CN101193727A - 在分开的滑座上具有两个夹紧位置的机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对工件进行铣削加工的机床,该机床设有至少两根线性运动轴线和至少一根用于执行在刀具和相应工件之间的相对运动的回转轴线,该机床具有工件固定座,工件在所述工件固定座中可夹紧在两个夹紧位置之间,将其中一根线性运动轴线作为工件轴线配设给所述工件固定座,利用该工件固定座可以线性移动所述工件,并且此外该机床设有用于固定进行切削的加工刀具的刀具架,借助于刀具驱动装置可驱动所述加工刀具围绕着刀具轴线旋转。在该机床上应该为在长度方面大相径庭的工件为实现高加工精度提供同样良好的前提。此外,还提出所述工件固定座的两个在本体上彼此分开的滑座(27、28),在所述滑座(27、28)上分别布置其中一个夹紧位置(16、17),并且这两个滑座(27、28)可以沿相同的工件轴线彼此独立地进行线性移动。

Description

在分开的滑座上具有两个夹紧位置的机床
技术领域
本发明涉及一种用于对工件进行铣削加工的机床,该机床设有用 于固定进行切削的并且此外被旋转驱动的加工刀具的刀具架,并且该 机床具有工件固定座,在该工件固定座中,工件可夹紧在两个夹紧位 置之间,其中所述机床具有多根被驱动的运动轴线,所述运动轴线设 置用于相应单个地或者彼此组合地在加工刀具在工件上进行加工的过 程中作为所述加工刀具相对于所述工件的相对运动来产生加工进给运 动,其中所述刀具架设有所述被驱动的运动轴线的至少一根线性运动
在;斤述滑座上分别布置其中一个夹紧位置,所述工件固定座的两个滑 座可以 一起沿至少 一根被驱动的线性运动轴线进行移动。 背景技术
为了对工件进行铣削加工使用所述的机床,在所述机床上工件和 铣削刀具执行围绕着至少一根轴线的相对回转运动以及沿至少两根轴 线的相对线性移动。在这种情况下涉及特定的运动轴线,这些运动轴
开来,比如对于在车削加工时工件的旋转运动或者对于在铣削加工时 刀具的旋转运动来说就是这种情况。尤其应该与这样的运动轴线区分
用于比如固定2件或者;i件转移到指i的位置中,在对二件进行加 工的过程中没有致动用于执行纯粹的横向进给运动的运动轴线。
根据所需要的加工的复杂性,也可以设置更多数量的进给运动轴 线。因此对于具有复杂几何形状的工件如涡轮机和压缩机的叶片或叶
盘(Blisks)的加工来说,在尽可能只用一次夹紧的情况下至少三根线 性的以及两根旋转的进给轴线是有利的。
尤其在碰到长形的工件如涡轮叶片时,为避免弯曲以及由此产生 的巨大的加工不精确度,经常将这些长形的工件夹紧在两个夹紧位置 之间。在一种对这样的工件来说常见的解决方案中,将一个夹紧位置 位置固定地布置在可纵向移动的滑座上,而第二夹紧位置仅仅对夹紧
过程可以进行纵向移动。这种纵向移动的长度以及整个滑座的大小必 须按照可以在相应的机床上加工的最长的工件来设计。但是这种方法 的缺点是,首先在滑座上的工件较短时就会给该滑座的轴承造成很大 的单侧负荷,这会导致加工不精确度。
在WO 03/064089 Al中已经乂〉开了 一种铣削才几,在该铣削才几上在 刀具中设置了三根线性的进给运动轴线以及一根回转轴线。构造为具 有两个单独的滑座的圆形工作站的工件固定座设有一根线性进给运动 轴线。应该将工件夹紧在两个滑座之间,这两个滑座可以沿着自身的 运动轴线彼此独立地进行移动。此外,在该机床中设置了第二工件固 定座,在此应该自动地将工件移交给该第二工件固定座。为了能够固 定工件,该第二工件固定座应该可以沿不同的方向移动。作为进给运 动,所述第二工件固定座的滑座执行平行于所述第一工件固定座的进 给轴线的运动。所述机床的这种方案设计很难达到良好的机器刚度。 此外,尽管每个工件固定座的两个滑座都可沿X方向移动,但工件的 可接触性还是受到限制。尤其如果设有第二工件固定座,那么这种情 况在对工件进行加工的过程中会不利于接触到该工件。
发明内容
因此,本发明的任务是,提供一种开头所述类型的机床,该机床 具有性能更有利的工件固定座,尤其更加灵活的工件固定座,在该机 床上也为在长度方面迥然不同的工件提供同样良好的、获得高加工精 度的前提。尽管具有这种性能,但在按本发明的机床上也应该尽可能 为以下情况提供前提条件,即该机床可以具有很高的抗变形的刚度。
按本发明,该任务在一种开头所述类型的机床上通过以下方法得 到解决,即在所述工件固定座的两个滑座中,至少其中一个滑座设有 用于执行加工进给运动的第二线性运动轴线。
所述优选配属于两个滑座的用于执行加工进给运动的线性移动导 向装置应该优选成对地彼此平行地进行定向。这些线性移动导向装置 的运动轴线可以优选一方面平行于工件的纵轴线或夹紧轴线定向,并 且另一方面可以横向于所述工件的纵轴线或夹紧轴线定向,以便能够 用所述工件固定座的两个夹紧位置或者说滑座沿两个彼此垂直的方向 实现被驱动的加工进给运动。因为由此在这样的实施方式中在工件中 设置了两根线性运动轴线,所以所述机床尽管具有按本发明的功能也可以构造得特别紧凑和刚硬。
此外,通过按本发明的解决方案可以保证,根据工件的夹紧情况, 使所述两个夹紧位置的线性移动导向装置基本上经受相同的静态负 荷。即使在因加工产生动态负荷时,也可以由此实现负荷在支承位置 上的均匀分布。此外,在按本发明的解决方案中有利的是,在处理极 短的工件直到在长度方面相当于工件轴线长度的工件时,都可以在始 终相同的良好的前提条件下对所有工件长度进行加工。最后,本发明 也可以借助于控制装置对基架的几何不精确度进行补偿,由此可以进 一步提高加工精度。
如果没有为刀具架配设两根以上的线性运动轴线,那就可以实现 一种特别刚硬的机床结构,该机床结构具有按本发明的机床方案的优 点。在本发明的优选的实施方式中,由此所述刀具架仅仅可以沿两根
性加工轴线移动。与比如在WO 03/064089 Al中的情况不同,由此-尽 管有至少四根线性运动轴线-不仅所述刀具架而且所述工件固定座都具 有尽可能少的线性运动轴线,从而实现按本发明的机床的高加工精度。
至少所述两个夹紧位置沿一根运动进给轴线优选沿两根运动进给 轴线的运动应该可以彼此同步。 一种这样的同步可以优选用作为控制 装置的一部分的、基于硬件或软件实现的调节装置来进行。所述两个 夹紧位置或者说滑座的在机械上彼此分开的、沿相同的轴线的可移动 性可以以特别少的设计开销来实现,如果将两个滑座布置在为此设置 的线性移动导向装置的相同的导轨上。为了可靠而稳定地将工件布置 在所述工件固定座的两个夹紧位置之间,可以为所述两个夹紧位置的 同步运动设置用于确定两个夹紧位置的当前位置的探测器。所述探测 器的信号应该输送给控制装置。根据探测信号,该控制装置可以在所 述两个滑座的额定位置和实际位置之间进行平衡或者说对所述两个同 步移动的滑座的速度进行平衡。此外,该控制装置也可以包括一个或 多个调整回路。
如果本发明与特定的机床相结合,这样的机床的刀具架可以围绕 着一根回转轴线进行回转,其中所述回转轴线与被夹紧的刀具的刀具
轴线之间优选围成一个锐角,那么本发明就具有特殊意义。此外,在
有利的改进方案中所述回转轴线和刀具轴线应该相交,至少彼此间非 常靠近,其中交点或者说具有最小间距的位置应该处于所述刀具尖端 的范围内。利用一种这样的解决方案,也可以在没有复杂的平衡运动 的情况下沿着一根或者多根平移轴线实现所述刀具架的回转运动,其 中所述刀具尖端尽管所述回转运动也保持其位置。此外,在这种情况 下由于合切削力将所述旋转轴线的转矩负荷减少到最低限度。这样的 回转运动因此可以用于刀具的定向或者说制导,利用刀具的定向或者 说制导甚至在有待制造的工件具有复杂的轮廓时也可以实现良好的表 面质量或表面精度。
此外,按本发明的机床可以具有一个圓形工作站,可以由该圆形 工作站的两个夹紧位置固定工件并且在工件的加工过程可以将该工件 置于旋转运动之中,该圓形工作站作为工件相对于铣削刀具的加工进 给运动或者说进给运动的一个分量而设置。优选所述圓形工作站可以
进行循环的旋转运动。结合所述比如早已在EP 0 659 520 Bl中所说明 的机床,在利用所述优选两个按本发明的夹紧位置的彼此分开的并且 多轴的可移动性的情况下,可以产生大量额外的优点。这些优点比如 在于可以减少移动的质量,这一点尤其因为所述圆形工作站可以具有 更加细长的结构而产生。在这种机床方案中本来可能就很短的加工时 间尽管高加工精度也可以因为很小的移动质量而再次得到缩短。在一 种这样的机床方案中使用本发明,以此也可以改进切屑流以及对于工 件更换或工件的端面加工来说改进可接触性。因此,EP 0 659 520 Bl 的内容尤其在这样的机床的原理结构及作用原理方面的内容通过引用 而完全被本发明所接收。
本发明的其它优选的设计方案由权利要求、说明书及附图中获
但这些单个特征也具有独立的意义。 附图说明
下面借助于在附图中纯粹示意性示出的实施例对本发明进行详细
图l是按本发明的机床的透视图; 图2是图1所示机床的侧视图。 具体实施方式
在图1中极为简单地示出的机床设有一个机架1,在该机架1的上
侧面上布置了第一滑座2。该滑座2可沿笛卡儿坐标系的X方向移动。 该滑座2的可移动性通过两个彼此平行伸展的线性移动导向装置来实 现,其中在线性移动导轨5上相应地布置了多个刀架座3、 4。在图中 仅仅可以看出其中一条导轨5。在所述线性移动导向装置上在刀架座 3、 4中,滚动体在循环通道中循环,所述线性移动导向装置此前已多 次提及。在这种情况下,所述刀架座3、 4位置固定地固定在所述机架 l上,而所述导轨5则安装在可移动的滑座2上。
所述滑座2设有一个倾斜的表面6,在该表面6上布置了一个刀具 滑座7。借助另外两个未详细示出的线性移动导向装置,所述刀具滑座 7可在这个表面6上沿X方向和Z方向移动。
在所述刀具滑座7上安装了 一个刀具架8,铣削刀具9就固定在该 刀具架8中并且可以通过刀具驱动装置11围绕着加工轴线10置于旋 转运动之中。通过所述旋转运动,可以产生对切削加工来说所必需的 切削速度。所述刀具架8在这种情况下可围绕着一根被驱动的回转轴 线14回转地支承在所述刀具滑座7上。所述回转轴线14在这种情况 下与所述刀具9的旋转轴线(加工轴线10)在刀具尖端相交。可以在 工件的加工过程中尤其在相应的刀具9作用在(在图中未示出的)工 件中的过程中执行所述回转运动。
在所述机架1的正面,作为工件夹布置了 一个圆形工作站 (Rundstation) 15,该圆形工作站15设有两个夹紧位置16、 17,可以 将工件夹紧在这两个夹紧位置16、 17之间。所述圓形工作站15设有 旋转式驱动装置16a、 17a,利用该驱动装置16a、 17a,相应的工件可 以围绕着夹紧轴线18旋转。
所述圆形工作站15的旋转式驱动装置16a、17a比如可以配属于所 述夹紧位置16,以便将其工件固定座置于旋转运动之中。优选两个夹 紧位置16、 17分别具有一个自身的旋转式驱动装置1"、 17a。
每个夹紧位置16、 17布置在一个夹紧位置支架19、 20上,所述夹 紧位置支架19、 20可分别通过两个平行的线性移动导向装置平行于Z 轴移动。两个夹紧位置支架19、 20分别设有一个自身的驱动装置(未 示出),利用所述驱动装置可以执行所述夹紧位置支架的彼此独立的 平移运动。这一点首先在工件仅仅由其中一个夹紧位置16、 n夹紧时
就会很有意义。如果两个夹紧位置16、 17同时用于固定一个工件,那 么所述两个夹紧位置支架19、 20的运动可以比如借助于合适的传感装 置彼此同步,利用所述传感装置持续确定所述两个夹紧位置16、 17沿 Z轴的位置,彼此进行比较并且必要时使其彼此补偿。
此外,可以在两个夹紧位置16、 17中的每一个夹紧位置的至少一 个线性移动导向装置上设置一个具有光学读数磁头的玻璃刻度尺(两 者均未示出),该玻璃刻度尺确定相应的夹紧位置16、 17相对于基准 点的绝对位置。比如Heidenhein公司就提供适合此用途的玻璃刻度尺 (比如产品LC181)。所述读数磁头的信号输送给所述机床的未详细 示出的电子控制装置,在里面彼此进行比较并且必要时通过接通所述 两个夹紧位置16、 17的一个或两个驱动装置来彼此调整。为此可以设 置一个调整回路,该调整回路一直进行再调准,直到在考虑预先给定 的公差的情况下两个夹紧位置要么具有预先给定的间距和速度,或者 说处于为每个夹紧位置预先确定的Z位置上。
两个夹紧位置支架19、 20的每个夹紧位置支架的用于Z轴的线性 移动导向装置的导轨23、 24、 25、 26又分别布置在配属于相应的夹紧 位置支架19、 20的滑座27、 28的上侧面上。在两个滑座27、 28的下 侧面上有另外的线性移动导向装置,利用所述线性移动导向装置所述 滑座27、 28可以同步或者彼此独立地沿Y方向平移移动。此外,所述 机床的Y轴具有两个与所述机架相连接的线性移动导向装置导轨29、 30。这些线性移动导向装置的刀架座31、 32; 33、 34、 35、 36固定在 所述滑座上,其中所述两个滑座27、 28的刀架座31、 32、 33、 34、 35、 36布置在相同的导轨29、 30上。由于这种设计结构以及由此产生的夹 紧位置支架19、 20沿Y方向和Z方向的可移动性,所述夹紧位置支架 相应地是十字刀架。
马达(比如西门子公司提供;型号为1FT6084-1AF71的伺服马达;, 所述伺服马达的旋转运动分别通过带传动装置和钢球丝杠转换为平移 运动。但是作为替代方案也可以使用线性直接驱动装置,比如类似于 同样由西门子公司提供的型号为1FN3600-4WC00-0AA0的线性直接驱
动装置。
所述滑座27、 28沿Y轴的移动也可以优选彼此同步化。就象在Z 轴上情况一样,可以使用对此合适的探测器(比如光学的、磁性的或
感应的探测器)用于确定所述两个滑座27、 28的位置。所述探测器的 信号输送给所述机床的控制装置,利用该控制装置可以对所述滑座的 移动或者说位置进行调节。
按本发明的机床预定用于对长形的具有复杂几何形状的工件比如 对涡轮机或压缩机的叶片进行加工。尤其为了夹紧这样的工件,首先 在Y轴上借助于所述滑座使所述两个夹紧位置16、 17彼此移动分开相 距Y间距,该Y间距大于所述工件的长度。而后可以将该工件夹紧在 夹钳中,该夹钳处于其中一个可旋转驱动的夹紧位置16、 17中。随后, 所述两个夹紧位置可以沿Y方向朝彼此移动,直到比如另一个夹紧位 置16、 17的定心尖端处于工件的中心孔中。
如此沿夹紧轴线18夹紧的工件可以通过#:驱动的工件侧的Y轴和 Z轴横向进给给刀具。在加工过程,可以用这些轴线产生进给运动。同 样的情况适用于工件在所述圆形工作站中围绕着平行于Y轴的夹紧轴 线可能进行的旋转。所述刀具可以为横向进给和/或进给运动用所述滑 座沿X轴以及用所述刀具滑座7的轴线同时沿X方向和Z方向移动。 此外,所述刀具可以借助于其刀具架8围绕着所述刀具滑座7的回转 轴线14为进行回转运动而回转。通过所描述的回转轴线14的定向以 及通过所述刀具9围绕着该轴线的可回转性,所述刀具9在这些回转 运动中说明了一个行程,该行程相当于锥体的外表面的一个区段,其 中锥尖处于所述刀具尖端中。尽管所述回转运动,但所述锥尖由此仍 留在其关于坐标系的空间位置中。
事实表明,由此可以使所述刀具9始终最佳地在工件表面上定向, 众所周知为在工件上获得良好的表面这一点具有决定性的意义。不同 于在其它机床上的情况,所述刀具架8随着回转运动的幅度的增加与 所述刀具9 一起放在工件的旁边。这允许使用很大的回转角,所述回 转角始终能够为铣削过程使所述工件至少很好地在工件上定向。此 外,因为通过本发明可以实现所述两个夹紧位置16、 17的均衡负荷, 所以可以用这样的机床获得在总体上高质量的工作结果。
因为在按本发明的机床上,所述两个夹紧位置彼此间可以沿Y方 向也以较大的间距并且此外沿Z方向也以一定的间距进行布置,所以 也可以对工件进行单侧夹紧并且在其端面上进行加工。工件的对制造 精度十分不利的二次夹紧由此可以得到避免,因而用按本发明的机床 本身可以以高制造精度进行加工。
最后还应该说明,所有描述的轴线都是被驱动的、可以单独和同 时移动的轴线。所述运动通常由电子控制装置来产生和控制,在所述 电子控制装置中可以执行用于工件加工的程序并且所述程序必要时也 可以保存在合适的存储介质中。
附图标记列表
1 机架 18 夹紧轴线
2 滑座 19 夹紧位置支架
3 刀架座 20 夹紧位置支架
4 刀架座 23 导轨
5 线性移动导轨 24 导轨
6 ^f顷杀牛的表面 25 导轨
7 刀具滑座 26 导轨
8 刀具架 27 滑座
9 铣削刀具 28 滑座
10 加工轴线 29 导轨
11 刀具驱动装置 30 导轨
14 回转轴线 31 刀架座
15 圆形工作站 32 刀架座
16 夹紧位置 33 刀架座
16a 驱动装置 34 刀架座
17 夹紧位置 35 刀架座
17a 驱动装置 36 刀架座

Claims (14)

1.对工件进行铣削加工的机床, 该机床设有用于固定进行切削的并且为此旋转驱动的加工刀具的刀具架, 该机床具有工件固定座,工件在该工件固定座中可夹紧在两个夹紧位置之间,其中 该机床具有多根被驱动的运动轴线,所述运动轴线设置用于相应地单个地或者彼此组合地在刀具在工件上进行加工的过程中作为所述加工刀具相对于工件的相对运动产生加工进给运动,其中 所述刀具架设有所述被驱动运动轴线的至少一根线性运动轴线并且所述工件固定座设有至少两个在本体上彼此分开的滑座(27、28),在所述滑座(27、28)上分别布置其中一个夹紧位置, 所述工件固定座的两个滑座(27、28)至少可以共同地沿至少一根被驱动的线性运动轴线进行移动, 其特征在于, 在所述工件固定座的两个滑座(27、28)中,至少其中一个滑座设有用于执行加工进给运动的第二线性运动轴线。
2. 按权利要求l所述的机床,其特征在于,所述工件固定座是圓 形工作站,该圓形工作站设有旋转轴线,该旋转轴线用于执行所述工 件的被驱动的围绕着穿过所述两个夹紧位置延伸的旋转轴线的进给旋 转运动。
3. 按前面两项权利要求中至少一项所述的机床,其特征在于,所述两个夹紧位置分别设有用于产生工件的旋转运动的驱动装置。
4. 按前述权利要求中至少一项所述的机床,其特征在于,所述两 个滑座可以在其中一根运动轴线的线性移动导向装置的相同导轨上移 动。
5. 按前述权利要求中至少一项所述的机床,其特征在于用于使所 述两个滑座的移动和/或位置同步的机构。
6. 按前述权利要求中至少一项所述的机床,其特征在于,在至少 一个优选在两个滑座上分别布置其中一根线性运动轴线的至少一个线 性移动导向装置。
7. 按权利要求6所述的机床,其特征在于,所述至少两个布置在滑座上的线性移动导向装置的移动可以彼此同步化。
8. 按权利要求7所述的机床,其特征在于用于使所述至少两个线 性移动导向装置同步的调节装置。
9. 按前述权利要求中至少一项所述的机床,其特征在于可沿横向 于工件轴线的方向移动的刀具架。
10. 按前述权利要求中至少一项所述的机床,其特征在于,所述 两个夹紧位置分别布置在十字刀架上,其中每个十字刀架设置用于沿 两根彼此不平行的运动轴线执行被驱动的加工进给运动。
11. 按前述权利要求中至少一项所述的机床,其特征在于使所述 刀具架可以在被驱动的加工进给运动中进行回转的机构。
12. 按权利要求11所述的机床,其特征在于,所述刀具架的回转 轴线至少近似地与所述加工轴线相交。
13. 按权利要求12所述的机床,其特征在于,所述回转轴线至少 近似地在刀具尖端的区域中与所述加工轴线相交。
14. 用于在机床中对工件进行铣削加工的方法,其中刀具固定在 刀具架中并且得到旋转驱动,工件夹紧在工件固定座的两个夹紧位置 之间,其中每个夹紧位置处于相应的滑座上并且所述两个滑座可以在 加工进给运动中至少彼此平行地移动,所述刀具架在加工进给运动中 沿至少一根线性运动轴线移动,其特征在于,用所述两个滑座中的至 少一个滑座在两种彼此间非平行定向的线性加工进给运动中移动所述 工件。
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