CN101130227A - 加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加工机床，其具有一个可装在工作主轴的主轴头上的加工刀具。设置一监控装置，其对主轴头的形状进行监控。

Description

加工机床

技术领域

本发明涉及一种加工机床，其具有一个可安装在工作主轴的主轴头中的加工刀具。

背景技术

上面提到的加工机床例如用于工件的切削加工，例如用在加工中心、加工站或传送装配线中。上面提到的加工机床需要最高的加工精度。

所述加工是通过加工刀具进行的，加工刀具通过工作主轴进行旋转和定位。通过切削加工，碎屑在工作腔内急速旋转，其可能会沉积在许多不同的地方。

在更换加工刀具时存在着这样的危险，即在工作主轴的主轴头上在刀具柄和刀具座之间会进入污物或碎屑，其虽然还可允许加工刀具在工作主轴上夹紧，但会对需要的加工高精度产生不良影响。

为此提出的建议是，应该监控加工刀具在主轴头上的平面装置面(Plananlageflche)上的正确配合，并在尺寸相应偏离时阻止加工。虽然夹紧的碎屑或污物不会阻止此平面装置(Plananlage)，但是它们会导致明显的误加工，所述误加工在最坏的情况下会使工件成为废品。

发明内容

从现有技术出发，本发明的目的是，建议一种上述的加工机床，其中在加工精度最高的情况下产生尽可能小的废品率。

上述目的通过一种加工机床得以实现，其具有一个可安装在工作主轴的主轴头上的加工刀具，其中设置一监控装置，其对主轴头的形状进行监控。

如同在现有技术中已知的一样，那些用来监控刀具柄在主轴头上的正确支承的措施不足以确保发现被夹住的碎屑的危险。当然这种夹住的碎屑会导致可看到的(例如径向上的)主轴头变形。本发明只建议，由监控装置监控主轴头的形状，并且而后如果确定了相应的变形，则会停止加工机床的加工，对加工刀具重新进行更换，必要时对刀座进行清洁或吹气，随后再进行加工刀具的切削进程。

通过按本发明建议的方案，可以基于被夹住的但是使工作主轴的主轴头变形的加工刀具，识别特别严重的废品制造并且从而可靠地避免严重的废品制造。

在本发明的一优选方案中，监控装置具有一测量装置。此测量装置用来测定主轴头的形状。

通过测量装置优选无接触地测定主轴头的形状。通过按本发明的方案，可避免相应的滑动触点在旋转的主轴头上的繁琐的布置。

除了使用无接触地测定主轴头形状的测量装置外，当然其它布置也是可能的，即测量装置通过机械触点来测定主轴头的形状，例如用高精度的量规或触头。

在按本发明的另一方案中规定，将机械千分表用作测量装置，其测头位于主轴头的圆周面上。例如，机械千分表设置在一定位装置上，并在工具更换过程中定位在圆周面的外侧上。在此可发现，利用这种机械千分表得出可利用的、足够的测量结果，此千分表具有一相应的柄，在该柄的端部上设置一测头，其可高度灵敏地测定主轴的形状。通常的前提是，待测量形状的主轴头当然要么被高精度地加工，要么在其轮廓未夹紧时进行测量并且作为额定值存储在存储器中。有利设置一种布置，其允许读取主轴头的角位置。在这种做法中，可能不必进行相应高精度的加工，也不需要对圆周面进行保养或补偿。

在按本发明的一方案中例如规定，测量装置构成为设置在主轴头上的电阻应变片。夹紧的碎屑导致主轴头或其外表面或圆周面的相应变形，例如相应的隆起。电阻应变片通过电阻的相应提高记录相应的应变，所述电阻应变片例如在图像平版印刷(photolithographic)处理过程中以薄片涂层技术加设在主轴头上。此变化的电阻在电流恒定时使电压降提高，所述电压降也可以相应地进行评估。例如沿着主轴头的圆周彼此间隔地设置有许多的电阻应变片。例如无线地传送相应的测量信号并而后进行评估。

除了使用上述的机械量规或电测量装置(例如借助电阻应变片)外，当然这样的布置也是可能的，即测量装置具有电感的或电容的传感器。

此外，按照声学或光学方式工作的测量装置也是可能的。例如一个与此有关的、构成为无接触测量的测量装置，利用由主轴头反射的波(其超声波或以及光束)识别相应的变形。

此外按本发明，监控装置还具有评估装置，评估装置必要时构成为加工机床的机器控制器的一部分，评估装置对通过测量装置确定的主轴头形状进行评估。

非常可能的是，主轴头上的极其细微的变形是可以忍受的，因为这样的变形还不会导致不可接受的加工质量。这意味着，在可接受的范围内，主轴头形状即使偏离了理想形状，仍是可以接受的，不必中断通过加工机床进行的工件加工。因此有利的是，监控装置额外具有一评估装置，通过它的评估再决定是否进行加工。

本发明优选应用在切削加工的加工机床上或应用在使用切削加工刀具的加工机床上。在这些加工机床中，一方面会更强烈地出现所述的问题，因为这种类型的加工机床产生相应的干扰的碎屑。另一方面，在切削加工的加工机床中，由于相应不精确夹紧的加工刀具产生的后果也是很巨大的，其会导致废品生产。但本发明绝不仅限于切削加工的加工机床，当然也可以是其它的加工机床，例如作为加工机床的装配机、测量设备或检测机器，其中相应的检测工具安装到相应的主轴头内并且也需要相应高的精度。与之相关的是，工作主轴或主轴头的定义也绝不仅限于旋转的驱动装置，而是具有这样的可能性，即如所述的一样，借助工作主轴将加工刀具相对于工件定位在任意的位置上，所述加工刀具可任意构成。

此外，本发明不仅包括上述的加工机床，本发明的目的还通过一种操作加工机床的方法得以实现，其中首先把加工刀具安装在主轴头上并在那儿夹紧，然后通过测量装置测定主轴头的形状。测定的形状通过评估装置进行评估，如果此形状还在可接受的范围内，则通过加工机床对工件进行加工；如果此形状处于可接受范围之外，则把加工刀具从主轴头上取下，并至少对主轴头上的刀座进行清洁，特别是吹气。通过按本发明建议的方法要进行检测步骤，其一方面在测量步骤中确定主轴头的形状，并且而后在一评估步骤中评估测定的形状是否是可接受的，即在一必要时可自由选择的可接受范围内，还是在此可接受范围之外。如果测定的形状在可接受范围之外，则加工机床的进一步工作就可能会导致误加工，从而规定，将加工刀具再次从主轴头上的加工刀具的刀座中取下并进行清洁。在清洁步骤中去除了碎屑或其它的污物，更合适的是，对刀座进行吹气，必要时用冷液体或冲洗液进行冲洗。随后再把加工刀具装在主轴头上，并再次进行测量步骤或评估步骤，如果此形状是可接受的，那么再进行加工。如果还总是不能测到可接受的形状，则在控制技术上来说，可能要进行另外的冲洗，或发出更高级别的错误报告，其导致对加工机床进行相应的检查。通过按本发明的建议非常有效地防止了误加工和可避免的废品。

在按本明的一方案中规定，在用于随后的加工目的的旋转、特别是加速旋转期间测定主轴头的形状。这种做法是合适的，当例如使用静态设置的、如上所述的例如机械的、电的、光学的测量装置时。但在其它的测量装置中业已可能的是，在刀具夹紧时检查夹头的形状，因而相应地节省时间。这种方案例如是具有电阻应变片的设置。有利的是，在装上刀具后主轴头的旋转用来加速旋转主轴，由此圆周面的每个位置都会从传感器旁边经过，并可以相应地评估圆周面的变形。必要时，在本身的用于加工目的的加速旋转的阶段预设较慢的转速，以给测量装置提供足够的测量时间。

在本发明中，重要的不是测定主轴头的精确形状，而是确定是否碎屑或其它的污物被夹紧成可能导致误加工。

清楚的是，前面描述的方法不仅可用于切削加工的加工机床，当然也可用在实施安装工作的加工机床上，或用在用作检测机器的加工机床上。具有相应控制功能的检测机器同样需要作为加工工具的检测工具的非常高的位置精度，本发明在此发挥了突出的作用。

在这个方面特别需指出的是，所有与此装置有关的、已描述的特征和特性都可以转移到本发明的方法权利要求中，这也属于本发明的公开。相反方向的转换也是一样的，这意味着，仅仅在方法方面阐述的装置的结构特征也可以转移到装置权利要求中并且同样属于本发明的公开。

附图说明

在唯一的一个附图中，示意示出了按本发明的加工机床在工作主轴的主轴头区域内的剖面图。

具体实施方式

图1示出了工作主轴1的前部的面向一未示出的工件的区域。工作主轴1在其前端上在其主轴头3上支承加工刀具2。已知一种所谓的HSK刀具(空心锥柄刀具)，其由夹爪10、10′固定。在夹爪10′的夹紧位置上，刀具柄20固定在主轴头3的加工刀具刀座31上。

刀具柄外表面21尽可能整个面地紧贴在主轴头的刀座内表面32上。位于此区域中的碎屑会导致主轴头3、特别是外表面或圆周面30的可测量的变形。

测量装置5具有测量头50或传感器50，其对主轴头3的形状或圆周面30的表面轮廓进行监控，这在此处以相同方式工作。测量头50或传感器50具有测量导线51，以便将测量装置5与测量头/传感器50相连接，所述测量装置是监控装置4的一部分。

然而也可以替换上述的测量装置5使用按照机械方式工作的千分表，其具有一机械杆，该机械杆的前顶点构成为测量头50并且探测并显示圆周面30的相应变形，或提供给一评估单元。此探测只能在圆周环上或圆周面的整个面上进行。

如果现在把加工刀具2安装入加工刀具刀座31中，则夹杆11朝前推进，卡钩10相对于加工刀具2的空心杆锥体的朝内伸出的凸缘径向后退。如果夹杆11′朝右运动，则卡钩10′就背面嵌接加工刀具上的凸缘，并将刀具柄外表面21压向或拉向刀座内表面32。此处出现的力是非常大的，并且如果在刀具柄20和加工刀具刀座31之间的中间腔中有相应的污物、碎屑或类似物，则可能使主轴头产生可测量的变形。监控装置4可监控到此变形，测量装置5测定相应的变形，一未示出的评估单元判断所测定的形状是否还在可接受的范围内。

现在的说明书和下面提出的权利要求尝试撰写成取得尽可能大的保护范围。

如果在特别是对相关的现有技术进行详细检查中，这个或其它的特征虽然对本发明的目的是有利的，但不是至关重要的，因此自然在撰写特别是独立权利要求时不具有这样的特征。

从属权利要求中的引用指出了独立权利要求的其它构造。然而这不能理解为放弃对从属权利要求中的技术特征的保护。

至此只在说明书中公开的特征可能在方法过程中对本发明是很重要的，例如用于在权利要求中与现有技术划分界限。

只在说明书中公开的特征，或在包含许多特征的权利要求中的单个特征随时可以加入第一权利要求中，以与现有技术划分界限，并且也在这些特征与其它特征一起被提起或与其它特征一起可以达到特别好的效果时。

Claims (11)

1.加工机床，其具有一可以安装在工作主轴(1)的主轴头(3)中的加工刀具(2)，其中设置有一监控装置(4)，该监控装置对主轴头(3)的形状进行监控。

2.按权利要求1所述的加工机床，其特征在于，监控装置(4)包含一测量装置(5)。

3.按上述权利要求其中一个或两个所述的加工机床，其特征在于，测量装置(5)无接触地测定主轴头的形状。

4.按上述权利要求其中一个或多个所述的加工机床，其特征在于，设置一机械千分表作为测量装置，其测量头(50)靠在主轴头(3)的圆周面(30)上。

5.按上述权利要求其中一个或多个所述的加工机床，其特征在于，测量装置(5)具有电感或电容的传感器(50)。

6.按上述权利要求其中一个或多个所述的加工机床，其特征在于，测量装置(5)构成为电阻应变片并且该电阻应变片设置在主轴头(3)上。

7.按上述权利要求其中一个或多个所述的加工机床，其特征在于一按照声学或光学方式工作的测量装置(5)。

8.按上述权利要求其中一个或多个所述的加工机床，其特征在于，监控装置(4)包含一评估装置，该评估装置必要时作为加工机床的机器控制器的一部分，评估装置对通过测量装置(5)确定的主轴头形状进行评估。

9.按上述权利要求其中一个或多个所述的加工机床，其特征在于一切削加工的加工机床或加工刀具(2)。

10.用来操作特别是按上述权利要求其中一个或多个的加工机床的方法，其中首先将加工刀具安装在主轴头中并且在那儿夹紧，然后通过测量装置测定主轴头的形状，通过评估装置对所测定的形状进行评估，如果此形状还在可接受的范围内，则通过加工机床对工件进行加工，如果此形状处于可接受范围之外，则将加工刀具从主轴头上取下，并至少对主轴头上的加工刀具刀座进行清洁、特别是吹气。

11.按权利要求10所述的方法，其特征在于，在用于随后的加工目的的旋转、特别是加速旋转期间测定主轴头的形状。

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