具有能樞轉的刀具主軸的加工機床的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于切削加工工件的加工機床，其中，該加工機床具有用于繞主 軸軸線旋轉驅動刀具的電機主軸，并且該電機主軸由支架承載。
【背景技術】
[0002] 同類型的加工機床長久以來是已知的。其用于對工件、例如對氣缸蓋或變速器殼 體進行很多通常也復雜的切削加工。同類型的加工機床在此用作通過相應的聯結機構或運 輸機構相互連接的加工線的一部分或者也單獨用作萬能機床。在此，對于有效地加工工件 有利的是，工件能被相對于刀具沿著多條軸線高度精確地定位和加工。在此也已知，直線軸 線和旋轉軸線分配在工件和電機主軸之間。加工例如通過鉆孔刀具或銑削刀具進行，該鉆 孔刀具或銑削刀具被電機主軸保持和驅動。在此通常選擇笛卡爾實施方案，也就是說，三條 彼此成直角的空間軸線也描繪三條直線軸線，刀具和/或工件能沿著這三條直線軸線定位。 另外也設有旋轉軸線，以便避免例如在多側加工時圍攏工件，這相應地縮短了工件的加工 持續時間。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于，這樣改進已知的加工機床，使得其能夠更柔性地應用或者能 夠成本更低地實現。
[0004] 所述目的通過根據權利要求1的加工機床實現。本發明的優選實施方式是從屬權 利要求的技術方案。
[0005] 本申請主題是一種加工機床，在該加工機床中，在支架上設有轉動支座，電機主軸 能在該轉動支座上繞第一轉動軸線樞轉和定位，并且在電機主軸上設有直線導向裝置，該 直線導向裝置允許刀具平行于主軸軸線做進給運動。
[0006] 清楚的是，為了電機主軸繞轉動支座的第一轉動軸線定位而設有相應的轉動驅動 裝置用于運動和定位。
[0007] 在現有技術中已知，在工件臺中實現旋轉軸線。這特別是在大且重的工件中導致 顯著的結構耗費。在設計所述旋轉軸線時必須相應地考慮工件的大的重量，這導致相應的 耗費。但最終通過所述旋轉軸線僅僅提供工件相對于電機主軸的主軸軸線或刀具的相對位 置，在這里得到的優點是，明顯更小的重量要運動，這在實現按照本發明的加工機床時是成 本低的、但也在按照本發明的加工機床運行時是成本更低的。
[0008] 加工機床可以如下修改，即：在支架上設有轉動支座，電機主軸能在該轉動支座上 通過可控的轉動驅動裝置繞第一轉動軸線樞轉和定位，并且在電機主軸上設有直線導向裝 置，該直線導向裝置通過可控的直線驅動裝置允許刀具平行于主軸軸線做直線運動并且在 切削加工期間轉動運動和直線運動相疊加。
[0009] 通過轉動運動和直線運動相疊加實現按照本發明的加工機床的高的柔性，其中， 該柔性能夠利用結構小并且因而成本低的驅動裝置實現，因為要運動的重量小。一方面僅 須轉動電機主軸的重量并且另一方面也僅須使電機主軸的一部分重量直線運動。不僅轉動 驅動裝置而且直線驅動裝置分別配置成可控的并且因而允許非常高的加工精度。借助在現 有技術中已知的可用作機床控制裝置的NC-控制裝置也可以成本低地實施高度復雜的加 工。
[0010]作為替代方案，加工機床可以如下修改，即：在支架上設有轉動支座，電機主軸能 在該轉動支座上繞第一轉動軸線樞轉和定位，并且在電機主軸上設有直線導向裝置，該直 線導向裝置允許刀具平行于主軸軸線進給運動，并且加工機床具有工件托架，該工件托架 能沿著描繪第一直線軸線的、優選水平定向的工件導向裝置運動和定位，并且在支架上沿 優選豎直定向的第二直線軸線的方向為轉動支座設有導向裝置或雙導向裝置，并且轉動支 座沿著該導向裝置或雙導向裝置可動和能定位，特別是工件托架能繞第二轉動軸線轉動和 定位。這種實施方式將相應的直線軸線分成刀具的運動和工件托架的運動。因此降低了相 應的結構耗費，因為不同的運動或者說轉動軸線在不同元件中的設計實現最終更有利，如 在一個元件中實現一個直線和轉動軸線。在刀具方面、亦即在支架上，在此設有兩個直線運 動和一個轉動運動。工件至少沿一條直線軸線可動。在一種改進的建議中，為工件也還設有 一條轉動軸線，在這里規定，實現一條豎直定向的第二轉動軸線，工件由此能在水平平面內 轉動和定位。這樣的方案特別適合于重的工件，對于所述重的工件來說抬升要求很大的力 以及還有能量。在這樣的應用情況下更合適的是，將消耗高能量的軸線布置到較輕的元件 中、在這種情況下布置到電機主軸中。
[0011]此外規定，在電機主軸中設有直線導向裝置，該直線導向裝置允許刀具例如平行 于主軸軸線做進給運動。合適地，在電機主軸上設有直線導向裝置，該直線導向裝置通過可 控的直線驅動裝置允許刀具平行于主軸軸線做直線運動。例如頂尖座套筒式的實施方案具 有顯著的優點，因為電機主軸僅能沿著一條軸線運動，以便實現刀具在工件中的進給。要運 動的重量又是非常小的，這就是說，在相對小的且有利的驅動裝置中可以實現高的速度和 高的效率。
[0012] 電機主軸沿著直線導向裝置的通過自己的驅動裝置實現的可運動性在電機主軸 相對于轉動軸線的每個轉角位置中提供了一種有效的解決方案。在此也僅僅使實際上對于 進給運動所需的重量運動。支架和/或加工機床的其它重的元件為此不必如在現有技術中 在兩條軸線的運動也已知疊加時所規定的那樣運動。在這里，通過兩個獨立運動的疊加實 現了一種合成運動，不過兩個驅動裝置必須被激活并且相應更大的重量必須運動，這導致 更高的成本和更差的效率和精度。
[0013] 此外，能實現與工件在工件臺中的轉動軸線或者說旋轉軸線的組合。由此可以用 小的耗費在傾斜角度的情況下實現多側切削加工。
[0014] 此外，在所述建議中有利地規定，在電機主軸上設有直線導向裝置，該直線導向裝 置通過可控的直線驅動裝置允許刀具平行于主軸軸線做直線運動。
[0015] 在所述建議的一種優選的實施方案中規定，在切削加工期間，轉動運動和直線運 動相疊加。通過轉動運動和直線運動的有利地建議的疊加，實現加工機床的高的柔性，其 中，該柔性能夠以結構小的并且因而成本低的驅動裝置實現，因為要運動的質量小。一方面 僅須轉動電機主軸的重量并且另一方面僅須使電機主軸的一部分重量直線運動。不僅轉動 驅動裝置而且直線驅動裝置分別配置成可控的并且因而允許非常高的加工精度。借助在現 有技術中已知的可用作機床控制裝置的NC-控制裝置也可以成本低地實施高度復雜的加 工。在這里要注意:術語"直線運動"在此不僅包括進給運動、而且包括撤回運動，其中，進給 和撤回分別涉及朝向工件和遠離工件的運動。
[0016] 此外規定，在主軸軸線水平定向的情況下，轉動支座的轉動軸線位于主軸軸線下 方。通常規定，轉動軸線和主軸軸線相對彼此成直角地定向。但這不是自動決定轉動軸線和 主軸軸線也必須相交。各軸線的位置可這樣可變地選擇，使得轉動軸線和主軸軸線相交，在 另一種方案中轉動軸線設置在主軸軸線上方，或者如優選說明的，轉動軸線設置在主軸軸 線下方。特別是當工件的加工應從上方進行，亦即加工例如沿豎直方向從上向下進行時，這 樣的實施方案便具有優點。因為轉動軸線在這種情況下設置在主軸軸線下方，所以沒有行 程長度在豎直方向上由于樞轉運動而樞轉。
[0017] 在一種有利的實施方案中規定，轉動軸線位于撤回的電機主軸的刀夾附近。電機 主軸在其朝向工件的端部上具有刀夾，該刀夾由固定刀具的夾緊裝置形成。此外規定，電機 主軸具有平行于主軸軸線延伸的直線導向裝置，可控的轉動驅動裝置通過該直線導向裝置 能夠使刀具平行于主軸軸線定位。通過刀具的定位自然也使刀夾相應地運動和定位。因此， 刀具相對于工件處于進給的或撤回的終端位置。電機主軸的撤回的位置因此描述電機主軸 的在刀具離工件最遠時的位置。在一種實施例中，轉動軸線相對于刀夾的位置通過參照主 軸軸線的軸向位置和通過同樣參照主軸軸線的徑向位置描述。因此，在該示例性的建議中， 轉動軸線最多以電機主軸的一個至兩個直徑位于主軸軸線下方。軸向位置例如在撤回的、 亦即未伸出的電機主軸的總長度上、例如在該長度的〇至50%之間參照刀夾的電機主軸的 前端部定義。在此，轉動軸線的軸向位置不僅可以在電機主軸的中點和刀夾之間、也可以在 刀夾前面，由此在樞轉時特別是在豎直位置中得到電機主軸的向上翻起，由此獲得沿豎直 方向的行程長度。
[0018] 優選地，轉動支座的轉動軸線因此在刀夾前面、附近、在主軸軸線下方。轉動軸線 在刀夾前面、附近、在主軸軸線下方的位置引起例如在利用刀頭銑削時產生的橫向力僅產 生小的力矩。這些力矩必須被可靠地支撐，以便實現高的加工精度。此外，主軸軸線在樞轉 時在豎直位置方面接近工件，例如當轉動軸線不伸出于刀夾前端部時便是這種情況。因此， 在水平位置中主軸凸起(刀夾)離豎直導向裝置的距離小，在豎直位置中可以加工超過工件 托架的中心。
[0019] 在一種優選的方案中規定，在支架上沿第二直線軸線(Y)的方向設有用于轉動支 座的導向裝置并且轉動支座能沿著該導向裝置運動和定位。為了轉動支座沿著該第二直線 軸線運動而設有可調且可控的驅動裝置，通過該驅動裝置實現轉動支座的精確定位并且因 而也實現電機主軸位置的精確定位。
[0020] 通常，該第二直線軸線描繪豎直軸線或者說Y軸。由此，所述建議實現電機主軸在 其高度位置方面及其相對于水平線的斜度方面由于繞轉動支座的可樞轉性是可調和可定 位的。
[0021] 合適地規定，支架由兩個彼此間隔開距離的部分支架形成并且轉動支座能經由導 向滑座在部分支架的導向裝置上同步運動和定位。具有兩個間隔開距離的部分支架的該實 施方案導致支架的