CN101518874B - 尤其是用于加工圆柱腔表面的机械加工装置 - Google Patents

尤其是用于加工圆柱腔表面的机械加工装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种机械加工装置，尤其是用于加工圆柱腔表面，它具有刀架组件(11)，刀架组件(11)包括用于调节刀具(21)径向位置的电动执行机构(15)。固定的电子控制单元(28)经由无线通信系统(29，30)将执行机构(15)的控制信号传输到该执行机构。用于向执行机构(15)供应电力的系统也设置在刀架组件(11)上，该电力供应系统例如由一个以上的电池(31)构成，或者由使用供应到加工区域的一部分高压润滑剂-冷却剂流的微型发电系统(32)构成。

Description

尤其是用于加工圆柱腔表面的机械加工装置
技术领域
本发明涉及一种机械加工装置，尤其是用于加工圆柱腔表面，这种机械加工装置包括：
固定支撑结构；
用于支撑将要进行加工的工件的工作台；
加工头，按照可替换方式安装并且相对于固定支撑结构至少沿着相互垂直的两个方向被引导；
马达驱动的心轴，可旋转地安装在加工头上；
刀架组件，以可拆卸方式与心轴的一端连接；
至少一个刀具，它以可相对于心轴的旋转轴线大致径向地被调节的方式安装在刀架组件上；以及
安装在刀架组件上的电控执行机构，用于调节刀具的径向位移。
背景技术
一段时间以来，已提出了(例如，参照文献No.US-A-3 710 659和No.CH-A-351 015)在旋转的刀架组件上设置电动执行机构，该电动执行机构通常是用于为了补偿刀具经加工操作后的磨损而调节刀具径向位置的具有相应机械传动的电动机。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以具有非常简单轻巧的结构并同时可以保证高精度加工的上述类型的机械加工装置。
为实现上述目的，本发明的主题是一种机械加工装置，该机械加工装置具有上述所有特征，此外，其特征还在于，其包括：用于控制上述执行机构的电子控制系统，所述执行机构用于控制刀具的位置，所述电子控制系统包括：控制单元，相对于所述机械加工装置的支撑结构位于固定位置；包括发射器和/或接收器的无线通信系统，相对于所述机械加工装置的支撑结构位于固定位置；以及安装在上述刀架组件上的接收器和/或发射器。
由于上述特征，将控制信号传输到位于所述刀架组件上并在加工操作期间与所述机械加工装置的心轴一起旋转的执行机构，不需要提供用于在所述执行机构与相应的电子控制单元之间连接的配线和电刷连接件，因此简化并减轻了结构。
本发明的另一个特征在于，还设有用于向位于所述刀架组件上的上述执行机构供应电力的装置，再一次避免了使用用于将与所述机械加工装置的心轴一起旋转的执行机构连接到固定装置的配线和电刷连接件。
在本发明的第一实施例中，上述电力供应装置包括安装在所述刀架组件上的一个以上的优选可充电类型的电池。
在第二实施例中，在所述刀架组件上的执行机构的上述电力供应装置包括发电系统。根据特别有利的配置，所述发电系统是由微型涡轮驱动旋转的发电机，所述微型涡轮被加压流体流驱动。为此，辅助管设置在所述刀架组件内，所述辅助管从用于将常用加压润滑剂-冷却剂流输送到加工区域的主管导出。这样，用于加工区域润滑/冷却而提供的一部分加压润滑剂-冷却剂流被用来驱动使所述发电系统转动的所述涡轮。
附图说明
从下面参照附图所进行的说明可以理解本发明更多的特征和优点，以下说明仅用作非限制性的例子，在附图中：
图1是根据本发明的机械加工装置的实施例的示意立体图；
图2是构成图1的机械加工装置一部分的刀架组件的放大的示意立体图；
图3是图2的刀架组件的剖面立体图；
图4显示构成根据本发明的机械加工装置一部分的刀架组件的第二实施例；以及
图5是图4的刀架组件的局部视图。
具体实施方式
在图1中，附图标记1指整个机械加工装置，该机械加工装置包括固定结构2，还包括其上设置有工作台4的机床3，工作台4被设计成用于支撑将要进行加工操作的工件。图示的机械加工装置适于，例如，用于加工在内燃机汽缸体中限定汽缸的圆柱腔。在附图中，未显示出被设计成用于将工件支撑在工作台4上的装置，以及被设计成用于将工件运送入机械加工装置并从机械加工装置运送出的装置，因为这些可以按照任何已知方式来实现，并且至于所述运送装置，总体看来，不落入本发明的范围内。下面也不再对机械加工装置1的具体结构细节进行说明，因为这些结构细节在本领域技术人员熟知的结构框架内可以广泛变化，并且总体看来，它们也不落入本发明的范围内。在图示的实施例中，带有垂直引导件6的柱状结构5沿X代表的方向可滑动地安装在机床3上，带有加工头8的滑座7沿垂直方向Z可滑动地安装在垂直引导件6上。加工头8包括马达驱动的心轴9，在图示的实施例中，心轴9安装成可以绕着平行于轴线X的轴线10旋转，并且具有以悬臂形式从滑座7伸出的一端，心轴9被设计成用于根据任何已知技术以可拆卸方式接收刀架组件11。正如上文所述，在这里对机械加工装置1的结构细节不进行说明。特别是，对被设计成用于控制柱状结构5在X方向上位移和滑座7在Z方向上位移的马达装置不进行说明；所述装置可以按照任何已知方式形成并配置。
图2和图3显示构成本发明一部分的刀架组件的第一实施例。刀架组件11包括其后端设有柄部13的圆柱主体，柄部13被设计成收容并夹在于心轴9的前端中形成的座部(在附图中无法看见)内。对与此相关的所述联接和夹紧装置的结构细节也不进行说明，因为它们可以按照任何已知方式形成。模块14设置在刀架组件11内(图2)，模块14在其内部包括伺服电机15。伺服电机15设置有转动的内螺纹部(在附图中无法看见)，沿轴线10的方向从模块14伸出的杆部17的螺纹部16拧进该内螺纹部。因此，运转伺服电机15来控制杆部17在行程的两端位置之间沿轴线10的轴向位移。杆部17具有在圆柱腔19内以可滑动方式引导的扩大圆柱部18，圆柱腔19形成在刀架组件11的主体的前部20内，所述前部的直径比主体的主要部分12的直径小。
刀架组件11的前部在沿着直径方向相对的区域内带有两个刀具21，刀具21呈由硬质金属形成的板状。每个板状刀具21都固定在摇臂20的端部，摇臂20绕着轴线22以铰接方式安装在刀架组件11的主体中，轴线22在距离轴线10一定距离处相对于轴线10横向设置。每个摇臂20的一端都与径向触针24接触，触针24沿半径方向的内端与在杆部17上沿侧面形成的倾斜的偏轮状表面25配合。每个摇臂20的另一端都与螺旋弹簧26接触，螺旋弹簧26均收容在形成于刀架组件11的主体中的座部内，并推动各自的摇臂20，从而使各自的触针24压靠在杆部17的相应偏轮状表面25上。
在伺服电机15的控制下杆部17的轴向位置发生变化时，各触针24始终保持与杆部17的相应偏轮状表面25接触，使得各摇臂20被迫摆动，由此确定了各刀具21的大致径向位移。所述位移用于补偿刀具21经加工操作后的磨损。当所述磨损超过预设值时，例如获得的已加工工件不能保证在预设的公差内时，各刀具21沿径向向外移动以补偿磨损。图2和图3显示杆部17处于相应于两个刀具21的最外径向位置的端部位置。当然，上述系统也可以用于在工作位置与退回的无效位置之间移动各刀具，例如在加工头与将要进行加工的工件之间往复移动的运动过程中设置刀具。此外，上述系统当然也适用于配置不同数量的刀具或仅仅一个刀具。
根据本发明的重要特征，伺服电机15设有电子控制板27(图2中示意性示出，但实际中集成在模块14内)，电子控制板27能够通过带有电子控制单元28的无线通信系统交换控制信号，电子控制单元28相对于该机械加工装置的固定结构位于固定位置(参照图1)。无线通信系统包括与该机械加工装置的固定结构相连的无线发射器和/或接收器29(参照图1)，无线发射器和/或接收器29与无线接收器和/或发射器30(图2中示意性示出)通信，无线接收器和/或发射器30包括在刀架组件11内并具有天线30a(图1中可看见)。
无线通信系统可以选自在工业领域中已知的无线通信系统类型中的任一种。在无线发射器和/或接收器29与无线接收器和/或发射器30之间的无线通信能够以双向模式(下载和上传)对电子控制板27的控制信号、程序和/或配置和/或参数进行交换。
根据本发明，用于向伺服电机15供应电力的装置也位于刀架组件11上。
在图2和图3所示的实施例中，所述电力供应装置由多个可充电电池31代表，如锂离子(Li-ion)类型的电池。
图4和图5示出的实施例与上述实施例的不同之处在于，在这种情况下，向伺服电机15供应电力的装置包括微型发电系统32，微型发电系统32包括由涡轮驱动旋转的微型发电机，其中涡轮被加压流体流驱动。在图4和图5中，借助相同的附图标记表示与图2和图3示出的技术方案中相同的部件。在图4和图5所示的实施例中，从用于将高压润滑剂-冷却剂输送到加工区域的主管33导出的是辅助管34，主管33通常设置在这种刀架组件内，辅助管34将一部分上述高压流体流输送到涡轮35(仅在图5中示意性示出)，涡轮35驱动微型发电机旋转。微型发电机32的输出经由其间的稳压器36与伺服电机15的电力供应连接。从微型发电机32排出的流体经辅助管37被输送到排放出口38。
在伺服电机15运转期间，借助任何已知类型的位置检测器(在附图中无法看见)采用闭环系统对刀具21和杆部17的位置进行控制，所述位置信号被传输到与伺服电机15相连的电子控制板27。
由于上述特征，本发明可以使用具有非常简单轻巧结构的系统来保证精确可靠地控制刀具位置和补偿磨损的可能性。
必要时，为了保证通过运转用于调节刀具的径向位置的系统，对补偿刀具磨损及时干预，可以预见到在运行机械加工装置时从机械加工装置的输出对已加工工件进行控制。原则上，不排除直接在刀架组件上安装用于控制已加工工件的系统的可能性。
当然，在不侵犯本发明的根本原理的前提下，关于在这里仅仅作为非限制性例子的附图示出的并已说明的结构细节和实施例可以广泛变化，而不背离本发明的范围。
例如，控制杆部17轴向位移的电动执行机构可以由直线电动机构成。

Claims (5)

1.一种用于加工圆柱腔表面的机械加工装置，它包括：
固定支撑结构(2)；
用于支撑将要进行加工的工件的工作台(4)；
加工头(8)，按照可替换方式安装并且相对于所述固定支撑结构(2)至少沿着相互垂直的两个方向(X，Z)被引导；
马达驱动的心轴(9)，可旋转地安装在所述加工头(8)上；
刀架组件(11)，以可拆卸方式与所述心轴(9)的一端连接；
至少一个刀具(21)，它以可相对于所述心轴(9)的旋转轴线(10)径向地被调节的方式安装在所述刀架组件(11)上；
安装在所述刀架组件(11)上的电控执行机构(15)，所述执行机构通过外螺纹/内螺纹传动(16)控制所连接的杆部(17)而调节所述刀具(21)的径向位移；
用于控制所述执行机构(15)的电子控制系统，所述电子控制系统包括：电子控制单元(28)，相对于所述机械加工装置的支撑结构(2)位于固定位置；和包括无线发射器和/或接收器(29)以及无线接收器和/或发射器(30)的无线通信系统，所述无线发射器和/或接收器(29)相对于所述支撑结构(2)位于固定位置，所述无线接收器和/或发射器(30)安装在所述刀架组件(11)上；以及
用于向所述执行机构(15)供应电力的电力供应装置，所述电力供应装置位于所述刀架组件(11)上，所述电力供应装置包括微型发电系统(32)，所述微型发电系统(32)包括微型发电机和安装在所述刀架组件(11)上用于使所述微型发电机转动的装置，所述用于使所述微型发电机转动的装置包括加压流体流驱动的微型涡轮(35)；
其特征在于，
所述杆部(17)具有与触针(24)配合的偏轮状侧表面(25)，所述触针(24)与安装所述刀具(21)的摇臂(20)连接，使得所述杆部(17)的轴向位移可确定所述刀具(21)的径向位移。
2.根据权利要求1所述的机械加工装置，其特征在于，所述刀架组件(11)包括从被设计成用于将高压润滑剂-冷却剂输送到加工区域的主管(33)导出的辅助管(34)，所述辅助管(34)用于将一部分所述高压润滑剂-冷却剂流输送到所述涡轮(35)。
3.根据权利要求1所述的机械加工装置，其特征在于，所述执行机构(15)由伺服电机构成。
4.根据权利要求1所述的机械加工装置，其特征在于，所述电控执行机构(15)由直线电动机构成。
5.根据权利要求1所述的机械加工装置，其特征在于，电子控制板(27)与所述执行机构(15)连接，所述电子控制板(27)被设计成用于接收从由所述执行机构(15)控制的所述杆部(17)的位置传感器输出的信号。
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