeindustrie angewandt werden, dargestellt. Bei der spitzenlosen Bearbeitung von Wellen (Abb. 10.7a) wird das Werkstück 1 (Zylinderrolle, Lagerrolle aus der Wälzlagerindustrie) spitzenlos aufgenommen und von Tragwalzen 2 angetrieben. Der Achsabstand der Walzen ist stufenlos einstellbar. Die Bearbeitung des Werkstücks übernimmt der Honstein 3, der die Oszillations-

Abb. 10.7 Kurzhunhonverfahren (Supfina) a) Spitzenlose Bearbeitung von Wellen b) Spitzenlose Bearbeitung des Ventilschaftes im Einstechverfahren c) Bearbeitung der Mittel- und Hublager von Kurbelwellen im Bandhonverfahren 1 Werkstück, 2 Tragwalze, 3 Honstein, 4 Hubschrittförderer, 5 Honband, 6 Bearbeitungsschale, 7 Umlenkrolle, 8 Meßsteurung vu Umfangsgeschwindigkeit, va Geschwindigkeit des Axialhubes, fe Einstechvorschub, pan Anpressdruck

bewegung mit der Geschwindigkeit des Axialhubes va mit dem Anpressdruck auf das Werkstück pan ausführt. Der Transport der Werkstücke erfolgt über einen zwischen den Walzen angeordneten Hubschrittförderer 4, der gleichzeitig drei Werkstücke transportiert. Am Hubschrittförderer angebrachte verstellbare Anschläge halten das Werkstück in der axialen Position. Bei der spitzenlosen Bearbeitung des Ventilschaftes im Einstechverfahren (Abb. 10.7b) wird das Werkstück 1 (Kegelrollen, Wellen mit Absätzen, Ventilschäfte in der Motorenindustrie) spitzenlos aufgenommen und von Tragwalzen 2 angetrieben. Der Honstein 3 führt die Oszillationsbewegung mit der axialen Geschwindigkeit va und die Werkzeugzustellung mit dem Einstechvorschub fe

258

10 Honmaschinen

aus. Die Walzendrehung ist stufenlos einstellbar, die Werkzeugzustellung erfolgt pneumatisch. Das Werkstück wird in derselben Aufnahme in einer Operation vorund fertigbearbeitet. Bei der Bearbeitung der Mittel- und Hublager von Kurbelwellen im Bandhonverfahren (Abb. 10.7c) führt das Werkstück 1 die Drehbewegung mit der Geschwindigkeit vu und die oszillierende axiale Bewegung mit der Geschwindigkeit va aus. Der Anpressdruck des Honbandes 5 auf das Werkstück pan wird durch die formgerecht ausgebildeten Bearbeitungsschalen 6 erreicht. Beim Einsatz der Meßsteurung 8 können die Mittel- und Hublager maßgenau hergestellt werden. Bei jedem Werkstückwechsel wird das Honband automatisch nachgezogen. In Abb. 10.8 ist die Bearbeitung der im Dreibackenfutter 1 gespannten und an der gegenüberliegenden Seite mit der Reitstockspitze 2 zentrierten Getriebewelle 3 dargestellt.

Abb. 10.8 Bearbeitung von Getriebewellen bei der Aufnahme zwischen Spitzen (Supfina) 1 Dreibackenfutter, 2 Reitstockspitze, 3 Getriebewelle, 4 Honstein, 5 Spindelstock vuUmfangsgeschwindigkeit, va Geschwindigkeit des Axialhubes, pan Anpressdruck

Die Bearbeitung des Werkstücks übernehmen die Honsteine 4, die die Oszillationsbewegung mit der Geschwindigkeit des Axialhubes va mit dem Anpressdruck auf das Werkstück pan ausführen. Die Zu- und Abführung der Werkstücke erfolgt mittels einer Taktkette mit Auflageprismen. Über eine unterhalb der Bearbeitungsstation angeordnete Hubstation wird die Getriebewelle in die jeweilige Bearbeitungsstation gehoben. Nach dem Spannen der Welle werden die einzelnen Nadellager-, Öldicht- und Ganglagersitze programmgesteuert bearbeitet. In Abb. 10.9 ist die Bearbeitung des Kegels von Synchronrädern schematisch dargestellt. Das Werkstück 1 wird mittels eines Spanndornes in der Bohrung der Werkstückspindel 2 gespannt. Die Bearbeitung des Synchronkegels 3 führt der mechanisch angetriebene Linearschwinger 4 durch. Um die Winkellage des Kegels beizubehalten, wird der Linearschwinger um den halben Kegelwinkel zur Werkstückachse geneigt, damit die Schwingachse parallel zur Lauffläche des Kegels verläuft. Der Honstein 5 wird senkrecht zur Bearbeitungsfläche pneumatisch angepresst.

10.2 Kurzhubhonmaschinen

259

Abb. 10.9 Bearbeitung des Kegels von Synchronrädern (Supfina) 1 Werkstück, 2 Werkstückspindel, 3 Synchronkegel des Werkstücks, 4 Linearschwinger, 5 Honstein vuUmfangsgeschwindigkeit, va Geschwindigkeit des Axialhubes, pan Anpressdruck

Alle linearen, kugeligen und sphärischen Laufbahnformen von Innen- oder Außenringen der Wälzlager werden in einer Aufspannung an Superfinishmaschinen bearbeitet. Für diese Bearbeitungsaufgaben werden die geeigneten Superfinish-Einheiten, die als Linearschwinger, Kreisschwinger und Band-Außenbearbeitungsgerät konzipiert werden, eingesetzt. Alle Superfinish-Einheiten sind mit NC-Verfahrschlitten ausrüstbar. Abbildung 10.10 zeigt die Superfinishbearbeitung des kugeligen Außenringes der Wälzlager mit dem Kreisschwinger.

Abb. 10.10 Superfinishbearbeitung des kugeligen Außenringes der Wälzlager mit dem Kreisschwinger (Supfina) 1 Werkstück, 2 Rollen-Zentrimatic, 3 Planscheibe, 4 Kreisschwinger

Das Werkstück 1 (Außenringes des Wälzlagers) wird mit Hilfe der bereichsverstellbaren Rollen-Zentrimatic 2 zentriert, auf Treiber und Planscheibe 3 magnetisch gespannt, die kugelige Laufbahn des Werkstücks wird mit dem Kreisschwinger 4 bearbeitet. Die Be- und Entladung erfolgt manuell oder optional über 2-fach NC-Portalgreifer.

Kapitel 11

Entgratmaschinen und Entgratwerkzeuge

Um die bei der spanenden Bearbeitung von Metall entstehenden Gräte zu beseitigen, werden Entgratmaschinen eingesetzt. Das Entgraten der Werkstücke ist nach DIN 31000, VDE 1000 und VDE 2244 vorgeschrieben, damit Verletzungsrisiken ausgeschlossen werden. Entgratete Werkstücke lassen sich außerdem schneller und passgenauer montieren, eine korrekte Oberflächenveredelung wird nur bei entgrateten Kanten möglich. Das Entgraten der Werkstücke kann durch Bürsten, Fräsen, Schleifen und durch das thermisch-chemische Entgraten, bezeichnet als TEM, durchgeführt werden. Es werden in diesem Abschnitt Entgratmaschinen mit Draht-Walzenbürsten behandelt, da mit diesem mechanischen Verfahren schnell und wirtschaftlich entgratet werden kann.

11.1

Entgratwerkzeuge

Als Entgratwerkzeug werden Entgratbürsten aus Stahldraht verwendet (Abb. 11.1). Für jeden bearbeitenden Werkstoff werden die geeigneten Entgratbürsten vorgesehen. Damit die Entgratbürsten während der gesamten Bearbeitungszeit identische Entgratergebnisse bringen, sind Umfanggeschwindigkeiten von 35 bis 45 m sí1 erforderlich, damit eine hohe Zentrifugalkraft die Bürstendrähte so ausrichtet, dass ausschließlich die Drahtspitzen mit hoher kinetischer Wucht auf das Werkstück treffen. Es sind aufwendige Materialerprobungen notwendig bis die Stahlqualitäten gefunden werden, die die Schnittleistung jedes einzelnen Drahtes über die gesamte Verschleißzeit der Bürste erhalten. Durch ein schuppenförmiges Abarbeiten des Drahtes entsteht ein permanenter „Selbstschärf-Effekt“.

B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_11, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

261

262

11 Entgratmaschinen und Entgratwerkzeuge

Abb. 11.1 Entgratbürsten aus Stahldraht (RSA)

11.2

Entgratmaschinen

Entgratmaschinen werden hautsächlich nach folgenden Arbeitsprinzipien konzipiert (Abb. 11.2): • Die Werkstücke 1 werden auf dem Maschinentisch 2 gespannt und unter zwei, im Winkel von 45° angeordneten, um eigene Achse A drehenden Walzenbürsten 3 in der Z-Achse durchgefahren. Bei der Rückwärtsbewegung wird die BürstenDrehrichtung geändert. Dieses Arbeitsprinzip wird für flächige, mit Durchbrüchen und Aussparungen versehene Bauteile angewandt (Abb. 11.2a). • Die sich um die eigene Achse drehenden Werkstücke 1 werden auf den beiden Förderketten 4 befestigt und zwischen zwei Walzenbürsten 3 in der Z-Achse durchgefahren. Jedes Hohlprofil wird dabei gleichzeitig innen und außen entgratet. Dieses Arbeitsprinzip wird für verschiedene Hohlprofile angewandt (Abb. 11.2b). • Besonders schwere und lange Werkstücke, gebogene Werkstücke und Profile mit extrem starkem Grat werden auf dem Gestellbauteil 5 gespannt und durch die Rotation der Walzenbürste 3 entgratet. Das Drehen der Werkstücke ist nicht erforderlich, da die Bürste die Drehung um die eigene Achse A mit hoher Drehzahl, dazu noch das Kreisen um die Rotationsachse B mit der niedrigen Drehzahl und die kontinuierliche Änderung der Arbeitsrichtung übernimmt (Abb. 11.2c). In der Einzelheit „d“ wird erläutert, wie die Werkstücke durch das Kreisen der Bürste am ganzen Umfang (von vier Seiten) entgratet werden. Nach dem Arbeitsprinzip von Abb. 11.2a werden die Entgratmaschinen der Fa. Kuhlmeyer konzipiert. Nach dem Arbeitsprinzip von Abb. 11.2b sind die Entgratmaschinen der Fa. RSA konzipiert. Beide Antriebseinheiten für die Walzenbürsten werden auf ein Maschinenbett aufgebaut, wobei eine Einheit fest, die andere auf Werkstücklänge verfahrbar montiert ist. Die Bürstenmitte wird auf Werkstückmitte justiert, wenn eine

11.2 Entgratmaschinen

263

Abb. 11.2 Arbeitsprinzipien von Entgratmaschinen a) Feststehendes Werkstück, verfahrbarer Maschinentisch, schräg angeordnete Walzenbürsten b) Die sich um die eigene Achse drehenden an Förderketten befestigten Werkstücke, waagerecht angeordnete Walzenbürsten c) Feststehendes Werkstück, um die Rotationsachse kreisende Bürsten Einzelheit „d“ 1 Werkstück, 2 Maschinentisch, 3 Walzenbürsten, 4 Förderkette, 5 Gestellbauteil

gleichmäßige Innen- und Außenentgratung gefordert wird. Ist eine stärkere Außenentgratung gefordert, wird die Bürste höher gefahren, wird eine stärkere Innenentgratung gefordert, wird die Bürste tiefer gefahren. Nach dem Arbeitsprinzip von Abb. 11.2c werden modular aufgebaute Rotationsentgratmaschinen der Fa. RSA konzipiert. Mit diesen Maschinen ist es möglich, unabhängig von der Werkstückgeometrie, eine gleichmäßige Entgratung sämtlicher Werkstückkanten zu erreichen. Es werden Ausführungen für symmetrische und asymmetrische Werkstückquerschnitte konzipiert. In der Einzelheit „d“ wird gezeigt, wie alle vier Seiten des nichtrunden Profils durch die Drehung der Walzenbürste um die eigene Achse A und das Kreisen um die Rotationsachse B entgratet werden. Abbildung 11.3 zeigt einen Entgratautomaten, der nach dem Arbeitsprinzip von Abb. 11.2b konzipiert worden ist.

264

11 Entgratmaschinen und Entgratwerkzeuge

Abb. 11.3 Entgratautomat nach dem Arbeitsprinzip von Abb. 11.2b (RSA)

Während Rundprofile über ihren Umfang abrollen und sich dabei von selbst um 360° drehen, erfolgt das zum Entgraten des gesamten Querschnitts notwendige Drehen nichtrunder Profile (rechteckige, oder ovale) durch entsprechende Wendeauflagen. Durch Drehung um 360° werden die Werkstücke rundum entgratet. In Abb. 11.4 wird die Drehung der Walzenbürste um die eigene Achse und das Kreisen um die Rotationsachse nach dem Arbeitsprinzip von Abb. 11.2c dargestellt. Diese Rotationsentgratmaschinen werden für die Werkstückquerschnitte 20×20 bis 130×130 mm, Antriebsleistungen 3,7 und 4,4 kW, Bürstendrehzahlen 1500 und 3000 miní1 ausgelegt.

Abb. 11.4 Darstellung der Drehung und des Kreisens der Walzenbürste nach dem Arbeitsprinzip von Abb. 11.2c (RSA)

Mit den in Abb. 11.2 dargestellten Arbeitsprinzipien ist es nicht möglich, sehr komplexe Profilformen der Werkstücke aus Aluminium und Leichtmetallen ohne

11.2 Entgratmaschinen

265

Werkzeugwechsel zu entgraten. Diese Aufgabe wird nach dem in Abb. 11.5 dargestellten Arbeitsprinzip gelöst: • Feststehendes Werkstück. • Das Werkzeug besteht aus einer sich um die eigene Achse drehenden Scheibe mit mehreren (16) am Scheibenumfang eingebauten Bürstensegmenten 1. • Die drehende Scheibe 2 mit Bürstensegmenten wird auf der Antriebsplanscheibe 3 exzentrisch aufgenommen und angetrieben, so dass ein Planetengetriebe entsteht (Abb. 11.5a). Dadurch entstehen die Bewegungslinien der Bürsten, die alle äußeren und inneren Konturen des komplexen Profils erreichen (Abb. 11.5b).

Abb. 11.5 Entgratung kompliziertester Profilformen ohne Werkzeugwechsel (RSA) a) Planetengetriebe b) Bewegungslinien der Drahtspitzen 1 Bürste, 2 Scheibe mit Bürsten, 3 Antriebsplanscheibe

Kapitel 12

Einzweckmaschinen

Einzweckmaschinen gehören zu den Einzelmaschinen, die zum Herstellen von Werkstücken konzipiert sind, die auf Universalmaschinen nicht wirtschaftlich bearbeitet werden können. Zu solchen Werkstücken gehören Verzahnungen, Gewinden, Extruderschnecken und andere Teile mit komplizierter Geometrie.

12.1 Verzahnende Maschinen Für die Bearbeitung von Zahnrädern werden folgende verzahnende Maschinen eingesetzt: Wälzfräs-, Profilfräs-, Wälzstoß-, Zahnflankenschleif-, Räum-, Zahnflankenschab-, Wälzschäl-, und Läppmaschinen. Wälzfräsmaschinen werden in zwei Bauformen ausgeführt: • Mit waagerechter Werkstückspindel, die zwischen Spindelkasten und Reitstock aufgenommen wird. • Mit senkrechter Werkstückspindel, die zwischen Rundtisch und Reitstock aufgenommen wird. Bei kleineren Breiten des Zahnrades muss das Werkstück durch den Reitstock nicht abgestützt werden. In Abb. 12.1 ist eine Wälzfräsmaschine mit waagerechter Werkstückspindel dargestellt. Die Wälzfräsmaschinen (mit waagerechter und senkrechter Werkstückspindel) verfügen über folgende sechs Achsen, die zum Wälzfräsen und zur genauen Positionierung des Fräsers zum Werkstück erforderlich sind: • Achse A: Drehung des Wälzfräsers 1 als Schnittbewegung, • Achse B: Drehung des Werkstücks 2 als drehende Vorschubbewegung, • Achse Z: Lineare Vorschubbewegung des Wälzfräsers in der axialen Achse des Werkstücks durch die Bewegung des Axialschlittens 3 an den Führungen des Maschinenbettes 4, • Achse X: Lineare Bewegung des Radialschlittens 5, • Achse C: Fräskopfschwenkung mit Hilfe des Schwenktisches 6, • Achse Y: Lineare Bewegung des Tangentialschlittens 7 an den Führungen des Schwenktisches. B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_12, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

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12 Einzweckmaschinen

Abb. 12.1 Wälzfräsmaschine mit waagerechter Werkstückspindel 1 Wälzfräser, 2 Werkstück, 3 Axialschlitten, 4 Maschinenbett, 5 Radialschlitten, 6 Schwenktisch, 7 Tangentialschlitten, 8 Spindelstock, 9 Reitstock

Das zwischen Spindelstock 8 und Reitstock 9 aufgenommene Werkstück wird vom Spindelstock angetrieben. Der Reitstock kann in der ZR-Achse verschoben werden, damit die Werkstücke verschiedener Länge aufgenommen werden können. Der Hüllkörper des Wälzfräsers ist eine zylindrische Evolventenschnecke, bei welcher die Schneckengänge durch Spannuten unterbrochen und die Flanken als Schneidzähne hinterschliffen werden. Der Wälzfräser wird durch die Schwenkung in der Achse C um den Steigungswinkel der Schnecke geneigt, damit bei der linearen axialen Vorschubbewegung des Wälzfräsers zwischen dem Wälzfräser und dem zu bearbeitenden Zahnrad eine Wälzbewegung ausgeführt werden kann. Nach der Bauform von Abb. 12.1 werden die neuesten Wälzfräsmaschinen der Firma Gleason-Pfauter konzipiert. Sie werden mit den Direktantrieben mit Permanentmagnetmotoren am Fräskopf und am Spindelstock ausgerüstet. Der große Schwenkbereich des Fräskopfes ermöglicht neben dem Wälzfräsen von Stirn- und Schneckenrädern auch das Fräsen von ein- und mehrgängigen Schnecken mittels Scheibenfräser. Weitere Merkmale der Maschine von Abb. 12.1 sind: Wälzführungen in den Linearachsen, große thermische Stabilität des Maschinenbettes durch Labyrinthkühlung, absolute Messsysteme, Ausstattung mit einem Portalladesystem. Die Maschinen von Abb. 12.1 werden in zwei Baugrößen mit folgenden technischen Daten konzipiert:

Werkstück-Nenndurchmesser bei automatischer Beschickung: Werkstück-Nenndurchmesser bei manueller Beschickung: Max. Fräserdurchmesser:

80/100 mm, 100/125 mm, 118 mm,

12.1 Verzahnende Maschinen Max. Fräserlänge: Max. Axialschlittenweg (Z-Achse): Max. Fräskopfschwenkwinkel (C-Achse) Nach links: Nach rechts: Max. Werkstückspindeldrehzahl: Fräserantriebsleistung: Fräserdrehzahlbereich: Eilganggeschwindigkeiten Z-Achse: X-Achse: Y-Achse:

269 160/180 mm, 220/320 mm, 45°, 115°, 3000 miní1, 7,5/14 kW, 200–5000/50–12000 miní1, 10000 mm miní1, 7500 mm miní1, 5000 mm miní1.

Abb. 12.2 Wälzfräsmaschine mit senkrechter Werkstückspindel (Gleason-Pfauter) 1 Wälzfräser, 2 Werkstück, 3 Axialschlitten, 4 Senkrechtständer, 5 Maschinenbett, 6 Schwenktisch, 7 Tangentialschlitten, 8 Tischdrehantrieb, 9 Gegenständer, 10 Reitstock

In Abb. 12.2 ist eine Wälzfräsmaschinen mit senkrechter Werkstückspindel dargestellt. Sie verfügt über sechs zum Wälzfräsen und die zur genauen Positionierung des Fräsers erforderlichen Achsen, wie die in Abb. 12.1 dargestellte Maschine: • Achse A: Drehung des Wälzfräsers 1 als Schnittbewegung, • Achse B: Drehung des Werkstücks 2 als drehende Vorschubbewegung, • Achse Z: Lineare Vorschubbewegung des Wälzfräsers in der axialen Achse des Werkstücks, durch die Bewegung des Axialschlittens 3 an den Führungen des Senkrechtständers 4, • Achse X: Lineare Bewegung des Senkrechtständers senkrecht zur Werkstückachse auf den Führungen des Maschinenbettes 5, • Achse C: Fräskopfschwenkung mit Hilfe des Schwenktisches 6, • Achse Y: Lineare Bewegung des Tangentialschlittens 7 auf den Führungen des Schwenktisches. Das Werkstück wird von dem im Maschinenbett eingebauten Tischdrehantrieb 8 aufgenommen und angetrieben. Die Werkstücke größerer Länge werden

270

12 Einzweckmaschinen

durch den an den Führungen des Gegenständers 9 in der ZR-Achse verschiebbaren Reitstockes 10 abgestützt. Der Gegenständer ist auf dem Maschinenbett fest verschraubt. Der Wälzfräser ist durch die Schwenkung in der Achse C um den Steigungswinkel der Schnecke geneigt, damit bei der linearen axialen Vorschubbewegung des Wälzfräsers zwischen dem Wälzfräser und dem zu bearbeitenden Zahnrad eine Wälzbewegung ausgeführt werden kann. Nach der in der dimetrischen Perspektive dargestellten Bauform von Abb. 12.2 werden die neuesten Wälzfräsmaschinen der Firma Gleason-Pfauter konzipiert. Die Maschinen werden in fünf Baugrößen mit folgenden technischen Daten ausgeführt: Werkstück-Nenndurchmesser Max. Fräserdurchmesser: Max. Fräserlänge: Max. Axialschlittenweg (Z-Achse): Max. Tischdrehzahl: Fräserantriebsleistung: Fräserdrehzahlbereich: Eilganggeschwindigkeiten Z-Achse: X-Achse und Y-Achse:

800/1200/1600/2000/2400 mm, 270/350/370 mm, 300/375/400 mm, 700 mm, 15/10/8/6/4 miní1, 22/30/35 kW, 25–250/20–200 miní1, 4000 mm miní1, 3000 mm miní1.

Wichtigste Merkmale der Maschine sind: Wälzführungen in den Linearachsen, hydrostatische Tischlagerung, spielfreies Doppelschneckenrad-Teilgetriebe, höchste Rund- und Planlaufgenauigkeit des Werkstücks. In Abb. 12.3 ist eine Wälzstoßmaschine zum Stoßen von außen- und innenverzahnten Stirnrädern dargestellt. Beim Wälzstoßen führt das Schneidrad 1 den parallel zur Werkstückachse Z verlaufenden Stoßhub und eine drehende Bewegung in der A-Achse aus. Das Werkstück 2 führt die drehende Bewegung in der B-Achse so aus, dass eine kontinuierliche Wälzbewegung mit dem Schneidrad erreicht wird. Während des Rückhubs erfolgt eine um einige Zentimeter große Abhebung des Schneidrades vom Werkstück in der X-Achse. Vor dem nächsten Stoßhub macht das Schneidrad die Bewegung zum Werkstück in der X-Achse, die gleich groß wie die Abhebung ist. Einzelne Bewegungen werden ausgeführt durch: • Achse A: Drehbewegung des Schneidrades durch die Stoßspindel 3, • Achse B: Drehbewegung des Werkstücks durch den Rundtisch 4, • Achse Z: Lineare Bewegung des Axialschlittens 5 auf den Führungen des Maschinenständers 6, • Achse X: Lineare Bewegung des Maschinenständers 6 auf den Führungen des Maschinenbettes 7.

12.1 Verzahnende Maschinen

271

Abb. 12.3 Wälzstoßmaschine zum Stoßen von außen- und innenverzahnten Stirnrädern 1 Schneidrad, 2 Werkstück, 3 Stoßspindel, 4 Tisch, 5 Axialschlitten, 6 Maschinenständer, 7 Maschinenbett

Nach der in Abb. 12.3 dargestellten Bauform werden die neuesten Wälzfräsmaschinen der Firma Gleason-Pfauter konzipiert. Die Maschinen werden in fünf Baugrößen mit folgenden technischen Daten ausgeführt: Werkstück-Nenndurchmesser: Max. Schneidraddurchmesser bei mechanischem Stoßkopf: Max. Schneidraddurchmesser bei hydraulischem Stoßkopf: Max. Stoßspindeldrehzahl bei mechan. Kopf: Max. Stoßspindeldrehzahl bei hydraul. Kopf: Max. Hublänge bei mechanischem Kopf: Max. Hublänge bei hydraulischem Kopf: Max. Verzahnbreite bei mechanischem Kopf: Max. Verzahnbreite bei hydraulischem Kopf: Hubzahlbereich der Stoßspindel bei mech. Kopf: Hubzahlbereich der Stoßspindel bei hydr. Kopf: Stoßspindelantriebsmotor bei mech. Kopf: Oder

800/1200/1600/2000/2400/ 2800 mm, 200 mm, 260/300 mm, 27 miní1, 8/6 miní1, 225 mm, 380/650 mm, 200 mm, 350/600 mm, 30–500 miní1, 80 miní1, 22 kW, hydraulisch,

Max. Schnittgeschwindigkeit bei mech. Kopf: Max. Schnittgeschwindigkeit. bei hydr. Kopf: Tischdurchmesser: Max. Tischdrehzahl:

100 m miní1, 50/30 m miní1, 800/1200/1400/1870 mm, 15/10/8/6/4 miní1.

Wichtigste Merkmale der Maschine sind: • Die modulare Bauweise ermöglicht, dass einzelne Baugruppen wie Tisch oder Maschinenbett flexibel miteinander kombiniert werden. Die bei den Wälzstoßmaschinen eingesetzte Plattform wird auch bei Wälzfräs- und Schleifmaschinen verwendet. • Wälzführungen in den Linearachsen.

272

12 Einzweckmaschinen

• Hydrostatische Tischlagerung und Spielfreies Doppelschneckenrad-Teilgetriebe ermöglichen einen großen Drehzahlbereich bei höchster Rund- und Planlaufgenauigkeit des Werkstücks. • Es sind mechanische und hydraulische Stoßköpfe verfügbar, damit mit verschiedenen Hublängen und Hubzahlbereichen eine breite Werkstückpalette berücksichtigt werden kann. • Mechanische und hydraulische Stoßköpfe haben hydrostatische Spindel. Mit Profilschleifmaschinen (Abb. 12.4) werden einzelne Zahnlücken mittels Profilschleifscheiben, auch Formschleifscheiben genannt, erzeugt. Abb. 12.4 Profilschleifmaschine 1 Profilschleifscheibe, 2 Vorschubschlitten, 3 Maschinenständer, 4 Maschinenbett, 5 Werkstück, 6 Spindelstock, 7 Abrichteinrichtung, 8 Schwenktisch, 9 Abrichtwerkzeug, 10 Reitstock, 11 Gegenständer, 12 Tisch

Die Schleifscheiben enthalten das Gegenprofil der zu bearbeitenden Verzahnung und werden für jede Zahngeometrie entsprechend profiliert. Die Profilschleifmaschinen verfügen über folgende Achsen, die zum Profilschleifen erforderlich sind: • Achse A: Drehung der Profilschleifscheibe 1 als Schnittbewegung, • Achse Z: Lineare Vorschubbewegung der Profilschleifscheibe in der axialen Achse des Werkstücks, durch die Bewegung des Vorschubschlittens 2 an den Führungen des Maschinenständers 3, • Achse X: Radiale Zustellung der Profilschleifscheibe durch die lineare Bewegung des Maschinenständers senkrecht zur Werkstückachse auf den Führungen des Maschinenbettes 4, • Achse Y: Lineare Verschiebung der Profilschleifscheibe, • Achse B: Drehung des Werkstücks 5 durch den Rundtisch 12, • Achse C: Drehung des Spindelstockes 6 und der Abrichteinrichtung 7 mit Hilfe des Schwenktisches 8, • Achse D: Drehung des Abrichtwerkzeuges 9, • Achse Yab: Lineare Bewegung der Abrichteinrichtung, • Achse Zab: Lineare Bewegung der Abrichteinrichtung, • Achse ZR: Lineare Verschiebung des Reitstockes 10 am Gegenständer 11.

12.1 Verzahnende Maschinen

273

Die lineare Bewegung der Abrichteinrichtung in den Achsen Yab und Zab ist erforderlich, damit die Doppelevolventenform der Profilschleifscheibe erzeugt werden kann. Die Profilschleifmaschinen sind CNC-gesteuert, damit eine genaue Abhängigkeit bei den linearen Bewegungen in den zwei Abrichtachsen eingehalten werden kann. Die Werkstücke größerer Länge werden durch den an den Führungen des Gegenständers 11 in der ZR-Achse verschiebbaren Reitstockes 10 abgestützt. Der Gegenständer ist auf dem Maschinenbett fest verschraubt. Nach der dargestellten Bauform von Abb. 12.4 werden die neuesten Wälzfräsmaschinen der Firma Gleason-Pfauter konzipiert. Die Maschinen werden in sechs Baugrößen mit folgenden technischen Daten ausgeführt: Werkstück-Nenndurchmesser: Maximaler Axialschlittenweg (Achse Z ): Maximale schleifbare Profiltiefe: Maximale Schleifscheiben-Antriebsleistung: Schleifscheiben-Spindeldrehzahl: Schleifscheibendurchmesser: Schleifscheibenbreite: Eilganggeschwindigkeiten axial (Achse Z ): Eilganggeschwindigkeiten radial (Achse X ): Tischdurchmesser: Tischhöhe:

800/1200/1600/2400/2800 mm, 700 mm, 80 mm, 24 kW, 1200–6300 miní1, 400 mm, 80 mm, 6000 mm miní1, 3000 mm miní1, 800/1200/1400/1870/2500 mm, 950 mm.

Für die Herstellung von Spiral- und Hypoidkegelrädern werden CNC-Spiralkegelrad-Wälzfräsmaschinen eingesetzt. Die Schneiden des Fräskopfes dringen in das kegelförmige Werkstück beim Drehen des Fräskopfes und des Werkstücks so ein, dass bei einem kontinuierlichen Wälzfräsverfahren ein Kegelrad mit gekrümmten Zähnen, Spiralkegelrad genannt, erzeugt wird. Die Spiralkegelräder mit Zyklo-Palloid-Verzahnung, System Klingelnberg werden auf den Spiralkegelrad-Wälzfräsmaschinen der Firma Klingelnberg hergestellt. Für die Herstellung von Spiralkegelrädern mit Spiral- und Hypoidkegelrädern, System Gleason stehen die Spiralkegelrad-Wälzfräsmaschinen der Firma Gleason zur Verfügung. Die Spiralkegelräder beider Systeme werden nach den Werksnormen von Klingelnberg und Gleason erfasst. Bei den Spiralkegelrädern System Klingelnberg fallen die Teilkegelspitzen mit dem Schnittpunkt der Räderachsen nicht zusammen. Bei den Spiralkegelrädern System Gleason fallen die Teilkegelspitzen mit dem Schnittpunkt der Räderachsen zusammen. In Abb. 12.5 ist die Achsenzuordnung einer CNC-Spiralkegelrad-Wälzfräsmaschine, System Gleason in isometrischer Perspektive dargestellt, Abb. 12.6 ist die Außenansicht der im Eingriff befindenden Werkstücks und des Fräsers. Diese Maschinen verfügen über folgende Achsen, die zum Herstellen von Spiral- und Hypoidkegelräder erforderlich sind:

• Achse A: Werkstück-Drehachse,

• Achse C: Fräser-Drehachse,

274

12 Einzweckmaschinen

• Achse B: Schwenkschlitten ermöglicht die Einstellung auf den gewünschten Teilkegelwinkel,

• Achse Z: horizontale Linearbewegung der Fräserachse, • Achse X: Linearbewegung der Werkstückspindel, • Achse Y: Vertikale Linearbewegung der Fräserachse. Abb. 12.5 Achsenzuordnungen einer CNC Spiralkegelrad-Wälzfräsmaschine, System Gleason

Abb. 12.6 Teilansicht der Spiralkegelrad-Wälzfräsmaschine (Gleason) 1 Werkstück als Spiralkegelrad, 2 Fräser als Messerkopf

Technische Daten der in Abb. 12.5 dargestellten CNC-Spiralkegelrad-Wälzfräsmaschine: Max. Übersetzung: Max. Schwenkwinkelbereich – Achse B:

10:1, –5 bis 90 Grad,

12.1 Verzahnende Maschinen

275

Max. Verfahrweg – Achse Y: Max. Verfahrweg – Achse X: Max. Verfahrweg – Achse Z: Verfahrgeschwindigkeiten – X-, Y-, Z-Achse:

–102 bis 178 mm, –102 bis 152 mm, 51 bis 304 mm, 7400 mm min−1,

Drehzahl – Achse A, Einzelteilverfahren: Drehzahl – Achse A, kont. Teilverfahren: Drehzahl – Achse C:

0 bis 75 min−1, 0 bis 375 min−1, 30 bis 500 min−1.

Wichtigste Merkmale der Maschine sind: • Hohe Maßhaltigkeit, erzielt durch einfache Konstruktion und große Steifigkeit der Gestellbauteile aus Grauguss, • hohe Oberflächengüte, • sehr kurze Einrichtzeit der Maschine, einschließlich Wechsel von Werkzeug und Werkstückaufnahme, • Druckluftbetriebenes Späneabfuhrsystem, • Temperatur-Kompensationseinrichtung für die Zahndicke, • Trockenbearbeitung (ohne Kühlmittel) möglich, • Einsatz von beschichteten Hartmetall-Fräswerkzeugen, • Schnittgeschwindigkeiten bis 300 m miní1, • Sechs-Achsen CNC-gesteuert, • durchgehende Online-Fehlerüberwachung, • alle Linearachsen (X,Y,Z-Achsen) werden durch digitale Servoantriebe über Präzisions-Kugelrollspindeln angetrieben, • die Schwenkachse (Achse B) wird durch digitale Servoantriebe angetrieben, • die Werkstück- und Fräserachsen (A-,C-Achsen) werden durch digitale Direktantriebe angetrieben. Außer der beschriebenen CNC-Spiralkegelrad-Wälzfräsmaschine von Abb. 12.5 werden noch zwei größeren Spiralkegelrad-Wälzfräsmaschinen von der Fa. Gleason mit folgenden technischen Daten gebaut: Max. Übersetzung: Max. Schwenkwinkelbereich – Achse B: Max. Verfahrweg – Achse Y: Max. Verfahrweg – Achse X: Max. Verfahrweg – Achse Z: Verfahrgeschwindigkeiten – X-, Y-, Z-Achse: Drehzahl – Achse A: Drehzahl – Achse C:

10:1, –5 bis 90 Grad, ±175 und +300 bis –375 mm, 25 bis 350 und 200 bis 550 mm, 125 bis 600 und 310 bis 700 mm, 10000 und 6250 mm miní1, 900 miní1, 900 miní1.

Charakteristische Merkmale und technische Daten von verzahnenden Maschinen sind in Tab. 12.1 aufgestellt.

276

12 Einzweckmaschinen

Tab. 12.1 Charakteristische Merkmale und technische Daten von verzahnenden Maschinen Maschine nach Abb.

12.1

12.2

12.3

Firma Modell/Baureihe Maschinenart Einsatzgebiet

Gleason-Pfauter P 60 Wälzfräsmaschine Gerad- und schrägverzahnte Stirnräder, Schneckenräder Waagerecht Fünf: A, Z, X, C, Y Eine: B Drei: X, Y, Z Drei: A, B, C

Gleason-Pfauter P 800/1200 Wälzfräsmaschine Gerad- und schrägverzahnte Stirnräder, Schneckenräder Senkrecht Fünf: A, Z, X, C, Y Eine: B Drei: X, Y, Z Drei: A, B, C

Gleason-Pfauter P 800 S bis P2800 ES Wälzstoßmaschine Gerad- und schrägverzahnte Stirnräder, Kegelräder

Radialschlitten quer

Senkrechtständer quer

Tangentialschlitten in Fräserachse Axialschlitten längs Drehung des Wälzfräsers Drehung des Werkstücks Schwenkung des Fräskopfes Auf dem Maschinenbett Spindelstock Reitstock und Axialschlitten mit Radialschlitten, Tangentialschlitten, Schwenktisch aufgebaut Zwei

Tangentialschlitten in Fräserachse Axialschlitten senkrecht: Drehung des Wälzfräsers Drehung des Werkstücks Schwenkung des Fräskopfes Auf dem Maschinenbett Ständer, Tisch und Gegenständer mit Axialschlitten, Schwenktisch und Tangentialschlitten aufgebaut Fünf

Fünf

80/100 mm

800/1200/1600/2000/ 2400 mm 270/350/370 mm – 300/375/400 mm – – 15/10/8/6,4 miní1

800/1200/1600/2000/ 2400/2800 mm – 260/300 mm – – – 15/10/8/6,4 miní1

Hauptspindellage Werkzeugachsen Werkstückachsen Lineare Achsen Schwenk- und Drehachsen Achse X Achse Y Achse Z Achse A Achse B Achse C Grundaufbau

Baugrößenanzahl Technische Daten Werkstückdurchmesser Max. Fräser φ Max. Schneidrad φ Max. Fräserlänge Verfahrweg Achse Z Schwenken Achse C Werkstückspindeldrehzahl Fräserdrehzahlbereich Eilganggeschwindigkeit Achse X Eilganggeschwindigkeit Achse Z Max. Stoßspindeldrehzahl Max. Hublänge Max. Verzahnbreite Hubzahlbereich Max. Schnittgeschwindigkeit

118 mm – 160/180 mm 220/320 mm –45° +115° 3000 miní1

Senkrecht Drei: A, X, Z Eine: B Zwei: X, Z Zwei: A, B Maschinenständer waagerecht – Axialschlitten senkrecht Drehung des Schneidrades Drehung des Werkstücks – Auf dem Maschinenbett Ständer und Tisch mit Axialschlitten aufgebaut

200–5000/50–12000 miní1 25–250/20–200 miní1 7500 mm miní1 3000 mm miní1

– –

10000 mm miní1

4000 mm miní1

–

–

–

8/6 miní1

– – –

– – –

380/650 mm 350/600 mm 80 miní1

–

50/30 m miní1

Technische Daten bei Wälzstoßmaschine gelten für hydraulische Stoßköpfe

12.1 Verzahnende Maschinen

277

Tab. 12.1 (Fortsetzung) Maschine nach Abb. Firma Modell/Baureihe Maschinenart Einsatzgebiet

12.4

Gleason-Pfauter P 800 G bis P 2800 G Profilschleifmaschine Gerad- und schrägverzahnte Stirnrädern bei höchsten Anforderungen an Maß- und Gestaltungsgenauigkeit Hauptspindellage Senkrecht Werkzeugachsen Acht: A, C, D, X, Y, Z, Yab, Zab Werkstückachsen Eine: B Lineare Achsen Fünf: X, Y, Z, Yab, Zab Schwenk- und Drehachsen Vier: A, B, C, D Maschinenständer waagerecht Achse X Schleifscheibe axiale Richtung Achse Y Vorschubschlitten senkrecht Achse Z Yab Abrichteinrichtung axiale Richtung Abrichteinrichtung senkrecht Zab Drehung der Profilschleifscheibe Achse A Drehung des Werkstücks Achse B Schwenkung der Schleifscheibe und der Achse C Abrichteinrichtung Drehung des Abrichtwerkzeuges Achse D Grundaufbau Auf dem Maschinenbett Ständer, Tisch und Gegenständer mit Vorschubschlitten, Schwenktisch, Spindelstock und Abrichteinrichtung aufgebaut Baugrößenanzahl Sechs Technische Daten Werkstückdurchmesser 800/1200/1600/2400/ 2800 mm 700 mm Max. Weg Achse Z Max. schleifbare Profiltiefe 80 mm Antriebsleistung 24 kW Schleifscheibe Schleifscheibendrehzahl 1200–6300 miní1 Schleifscheiben400 mm durchmesser Schleifscheibenbreite 80 mm Tischdurchmesser 800/1200/1400/1870/2500 mm Eilganggeschwindigkeit 3000 mm miní1 Achse X Eilganggeschwindigkeit 6000 mm miní1 Achse Z Steuerung – Schwenkbereich Achse B – – Verfahrweg Achse X – Verfahrweg Achse Y – Verfahrweg Achse Z Verfahrgeschwindigkeit – Achse X, Y, Z

12.5 Gleason-Pfauter Phoenix 175 HC Spiral-Kegelrad-Wälzfräsmaschine Spiral- und Hypoidkegelräder

Waagerecht Drei: C, Y, Z Drei: A, B, X Drei: X, Y, Z Drei: A, B, C Werkstück quer Fräser senkrecht Fräser in Achsrichtung – – Drehung des Werkstücks Schwenkung des Werkstücks Drehung des Fräsers – Auf dem Maschinenbett Ständer und Werkstückträger, mit Senkrechtschlitten, Schwenktisch, Spindelstock und Fräskopf aufgebaut – – – – – – – – – – – CNC –5° bis 90° –102 bis 152 mm –102 bis 178 mm 51 bis 304 mm 7400 mm miní1

278

12.2

12 Einzweckmaschinen

Gewindeherstellmaschinen

Gewinde können an verschiedenen Universalwerkzeugmaschinen, oder an speziell zur Fertigung von Gewinden konzipierten Gewindeherstellmaschinen gefertigt werden. In Abb. 12.7 ist eine handbediente Außengewindeschneidmaschine für die Klein- und Mittelserienfertigung dargestellt. Abb. 12.7 Handbediente Außengewindeschneidmaschine mit handbetätigtem selbstzentrierendem Spannschraubstock (Weeren) 1 Werkstück, 2 Gewindeschneidkopf, 3 Schneidbacke, 4 Spannschraubstock, 5 Handhebel, 6 Zahnstange, 7 zylindrische Führungen, 8 Aufnahmeplatte, 9 Spindelstock

Das Außengewinde wird am Werkstück 1 mit dem Gewindeschneidkopf 2 gefertigt. Der Gewindeschneidkopf ist ein in der Vorschubrichtung und in der Schnittrichtung mehrprofiliges Werkzeug, das aus vier tangential zugeordneten Schneidbacken 3 besteht, die sich nach dem Erreichen der gewünschten Gewindelänge öffnen, damit der Eilgang in die Ausgangsposition zurück eingeleitet wird. Die Maschine verfügt über folgende Achsen die zur Fertigung von Außengewinde notwendig sind: • Achse A: Gewindeschneidkopf-Drehachse, • Achse X: Handbedienter linearer Arbeitshub des Spannschraubstockes 4 mit dem gespannten Werkstück. Der lineare Arbeitshub wird durch den handbetätigten Zahnstangenvorschub ausgeführt. Vom Handhebel 5 wird die Drehbewegung von einem Zahnrad (in Abb. 12.7 nicht dargestellt) auf die am Schraubstock befestigte Zahnstange 6 übertragen, die sich dann mit dem Schraubstock linear bewegt. Der Schraubstock wird bei dieser Bewegung durch zwei zylindrische Führungen 7 geführt, die auf der linken Seite in der Aufnahmeplatte 8, auf der rechten Seite im Spindelstock 9 aufgenommen werden. Die Außengewindeschneidmaschinen werden mit folgenden Spannmitteln ausgestattet: • Handbetätigter selbstzentrierender Spannschraubstock wie in Abb. 12.7 dargestellt, • pneumatisch betätigter selbstzentrierender Spannschraubstock, • pneumatisch-hydraulisch betätigte Spannzangeneinrichtung.

12.2 Gewindeherstellmaschinen

279

Die Außengewindeschneidmaschinen von Abb. 12.7 werden in acht Baugrößen mit folgenden technischen Daten konzipiert: Werkstückdurchmesser in mm: 3–10; 3–12; 4–14; 6–18; 6–20; 6–16; 10–27; 12–39; Rohr- und Feingewinde max. in mm: 16; 16; 22; 27; 27; 24; 48; 60; Drehzahlen in miní1: 300/500/850; 235/455/940; 165/315/655; 150/290/600; 130/260/535;145/225/605; 170/210/260; 135/170/215; Antriebsleistung in kW: 0,37; 0,55; 0,75; 1,5; 2,2; 1,1; 3; 3,5. In Abb. 12.8 ist eine Außengewindeschneidmaschine mit pneumatisch betätigtem, selbstzentrierendem Spannschraubstock, die für Gewinde bis 2Ǝ konzipiert ist, dargestellt. Abb. 12.8 Außengewindeschneidmaschine mit pneumatisch betätigtem selbstzentrierendem Spannschraubstock (Weeren) 1 Gewindeschneidkopf, 2 pneumatisch betätigte Spannschraubstock

Die Maschine verfügt über folgende Achsen die zur Fertigung von Außengewinde notwendig sind: • Achse A: Gewindeschneidkopf-Drehachse, • Achse X: Pneumatisch betätigte linearer Arbeitshub des Spannschraubstockes mit dem gespannten Werkstück. In Abb. 12.9 ist eine handbediente Innengewindebohrmaschine dargestellt. Das Innengewinde wird am Werkstück 1 mit dem Gewindebohrer 2 gefertigt. Die Maschine verfügt über folgende Achsen die zur Fertigung von Innengewinde notwendig sind:

280

12 Einzweckmaschinen

• Achse A: Gewindebohrer-Drehachse, • Achse X: Handbedienter linearer Arbeitshub der Spannvorrichtung 3 mit dem gespannten Werkstück. Der Drehantrieb des im Spannfutter 4 gespannten Gewindebohrers wird vom Spindelstock 5 eingeleitet. Vom Handhebel 6 wird die Drehbewegung von einem Zahnrad (in Abb. 12.9 nicht dargestellt) auf die an der Spannvorrichtung befestigte Zahnstange (in Abb. 12.9 nicht dargestellt) übertragen, die sich dann mit der Spannvorrichtung linear bewegt. Die Spannvorrichtung wird bei dieser Bewegung durch zwei zylindrische Führungen 7 geführt, die auf der linken Seite in der Aufnahmeplatte 8, auf der rechten Seite im Spindelstock aufgenommen werden. Manche Maschinentypen sind mit präziser Reversiersteuerung für Spindelrechts- und Linkslauf ausgestattet. Diese Innengewindebohrmaschine ist wie die in Abb. 12.7 dargestellte Außengewindeschneidmaschine mit Zahnstangenvorschub ausgestattet und wird mit folgenden Spannmitteln ausgerüstet: • Handbetätigter selbstzentrierender Spannschraubstock, • pneumatisch betätigter selbstzentrierender Spannschraubstock, • pneumatisch-hydraulisch betätigte Spannzangeneinrichtung. Die Innengewindebohrmaschinen von Abb. 12.9 werden in fünf Baugrößen mit mechanischer Vorlauf- und Rücklaufsteuerung und in fünf Baugrößen mit elektrischer Steuerung konzipiert. Technische Daten der Innengewindebohrmaschinen von Abb. 12.9 mit mechanischer Vorlauf- und Rücklaufsteuerung: Abb. 12.9 Handbediente Innengewindebohrmaschine (Weeren) 1 Werkstück, 2 Gewindebohrer, 3 Spannvorrichtung, 4 Spannfutter, 5 Spindelstock, 6 Handhebel, 7 zylindrische Führungen, 8 Aufnahmeplatte

Werkstückdurchmesser in mm: 1–3; 3–5; 4–8; 3–5; 4–8; Drehzahlen in miní1: 845/1000/1100; 875/1300/1630; 590/815/1090; 795/920/1075; 650/985; Antriebsleistung in kW: 0,20; 0,37; 0,55; 0,37; 0,55.

12.2 Gewindeherstellmaschinen

281

Technische Daten der Innengewindebohrmaschinen mit elektrischer Vorlaufund Rücklaufsteuerung: Werkstückdurchmesser in mm: 4–8; 4–10; 6–18; 8–24; 12–36. Drehzahlen in miní1: 460/755/1055; 260/420/590; 110/190/260; 110/190/260; 135/170/215; Antriebsleistung in kW: 0,55; 0,75; 1,10; 1,50; 2,60. In Abb. 12.10 ist ein Innengewindebohrautomat dargestellt.

Abb. 12.10 Innengewindebohrautomat (Weeren)

Bei dieser Maschine werden beide Bewegungsachsen durch Gewindebohreinheiten ausgeführt. • Achse A: Gewindebohrer-Drehachse, • Achse X: automatischer linearer Arbeitshub. Gewindewirbelmaschinen werden zum fertigen von langen Gewindespindeln hoher Genauigkeit angewandt. Beim Gewindewirbeln laufen mehrere, in einem Wirbelkopf aufgenommene Werkzeuge auf einem Flugkreis exzentrisch um das Werkzeug herum. Der Wirbelkopf ist um den Gewindesteigungswinkel zum Werkstück geneigt. Die Gewindewirbelmaschinen verfügen über folgende Achsen: • Drehende Schnittbewegung des Wirbelkopfes mit den Werkzeugen mit der Schnittgeschwindigkeit vc, • drehende Vorschubbewegung des Werkstücks mit der Umfangsgeschwindigkeit vu. • lineare Vorschubbewegung des Wirbelkopfes mit der Vorschubgeschwindigkeit vf. In Abb. 12.11 sind der Wirbelkopf 1 mit zwölf Meißel 2 und der Extruderschnecke 3 dargestellt. Die Meißel werden als Grundmeißel, Flankenmeißel und Entgratemeißel ausgeführt. Charakteristische Merkmale und technische Daten von Gewindeherstellmaschinen sind in Tab. 12.2 aufgestellt.

282 Abb. 12.11 Ausschnitt aus einer Gewindewirbelmaschine (Burgsmüller) 1 Wirbelkopf, 2 Meißel, 3 Extruderschnecke vc Schnittgeschwindigkeit, vu Umfangsgeschwindigkeit, vf Vorschubgeschwindigkeit

12 Einzweckmaschinen

12.2 Gewindeherstellmaschinen Tab. 12.2

283

Charakteristische Merkmale und technische Daten von Gewindeherstellmaschinen.

Maschine nach Abb.

12.7

12.8

Firma

Weeren

Weeren

Modell/Baureihe

WSt 16 bis WSt 39

WSt 64

Maschinenart

Außengewindeschneidmaschine

Außengewindeschneidmaschine

Einsatzgebiet

Außengewinde

Außengewinde

Automatisierungsgrad

Handbetätigter Spannschraubstock

Pneumatisch betätigter Spannschraubstock

Werkzeugachsen

Eine: A

Eine: A

Werkstückachsen

Eine: X

Eine: X

Lineare Achsen

Eine: X

Eine: X

Drehachsen

Eine: A

Eine: A

Achse A

Drehung des Gewindeschneidkopfes

Drehung des Gewindeschneidkopfes

Achse X

Linearer Arbeitshub des Spannschraubstockes

Linearer Arbeitshub des Spannschraubstockes

Baugrößenanzahl

Acht

Acht

Werkstückdurchmesser in mm

3–10, 3–12, 4–14, 6–18, 6–20, 6–16, 10–27, 12–39

3–10, 3–12, 4–14, 6–18, 6–20, 6–16, 10–27, 12–39

Rohr- und Feingewinde in mm

16, 22, 24, 27, 48, 60

16, 22, 24, 27, 48, 60

300/500/850; 235/455/940; 165/315/655; 150/290/600; 130/260/535; 145/225/605; 170/210/260; 135/170/215

300/500/850; 235/455/940; 165/315/655; 150/290/600; 130/260/535; 145/225/605; 170/210/260; 135/170/215

0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3; 3,5

0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3; 3,5

Technische Daten

Drehzahlen in min

í1

Antriebsleistung in kW

284

12 Einzweckmaschinen

Tab. 12.2 (Fortsetzung) Maschine nach Abb.

12.9

12.10

Firma

Weeren

Weeren

Modell/Baureihe

FT0/FTI/FT/II/FStI/FStII

DLP 10/16

Maschinenart

Innengewindebohrmaschine

Innengewindebohrautomat

Einsatzgebiet

Innengewinde

Automatische Herstellung von Innengewinde

Automatisierungsgrad

Handbetätigter Spannschraubstock

Automatische Achsen

Werkzeugachsen

Eine: A

Zwei: A, X

Werkstückachsen

Eine: X

–

Lineare Achsen

Eine: X

Eine: X

Drehachsen

Eine: A

Eine: A

Achse A

Drehung des Gewindebohrers

Drehung des Gewindebohrers

Achse X

Linearer Arbeitshub der Spannvorrichtung

Automatischer linearer Arbeitshub

Baugrößenanzahl

Fünf

–

Werkstückdurchmesser in mm

1–3, 3–5, 4–8,

–

Drehzahlen in min

845/1000/1100; 875/1300/1630; – 590/815/1090;795/920/1075;

Antriebsleistung in kW

0,2; 0,37; 0,55;

Technische Daten

–

Kapitel 13

Mehrmaschinensysteme

Mehrmaschinensysteme sind Fertigungssysteme hoher Produktivität, die aus mehreren Werkzeugmaschinen und Baueinheiten zusammengestellt werden. Sie werden eingeteilt in: • • • •

Sonderwerkzeugmaschinen, Transferstraßen, flexible Fertigungszellen, flexible Fertigungssysteme.

13.1 Sonderwerkzeugmaschinen aus Baueinheiten Sonderwerkzeugmaschinen und Transferstraßen werden hauptsächlich aus genormten Baueinheiten zusammengestellt. Die Normung der Baueinheiten ist notwendig, damit die vorhandenen Herstellmaschinen für die neuen Werkstücke schnell umgebaut werden können. Bei jedem Modellwechsel in der Autoindustrie können relativ schnell neue Sonderwerkzeugmaschinen und Transferstraßen aus vorhandenen und neuen Baueinheiten zusammengestellt werden. In den DIN-Normen für Baueinheiten sind nur die einzuhaltenden wesentlichen Haupt- und Anschlussmaße der verschiedenen Baugrößen festgelegt. Besondere konstruktive Eigenheiten werden dadurch nicht betroffen. Die Ausführung der Baueinheiten braucht der bildlichen Darstellung nicht zu entsprechen. Die meisten Baueinheiten sind werksgenormt, die an firmenspezifische Konzepte angepasst werden, damit schnell und wirtschaftlich die gewünschten Sonderwerkzeugmaschinen im modularen Baukasten zusammengestellt werden können. Beim Entwurf einer neuen Sonderwerkzeugmaschine lässt sich nicht immer vermeiden, dass neue, von der Norm abweichende Baueinheiten gebaut werden müssen. In folgenden DIN-Normen sind die Baugrößen von Baueinheiten genormt: • DIN 69513, Norm 1979-02: Mitten-Einheiten für Rundschalttisch-Einheiten, • DIN 69514-1, Norm 1979-02: Rundschalttisch-Einheiten, Form A und B, • DIN 69514-2, Norm 1981-02: Rundschalttisch-Einheiten, Form C, B. Perovic, Spanende Werkzeugmaschinen, DOI 10.1007/978-3-540-89952-5_13, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

285

286

13 Mehrmaschinensysteme

• • • • • • • •

DIN 69521, Norm 1979-02: Mitten-Einheiten für Transferstraßen, DIN 69522, Norm 1985-09: Seiten-Einheiten für Ständer-Einheiten, DIN 69523, Norm 1985-09: Seiten-Einheiten für Schlitten-Einheiten, DIN 69524, Norm 1979-01: Konsol-Einheiten, DIN 69525, Norm 1981-02: Ständer-Einheiten, DIN 69526, Norm 1981-02: Schlittenständer-Einheiten, DIN 69572, Norm 1981-02: Schlitten-Einheiten, DIN 69611, Norm 1984-08: Trägereinheiten für Mehrspindelköpfe nach DIN 69001, • DIN 69641, Norm 1981-02: Bohrspindel-Einheiten, • DIN 69642, Norm 1985-09: Drehspindel-Einheiten, • DIND 69643, Norm 1981-02: Frässpindel-Einheiten. Die Abb. 13.1 und 13.2 verdeutlichen, wie eine Sonderwerkzeugmaschine mit den nach DIN genormten Baueinheiten zusammengestellt werden kann. Außer der MittenEinheiten für Transferstraßen DIN 69521, der Schlittenständer-Einheiten DIN 69526, der Drehspindel-Einheiten DIN 69642 und der Frässpindel-Einheiten DIN 69643, sind in den Abb. 13.1 und 13.2 alle oben aufgeführten genormten Baueinheiten dargestellt.

Abb. 13.1 Sonderwerkzeugmaschine mit festem Tisch aus genormten Baueinheiten [11]

13.1 Sonderwerkzeugmaschinen aus Baueinheiten

287

Die Schlittenständer-Einheiten nach DIN 69526 bestehen aus einem Ständer und einem auf den Führungen des Ständers senkrecht verfahrbaren Schlitten. Die AnpassEinheit wird für diegewünschte Schrägstellung als Sonder-Einheit konzipiert. Die dargestellte Sonderwerkzeugmaschine mit festem Tisch besteht aus zwei waagerechten, einer senkrechten Bearbeitungsstation und einer Lade- und Entladestation. Das auf dem festen Tisch gespannte Werkstück wird gleichzeitig von drei Seiten bearbeitet. Die Grundmaschine besteht aus zwei Seiten-Einheiten für Schlitteneinheit nach DIN 69523, einer Seiten-Einheit für Ständer-Einheit nach DIN 69522 und einer Mitten-Einheit. Die Seiten-Einheiten werden mit der MittenEinheit ausgerichtet und mit Schrauben verbunden. Auf zwei Seiten-Einheiten für Schlitteneinheiten werden zwei Schlitten-Einheiten nach DIN 69572 aufgebaut. Auf der Seiten-Einheit für Ständer-Einheiten wird eine Ständer-Einheit nach DIN 69525 aufgesetzt. Eine Schlitten-Einheit wird auf der senkrechten Fläche der Ständer-Einheit montiert. Drei Träger-Einheiten nach DIN 69611 mit Mehrspindelköpfen nach DIN 69001 werden auf den Schlitten-Einheiten aufgebaut. Diese Sonderwerkzeugmaschine ist zum Bohren mit Bohrspindelköpfen konzipiert. Die in Abb. 13.2 dargestellte Sonderwerkzeugmaschine mit dem Rundschalttisch besteht aus zwei waagerechten, einer schrägen und einer senkrechten Bearbeitungsstation und zwei Lade- und Entladestationen. Das auf der RundschalttischEinheit nach DIN 69514 gespannte Werkstück wird gleichzeitig von vier Seiten bearbeitet. Die Grundmaschine besteht aus einer Konsol-Einheit nach DIN 69524, zwei Seiten-Einheiten für Schlitteneinheit nach DIN 69523, einer Seiten-Einheit

Abb. 13.2 Sonderwerkzeugmaschine mit dem Rundschalttisch aus genormten Baueinheiten [11]

288

13 Mehrmaschinensysteme

für Ständer-Einheit nach DIN 69522 und einer Mitten-Einheit für RundschalttischEinheiten nach DIN 69513. Die Seiten-Einheiten und die Konsol-Einheit werden mit der Mitten-Einheit ausgerichtet und verbunden. Auf der Konsol-Einheit wird eine Anpass-Einheit eingebaut. Auf der Seiten-Einheit für Ständer-Einheiten wird eine Ständer-Einheit nach DIN 69525 aufgebaut. Auf zwei Seiten-Einheiten für Schlitten-Einheiten, auf der Anpass-Einheit und auf der Ständer-Einheit werden vier Schlitten-Einheiten nach DIN 69572 aufgesetzt. Auf zwei Schlitten-Einheiten werden zwei Bohrspindel-Einheiten nach DIN 69641 aufgebaut. Auf der dritten Schlitten-Einheit wird eine Frässpindel-Einheit nach DIN 69643 aufgesetzt. Eine Träger-Einheit nach DIN 69611 mit Mehrspindelköpfen nach DIN 69001 wird auf der vierten Schlitten-Einheit aufgebaut. Diese Sonderwerkzeugmaschine ist zum Bohren und Fräsen konzipiert. Diese zwei Sonderwerkzeugmaschinen werden nur als Beispiel für die Zusammenstellung von Baueinheiten dargestellt. Viele Hersteller von Sonderwerkzeugmaschinen haben eigene Systeme zum Aufbau der Grundmaschine, die sich von dem dargestellten System unterscheiden. In Abb. 13.3 ist eine Schlitten-Einheit dargestellt. Sie besteht aus dem Schlittenoberteil 1 der mit dem Schlittenunterteil 2 durch die Führungen 3 verbunden ist, dem Vorschubantrieb 4, der an dem Schlittenoberteil befestigten Nockenleiste 5 mit den Steuernocken 6 und dem an dem Schlittenunterteil befestigten Mehrfachschalter 7. Für die Schlittenführung werden Lagerelemente 8 mit Zurückführung der Kugeln verwendet. Die für die Sondermaschine gewählte Bearbeitungs-Einheit (zum Bohren, Gewinden, Fräsen und Drehen) wird auf der Fläche „A“ des Schlittenoberteiles befestigt.

Abb. 13.3 Schlitten-Einheit 1 Schlittenoberteil, 2 Schlittenunterteil, 3 Führungen, 4 Vorschubantrieb, 5 Nockenleiste, 6 Steuernocken, 7 Mehrfachschalter, 8 Lagerelemente

Die Vorschubantriebe werden meistens hydraulisch oder durch Drehstrom-Servomotoren realisiert. Nur bei den kleinsten Baugrößen werden pneumatische und pneumohydraulische Vorschubantriebe gebaut. Die CNC-gesteuerten flexiblen Baueinheiten mit dem Vorschubantrieb durch Drehstrom-Servomotoren werden vorteilhaft zur Herstellung des Teilespektrums angewandt.

13.1 Sonderwerkzeugmaschinen aus Baueinheiten

289

Beim hydraulischen Antrieb wird die Kraft von einem an dem Schlittenunterteil befestigten Hydraulikzylinder über die mit dem Schlittenoberteil befestigter Kolbenstange übertragen. Beim Servoantrieb treibt der an dem Schlittenunterteil befestigte Drehstrom-Servomotor die Kugelrollspindel an, die drehende Bewegung der Kugelrollspindel wird durch die am Schlittenoberteil befestigten Kugelumlaufmutter in die translatorische Bewegung des Schlittens umgesetzt. Die Nockenleiste, die Steuernocken und die Mehrfachschalter steuern folgende Funktionen: „Eilgang vor“, „Arbeitsgang vor“, „Eilgang zurück“. Beim Einsatz der CNC-Steuerung werden diese Funktionen von der Steuerung übernommen. Die Führungsbahnen werden auf der vorderen Seite durch die Teleskopabdeckung (in Abb. 13.3 nicht dargestellt) geschützt. Die Schlitten-Einheiten werden nach der Schlittenbreite B und dem Hub H (in mm) genormt und bezeichnet, z. B.: BxH: 160×160; 250×250; 250×400; 400×400; 400×630. Außer dieser Baugrößen werden auch kleinere z. B. 125×160 und größere Schlitten-Einheiten z. B. 630×630 nach den Betriebsnormen einzelner Firmen gebaut. In der Tab. 13.1 sind die technischen Daten von Schlitteneinheiten nach Betriebsnormen von Fa. Suhner aufgestellt. Tab. 13.1 Technische Daten von Schlitten-Einheiten nach Suhner Baugrößen BxH in mm

160×160

250×250

250×400

400×400

400×630

Höhe h in mm Vorschubkräfte in N b. hyd. Antr. Vorschubkräfte in N b. Servoantr.

125 7000 –

165 12500 7500

165 12500 7500

240 25000 22000

240 25000 22000

Die Bearbeitungs-Einheiten, die auf der in Abb. 13.3 mit „ A“ bezeichneten Fläche ausgerichtet und befestigt werden, sind meistens ausgeführt als: • • • •

Drehspindel-Einheiten, Bohrspindel-Einheiten, Frässpindel-Einheiten, Gewindebohr-Einheiten.

Die Bearbeitungs-Einheiten bestehen aus dem Spindelstock und dem Antrieb. Der Antrieb kann entweder direkt durch einen Drehstrommotor oder indirekt über folgende Getriebe ausgeführt werden: • • • •

Riemengetriebe mit auswechselbaren Riemenscheiben (Poly-V), Zahnriemengetriebe, Planetengetriebe, Schneckengetriebe.

290

13 Mehrmaschinensysteme

Manche Bearbeitungs-Einheiten sind mit Pinolenvorschub ausgestattet. In solchen Fällen wird die Bearbeitungs-Einheit nicht wie in den Abb. 13.1 und 13.2 dargestellt, auf die Schlitteneinheit, sondern direkt auf ein Gestellbauteil aufgesetzt. Für jedes Bearbeitungsverfahren werden den Zerspankräften entsprechende Spindelstöcke und Antriebe konzipiert. In Abb. 13.4 sind zwei Bearbeitungs-Einheiten mit indirektem Antrieb dargestellt. Die Abb. 13.4a zeigt eine übliche Bearbeitungs-Einheiten ohne Pinolenvorschub, in Abb. 13.4b ist eine Bearbeitungs-Einheit mit externem Pinolenvorschub dargestellt. Der Antriebsmotor kann hinten oder vorne (strichpunktiert dargestellt) befestigt werden. Der Antriebsmotor 1 treibt über das Getriebe 2 die Arbeitsspindel 3 des Spindelstockes 4 an (Abb. 13.4a, b).

Abb. 13.4 Bearbeitungs-Einheiten mit dem indirekten Antrieb als Bohrspindel-Einheiten a) Ohne Pinolenvorschub b) Mit externem Pinolenvorschub 1 Antriebsmotor, 2 Getriebe, 3 Arbeitsspindel, 4 Spindelstock, 5 Drehstrom-Servomotor, 6 Zahnriemengetriebe, 7 Pinole, 8 Lagergehäuse

Bei der Bearbeitungs-Einheit mit externem Pinolenvorschub (Abb. 13.4b) treibt der Drehstrom-Servomotor 5 über Zahnriemengetriebe 6 die Kugelrollspindel an, die drehende Bewegung der Kugelrollspindel wird durch die an der Pinole befestigte Kugelumlaufmutter in die translatorische Bewegung der Pinole 7 umgesetzt. Die Kugelrollspindel ist in dem auf dem Spindelstock aufgebautem Lagergehäuse 8 gelagert. Die formschlüssige Verbindung der Arbeitsspindel mit der Riemenscheibe muss so ausgeführt werden, dass die Pinole mit der Arbeitsspindel den Pinolenhub ohne Trennung vom Riemenantrieb ausführen kann. Das kann durch eine formschlüssige Verbindung durch Keilwellenprofil realisiert werden. Das Getriebe 2 wird als Riemengetriebe mit auswechselbaren Riemenscheiben ausgeführt. Beim Wechsel der Riemenscheiben wird der Antriebsmotor 1 mit der Motorplatte nach unten verschoben. Nach dem Wechsel der Riemenscheiben wird der Antriebsmotor mit der Motorplatte zurück nach oben verschoben, um das Riemen-Spannen zu erreichen. Genauso wird der Drehstrom-Servomotor 5 beim Wechsel der Riemenscheiben zuerst nach unten und nach dem Wechsel nach oben verschoben. Nach der in Abb. 13.4 dargestellten Bauform baut Fa. Otto Suhner die Bearbeitungs-Einheiten mit indirektem Antrieb und externem Pinolenvorschub mit folgenden technischen Daten:

13.1 Sonderwerkzeugmaschinen aus Baueinheiten

291

Die beschriebene Bearbeitungs-Einheit gehört zu einer Bohrspindel-Einheit, die nicht nur zum Bohren, sondern auch zum Gewindebohren geeignet ist. Der Gewindebohrer wird beim Gewindebohren in dem Gewindeausgleichsfutter aufgenommen, so dass die Differenz zwischen dem durch das Werkzeug selbst erzeugten Vorschub, und dem von der Pinole eingeleiteten Vorschub, axial ausgeglichen werden kann. Bei Bearbeitungs-Einheiten mit indirektem Antrieb und internem Pinolenvorschub (in Abb. 13.4 nicht dargestellt) ist die Pinole am Außendurchmesser als ein Hydraulikkolben ausgeführt. Das Hydrauliköl wird zwischen dem Spindelstock und dem Hydraulikkolben zugeführt. Anwendung: Max. Bohrleistung: Max. Gewindebohrung: Gesamthub: Vorschubkraft bei der Übersetzung 1:1: Max. übertragbares Drehmoment: Drehzahlbeich der Spindel: Max. Vorschubgeschwindigkeit: Kugelrollspindel: Antriebsmotor: Drehstrom-Servomotor: Werkzeugaufnahme: Positioniergenauigkeit:

Bohren und Gewindebohren, Bohren ins Volle φ 25 mm, M20, 115 mm, 3400 N, 80 Nm, 540 bis 10000 miní1, 10 m miní1 φ 16×5 mm, 1,5 kW/2900/1450 miní1, 2,7 Nm/6000, ISO, 0,01 mm.

Beim genauen Gewindebohren und grundsätzlich beim Herstellen von größeren Innengewindedurchmessern werden Gewindebohr-Einheiten angewandt. Beim Gewindebohren werden folgende Funktionen ausgeführt: • „Eilgang vor“ der Gewindebohr-Einheit: Die Gewindebohr-Einheit fährt den Zustellhub bis der Gewindebohrer kurz vor dem Werkstück steht. • „Arbeitsgang vor“: Die Arbeitsspindel mit dem aufgenommenen Gewindebohrer führt in der vorhandenen Bohrung des Werkstücks eine Schraubenbewegung aus, das Gewinde wird geschnitten. • „Eilgang zurück“ der Arbeitsspindel: Nach dem Erreichen der gewünschten Gewindetiefe und kurzem Anhalten, führt die Arbeitsspindel mit dem Gewindebohrer eine Schraubenbewegung in der umgekehrten Richtung aus. • „Eilgang zurück“ der Gewindebohr-Einheit: Die Gewindebohr-Einheit fährt in die Ausgangsstellung zurück. In Abb. 13.5 ist eine Gewindebohr-Einheit dargestellt. Das vom Antriebsmotor 1 über das Riemengetriebe 2 eingeleitete Drehmoment wird auf die Arbeitsspindel 3 des Spindelstockes 4 und auf eine im Lagergehäuse 5 gelagerte Kugelrollspindel über das Getriebe 6 übertragen. Die Arbeitsspindel wird in der Leitmutter (Leitpatrone) geführt, sie führt deshalb eine kombinierte Dreh- und geradlinige Bewegung (Schraubenbewegung) aus. Der

292

13 Mehrmaschinensysteme

Abb. 13.5 Bearbeitungs-Einheit mit dem indirekten Antrieb als Gewindebohr-Einheit 1 Antriebsmotor, 2 Getriebe, 3 Arbeitsspindel, 4 Spindelstock, 5 Lagergehäuse, 6 Getriebe, 7 Pinole

in der Arbeitsspindel aufgenommene Gewindebohrer hat die gleiche Steigung wie die Leitmutter. Mit diesem Antrieb werden folgende Funktionen ausgeführt: „Arbeitsgang vor“ der Arbeitsspindel, „Eilgang zurück“ der Arbeitsspindel. Die drehende Bewegung der Kugelrollspindel wird durch die an der Pinole 7 befestigte Kugelumlaufmutter in die translatorische Bewegung der Pinole umgesetzt. Mit diesem Antrieb werden folgende Funktionen ausgeführt: „Eilgang vor“ der Gewindebohr-Einheit, „Eilgang zurück“ der Gewindebohr-Einheit. Die formschlüssige Verbindung der Arbeitsspindel mit der Riemenscheibe muss so ausgeführt werden, dass die Arbeitsspindel die Schraubenbewegung und die Pinole mit der Arbeitsspindel den Pinolenhub ohne Trennung vom Riemenantrieb ausführen können. Es gibt viele Bauformen von Gewindebohr-Einheiten, die nach den oben aufgeführten Funktionen konzipiert werden. Manche Gewindebohr-Einheiten werden z. B. mit zwei getrennten Antriebsmotoren ausgeführt: • Antriebsmotor für die Schraubenbewegung der Arbeitsspindel, • Antriebsmotor für die Zustellbewegung der Gewindebohr-Einheit. Beim Bohren von mehreren Bohrungen werden Mehrspindelköpfe verwendet. Bei größeren Lochabständen werden in vielen Fällen Mehrspindelköpfe von Sonderwerkzeugmaschinenherstellern konzipiert und gebaut. Ein solcher Mehrspindelkopf ist in Abb. 13.6 dargestellt. Der Drehstrommotor 1 treibt über die in dem Kupplungsgehäuse 2 befindliche Kupplung die Antriebswelle des Mehrspindelkopfes an. Von der Antriebswelle des Mehrspindelkopfes erfolgt der Antrieb über die Zahnräder auf die Zwischenwellen und dann weiter auf die Arbeitsspindeln 3, 4, 5, 6, 7. In dem zweiteiligen Gehäuse 8, 9 und der Lagerplatte 10 sind die Zwischenwellen und die Arbeitsspindeln gela-

13.1 Sonderwerkzeugmaschinen aus Baueinheiten

293

Abb. 13.6 Mehrspindelkopf mit festen, größeren Lochabständen mit fünf Arbeitsspindeln 1 Drehstrommotor, 2 Kupplungsgehäuse, 3 bis 7 Arbeitsspindeln, 8, 9 Gehäuse des Mehrspindelkopfes, 10 Lagerplatte, 11 Schrauben und Stifte

gert. Der Mehrspindelkopf wird mit der auf der Ständer-Einheit oder Seiten-Einheit aufgebaute Schlitten-Einheit durch Schrauben und Stifte 11 befestigt. Bei der Herstellung nur einer Sonderwerkzeugmaschine wird das Gehäuse aus geschweißten Stahlplatten hergestellt. Bei kleineren Lochabständen können keine gewöhnlichen Antriebe durch Zahnräder wie in Abb. 13.6 dargestellt, eingebaut werden. Für solche Fälle müssen von spezialisierten Firmen entwickelte Mehrspindelköpfe mit festen und einstellbaren Lochabständen eingebaut werden Hersteller von Mehrspindelköpfen: Otto Suhner, Bormaster, Hugo Jauch, Robert Maier, Paatz, Tönshoff. In Abb. 13.7 ist ein Mehrspindelkopf mit einstellbaren Lochabständen mit drei Arbeitsspindeln der Fa. Otto Suhner dargestellt. Der Mehrspindelkopf besteht aus dem Gehäuse 1, den Arbeitspindeln 2, 3 und 4 und der Antriebswelle des Mehrspindelkopfes 5. Bei der Einstellung des gewünschten Lochabstandes werden die Arbeitsspindeln 2 und 4 durch eine Rotation bewegt, die Arbeitsspindel 3 bleibt

Abb. 13.7 Mehrspindelkopf mit einstellbaren Lochabständen mit drei Arbeitsspindeln nach den Werksnormen der Firma Otto Suhner a) Arbeitsspindeln auf den kleinsten Lochabstand eingestellt b) Arbeitsspindeln auf den größten Lochabstand eingestellt 1 Gehäuse, 2, 3, 4 Arbeitsspindeln, 5 Antriebswelle des Mehrspindelkopfes

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13 Mehrmaschinensysteme

stehen. In Abb. 13.7a ist der kleinste Lochabstand dargestellt, Abb. 13.7b zeigt den größten Lochabstand. Mehrspindelköpfe mit einstellbaren Lochabständen von Fa. Otto Suhner werden in verschiedenen Baugrößen mit 2, 3 und 4 Arbeitsspindeln und den Lochabständen von 9 bis 195 mm konzipiert. Mehrspindelköpfe mit festen Lochabständen von Fa. Otto Suhner werden in verschiedenen Baugrößen mit 2 bis 10 Arbeitsspindeln und den Lochabständen von 7 bis 190 mm konzipiert. Außerdem werden Mehrspindelköpfe in Sonderausführung nach dem gewünschten Bohrbild angeboten. Beim Einbau von werksgenormten Mehrspindelköpfen der Fa. Otto Suhner müssen noch der Adapter und der Mitnehmer, die die Arbeitsspindel der BearbeitungsEinheit (Abb. 13.4) mit der Antriebswelle des Mehrspindelkopfes formschlüssig verbinden, eingebaut werden. Dem Hersteller von Sonderwerkzeugmaschinen stehen folgende Möglichkeiten zur Wahl, wenn Mehrspindelköpfe von anderen Firmen eingebaut werden müssen: • Einbau des Mehrspindelkopfes mit der Bearbeitungs-Einheit von spezialisierten Firmen. In diesem Falle wählt man je nach der erforderlichen Hubgröße die Bearbeitungs-Einheit mit Pinolenvorschub, oder die Bearbeitungs-Einheit ohne Pinolenvorschub und dazu die Schlitten-Einheit. Die Mitnehmer die den Mehrspindelkopf mit der Bearbeitungseinheit verbinden sind dabei eingebaut. • Verbindung des Mehrspindelkopfes von spezialisierten Firmen mit der eigenen Bearbeitungs-Einheit durch den gelieferten Mitnehmer. Auch in diesem Falle werden je nach der erforderlichen Hubgröße die Bearbeitungs-Einheit mit Pinolenvorschub oder ohne Pinolenvorschub und die Schlitten-Einheit vorgesehen. Mit dem Wort „eigene Bearbeitungs-Einheit“ ist die Einheit gemeint, die der Hersteller von Sonderwerkzeugmaschinen selber baut. In den Abb. 13.1 und 13.2 wird dargestellt, wie eine Sonderwerkzeugmaschine mit den nach DIN genormten Baueinheiten zusammengestellt werden kann. Die Ausführung der Baueinheiten und die Zusammenstellungen zu einer Sonderwerkzeugmaschine brauchen der bildlichen Darstellung nicht zu entsprechen. Jeder Sonderwerkzeugmaschinenhersteller hat eigene werksgenormte Baueinheiten und ein eigenes System zum Zusammenstellen zu einer Sonderwerkzeugmaschine. Abbildung 13.8 zeigt wie eine Rundtakt-Transfermaschine mit sechs Stationen mit werksgenormten flexiblen Baueinheiten der Firma Suhner zusammengesetzt wird. Der Grundkörper der Maschine besteht aus: • Sechskantigem Maschinenhimmel, • sechs langen Maschinenbeinen die den Maschinenhimmel mit dem Fundament verbinden, • mittlerem Gestellbauteil als Mitten-Einheit und fünf Winkelkonsolen als Konsol-Einheit die mit den Maschinenbeinen fest verbunden sind. Auf dem mittleren Gestellbauteil ist ein Rundschalttisch aufgebaut, auf den fünf Winkelkonsolen werden Bearbeitungseinheiten aufgebaut. Die sechste Station ist die Lade- und Entladestation. Folgende flexible Baueinheiten können auf den Winkelkonsolen des Grundkörpers aufgebaut werden:

13.1 Sonderwerkzeugmaschinen aus Baueinheiten

295

Abb. 13.8 Grundkörper der Rundtakt-Transfermaschine mit sechs Stationen, die mit den werksgenormten flexiblen Baueinheiten zusammengesetzt werden (Werkbild Suhner)

• Schlitten-Einheiten nach Abb. 13.3, • Bearbeitungs-Einheiten nach Abb. 13.4. Außerdem werden eine Kühlmittelanlage und ein Späneförderer unter der Mitten-Einheit für Rundschalttisch-Einheit angebracht. Diese flexible Rundtakt-Transfermaschine mit sechs Stationen ist so konzipiert, dass sie für mehrere Bearbeitungsaufgaben eingesetzt werden kann. Die Sonderwerkzeugmaschinen arbeiten nach folgenden Arbeitsprinzipien: • Die Werkstücke werden auf einem festen oder beweglichen Tisch gespannt, der Arbeitshub wird von der Bearbeitungs-Einheit mit den Werkzeugen ausgeführt. Die beweglichen Tische bringen die gespannten Werkstücke von einer zur nächsten Station durch lineare (Abb. 13.1) oder rotatorische Zubringbewegung (Abb. 13.2 und 13.8). Die Werkzeuge werden entweder manuell, wie in den Abb. 13.1, 13.2 und 13.8 dargestellt, oder durch Werkzeugwechsler (bei flexiblen Baueinheiten) ausgetauscht. • Jedes erforderliche Werkzeug verfügt über seine eigene, auf seine Anforderungen hin optimal ausgelegte stationäre Spindel. Alle Eil- und Vorschubbewegungen in vier Achsen werden von einer Einheit ausgeführt, die mit Hilfe der Spannvorrichtung das Werkstück greift. Nach diesem Arbeitsprinzip wird das Fertigungsmodul nach Abb. 13.9 konzipiert. Der senkrecht angeordnete Rahmen 1 teilt die Maschine in einen vorderen und einen rückseitigen Bereich. Die vordere Seite des Rahmens dient als Arbeitsraum zur Aufnahme der projektspezifischen stationären Spindel-Einheiten 2, die an drei Seiten des

296

13 Mehrmaschinensysteme

Abb. 13.9 Fertigungsmodul (Elha) a) Maschine b) Achseinheiten 1 Rahmen, 2 Spindel-Einheit, 3 Schwenktisch, 4 Aufspanntisch, 5 Werkstück, 6 Werkstückpalette, 7 Maschinengestell

Rahmens angeordnet werden können. Je nach der Aufgabe werden Spindel-Einheiten mit 1 bis 12 von einem Antriebsmotor angetriebenen Arbeitsspindeln vorgesehen. Die Rückseite des Rahmens dient zur Aufnahme der CNC-4-Achseneinheiten und stellt den Maschinenraum dar. Der Maschinenraum ist vom Arbeitsraum hermetisch getrennt. Die im Maschinenraum aufgenommene und angetriebene Achseneinheit führt folgende Bewegungen aus: • • • •

Querbewegung in der X-Achse, senkrechte Bewegung in der Y-Achse, Achsbewegung in der Z-Achse, Schwenkbewegung des Tisches mit dem Werkstück in der C-Achse.

Die Achseinheit besteht aus dem Schwenktisch 3, dem Aufspanntisch 4 und der Spannvorrichtung mit dem Werkstück 5. Der Arbeitszyklus besteht aus folgenden Schritten: • Die Werkstückpalette 6 verfährt in der Z-Achse und bringt das unbearbeitete Werkstück zur Maschine (in Abb. 13.9 strichpunktiert dargestellt).

13.1 Sonderwerkzeugmaschinen aus Baueinheiten

297

• Das unbearbeitete Werkstück wird nach dem Pick-up-Prinzip von der Maschine, bzw. von der Spannvorrichtung übernommen. Die Werkstückpalette fährt anschließend in die Ausgangslage zurück (in Abb. 13.9 dargestellter Schritt). • Der Tisch schwenkt um 180°, die Achseinheit mit dem gespannten Werkstück verfährt quer und senkrecht von einer Spindel-Einheit zu der anderen, bis alle zu bearbeitenden Flächen von einer Seite bearbeitet sind. Anschließend schwenkt der Tisch um 180° zurück, die Achseinheit mit dem gespannten Werkstück verfährt quer und senkrecht von einer Spindel-Einheit zu der anderen, bis alle zu bearbeitenden Flächen von der anderen Seite bearbeitet sind. • Die Werkstückpalette verfährt in der Z-Achse zur Maschine, holt das bearbeitete Werkstück aus der Spannvorrichtung und fährt anschließend in die Ausgangslage zurück. Die Fertigungsmodule von Abb. 13.9 werden in zwei Baugrößen mit folgenden technischen Daten konzipiert: Verfahrweg X-Achse: 400 und 800 mm, Verfahrweg Y-Achse: 1 000 und 1 400 mm, Verfahrweg Z-Achse: 500 und 800 mm, Schwenkbereich C-Achse: +180 und í180 Grad, Geschwindigkeit in drei Koordinatenachsen: 40 und 48 m miní1, Schwenktisch-Durchmesser: 300 und 400 mm, Anzahl der Arbeitsspindeln die von einem Motor angetrieben werden: 1 bis 12, Werkstück-Beladehöhe min.: 1 100 mm. Die konzeptionellen Vorteile der Fertigungsmodule gegenüber den konventionellen Systemen sind: • Werkzeugwechsler und entsprechende Überwachungseinrichtungen entfallen komplett, • Span-zu-Span-Zeiten sind häufig unter einer Sekunde, • Automatisierung des Werkstückwechsels nach dem Pick-up-Prinzip durch die Maschine, wie in Abb. 13.9 dargestellt, möglich, • nur eine Spannvorrichtung erforderlich. Die bauförmlichen Vorteile gegenüber den konventionellen Systemen sind: • Vertikaler, schachtförmiger Arbeitsraum ohne horizontale Flächen, der trichterförmig im darunter liegenden Späneförderer endet, dadurch Verzicht auf Teleskopabdeckungen, • durch die Anordnung von Werkzeugen an drei Seiten ergibt sich ein U-förmiger Ablaufzyklus, mit geringem Platzbedarf und kurzen Rückwegen, • wirksame Trennung der Maschinenelemente vom Spänebereich durch die Trennung des Maschinenraumes vom Arbeitsraum. Das Fertigungsmodul ist ein flexibles Sonderwerkzeugmaschinenkonzept im modularen Baukastensystem für die Bohr- und Fräsbearbeitung. Durch die Automatisierung des Werkstückwechsels, ist es ein alternatives Maschinenkonzept zu den verschiedenen flexiblen Fertigungssystemen, mit folgenden Nachteilen:

298

13 Mehrmaschinensysteme

• Der Werkstückwechsel erfolgt nicht hauptzeitparallel, • Anzahl von Werkzeugen ist begrenzt.

13.2 Transferstraßen Transferstraßen sind Fertigungssysteme mit vollautomatischem Arbeitsablauf mit höchster Produktivität und geringster Flexibilität. Die einzelnen Bearbeitungsvorgänge sind in starr hintereinander gereihte Bearbeitungsstationen aufgeteilt, die durch eine automatische Werkstücktransporteinrichtung miteinander verbunden sind. Das unbearbeitete Werkstück wird in der ersten Station geladen, in allen darauf folgenden Stationen nach zuvor festgelegten Bearbeitungsvorgängen bearbeitet und in der letzten Station entladen. An allen Bearbeitungsstationen wird gleichzeitig bearbeitet, die Station mit der längsten Bearbeitungszeit bestimmt die Taktzeit der Transferstraße. Transferstraßen werden aus modularen Baueinheiten zusammengebaut. Hauptverrohrung, Stromschiene und Hauptkabelkanal verlaufen meistens über Elektroschränken. Die Späneentsorgung erfolgt im Mittenteil oder unter dem Boden. In Abb. 13.10 ist eine Transferstraße älterer Bauart dargestellt, deren Entwicklung durch die Bauweise und den Einsatz von Mehrspindelkopf-Wechseleinrichtungen wesentlichen Einfluss auf die Entwicklung dieser Maschinenarten hatte. Sie wird wie die, in den Abb. 13.1 und 13.2 dargestellten Sonderwerkzeugmaschinen, aus nach DIN und nach Werksnormen genormten Baueinheiten zusammengebaut.

Abb. 13.10 Transferstraße aus genormten Baueinheiten älterer Bauart (Hüller) 1 Werkstücktransporteinrichtung, 2 Seiten-Einheit, 3 Schlittenständer-Einheit, 4 SchlittenEinheit, 5 Frässpindel-Einheit, 6 Drehspindel-Einheit, 7 Mehrspindelkopf, 8 Träger-Einheit, 9, 10 Mehrspindelkopf-Wechseleinrichtungen, 11 Mehrspindelkopfmagazin

13.2 Transferstraßen

299

Die auf Paletten aufgespannten unbearbeiteten Werkstücke werden in der ersten Station geladen, mit Hilfe der automatischen Werkstücktransporteinrichtung 1 zu allen darauf folgenden Stationen befördert und in der letzten Station entladen. Die waagerechten und die senkrechten Bearbeitungs-Einheiten sind von beiden Seiten der Werkstücktransporteinrichtung angeordnet und werden auf den Seiten-Einheiten 2 und den Schlittenständer-Einheiten 3 aufgebaut. Auf den Seiten-Einheiten werden Schlitten-Einheiten 4 aufgesetzt. Als Bearbeitungs-Einheiten werden FrässpindelEinheit 5, Drehspindel-Einheit 6 und Mehrspindelköpfe 7 eingebaut. Mehrspindelköpfe werden auf den Träger-Einheiten für Mehrspindelköpfe 8 befestigt. Die Transferstraße enthält zwei Mehrspindelkopf-Wechseleinrichtungen 9 und 10 und ein Mehrspindelkopfmagazin 11. Mehrspindelkopf-Wechseleinrichtung 9 kann eine größere Anzahl von Mehrspindelköpfen bereithalten, MehrspindelkopfWechseleinrichtung 10 kann an den drei bearbeitungsabgewandten Seiten je einen Mehrspindelkopf bereithalten. In Abb. 13.11 ist die Werkstücktransporteinrichtung einer Transferstraße für die Bearbeitung von Pleueln dargestellt.

Abb. 13.11 Umlaufende Werkstücktransporteinrichtung der Transferstraße für die Bearbeitung von Pleueln (Hüller) 1 Werkstück, 2 Werkstückpalette

Bei dieser Transferstraße werden die Werkstückpaletten mit den Werkstücken von der Ladestation geradlinig von links nach rechts, dann kreisförmig um 180° und anschließend von rechts nach links bis zur Entladestation befördert. Die Lade- und Entladestation befinden sich direkt gegenüber auf der linken Seite. Bei manchen Transferstraßen werden lose Werkstücke (ohne Vorrichtungswagen bzw. ohne Werkstückpalette) von der ersten bis zur letzten Station befördert und an den Stationen automatisch ausgerichtet und gespannt (Beispiel Transferstraße für LKW-Bremstrommeln von Cross).

300

13 Mehrmaschinensysteme

In Abb. 13.12 ist eine Transferstraße neuester Bauart für die Fertigung von Zylinderkurbelgehäusen dargestellt. Abb. 13.12 Transferstraße für die Fertigung von Zylinderkurbelgehäusen (Werkbild Cross Hüller)

Charakteristische Merkmale der Transferstraße für die Fertigung von Zylinderkurbelgehäusen Anwendung Fertigfräsen aller Hauptflächen, Bohren von Zylinderbohrungen und der Kurbelwellenbohrung, Bohren und Gewinden von Befestigungslöchern. Die dargestellte Transferstraße ist eine von 10 Transferstraßen im Motorenwerk für V8-AluminiumZylinderkurbelgehäuse mit Leistungsvermögen von 650 000 Werkstücken pro Jahr und einer Taktzeit von 23 s. Neben der Transferstraße im Motorenwerk gibt es noch 2 Transferstraßen zur Vorbearbeitung in der Gießerei Modularer Aufbau Von der einfachen bis zu komplexen Einheit werden Baukastenelemente eingesetzt. Dadurch reduzieren sich Ersatzteile, der nachträgliche Umbau der Maschine wird vereinfacht Hauptspindellage Waagerecht, senkrecht und schräg Einheiten Schlitteneinheiten mit vorgespannten Linear-Schienenführungen, selbstgebaute Fräs- und Bohrspindeleinheiten, Mehrspindelbohrköpfe Schaltschrank in Standard-Baugröße Für jede Einheit Untergestell Das durchgeschweißte Untergestell kann ein- zwei- oder dreiachsige Schlitteneinheiten in vertikaler, horizontaler oder schräger Anordnung aufnehmen Transportantrieb und Transporthub Der Transporthub ist servo-hydraulisch.

13.2 Transferstraßen

301

Abbildung 13.13 zeigt eine Bearbeitungsstation der in Abb. 13.12 dargestellten

Abb. 13.13 Bearbeitungsstation der in Abb. 13.12 dargestellten Transferstraße (Cross Hüller) 1 Bearbeitungseinheit, 2 Schlitteneinheit, 3 Anpasseinheit

Transferstraße. Um die Ergonomie für den Werkzeugwechsel zu verbessern, besitzen Bearbeitungseinheiten 1 eine zusätzliche waagerechte Schlitteneinheit 2 für das Zurückfahren in Wechselposition, um den manuellen Zugriff ohne Treppen oder Plattformen erreichen zu können. Die entsprechende Schrägstellung der Bearbeitungseinheit wird durch die Anpasseinheit 3 erreicht. Flexible Transferstraßen bzw. flexible Fertigungslinien sind flexible automatische Produktionssysteme mit fest vorgegebenen räumlichen Anordnungen der Bearbeitungsstationen, die durch eine automatische Werkstücktransporteinrichtung miteinander verbunden sind. Flexible Transferstraßen unterscheiden sich von den konventionellen Transferstraßen durch: • CNC-Steuerung, • für die Hauptspindel und die Vorschubantriebe werden Drehstromantriebe mit elektrischer Drehzahleinstellung verwendet, • automatische Werkzeugwechseleinrichtung in Verbindung mit einem Werkzeugmagazin, • Werkstückwechseleinrichtung. Von der Werkstückwechselstation werden die Werkstücke meistens mit einem Portalroboter transportiert. Die Werkstücke werden auf Werkstückpaletten ausgerichtet und gespannt. Durch diese Ausstattung wird die Flexibilität der Transferstraße erhöht und die Umrüstzeit verkürzt, deshalb werden flexible Transferstraßen zur Herstellung des Teilespektrums der Werkstücke angewandt.

302

13 Mehrmaschinensysteme

Bei der in Abb. 13.14 dargestellten flexiblen Transferstraße werden die Werkstücke (PKW-Lenkgehäuse) in der Station 2 manuell beladen in den Stationen 3 bis 10 bearbeitet, durch die Werkstückträger-Rückführbahn 1 zurück befördert und an der Station 2 manuell entladen.

Abb. 13.14 Flexible Transferstraße für PKW-Lenkgehäuse (Burkhardt und Weber) 1 Werkstückträger-Rückführbahn, 2 Manuelles Be- und Entladen, 3 bis 10 Bearbeitungsstationen

An den Bearbeitungsstationen 3 bis 10 werden folgende waagerechte und senkrechte Bearbeitungen durchgeführt: Schrupp- und Schlichtfräsen, Bohren, Feinbohren, Gewindeschneiden, Plandrehen. Die Transferstraße kann mit einem Roboter zum automatischen Be- und Entladen ausgerüstet werden. Die Flexibilität dieser Transferstraße wird dadurch demonstriert, dass vier Lenkgehäusetypen ohne Umrüstung in beliebiger Folge in einem Durchlauf gefertigt werden können. Der jeweilige Typ der Lenkgehäuse wird durch mechanisches Abtasten automatisch ermittelt.

13.3

Flexible Fertigungszellen

Flexible Fertigungszellen (FFZ) sind technologisch autonome Produktionsmittel mit hohem Automatisierungsgrad, die für die automatische Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke konzipiert werden. Sie bestehen aus: • Einer NC-Maschine, • einem automatischen Werkzeugwechsler in Verbindung mit einem Werkzeugmagazin, • einem automatischen Werkstückwechselsystem, • einem Palettenspeicher. Diese Zusammenstellung kann auch auf folgende Art realisiert werden: • Ein Bearbeitungszentrum, das mit einem automatischen Werkstückwechselsystem ausgestattet ist, • ein Palettenspeicher. Bei den Bearbeitungszentren werden die Werkstücke meist einzeln von Hand geladen, bei den flexiblen Fertigungszellen müssen automatische Materialflusssysteme für Werkstücke und Werkzeuge vorgesehen werden.

13.3 Flexible Fertigungszellen

303

Abbildung 13.15 ist die prinzipielle Darstellung einer flexiblen Fertigungszelle mir dem linear angeordneten Palettenspeicher. Diese flexible Fertigungszelle besteht aus einem Bearbeitungszentrum und einem Palettenspeicher. Das Bearbeitungszentrum, das mit einer waagerechten Hauptspindel, dem frontal geführten Spindelstock und dem Fahrständer ausgestattet ist, verfügt über folgende Achsen: • Der Spindelstock 1 verfährt mit der Hauptspindel 2 am Fahrständer 3 in der senkrechten Y-Achse, • der Fahrständer verfährt in der Z-Achse, • der Tisch 4 mit der Werkstückpalette 5, der auf einem Rundtisch aufgebaut wird, verfährt in der X-Achse. Der Werkzeugwechsler 6 ist ortsfest, das Werkzeugmagazin 7 wird auf einem separaten Ständer aufgebaut. Das Bearbeitungszentrum ist mit dem Palettenwechsler 8 ausgestattet. Zwischen dem Bearbeitungszentrum und dem Palettenspeicher 9 befindet sich der Werkstücktransportwagen 10, der auf Fahrschienen 11 in der X-Achse verfährt. Der Werkstücktransportvorgang wird so durchgeführt, dass der Werkstücktransportwagen die Werkstückpalette aus dem Palettenspeicher holt, in der X-Achse zum Palettenwechsler bringt, die Werkstückpalette wird anschließend von dem Palettenwechsler übernommen. Der Tisch des Bearbeitungszentrums fährt in eine Werkstückwechselstellung und übergibt dem Palettenwechsler die Werkstückpalette mit dem fertigen Werkstück. Anschließend fährt der Tisch zu der Werkstückpalette mit dem unbearbeiteten Werkstück und nimmt sie auf. Der in Abb. 13.15 dargestellte Palettenspeicher ist linear angeordnet. Die Alternativkonzeption sind die, in einem Kreis angeordneten Palettenspeicher, wie dies von der Firma Heckert (Kemnitz) praktiziert wird. Das Bearbeitungszentrum und

Abb. 13.15 Prinzipielle Darstellung einer flexiblen Fertigungszelle ohne Verkleidung 1 Spindelstock, 2 Hauptspindel, 3 Fahrständer, 4 Tisch, 5 Werkstückpalette, 6 Werkzeugwechsler, 7 Werkzeugmagazin, 8 Palettenwechsler, 9 Palettenspeicher, 10 Werkstücktransportswagen, 11 Fahrschienen

304

13 Mehrmaschinensysteme

der Palettenspeicher sind aus dem Grund des Arbeitsschutzes voll gekapselt (in Abb. 13.15 nicht dargestellt). Die NC-Steuerung ermöglicht die Identifizierung der Werkstückpalette mit dem aufgespannten Werkstück, damit das entsprechende Bearbeitungsprogramm aufgerufen wird. Die NC-Steuerung gibt zu jeder Zeit Auskunft wo sich die Werkstückpaletten befinden.

13.4

Flexible Fertigungssysteme

Flexible Fertigungssysteme (FFS) sind Produktionsanlagen die aus folgenden Fertigungseinrichtungen bestehen: • Mehrere NC-Maschinen die mit Werkzeugwechslern in Verbindung mit den Werkzeugmagazinen ausgestattet sind. In der Regel sind diese NC-Maschinen Bearbeitungszentren. • Verkettung aller NC-Maschinen bezüglich Werkstück- und Werkzeugversorgung. Eine fest vorgegebene räumliche Anordnung der Bearbeitungsstationen, wie bei den flexiblen Transferstraßen, ist bei flexiblen Fertigungssystemen nicht gegeben. Die flexiblen Fertigungssysteme, die für die automatische Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke konzipiert werden, verfügen über eine höhere Produktivität als die flexiblen Fertigungszellen. Anhand eines in Abb. 13.16 dargestellten flexiblen Fertigungssystems älterer Bauart, werden diese komplizierten Fertigungssysteme erläutert. Dieses Fertigungssystem besteht aus vier Bearbeitungszentren, die durch automatische Materialflusssysteme für Werkstücke und Werkzeuge verkettet werden. Die Bearbeitungszentren, die mit einer waagerechten Hauptspindel, dem frontal geführtem Spindelstock und dem Fahrständer ausgestattet sind, verfügen über folgen Achsen:

Abb. 13.16 Flexibles Fertigungssystem (Werner) 1 Bearbeitungszentrum, 2 Werkzeugwechsler, 3 Werkzeugmagazin, 4 Rüstplatz, 5 Werkstückpalette, 6 Werkstücktransportwagen, 7 Palettenspeicher, 8 Palettenwechsler, 9 Werkstück, 10 Werkzeugtransportwagen, 11 Werkzeugregal, 12 Fertigungsleitrechner

13.4 Flexible Fertigungssysteme

305

• Der Spindelstock verfährt mit der Hauptspindel am Fahrständer in der senkrechten Y-Achse, • der Fahrständer verfährt in der Z-Achse, • der Tisch mit der Werkstückpalette, der auf einem Rundtisch aufgebaut wird verfährt in der X-Achse. Diese Bauform des Bearbeitungszentrums ist zum Zusammenbauen von flexiblen Fertigungszellen (Abb. 13.15) und flexiblen Fertigungssystemen besonders geeignet. Das Bearbeitungszentrum 1 ist mit dem Werkzeugwechsler 2 und dem Werkzeugmagazin 3 ausgestattet. Der Werkstücktransportvorgang wird vom Rüstplatz 4 eingeleitet, wo an zwei Plätzen die Werkstücke auf Werkstückpaletten 5 auf- und abgespannt werden. Der schienengebundene Werkstücktransportwagen 6 nimmt die Werkstückpalette aus dem Rüstplatz und bringt sie zum Palettenspeicher 7. Der Werkstückwechsel erfolgt mit Hilfe des Palettenwechslers 8, der mit einer Werkstückpalette bestückt ist. Der Tisch des Bearbeitungszentrums fährt in eine Werkstückwechselstellung und übergibt dem Palettenwechsler die Werkstückpalette mit dem fertigen Werkstück. Anschließend fährt der Tisch zu der Werkstückpalette mit dem unbearbeiteten Werkstück 9 und nimmt sie auf. Der Werkzeugwechsel wird vom Werkzeugwechsler 2 eingeleitet, der die Werkzeuge in der Hauptspindel mit den Werkzeugen aus dem Werkzeugmagazin 3 austauscht. Da das Werkzeugmagazin auf einem separaten Ständer aufgebaut ist, muss das Bearbeitungszentrum beim Werkzeugwechsel in eine Werkzeugwechselposition fahren. Der schienengebundene Werkzeugtransportwagen 10 versorgt alle Bearbeitungszentren mit Werkzeugen aus dem gemeinsamen Werkzeugregal 11. Die zu wechselnden Werkzeuge werden zum Kettenende des Werkzeugmagazins gebracht, damit der Greifer des Werkzeugtransportwagens die gebrauchten Werkzeuge in das Werkzeugregal ablegt und die neuen Werkzeuge aus dem Werkzeugregal in das Werkzeugmagazin legt. Das Werkzeugregal lässt sich entlang der Fahrschiene beliebig erweitern. Der Fertigungsleitrechner 12 steuert die ganze Fertigungsanlage.

Literaturverzeichnis

1 Perovic, B.: Handbuch Werkzeugmaschinen. München: Carl Hanser Verlag 2006. 2 Innenräummaschinen. Webseite-Informationen. Pforzheim: Fa. Kurt Hoffmann 2006. 3 Drallräummaschinen. Webseite-Informationen. Niefern-Öschelbronn: Fa. Karl Klink 2006. 4 Spur, G., Stöferle, Th.: Handbuch der Fertigungstechnik, Bd. 3/2 Spanen. München, Wien: Carl Hanser 1980. 5 Nuten und Profilieren. Kerpen-Sindorf: Fa. Balzat 2002. 6 Effiziente Feinschleifprozesse ersetzen das Läppen. Sonderdruck aus Maschinenmarkt, Nr. 18+21. Vogel Verlag und Druck GmbH & Co. KG 1998. 7 Der Honvorgang, Druckschrift 1.18 d. Zeitgemäße Vorrichtungsausführungen beim Langhubund Dornhonen, Druckschrift 1.09 d. Nürtingen: Fa. Nagel 2007 (1.18 d), 1994 (1.09 d). 8 Elemente des Honens. Druckschrift 1.15 d. Nürtingen: Fa. Nagel 2007. 9 Horizontal-Handhonmaschine und Horizontal-Honmaschine mit Hubautomatik, Druckschrift 88 d und 1.10 d. Nürtingen: Fa. Nagel 2007. 10 Haasis, G.: Honen von Bohrungen mit hoher Genauigkeit. Seminar: „Herstellen von Präzisionsbohrungen“ im Institut für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart 1982. 11 DIN 69513 bis 69643: Baueinheiten für Werkzeugmaschinen. Berlin: Beuth Verlag 1981.

307

Sachverzeichnis

A Abrichteinrichtung, 170 Anpressdrücke der Honbeläge, 252 Außenbandschleifverfahren, 236 Außengewindeschneidmaschine, 278 Außenräummaschine, senkrecht, 116 Außenrundschleifmaschine, 148, 150 –152 Außen- und Innenrundschleifmaschine, 155 B Bandsägemaschine, automatische, 133 Bandsägemaschine, halbautomatische, 132 Bandsägemaschine, Hochleistungs, 134 Bandsägemaschine, manuelle, 130 Bandsägemaschine, NC, 136 Bandschleifmaschine, Starrtisch-Portal, 239 Bandschleifmaschine zum Wellenschleifen, 239 Bearbeitungseinheit, 294 Bearbeitungszentrum, Hochgeschwindigkeits, 69 Bearbeitungszentrum, horizontales, 68 Bearbeitungszentrum, zweispindliges, 66 Bearbeitungszentrum mit Vertikalspindel, 64, 70 Bettfräsmaschine, universal, 45 Bohrbuchsenträger, 98 Bohrmaschine, 81 Bohr- und Fräswerk, CNC, 49 Bügelsägemaschine, 127 Bügelsägemaschine, halbautomatische, 128 BTA-Werkzeuge, 96 D Drehautomat, 15 Dreh-Bohr-Fräskopf, 67 Drehmaschine, CNC-Hochleistungs, 12

Drehmaschine, CNC-Universal mit Linearantrieben, 11 Drehzentrum, zweispindlig, 29 Drehzentrum, CNC-Hochleistungs, 30 Dreh-Fräszentrum, CNC, 26 Drehzentrum, vertikales, 32 E Einlippenwerkzeuge, 96 Einscheibenläppmaschine, 244 Einspindeldrehautomat, 15 Einzweckmaschine, 267 Ejektorwerkzeuge, 96 Entgratautomat, 263 Entgratmaschine, 262 Entgratwerkzeuge, 261 Exzenterschleifmaschine, 166 F Fertigungsmodul, 296 Flachschleifmaschine, Hochpräzisions-Tischmaschine, 174 Flachschleifmaschine, CNC-Starrtisch, 178 Flexibilität, 2 Flexibles Fertigungssystem, 304 Flexible Fertigungszelle, 302 Flexible Transferstraße, 302 Fräskopfwechsler, 69 Fräsmaschine, Gantry-Bauweise, 50 Fräsmaschine, Duoblock-Bauweise, 47 Frontapparat, 18 G Gabelfräskopf, 69 Gegenspindel, 30, 31 Gegenspindelkasten, 11

309

310 Gehrung, 130 Gewindeherstellmaschine, 278 Gewindewirbelmaschine, 282 H Halbständerbohrmaschine, 86 Hinterbohrstation, 17 Hobelmaschine, 122 Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, 69 Honmaschine, 249 Honmesseinrichtung, automatische, 256 Honzentrum, 254, 255 Hubtischmaschine, 113 HV-Kopf, 68 I Innengewindebohrautomat, 281 Innengewindebohrmaschine, 280 Innenräummaschine, senkrecht, 113 Innenräummaschine, senkrecht CNC, 115 Innenrundschleifmaschine, 154 K Karusseldrehmaschine, 22, 23 Karusseldrehmaschine, Einständer-Kompaktbauweise, 24 Karusseldrehmaschine, offene EinständerBauweise, 25 Karusseldrehmaschine, Portalbauweise, 24 Karusseldrehmaschine zum Drehen und Fräsen, 26 Kettenräummaschine, 118, 119 Konsolfräsmaschine, 39, 40 Konsolfräsmaschine, kombinierte, 41 Koordinatenschleifmaschine, 193 Koordinaten-Tiefbohrmaschine, 101 Kreissägemaschine, manuell, 141 Kreuztischfräsmaschine, zyklengesteuert, 42 Kreuztisch-Flach- und Profilschleifmaschine, 177 Kurbelwellenschleifmaschine, 166 Kurzhubhonmaschine, 256, 257 L Langhubhonwerkzeug, 251 Langhubhonmaschine, 252 Läpp- und Feinschleifverfahren, 243 Lasermesssystem, 79 Linearwerkzeugträger, 28 M Materialspannung, 145 Mehrmaschinensysteme, 285

Sachverzeichnis Mehrspindeldrehautomat, 20 Mehrspindelkopf, 293 N NC-Schwenk-Drehtisch, 64 NC-Schwenk-Rundtisch, 72 P Palettenwechsler, 68, 75 Pick-Up-Lader, 217 Pick-Up-Station, 52 Pick-Up-Verfahren, 76 Planscheibe, 68 Planseitenschleifmaschine, 190 Portalbearbeitungszentrum, Portal, 75 Portalschleifmaschine, 188 Produktivität, 2 Profilschleifmaschine, 175, 177 Profilschleifmaschine, Verzahnungs, 272 R Radialbohrmaschine, 89 Radailbohrmaschine, transportable, 92 Räummaschine, 111, 112 Regelscheibe, 169 Reihenbohrmaschine, 88 Reitstock, 6 Rückapparat, 18 Rundschleifmaschine, 148 Rundtakt-Transfermaschine, 294 Rundtisch-Flachschleifmaschine, 184, 185 Rundtisch, CNC, 44 S Sägemaschine, 127 Säulenbohrmaschine, 83, 85 Schleifmaschine, 148 Schleifscheibe, 171 Schleifspindelrevolver, 151 Schleifzentrum, 216, 219, 220, 222, 223, 225 Schlitten-Einheit, 288 Schnellradialbohrmaschine, CNC, 94 Schnellradialbohrmaschine, manuelle, 93 Schwenkspindel, 68 Schwenktisch mit Planetenrundtischen, 66 Senkrechtwerkzeugträger, 28 Sonderräummaschine, 118 Sonderschleifmaschine, 191 Sonderwerkzeugmaschine aus Bau-Einheiten, 287, 288 Spiralkegelrad-Wälzfräsmaschine, 274 Spitzenlose Außenrundschleifmaschine, 169

Sachverzeichnis Spitzenlose Außenrundschleifmaschine, präzise, 170 Ständerbohrmaschine, 86 Starrtisch-Flachschleifmaschine, 179 Starrtisch-Fräsmaschine, 51 Stoßmaschine, 123 Stützlünette, 101 Superfinishbearbeitung, 259 Synchronspindel, 21 T Tiefbohrmaschine, 97 Tieflochbohrwerkzeuge, 96 Tischbohrmaschine, 81 Transferstraße, 298, 300 Transferstraße, flexible, 302 Trennschleifverfahren, 229 Trennschleifmaschine für Trockentrennen, 230 Trennschleifmaschine für Naßtrennen, 232 U Universal-Fräskopf, 44, 45 Universaldrehmaschine, 5 Unrundschleifmaschine, 162, 164 Universaldrehmaschine, zyklengesteuert, 8

311 V Vertikalfräskopf, 41 Verzahnende Maschine, 267 W Wälzfräsmaschine, 267, 269 Wälzstoßmaschine, 271 Werkstückabführeinrichtung, 28 Werkstückbrücke, 73 Werkstücktransporteinrichtung, 299 Werkstückwechseleinrichtung, 72 Werkzeugmagazin, 74 Werkzeugschleifmaschine, 197 Werkzeugschleifmaschine, manuelle, spezial, 198 Werkzeugschleifmaschine, manuelle, universal, 199 Werkzeugschleifmaschine, CNC-universal, 208–210 Werkzeugwechsler, 44, 62 Winkelbohr- und Fräskopf, 76 Z Zweischeibenläppmaschine, 244, 246

Firmenverzeichnis

Aba z & b Schleifmaschinen, Reutlingen Alzmetall Werkzeugmaschinenfabrik, Altenmarkt Bahmüller Maschinenbau-Präzisionswerkzeuge, Plüderhausen Balzat Werkzeugmaschinen, Bergheim Bauer Maschinenbau, Arnstorf Baumgarten Harald, Northeim Behringer Maschinenfabrik, Kirchardt Boehringer Werkzeugmaschinen, Göppingen Bormaster Sigloch & Schrieder, Stuttgart Burgsmüller, Kreiensen Burkhardt und Weber, Reutlingen Chiron Werke, Tuttlingen Cross Hüller, Ludwigsburg Deckel Maho Gildemeister, Bielefeld Diskus-Werke, Dietzenbach-Steinberg Donau Werkzeugmaschinen, Ehingen DS Technologie Werkzeugmaschinenbau Droop + Rein, Mönchengladbach DS Technologie Werkzeugmaschinenbau Scharmann, Mönchengladbach Elb Schliff Werkzeugmaschinen, Babenhausen Elha Maschinenbau, Hövelhof Emag-Karstens, Salach Emag-Kopp, Salach Ewag, Etziken, Schweiz Fröhlich Anlagenbau, Mülheim Gebr. Saacke, Pforzheim Gildemeister Drehmaschinen, Bielefeld Gleason, Rochester Gleason Hurth, München Gleason-Pfauter Maschinenfabrik, Ludwigsburg Grob-Werke, Mindelheim Hauser-Tripet-Tschudin, Biel-Bienne Hawema Werkzeugschleifmaschinen, Trossingen Hermle Berthold Maschinenfabrik, Gosheim Hoffmann Kurt, Räumwerkzeug- und Maschinenfabrik, Pforzheim Index-Werke, Esslingen Ingersoll Naxos, Langen Ixion Maschinenfabrik Otto Häfner, Hamburg Jaespa Maschinenfabrik, Spangenberg Jauch Hugo, Villingen-Schwenningen 313

314 Kasto Maschinenbau, Achern Kekeisen Maschinen- und Werkzeugfabrik, Laupheim Kellenberger Maschinenfabrik, St. Gallen Klingelnberg Söhne, Hückeswagen Klink Karl Werkzeug- und Maschinenfabrik, Niefern-Öschelbronn Kuhlmeyer Maschinenbau, Bad Oeynhausen Lehnert Maschinenfabrik, Langenfeld Loch Präzisionsbohrtechnik, Ergolding Mägerle, Fehraltorf Maschinen Wagner, Renchen Michael Deckel Feinmechanik, Weilheim Mikromat, Dresden Monforts, Mönchengladbach Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik, Nürtingen Otto Suhner, Bad Säckingen Paatz Viernau, Viernau Peter Wolters Werkzeugmaschinen, Rendsburg Reckermann Maschinenbau, Solingen Robert Maier, Vaihingen RSA Entgrat-Technik Rainer Schmitt, Lüdenscheid Saacke, Präzisionswerkzeuge Werkzeug-Schleifmaschinen, Pforzheim Schaudt Mikrosa, Stuttgart Schneeberger, Roggwill, Schweiz Schütte Alfred, Köln SHW Werkzeugmaschinen, Aalen-Wasseralfingen Studer Mikrosa, Leipzig Studer Schaudt, Stuttgart Suhner Otto, Bad Säckingen Supfina Grieshaber, Remscheid SW Schwäbische Werkzeugmaschinen, Schramberg-Waldmössingen Tönshoff, Dortmund Traub Drehmaschinen, Reichenbach Ulmer Werkzeuschleiftechnik, Ulm-Einsingen Uniprec, Clausthal-Zellerfeld Vollmer Werke, Biberach Wagner, Renchen Waldrich Coburg Werkzeugmaschinenfabrik, Coburg Walter Maschinenbau, Tübingen Weeren Werkzeugmaschinen, Wuppertal Weiler Werkzeugmaschinen, Emskirchen Weisser Söhne Werkzeugmaschinenfabrik, St. Georgen Ziersch & Baltrusch Werkzeugmaschinenfabrik, Reutlingen

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