CN101112745B - 钻铣床及其工件台装置 - Google Patents

Abstract

本发明的主题是一种钻铣床，包括：刚性机床框架(1)，其包括上横梁(5)；加工单元(23)，其可借助电机沿着至少两个坐标轴在所述横梁(5)的前侧移动且包含含有可更换工具的旋转驱动的工作主轴(26)；以及工件台(55)，其安置在所述机床框架(1)的前方且可借助电机沿着至少一个坐标轴水平移动，并包括用于夹持至少一个工件的台面。在根据本发明的机床中，所述机床框架(1)包括通过所述上横条(5)和前端(8)而彼此刚性连接的两个刚性侧壁(2、3)。

Description

钻铣床及其工件台装置

技术领域

本发明涉及一种钻铣床，包括：刚性机床框架，其包括两个平行侧壁和紧固到所述两个侧壁的上横条；加工单元，其可借助电机沿着至少两个坐标轴X、Z移动且包括包含可更换工具的可旋转驱动的工作主轴；以及前端，其包括两个横向隔开的水平导轨，包含用于夹持工件的台面的工件台装置被布置在所述水平导轨上以便可借助电机沿着水平Y坐标轴移动。 

此类钻铣床是针对多轴加工夹持工件而设计的，且本质上的优点是，除了极高的精度要求外，还可以合理的设计和控制相关的费用实现较高的切割性能。 

背景技术

从DE102004034873B中已知一种一般的钻铣床，其包括包含一柱状基座和两个刚性侧壁的机床框架。所述两个侧壁借助上横条而连接以形成整体成形的入口。在横条的斜面上，滑座可在水平导轨上移动，包含工作主轴的加工单元在所述滑座的垂直面上被引导以便可借助电机移动，工件台可在前端的水平导轨上沿着水平坐标轴一直移动到横条下方。 

从DE10259215A1中已知一种钻铣床，其包括一机床以及两个壁状横向支架。在所述两个壁状横向支架的上侧，框架状滑座经布置以便可借助电机沿着Y和X轴移动，加工单元在所述滑座的垂直面上被引导以便可借助电机沿着X和Z轴移动。在两个壁状横向支架之间，安置包括可围绕水平轴旋转的桥接器的工件台装置。在相对于旋转轴横向移位的中心桥接器上，提供包括用于夹持工件的夹持构件的平面台面。 

发明内容

本发明的目的是提供一种钻铣床，其能以高定位精度和高加速度值以及尤其有利的切屑分离（chip fall）来实现多用途工作。 

所述目的通过以下方案来解决。 

一种钻铣床，其包括： 

刚性机床框架，其包括两个平行侧壁和附接到所述两个侧壁的上横条， 

加工单元，其可借助电机沿着至少两个坐标轴移动且包含包括可更换工具的旋转驱动的工作主轴，以及 

前端，其安置在所述机床框架的前方，包括两个横向隔开的沿着水平Y坐标轴移动的导轨，以及 

工件台装置，其可借助电机在导轨上沿Y坐标轴上垂直移动，工件台装置具有用于夹持工件的平面台面， 

在邻近所述机床框架的所述两个侧壁的内侧处提供固定的、细长支撑件，用于使导轨安装在所述支撑件上， 

所述工件台装置包括围绕水平旋转轴枢转的桥接器，其中平面台面安置在相对于所述旋转轴横向移位的中心条上，所述工件台装置还包括两个滑座，所述两个滑座在导轨上移动， 

用于使所述工件台装置沿着所述Y坐标轴移位运动的驱动器包括两个电动同步线性电机，其从动部件附接到所述机床框架的两个侧壁的内侧、导轨外侧，而其主动部件垂直安装到所述工件台装置的滑座。 

根据本发明的钻铣床的特定优点是，工件台装置可在柱状基座的水平、横向隔开的导轨上沿着Y坐标轴一直移动到入口状机床框架的横条下方。由于在两个侧壁之间的柱状基座中存在间隔，所以获得尤其有利的切屑分离。由于包括侧壁、上横条和处于前侧的前端的柱状基座的缘故，获得满足最高硬度要求的单块状总体结构。 

为了在维持所需精度的同时能够有效地完成功能尽可能多的处理，根据本发明的机器的框架包括柱状基座，其具有通过上横梁和处于前侧 的前端而彼此刚性连接的两个刚性侧壁。可在水平导引件中在横梁上移动的滑座在前侧垂直导引件中载运形成为铣头的加工单元，加工单元可借助电机在垂直平面中移动且包括至少一个可更换工具。 

所述机器的此实施例的特定优点是，工件台可在柱状基座的水平导引件上沿着一个坐标轴一直移动到几乎为入口状支架的横梁处。由于在柱状基座中两个侧壁之间存在间隔，所以获得尤其有利的切屑分离。由于包含侧壁、上横梁和处于前侧的前端的柱状基座的缘故，获得符合最高硬度要求的单块状总体结构。 

为了获得所期望的高定位精度和可灵敏地控制的高加速度，将线性电机用作组合的滑座与加工单元的移动的驱动单元，所述线性电机的从动部件分别安置在成对提供的导轨之间。电动线性电机的主动部件分别提供在移动的机器部件上。 

根据本发明的有效实施例，水平导轨提供在柱状基座上，位于邻近机床框架的两个侧壁的内侧，所述导轨一直延伸到前端并充当可借助电机移动的工件台装置的支撑件。根据本发明，所述工件台装置包括两个电动同步线性电机，其从动部件安装在两个侧壁的内侧，而其主动部件垂直安装到台装置的组件。 

通过在前侧为两个侧壁提供台阶来实现工作区的良好的可见度和可接近度，前端的高度与两个侧壁的前端部分的高度相同，且包括刚性连接到两个侧壁的前端部分的横向前壁。以此方式，前端和侧壁界定可在提供切屑收集器的空间。 

一种工件台装置尤其适于根据本发明的钻铣床，所述工件台装置包括桥接器，所述桥接器可借助电机围绕水平旋转轴枢转且包括相对于旋转轴横向移位的中心条，包括用于夹持工件的夹持构件的平面台面安置在所述中心条上。连接到桥接器的中心条的两端的垂直支承支架分别可旋转地支撑在滑座中，支撑桥接器的两个滑座包括导块以及用于两个滑座的同步传动的驱动单元和用于桥接器的枢转运动的其它驱动单元。 

便利的是，在滑座中提供充当桥接器的旋转驱动器的电动同步力矩电机以及用于两个滑座的移位运动的电动同步线性电机。可旋转地支撑在桥接器的中心条中的平面台面也便利地由安置在桥接器中的力矩电机可旋转地驱动。所使用的力矩电机即使在相对较低速度的情况下也可产生高力矩，且将产生被驱动组件的高定位精度。 

附图说明

将参看附图描述本发明的以下实施例，附图中： 

图1展示根据本发明的钻铣床的透视总体视图； 

图2展示根据图1的钻铣床的局部横截面正视图； 

图3展示根据图1的钻铣床的局部横截面侧视图； 

图4展示图1到3所示的实施例的工件台装置的透视图；且 

图5展示根据图4的工件台装置的垂直横截面图。 

具体实施方式

图1到3所示的钻铣床包括：包含两个平行侧壁2、3的高度刚性的机床框架1、处于前侧的前端4，以及固定到两个侧壁2、3的上后部分6、7的上横条5。侧壁2、3和包含横向前壁8的前端4便利地形成为单块构造。如尤其在图1和3中可看到，横条5具有带有垂直前侧和倾斜后壁的向下扩展的梯形横截面。横条5的较宽底侧永久地固定在两个侧壁2、3的上后部分6、7的水平上表面上。在横条5的前侧具有上和下条状突出部9、10，所述突出部9、10上分别安装导轨11、12。在横条5的缩回的中心部分13中，电动线性电机的盘状从动部件14固定成一行并彼此邻近。 

在横条5的两个前侧导轨11、12上，在导块17、18中引导支撑滑座16以便可水平移动，电动线性电机的与从动部件14协作的主动部件20安装到所述支撑滑座16的后侧。两个平行垂直导轨21、22附接到支撑滑座16的前侧，经由成对提供的导块24、25分别在所述导轨21、22上引导头座23以便可垂直移位。头座或主轴外壳23含有由集成的电动 电机直接驱动的工作主轴26。电动线性电机充当用于移动包括头座23和工作主轴26的加工单元的驱动器，所述电动线性电机的盘状从动部件27安装在两个导轨21、22之间的滑座16的前侧。电动线性电机的与从动部件27协作并用于头座23的垂直运动的主动部件位于头座23的支撑构造29的后侧。 

如图2和3中可看到，为电动线性电机提供电力供应电缆30以及冷却液体线31。如图1中可看到，两个侧壁2、3在其中心区域处具有位于两个上后部分6、7与前端4之间的台阶35、36。如图1的左部分和图3中可看到，电动线性电机的盘状固定从动部件37、38安装在所述台阶35、36的区域中的侧壁2、3中。 

侧壁2、3的下方前端部分39、40具有与前端4的横向前壁8大约相同的高度，并经由斜面41界定用作切屑收集器的空间42。 

如图1中可看到，条形支撑件43、44沿着两个侧壁2、3的内侧在前端4上延伸。在每一支撑件43、44上，安装一直延伸到机床框架1的后端的导轨45、46（参看图3）。 

在两个导轨45、46上，可移动地引导台装置，其在所示实施例中具有线性电机的中心支撑部分和两个横向主动部件82、83。所述两个主动部件82、83与机床框架1的侧壁2、3中的固定从动部件37、38协作，并实现台装置50在固定地安装于框架上的导轨45、46上的移位运动。台装置50的中心支撑部分可支撑用于夹持一个或一个以上工件的可旋转或非旋转台面55。 

在图1到3所示的机床的实施例中，使用图4和5中详细展示的特定工件台装置50。所述台装置50包括由刚性中心条52和两个横向弯曲的支架部分53、54组成的桥接器51。工件台55支撑在中心条52中，所述工件台55具有用于在其表面上夹持一个或一个以上工件的平行夹持凹槽（未图示）。工件台55由力矩电机56、57旋转驱动，所述力矩电机56、57的定子56具有冷却通道且安装在中心条52中的圆柱形凹进部 中。力矩电机的转子57是所谓的内部转子并经由凸缘固定地连接到空心支承轴颈（bearing journal）58。为了使工件台停止在预定旋转位置中，提供夹持插孔59，其在将压力构件施加到其细长的狭窄环室时与支承轴颈58的壳表面啮合。为了非倾斜地支撑工件台55，提供环形轴向/径向轴承60，其达成高承载能力和工件台55的自由运动。力矩电机能够产生高力矩以及高速度，使得可通过在一个设置中进行铣削以及转动而以高精度加工甚至更大的工件。在所示实施例中，横向弯曲成垂直姿态的支架部分53、54配置有双壁，并与用于力矩电机56、57的支撑圆柱体61形成为一体。如图5中可看到，支撑圆柱体61围绕在外圆周上具有螺旋凹槽的空心圆柱形定子56。定子56中的螺旋凹槽形成冷却通道，以已知方式向所述冷却通道供应冷却介质。空心圆柱形定子56的上面由刚好位于环形轴向/径向轴承60下方的形成于支撑圆柱体61上或附接到支撑圆柱体61的瓶颈环62支撑。由于此布置的缘故，作用在轴承上的负载直接施加到稳定的支撑圆柱体61。在底侧，支撑圆柱体61和定子56与其它组件一起在一体形成的覆盖物63中终止，所述覆盖物63包括与定子56同轴的套管以及附接到所述套管的径向凸缘。 

在根据图4、5的台装置50中，空心支撑支承轴颈64、65分别附接到两个支架部分53、54中的每一者的横向侧翼，所述支撑支承轴颈64、65的中心轴重合并形成桥接器52和工件台的共同旋转轴。旋转轴在距工件台55的表面预定距离处延伸。在每一支撑支承轴颈64、65上，提供分别用于夹持支撑支承轴颈64或65的夹持插孔66、67，所述支撑支承轴颈64或65包括可借助加压流体而在径向上向内变形的壁。每一夹持插孔66、67紧固在作为圆形覆盖物68、69的一部分的套管中。 

每一支撑支承轴颈64、65分别由力矩电机驱动，所述两个力矩电机优选是电动同步的。每一力矩电机包括具有圆周冷却通道的外部定子70、71，其安装在滑座80、81的外壳的圆柱形凹进部中并在前侧由覆盖物68、69的碟形部分支撑。转子72、73分别作为内部转子与各自的定 子70、71协作。每一转子72、73经由适宜的保持构件而固定地连接到台装置50的相关联的支架53或54，并在两个同步力矩电机70、72和71、73被电动激励时，促使工件台在工件加工之前或期间枢转运动到所需的角位置。在所示实施例中，每一环形转子72、73短于各自相关联的定子70、71，且其轴向上的内表面附接到支撑支承轴颈64、65的内径向凸缘。 

上述台装置50的支撑件分别容纳在滑座80、81的外壳中。在每一滑座80、81的后方部分上提供电动线性电机的可移动主动部件82、83。电动线性电机的固定的从动部件37、38安置在机床框架1的各自侧壁2、3的内侧，如图1和3中可看到。每一滑座80、81的底侧具有与图2所示的导轨45、46协作的导块84、85。 

本发明不限于上文展示和描述的实施例。举例来说，其它台装置可用于根据本发明的钻铣床中。便利的是，这些设计应包括滑座状组件，在所述滑座状组件中的适当处安装刚性台结构。所述滑座状组件应在外侧壁上具有电动线性电机的功能部件，而所述电机的另一功能部件应提供在机床框架的侧壁的内侧。 

Claims (18)

1.一种钻铣床，其包括：

刚性机床框架（1），其包括两个平行侧壁（2、3）和附接到所述两个侧壁（2、3）的上横条（5），

加工单元（23），其可借助电机沿着至少两个坐标轴移动且包含包括可更换工具的旋转驱动的工作主轴（26），以及

前端（4），其安置在所述机床框架（1）的前方，包括两个横向隔开的沿着水平Y坐标轴移动的导轨（45，46），以及

工件台装置（50），其可借助电机在导轨（45，46）上沿Y坐标轴上垂直移动，工件台装置（50）具有用于夹持工件的平面台面（55），

其特征在于

在邻近所述机床框架（1）的所述两个侧壁（2、3）的内侧处提供固定的、细长支撑件（43、44），用于使导轨（45、46）安装在所述支撑件（43、44）上，

所述工件台装置（50）包括围绕水平旋转轴枢转的桥接器（51），其中平面台面（55）安置在相对于所述旋转轴横向移位的中心条（52）上，所述工件台装置（50）还包括两个滑座（80、81），所述两个滑座（80、81）在导轨（45，46）上移动，

用于使所述工件台装置（50）沿着所述Y坐标轴移位运动的驱动器包括两个电动同步线性电机，其从动部件（37、38）附接到所述机床框架（1）的两个侧壁（2、3）的内侧、导轨（45、46）外侧，而其主动部件垂直安装到所述工件台装置（50）的滑座（80、81）。

2.根据权利要求1所述的钻铣床，

其特征在于

在前侧垂直轨道（21、22）上载运形成为铣头的所述加工单元（23）的滑座（16）可在所述横条（5）上的水平导引件中移动。

3.根据权利要求1或2所述的钻铣床，

其特征在于

用于所述水平滑座（16）和所述加工单元（23）的驱动单元是电动线性电机，其从动部件分别安置在成对提供的所述导轨之间。

4.根据权利要求1或2所述的钻铣床，

其特征在于

工件台可在提供于所述前端（4）上的两个水平导轨（45、46）上并在所述机床框架（1）的侧壁（2、3）的内侧的柱状基座上移动。

5.根据权利要求4所述的钻铣床，

其特征在于

用于所述工件台的驱动器包括两个电动同步线性电机，其从动部件（37、38）安装在所述框架的所述两个侧壁（2、3）的内侧，而其主动部件垂直安装在所述工件台的组件上。

6.根据权利要求5所述的钻铣床，

其特征在于

所述机床框架（1）的所述两个侧壁（2、3）各包括前侧台阶（35、36）。

7.根据权利要求1或2所述的钻铣床，

其特征在于

切屑收集器安置在由所述前端（4）和所述侧壁（2、3）界定的自由空间（42）中。

8.根据权利要求1或2所述的钻铣床，

其特征在于

所述前端（4）包括横向前壁（8），所述横向前壁（8）刚性连接到所述机床框架（1）的所述两个侧壁（2、3）且具有与所述两个侧壁（2、3）的前端部分的高度相同的高度。

9.一种用于钻铣床的工件台装置，所述钻铣床包括：

刚性机床框架（1），其包括两个平行侧壁（2、3）和附接到所述两个侧壁（2、3）的上横条（5），

加工单元（23），其可借助电机沿着至少两个坐标轴移动且包含包括可更换工具的旋转驱动的工作主轴（26），以及

前端（4），其安置在所述机床框架（1）的前方，包括两个横向隔开的沿着水平Y坐标轴移动的导轨（45，46），

工件台装置（50），其可借助电机在导轨（45，46）上沿Y坐标轴上垂直移动，工件台装置（50）具有用于夹持工件的平面台面（55），

所述工件台装置包括：

桥接器（51），其可借助电机围绕水平旋转轴移动，包括用于夹持工件的夹持构件的平面台面（55）安置在所述桥接器（51）的相对于所述旋转轴横向移位的稳定中心条（52）上，

其特征在于

连接到所述中心条（52）的两端的所述可枢转桥接器（51）的支承支架（53、54）被支撑在各自的滑座（80、81）中，以便可借助电机同步旋转，以及

所述两个滑座（80、81）分别包括驱动单元和导块（84、85）；

用于移动所述两个滑座（80、81）的驱动单元是电动同步线性电机，其从动部件（37、38）附接到所述机床框架（1）的侧壁（2、3）内侧、导轨（45、46）外侧，其主动部件（82、83）固定地连接到各自的滑座（80、81）。

10.根据权利要求9所述的台装置，

其特征在于

充当所述桥接器（51）的旋转驱动器的电动同步力矩电机安置在所述滑座（80、81）中。

11.根据权利要求9或10所述的台装置，

其特征在于

用于使所述桥接器停止在选定位置的固定装置安置在所述滑座（80、81）中。

12.根据权利要求9或10所述的台装置，

其特征在于

所述桥接器（51）的支架（53、54）经由轴向/径向轴承而被支撑在所述滑座（80、81）中。

13.根据权利要求9或10所述的台装置，

其特征在于

所述平面台面（55）被支撑在所述可枢转桥接器（51）的所述中心条（52）中，以便可借助力矩电机（56、57）旋转。

14.根据权利要求9所述的台装置，

其特征在于

所述两个滑座（80、81）的线性电机是电动同步的，且所述滑座经由锚定条彼此耦合。

15.根据权利要求9或10所述的台装置，

其特征在于

所述滑座（80、81）中的所述可枢转桥接器（51）的支承装置的旋转轴在所述台面（55）的表面的水平上延伸。

16.根据权利要求9或10所述的台装置，

其特征在于

所述滑座（80、81）中以及所述桥接器的所述中心条（52）中的力矩电机是具有冷却的外部定子的内部转子电机。

17.根据权利要求9或10所述的台装置，

其特征在于

包含所述两个端侧支架（53、54）和所述中心条（52）与所述支架之间的弓形过渡部分的可枢转台的所述中心条（52）形成有双壁。

18.根据权利要求9或10所述的台装置，

其特征在于

端侧延伸部分形成在所述滑座（80、81）上，其中所述各自关联的线性电机的所述从动部件附接到所述端侧延伸部分的垂直外侧。

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