CN101941163B - 用于加工工件的方法和机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过使用NC程序而利用刀具(200；201)在包括至少5个轴的机床(100)上加工工件(300)的方法和机床(100)，机床(100)包括用于夹持工件(300)的夹持装置(120)和具有用于保持工件(300)的刀具保持装置(111)的工作转轴(110)。本发明的特征在于，工件(300)被夹持于机床(100)的工作转轴(110)的刀具保持装置(111)上，刀具(200；201)被夹持于机床(100)的夹持装置(120)中，并且相对于在夹持装置(120)中夹持的刀具(200；201)，机床(100)以程序控制方式控制在工作转轴(110)的刀具保持装置(111)中夹持的工件(300)以从工件(300)中移除材料。

Description

用于加工工件的方法和机床

技术领域

本发明涉及一种方法和一种机床，特别地涉及一种通用铣床或者加工中心，在程序控制下，利用刀具在包括至少5个轴的机床上加工工件，该机床包括用于夹持工件的夹持装置和具有用于保持刀具的刀具保持装置的工作转轴。该刀具保持装置特别地用于保持刀具锥部(tooltaper)，诸如，例如：莫氏(Morse)锥部、大锥角锥部或者中空柄锥。

特别地，本发明分别地涉及用于通过使用利用控制数据和NC程序控制的刀具而以程序控制方式加工工件的一种方法和一种机床。该机床包括至少5个能够被同时地驱动的轴、用于夹持工件的夹持装置和包括工作转轴的控制器，该工作转轴具有用于保持刀具的刀具保持装置，其中，该机床的控制器特别地适用于，为从在夹持装置中夹持的工件中沿着刀具轨迹移除材料，而通过使用控制数据控制在刀具保持装置中保持的刀具。

特别地，本发明涉及用于在机床上加工工件的方法和一种适当的机床，该机床适用于使用在刀具保持装置中在机床的工作转轴或者主要转轴中夹持或者保持的铣削或者钻削刀具而通过铣削和/或钻削加工工件。特别地，本发明涉及例如5轴铣床、5轴铣削/钻削机床、5轴铣削/车削机床以及具有5个或者更多能够被同时地驱动的轴的通用铣床和加工中心。在与本发明有关的这种机床中的工作或者主要转轴的驱动器设置为以旋转方式驱动刀具从而通过驱动刀具而执行切削运动。与本发明有关的机床将区别于传统的车床。

背景技术

在现有技术中，CNC控制的机床是熟知的。该机床包括至少5个轴，这使得对于待被加工的工件通过空间以5个自由度移动或者控制刀具以从工件移除材料是可能的。CNC(“计算机数控”)指的是例如通过使用NC程序或者CNC程序以数字方式控制机床。

该5个自由度包括可以被至少三个线性轴驱动的至少三个空间方向自由度(传统地，主要地是三个能够被沿着正交方向驱动的空间方向自由度，可选地被称作X轴、Y轴和Z轴)，和使得刀具能够相对于工件具有任何定向的至少两个角度或者旋转自由度。角度或者旋转自由度可以被机床的两个、三个或者更多旋转轴(可选地被称作A轴、B轴和C轴)驱动。当今的包括至少5个轴的CNC机床，特别地使得同时地驱动5个自由度是可能的，由此能够实现相对于已夹持工件的、特别复杂的和有效率的刀具路径。进而，现有技术公开了具有6个轴的机床，其上3个线性轴和3个旋转轴可以被同时地驱动。包括多于6个轴的机床也是可能的。

现有技术公开的机床适合配备有通过加工而从工件移除材料的刀具诸如、例如铣削或者钻削刀具。这里，通过使用NC程序或者CNC程序而由控制器控制刀具。因此，通过使用控制数据对于在机床中夹持的工件进行精确的程序控制加工成为可能。

当由刀具加工工件时，为了以旋转方式驱动刀具，特别地为了产生切削运动，根据现有技术已知的机床包括具有工作或者主要转轴驱动器的工作转轴或者主要转轴，工作或者主要转轴驱动器包括用于保持刀具的刀具保持装置。在工作转轴上的刀架适用于保持工具、特别地刀具接口诸如、例如刀具锥部(tooltaper)。已知的刀具锥部(tooltaper)有例如Morse锥部、大锥角锥部或者还有中空柄锥。待被加工的工件被夹持于机床的夹持装置上，特别地在机床的转台或者旋转台上的夹持装置，该转台或者旋转台可以经由旋转轴以旋转方式驱动从而以旋转方式对准工件。该转台或者旋转台可以例如被进一步配置成利用枢转轴以可枢转方式驱动(枢转旋转台)。

进而，上述机床诸如、例如包括刀具转换器的通用铣床或者其它机床可选地适于通过利用另一刀具更换在机床的工作转轴上夹持的刀具或者在工作转轴的刀具保持装置上保持的刀具而在工作转轴上执行自动程序控制的刀具转换。为此，机床包括适于自动地更换在工作转轴上夹持的刀具的刀具转换器。而且，机床可以包括用于存储多个刀具的刀具库，刀具转换器在刀具转换期间利用在前地存储于刀具库中的刀具更换在工作转轴上夹持的刀具。

根据现有技术公开的刀具转换器的操作模式，刀具转换是从工作转轴的刀具保持装置到刀具库中或者反过来执行的，例如，通过抓持器或者抓持器器件，特别地是通过刀具转换器的简单或者双重抓持器器件抓持或者保持刀具或者其中刀具得以保持的刀具锥部(tooltaper)。这种刀具锥部(tooltaper)(用于在刀架中接收例如Morse锥部、大锥角锥部、中空柄锥)在工作转轴的刀具保持装置和刀具之间形成标准化接口并且允许利用短的刀具转换时间快速地转换刀具。进而，现有技术公开了适用于从工作转轴的刀具保持装置到刀具库中或者反过来地、直接地插入或者更换刀具的、所谓的拾取刀具转换器件或者拾取刀具转换器。

当按照根据现有技术已知的方法在机床上、特别地在铣削/钻削机床、钻削/铣削机床、通用铣床或者通用加工中心上加工工件时，待被加工的工件被夹持于机床的夹持装置上，例如能够利用旋转轴以旋转方式驱动和/或利用枢转轴而以可枢转方式驱动(例如枢转旋转台)并且还可以可选地利用一个或者多个线性轴或者或者NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)来移动，并且进而提供有被夹持于机床的工作转轴上的用于加工的刀具。如果要求使用不同的刀具来加工工件，则可以在工作转轴上执行自动刀具转换。

本发明的一个目的在于，提供一种用于在包括至少5个轴并且包括具有刀具保持装置的工作转轴的机床上加工工件的方法，和一种用于加工工件的适当的机床。该方法与现有技术公开的方法相比，能够在包括具有刀具保持装置的工作转轴的机床上以更加有效率和节约时间的方式加工工件的。

本发明的另一个目的在于提供一种用于在包括具有刀具保持装置的工作转轴的机床上加工工件的、更加有效率的和节约时间的方法和一种适当的机床，该机床用于工件的小批量或者批量生产，特别地例如用于直齿、螺旋齿、螺旋形齿或者圆弧齿齿轮诸如、例如环形齿轮小齿轮或者伞齿轮的小批量或者批量生产。

发明内容

根据本发明，利用根据权利要求1的、一种用于利用刀具在包括至少5个轴的机床上加工工件的方法和根据权利要求10的、一种用于利用刀具加工工件的适当的机床实现了上述目的。利用从属权利要求的特征描述了本发明的优选实施例的特征。

根据本发明的、一种用于利用刀具在包括至少5个轴的机床上加工工件的方法是在这样一种机床上执行的，该机床包括用于夹持工件的夹持装置，特别地在机床的转台或者旋转台上以旋转锁定方式固定的夹持装置，和具有用于保持工件的刀具保持装置的工作转轴。

在本发明所基于的机床类型中(即：例如5轴铣床、5轴铣削/钻削机床、5轴铣削/车削机床以及具有5个或者更多能够被同时地驱动的轴的5轴通用铣床和加工中心)。工作或者主要转轴的驱动器提供为以旋转方式驱动刀具，从而主要通过驱动刀具而执行切削运动(与也由现有技术公开的传统的车床类型的操作模式相反)。

特别地，本发明涉及用于在机床上加工工件的方法和适用于通过使用铣削或者钻削刀具而通过铣削和/或钻削加工工件的适当的机床，铣削或者钻削刀具在刀具保持装置上被夹持或者保持于机床的工作转轴或者主要转轴上并且可以被驱动以利用转轴驱动器产生切削运动。特别地，本发明涉及例如5轴铣床、5轴铣削/钻削机床、5轴铣削/车削机床以及具有5个或者更多能够被同时地驱动的轴的通用铣床和加工中心。

根据本发明的方法的特征在于以下方法步骤：将工件夹持到机床的工作转轴或者主要转轴的刀具保持装置上；在机床的夹持装置上夹持刀具，和；使用在夹持装置中夹持的刀具以程序控制方式控制在工作转轴的刀具保持装置上夹持的工件以从工件移除材料。

因此，根据本发明利用刀具保持装置在机床的工作转轴上夹持待被加工的工件，刀具保持装置传统上提供为用于保持刀具，从而通过使用转轴驱动器而以旋转方式驱动刀具。特别地，以产生例如用于铣削或者钻削加工的、加工的切削运动。

进而，提供为用于加工工件的刀具被夹持到机床的夹持装置上而不是被夹持到如在传统上提供的工作转轴的刀具保持装置上，其中，夹持装置在传统上被提供用于夹持待被加工的工件。

因此，工件和刀具的创造性夹持形态是与传统上在基本类型的机床中提供的、刀具和工件的夹持形态相反的。

因此，这提供了以下优点，即：可以提供工件和刀具的夹持形态，其中自动的且可选的程序控制的工件转换能够得以在机床上有效率地执行，该机床本质上适于在工作转轴上插入或者更换刀具(例如，包括刀具转换器的通用铣床或者通用铣削/钻削机床或者通用铣削/车削机床)。其中，与传统方法相比，在工件转换期间更换或者插入或者甚至重新夹持在工作转轴上夹持的工件是可能的。

这在以下情形中是特别有利的，即在机床上进行加工操作，在这期间在机床上的多个工件的加工提供为例如用于小批量生产或者批量生产，这里可选地通过使用相同的NC程序，多个工件将被加工或者生产。为此，机床可以优选地包括用于转换在工作转轴上(例如，在通用铣床上)的工件的刀具转换器和/或用于转换在夹持装置上(例如，在加工中心上)的工件的工件转换器。

特别地，当刀具转换并不需要或者至少仅仅很少地需要时，关于加工操作的特殊优点便得以产生。因此，当通过使用刀具转换器(或者有可能还有用于在工作转轴上转换工件的、另外的工件转换器)执行优选地以程序控制方式执行的自动工件转换时，可以在机床上顺序地加工多个工件而不需要人工干预，因为工件转换可以自动地并且可选地以优选的程序控制方式执行。因此，当在机床上加工多个工件时，由于明确的时间节约而实现更高的效率并且还实现更高的精度是可能的。

优选地，该创造性方法包括进一步的方法步骤，即：利用第二工件以程序控制方式更换在工作转轴的刀具保持装置上夹持的第一工件。

因此，以自动的和程序控制方式插入或者更换在工作转轴上的工件是可能的。这里，程序控制特别地意味着利用NC程序的控制命令执行自动工件转换。因此，可以以完全程序控制方式，即：特别地不用人工干预地在机床上加工多个工件，其中，在此情形中工件的加工和工件转换可以在程序控制下执行。

优选地，该创造性方法包括进一步的方法步骤，即，以程序控制方式重新夹持在工作转轴的刀具保持装置上夹持的工件，在工作转轴的刀具保持装置上夹持的工件优选地以程序控制方式解除夹持并且优选地在新的夹持形态中以程序控制方式夹持到工作转轴的刀具保持装置上。

因此，在工作转轴上夹持的工件可以可选地首先被在一侧上加工并且然后通过程序控制的重新夹持而被再次夹持到工作转轴上，从而工件可以首先在第一夹持形态中在一侧上加工并且然后在于工作转轴上重新夹持之后在第二夹持形态中在另一侧上加工。因此，例如工件可以有利地首先在前侧上并且在重新夹持之后在后侧上加工，或者反过来，首先在后侧上并且在重新夹持之后在前侧上加工。

优选地，该机床包括优选地适合于以程序控制方式更换在工作转轴的刀具保持装置上保持的刀具的刀具转换器，程序控制的、利用第二工件更换第一工件的步骤是在工作转轴上执行的和/或以程序控制方式重新夹持在工作转轴的刀具保持装置中夹持的工件的步骤是优选地通过使用传统上在工作转轴上提供为用于刀具转换的刀具转换器执行的。这种刀具转换器设于例如通用铣床中。

这提供了以下优点，即：在传统上在机床的工作转轴上提供为用于插入或者更换刀具的、机床的刀具转换器可以创造性地用于有利地在工作转轴上转换工件。进而，因此可选地通过使用刀具转换器执行在新的夹持形态中重新夹持工件的步骤也是可能的。该刀具转换器为此目的优选地是包括至少两个抓持器的至少双重抓持器刀具转换器，从而工件利用第一抓持器而被保持或者被从工作转轴解除夹持、被第二抓持器接收并且可以利用第二抓持器在工作转轴上在新的夹持形态中被再次夹持。

优选地，该机床还可以包括优选地适于以程序控制方式插入或者更换在工作转轴的刀具保持装置上夹持的工件和/或插入或者更换在机床的夹持装置上夹持的工件刀具转换器，其中程序控制的、在工作转轴上利用第二工件更换第一工件的步骤然后可以优选地通过使用刀具转换器而得以执行。因此，可选地除了刀具转换器提供这种工件转换器是可能的，从而能够通过使用工件转换器在工作转轴上插入和/或更换和/或重新夹持工件。优选地，该工件转换器是包括用于抓持工件的至少一个抓持器的抓持器器件。

优选地，该工件转换器是包括至少两个抓持器的至少双重抓持器工件转换器从而工件可以利用第一抓持器而被保持或者被从工作转轴解除夹持、可以被第二抓持器接收并且可以利用第二抓持器在工作转轴上在新的夹持形态中被再次夹持。工件转换器可以设于例如机床的刀具台上。

优选地根据本发明的方法包括进一步的方法步骤，即：插入和/或更换在夹持装置上夹持的刀具，其中另外的刀具转换器、上述刀具转换器或者被用于例如在加工中心中为在夹持工件的夹持装置上更换工件的工件转换器优选地适于以程序控制方式插入和/或更换在夹持装置上夹持的刀具。

因此，以程序控制方式插入或者更换在夹持装置上夹持的刀具也是可能的。为此，刀具转换器或者工件转换器可以包括例如抓持器器件，该抓持器器件包括用于以程序控制方式抓持在夹持装置中保持或者夹持的刀具的一个或者多个抓持器。优选地，刀具转换器或者工件转换器适于接收在工作转轴上的刀具、在夹持装置上的刀具和/或在刀具库中的刀具，以在工作转轴和/或夹持装置上插入或者更换刀具和/或在刀具库中存放刀具。

优选地，该机床进而包括适用于存储工件或者工件和刀具的的刀具队列和/或存储库，在利用第二工件更换第一工件之前，该第二工件优选地被存储于机床的刀具队列或者存储库中。

因此，以有利的方式使得在机床上实现工件存储成为可能，其中在于机床上对其加工之前和/或之后，未在工作转轴上使用的工件可以被存储于机床的刀具队列或者存储库中。为了进行加工，在机床的工作转轴上的工件可以被插入并且可选地被在工作转轴上夹持的工件更换。

优选地，在工作转轴上夹持的工件被夹持于夹持器件中并且优选地被夹持于工作转轴的刀具保持装置上从而夹持器件被保持于工作转轴的刀具保持装置中。优选地，该夹持器件具有用于在工作转轴的刀具保持装置上接收的刀具保持接口装置，特别地，是刀具锥部(tooltaper)诸如、例如Morse锥部、大锥角锥部或者中空柄锥。

因此，根据本发明，如下作为独立主题提供一种夹持装置也是可能的。

一种用于在机床上夹持工件，特别地用于以旋转锁定方式夹持工件的夹持器件，包括：用于以旋转锁定方式在夹持器件上夹持工件的夹持装置，和用于在机床的工作转轴的刀具保持装置上接收的刀具保持接口装置，该刀具保持接口装置优选地具有刀具锥部(tooltaper)诸如、例如Morse锥部、大锥角锥部或者中空柄锥。

因此，提供了一种夹持器件，该夹持器件一方面使得夹持工件成为可能，并且另一方面使得通过在工作转轴的刀具保持装置中插入或者保持夹持器件而使用在工作转轴上的夹持器件中夹持的工件成为可能。为此目的，该夹持器件优选地类似于刀架诸如、例如标准化刀具锥部(tooltaper)(例如Morse锥部、大锥角锥部或者中空柄锥)，适合于被保持在工作转轴的刀架上。

如果该机床进而具有例如适用于插入或者更换在工作转轴上的刀具和/或在机床的夹持装置中的刀具的刀具转换器和/或工件转换器，其中抓持装置利用抓持器抓持或者保持刀架诸如、例如标准化刀具锥部(tooltaper)，则该夹持器件优选地类似于刀架诸如、例如刀具锥部(tooltaper)适合于利用抓持器(特别地在刀具保持接口装置上)而被抓持或者保持从而在工作转轴上执行工件转换。

优选地，该刀具是适用于在工件上、特别地在夹持于工作转轴的刀具保持装置上的工件上铣削齿轮结构的刀头。

因此，当在机床上，在工件上加工或者生产齿轮结构时，根据本发明的方法能够被以特别有利的方式执行。特别地，这涉及到齿轮例如环形齿轮、小齿轮或者伞齿轮的生产。因此，当在其中在程序控制下在机床上顺序地生产多个齿轮的小批量生产或者批量生产中生产这种齿轮时有利地使用该方法是可能的。因此，人工干预是不必要的并且在工作转轴上夹持的已加工齿轮能够被从工作转轴更换并且能够在工作转轴上自动地插入另一工件以在机床上制造另一齿轮。

为此，本发明利用这样一种情况，即：在从在工件上生产齿轮结构以制造齿轮的、可选地已粗加工的工件生产齿轮期间，刀头可以被用于生产齿轮结构并且因此在生产期间转换工件或者刀头是不必要的。

因此，根据本发明，在用于在机床上顺序地生产齿轮的该创造性夹持形态中，刀头可以继续被夹持于夹持装置中，并且工件可以被顺序地插入或者更换以在工作转轴上进行加工。因此，如在特殊的伞齿轮铣床或者特殊的滚齿机器上例如根据关于所谓的Gleason、Klingelnberg或者Oerlikon方法的现有技术执行的、通过使用刀头而在5轴机床诸如、例如5轴铣床、5轴铣削/钻削机床、5轴铣削/车削机床以及具有5个或者更多能够被同时地驱动的轴的通用铣床和加工中心上以有效率和程序控制的方式在工件上生产齿轮结构是可能的。

关于例如根据Gleason、Klingelnberg或者Oerlikon方法通过使用刀头生产齿轮，在传统上需要特殊的伞齿轮铣床，在其上进一步的工件加工是不可能的。

因此，第一次地，根据本发明，通过使用可以在机床的转台或者旋转台上夹持的刀头，在5轴机床诸如、例如5轴铣床、5轴铣削/钻削机床、5轴铣削/车削机床以及具有5个或者更多能够被同时地驱动的轴的通用铣床和加工中心上例如根据Gleason、Klingelnberg或者Oerlikon方法而以有利的方式执行齿轮加工是可能的，其中该转台或者旋转台可以被进一步配置成利用枢转轴而以可枢转方式驱动。

根据本发明，然后可以利用驱动转台或者旋转台的旋转轴驱动根据Gleason、Klingelnberg或者Oerlikon方法所要求的刀头的旋转。可以例如，利用工作或者主要转轴的转轴驱动器驱动所要求的工件的旋转。另外，同时地控制用于推进运动的至少三个线性轴是可能的。

优选地，该刀头包括适用于在工件上、特别地在被夹持于工作转轴的刀具保持装置上的工件上铣削齿轮结构的一个或者多个齿隙的多个切刀。

这提供了以下优点，即：为了在工件上生产齿轮结构，例如，当在包括至少5个轴的、可受程序控制的机床上，例如在铣削/车削机床上、在车削/铣削机床、通用铣床或者通用加工中心上生产齿轮例如环形齿轮、小齿轮和伞齿轮时，齿形刀头可以被用作用于在特殊齿轮铣床(例如特殊伞齿轮铣床或者特殊滚齿机器)上生产齿轮的、在现有技术中已知的刀具。

现有技术公开的这种齿形刀头包括用于在特殊齿轮铣床的加工转轴上夹持的旋转对称的基体。进而，这种齿形刀头包括适用于通过以旋转方式驱动齿形式的刀头而在工件上铣削或者切削齿轮结构的齿隙的刀片或者刀刃。这使得利用齿形刀头在传统的齿轮铣床上例如类似于根据现有技术已知的Gleason、Oerlikon或者Klingelnberg方法生产在现有技术中已知的齿形特别地正齿、螺旋齿、螺旋形齿或者圆弧齿齿轮成为可能。

如果这种齿形刀头设有刀具保持接口装置诸如、例如标准化刀具锥部(tooltaper)(例如Morse锥部、大锥角锥部或者中空柄锥)或者被以旋转锁定方式连接到这种刀具保持接口装置，则与根据现有技术已知的齿轮铣床相反，还可以类似于普通刀具地在工作转轴的刀具保持装置上自动地插入和更换齿形式的刀头。在此情形中，然后工件可以被夹持于机床的夹持装置中并且还根据Gleason、Oerlikon或者Klingelnberg方法而得以生产。在这之后，通过在工作转轴上的自动刀具转换而有利地插入刀具以对工件进行精加工或者超精加工是可能的。在已知的特殊齿轮铣床诸如、例如特殊伞齿轮铣床或者特殊滚齿机器中，这是不可能的。

因此，类似于根据现有技术已知的Gleason、Oerlikon或者Klingelnberg方法，可以有利地例如在铣削/车削机床、车削/铣削机床、通用铣床或者通用加工中心上生产齿轮，从而灵活性及其应用领域可以被显著地增加。进而，由于刀具的自动转换的可能性，这提供了以下优点，即：使用机床的、另外的刀具在上述机床进行包括工件精加工和/或粗加工的齿轮生产是可能的。

优选地，特别地在相对于夹持于夹持装置中的刀具在程序控制下控制夹持于工作转轴的刀具保持装置上的工件以从工件移除材料的创造性方法步骤中，在夹持于工作转轴上的工件和夹持于夹持装置中的刀具之间的相对运动是利用机床的至少5个轴控制的。

因此，在刀具和工件的创造性夹持形态中，类似于根据现有技术已知的夹持形态，通过使用机床的至少5个能够被驱动的轴而以5个自由度移动工件和刀具的相对运动是可能的。因此，可以至少以与当以传统方式在机床上夹持工件和刀具时给出的、相同的自由度和相同的灵活性相对于彼此地控制刀具和工件。优选地，机床的该至少5个轴包括至少3个线性轴和2个旋转轴。这允许在至少5个自由度中的控制，即：三个线性自由度和两个旋转自由度。这里，3个线性轴优选地被沿着正交方向布置。

优选地，该夹持装置适用于在机床的转台上夹持刀具或者优选地用于在机床的转台上特别地以旋转锁定方式夹持刀具，该转台进而优选地适用于以旋转方式驱动在夹持装置中夹持的刀具。因此，工件可以被夹持于机床的转台上从而可以通过使用适用于以旋转方式驱动机床的转台的、机床的旋转轴驱动已夹持工件的旋转运动。

该夹持装置例如被以旋转锁定方式固定于机床的转台或者旋转台上，第一旋转轴适于以旋转方式驱动转台或者旋转台。优选地，转台或者旋转台可以利用优选地沿着正交方向定向的两个或者三个线性轴(例如X和Y轴或者X、Y和Z轴)和/或利用一个或者多个枢转轴而被以可枢转方式驱动而被沿着两个或者三个空间方向以平移方式移动。优选地，工作转轴被置于机床的可枢转通用铣刀头上，该铣刀头能够通过使用另一旋转轴而被枢转并且可选地可以通过使用一个或者多个线性轴(例如Z轴或者Z轴和X轴和/或Y轴)而被移动。

优选地，该夹持装置包括NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)，该刀具优选地被夹持到NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)并且NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)优选地适用于以旋转方式驱动已被夹持的刀具。因此，工件可以被夹持到机床的NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)或者被固定到机床的转台的NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)从而利用NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)驱动已夹持工件的旋转运动。

优选地，在夹持装置上夹持的刀具是包括用于加工工件的加工装置和用于驱动加工装置的驱动装置的刀具器件。因此，刀具器件可以被夹持于机床的夹持装置上，该刀具器件包括加工装置例如铣削或者钻削刀具，和用于驱动加工装置、特别地用于以旋转方式驱动加工装置的驱动装置这两者。因此，该刀具器件有利地提供了包括一体驱动器的完整刀具并且可以被夹持于机床的夹持装置中。

进而，本发明提供一种在下面描述的机床，该机床适于执行根据本发明的方法，特别地，具有创造性方法的上述优选实施例的一或者多个特征的创造性方法。关于根据本发明的优点机床，对于在上面关于创造性方法描述的优点进行参考。

一种机床，特别地通用铣床或者加工中心，用于根据本发明特别地通过使用控制数据或者NC程序而在程序控制下利用刀具加工工件，包括用于夹持工件的夹持装置、包括用于保持刀具的刀具保持装置的工作转轴和至少5个轴。根据本发明的机床的特征在于工作转轴的刀具保持装置是适合的从而工件将被夹持于刀具保持装置上和分别地工件已被夹持于刀具保持装置上，该夹持装置是适合的从而刀具将被夹持于夹持装置上和分别地刀具已被夹持于夹持装置上，并且该机床适于相对于在夹持装置上夹持的刀具控制在工作转轴的刀具保持装置上夹持的工件从而以程序控制方式从工件移除材料。特别地，本发明的机床优选地适于执行上述方法中的至少一种。

优选地，该机床适于以程序控制方式利用第二工件更换在工作转轴的刀具保持装置上夹持的第一工件。

优选地，该机床适于以程序控制方式重新夹持在工作转轴的刀具保持装置上夹持的工件，在工作转轴的刀具保持装置上夹持的工件优选地被以程序控制方式解除夹持并且优选地被以程序控制方式在工作转轴的刀具保持装置上在新的夹持形态中夹持。

优选地，该机床包括适用于以程序控制方式更换在工作转轴的刀具保持装置上保持的刀具的刀具转换器，该刀具转换器优选地进一步适用于以程序控制方式在工作转轴上利用第二工件更换第一工件和/或以程序控制方式重新夹持在工作转轴的刀具保持装置中夹持的工件。

优选地，该刀具转换器进一步适用于以程序控制方式插入和/或更换在夹持装置上夹持的刀具。

优选地，该机床包括刀具转换器适用于以程序控制方式更换在工作转轴的刀具保持装置上夹持的工件，该刀具转换器进而优选地适用于以程序控制方式在工作转轴上利用第二工件更换第一工件和/或以程序控制方式重新夹持在工作转轴的刀具保持装置上夹持的工件。

优选地，该机床包括适于存储工件或者工件和刀具的刀具队列和/或存储库，在利用第二工件更换第一工件之前，该第二工件优选地被存储于机床的刀具队列或者存储库中。

优选地，该工作转轴的刀具保持装置适用于保持夹持器件，该工件优选地被夹持于夹持器件上并且优选地被夹持于工作转轴的刀具保持装置上从而夹持器件被保持于工作转轴的刀具保持装置上。优选地，该夹持器件包括用于在工作转轴的刀具保持装置中接收的刀具保持接口装置诸如、例如刀具锥部(tooltaper)(例如Morse锥部、大锥角锥部或者中空柄锥)。

优选地，在夹持于工作转轴上的工件和夹持于夹持装置上的刀具之间的相对运动是利用机床的至少5个轴控制的。优选地，机床的该至少5个轴包括至少3个线性轴和2个旋转轴。

优选地，该夹持装置适用于在机床的转台上夹持刀具或者优选地在机床的转台上以旋转锁定方式夹持刀具，该转台适用于以旋转方式驱动在夹持装置中夹持的刀具。

优选地，该夹持装置包括NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)，该刀具优选地被夹持到NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)并且该NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)优选地适用于以旋转方式驱动已被夹持的刀具。

优选地，在夹持装置中夹持的刀具是包括用于加工工件的加工装置和用于驱动加工装置的驱动装置的刀具器件。

附图说明

图1示出根据本发明的用于加工工件的机床的实施例的示意图。

具体实施方式

在下面，将通过使用示例性示意图而利用根据本发明的、用于加工工件的一种机床和一种方法的优选实施例详细地描述并且解释本发明。

图1示出适于执行根据本发明优选实施例的方法的、根据本发明的用于加工工件300的机床100的优选实施例的示例性示意图。特别地，将在下面描述本发明方法的优选实施例，其中，通过使用齿形式的刀头而在包括5个轴的机床上生产齿轮诸如、例如环形齿轮、小齿轮或者伞齿轮。然而，本发明不限于利用齿形式的刀头生产齿轮而是特别地适用于在机床上顺序地加工多个工件，这里对于加工各个工件而言，仅仅一个刀具或者至少仅仅很少的刀具是必要的。

该机床包括工作转轴110，工作转轴110包括适用于保持或者夹持刀具的刀具保持装置111。为此，工作转轴110的刀具保持装置111适用于保持刀具，其中标准化刀架例如标准化刀具锥部(tooltaper)诸如、例如Morse锥部、大锥角锥部或者中空柄锥的已知刀具锥部(tooltaper)实施例可以被保持并且被锁定于刀具保持装置111中。机床100的工作转轴110适用于以旋转方式驱动在刀具保持装置111中保持的刀具，例如铣削和/或钻削刀具或者其它刀具，以在加工过程中产生切削运动从而从工件中移除材料。

进而，机床100包括适用于在机床100上夹持待被加工的工件的夹持装置120。图1示例性地示出夹持装置120被以旋转锁定方式固定于机床100的转台130上。通过以旋转方式驱动转台130，以旋转方式驱动在夹持装置120中夹持的工件是可能的，因为夹持装置120被以旋转锁定方式固定到转台130。然而，本发明不限于被以旋转锁定方式固定到机床100的转台130的这种夹持装置120。实际上，在本发明另一实施例中的一种创造性夹持装置可以包括适用于以旋转方式驱动在NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)中夹持的工件的NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)。这种NC转位端头(NCINDEXINGHEAD)可以进一步被以旋转锁定方式固定到机床100的转台130。而且，其中该刀具是一种完整刀具器件的实施例是可能的，除了刀具的加工装置诸如、例如铣削刀具或者钻，该完整刀具器件可以包括用于以旋转方式驱动加工装置的驱动装置。

根据这个实施例，该机床包括三个能够被同时地驱动的正交线性轴和两个能够被同时地驱动的旋转轴从而例如通过使用NC程序而以程序控制方式在三个线性和两个旋转自由度中相对于在工作转轴110上夹持或者保持的刀具控制在夹持装置120中夹持的工件。因此，朝向彼此的工件和刀具的任何相对位置和姿势能够被朝向彼此地移动或者驱动。在此情形中，根据本实施例的机床的旋转轴之一适于例如以旋转方式驱动机床100的转台130。至少另一个旋转轴(未示出)适于例如对准，如已知的那样，例如从包括可枢转通用铣刀头的机床工作转轴110的空间角度定向。例如，通过使用三个或者更多正交线性轴(未示出)而沿着三个空间方向移动工作转轴110和/或转台130的位置是可能的。在另一实施例中，可以通过使用至少两个线性轴移动工作转轴的位置并且可以通过使用至少第三线性轴线移动转台的位置从而工件相对于刀具的相对位置可以同样被在三个空间自由度中驱动。在进一步的实施例中，可以通过使用至少一个线性轴线移动工作转轴的位置并且可以通过使用至少两个另外的线性轴移动转台的位置从而工件相对于刀具的相对位置也能够同样地被在三个空间自由度中驱动。

该机床可以形式为5轴铣削机床、5轴铣削/钻削机床、5轴铣削/车削机床、5轴通用铣床或者5轴加工中心。还可设想6轴铣削机床、6轴铣削/钻削机床、6轴铣削/车削机床、6轴通用铣床或者6轴加工中心或者包括多于6个轴的实施例。机床100可以例如形式为具有整体构造型式的整体机床(如在根据图1的实施例中所示)、作为具有门式构造型式的门式机床、作为具有门架构造型式的门架机床、作为紧凑门床机器、作为水平加工中心或者还作为竖直加工中心。

进而，图1所示的机床100包括适用于以自动和程序控制方式在工作转轴110上插入或者更换刀具的刀具转换器140。因为提供了刀具转换器，所以这意味着它是一种通用铣床。其中工件转换器被另外地提供用于在转台130上更换夹持装置120上的工件的实施例被称作加工中心。

根据本实施例，刀具转换器140包括抓持器器件141，抓持器器件141包括抓持器142从而自动地插入或者更换在工作转轴110的刀具保持装置111中保持的刀具。为此，抓持器器件141适用于通过使用抓持器142保持刀具，其中例如在其中保持刀具的刀具保持接口装置或者标准化刀具锥部(tooltaper)(例如Morse锥部、大锥角锥部或者中空柄锥)被抓持器142保持或者抓持。因此，根据本发明这个实施例的刀具转换器140对应于所谓的单一抓持器刀具转换器。

然而，本发明不限于包括这种单一抓持器刀具转换器的机床。实际上，提供本发明的、包括例如具有所谓的双重抓持器刀具转换器的其它刀具转换装置或者根据其中能够直接地到刀具库中地从机床的工作转轴插入或者更换刀具和反过来的、所谓的拾取或者取放机构而发挥功能的刀具转换装置的实施例也是可能的。

进而，提供本发明的、其中刀具转换器是单一、双重或者多抓持器刀具转换器的实施例是可能的，该刀具转换器此外适用于插入或者更换在夹持装置120中夹持的刀具，例如，还从工作转轴110将其更换并且将其插入夹持装置120中或者从夹持装置120中将其更换并且将其插入工作转轴110中和/或将其从刀具库移除并且将其置于刀具库中。

另外地，本发明的如下实施例是可能的，其中该机床适于以程序控制方式重新夹持在工作转轴的刀具保持装置中夹持的工件，在工作转轴的刀具保持装置中夹持的工件优选地被以程序控制方式解除夹持并且优选地在工作转轴的刀具保持装置中在新的夹持形态中被以程序控制方式夹持。由于刀具转换器，这可以可选地还适用于实现在工作转轴上夹持的工件的重新夹持。为此目的，该刀具转换器可以例如是双重抓持器刀具转换器系统，其中第一抓持器保持工件或者将其从工作转轴解除夹持，第二抓持器从第一抓持器接收工件并且然后在新的夹持形态中将其夹持到工作转轴上，因此，工件可以被重新夹持于工作转轴上从而经受例如首先对于前侧并且然后对于后侧的加工或者反过来。

根据本发明的上述实施例，除了执行刀具转换之外，刀具转换器140进而适于在工作转轴上插入工件或者将其解除夹持。然而，为了转换工件，该机床还可以包括可选地设于刀具台上的、特别地设置的工件转换器，该工件转换器适用于以程序控制方式在工作转轴110上和/或在夹持装置120中插入或者更换工件，可选地还用于在工作转轴上重新夹持工件。可选地类似于上述刀具转换器地，这种工件转换器可以例如形成为包括用于抓持工件的一个或者多个抓持器的抓持器装置。

本发明的进一步的实施例是可能的，其中在夹持装置120中夹持的刀具200是包括用于加工工件的加工装置诸如、例如铣削或者钻削刀具和用于驱动加工装置例如用于以旋转方式驱动加工装置例如铣削或者钻削刀具的驱动装置这两者的刀具器件。因此，例如，在机床100的夹持装置120中夹持包括一体刀具驱动器的完整刀具是可能的。

与根据现有技术已知的、用于在机床上加工工件的方法相比，根据本发明，工件和刀具的夹持形态是相反的。在图1中示出这种创造性的夹持形态。

工件300被夹持于根据现有技术在传统上被提供用于保持刀具的工作转轴110上，刀具200被创造性地夹持于机床100的、根据现有技术被提供用于夹持待被加工的工件的夹持装置120中。

特别地，如在图1中概略示出地，根据本发明的这个实施例，工件300被保持于工作转轴110中从而它被夹持于夹持器件400中。夹持器件400被保持于工作转轴110的刀具保持装置111中。为此，根据本发明的这个实施例，以标准化刀具锥部(tooltaper)(例如Morse锥部、大锥角锥部或者中空柄锥)的前部的形式或者以标准化刀具锥部(tooltaper)(例如Morse锥部、大锥角锥部或者中空柄锥)的形式提供包括刀具保持接口装置的夹持器件的前部，这使得在刀具保持装置111上在工作转轴110上类似于标准化刀具锥部(tooltaper)地保持或者夹持夹持器件400成为可能。

进而，根据本发明的这个实施例的夹持器件400适用于由刀具转换器140的抓持器器件141的抓持器142接收从而能够通过使用工作转轴110上的刀具转换器140而插入或者更换在工作转轴110上夹持的工件300。

作为用于根据本发明的这个实施例加工工件300的刀具，在机床100的夹持装置120上夹持齿形式的刀头，该刀头包括旋转对称的基体200和被布置于基体200上的多个切刀201，切刀201适用于在工件300上铣削齿轮结构的齿隙。现有技术公开了这种齿形式的刀头以用于生产齿轮并且传统上是例如按照根据现有技术已知的Gleason、Oerlikon或者Klingelnberg方法而在用于生产齿轮的特殊齿轮铣床(特别地特殊伞齿轮铣床或者特殊滚削机器)上使用的。

根据本发明的这个实施例，在工作转轴上夹持的工件300被例如经粗加工的工件300，如图1所示，工件300已经被以伞齿轮的基体的形式成形。为了从工件300生产具有齿轮结构的伞齿轮，通过使用机床100的五个轴而以程序控制方式相对于彼此地控制在工作转轴上夹持的工件300和在机床100的夹持装置120中夹持的齿形式的刀头200；201，从而通过使用切刀201加工而在工件300上切出齿轮结构。

进而，机床100包括存储库150，存储库150包括用于存储或者接收刀具或者工件的多个壳体151、152和153。示例性地，工件301和302被分别地存储于壳体151和152中。无任何工件被存储于壳体153中。根据本发明，现在可以以自动和程序控制方式利用工件301和302之一而通过使用刀具转换器140更换在工作转轴110上夹持的工件300。为此目的，利用抓持器器件141从工作转轴110的刀具保持装置111移除在工作转轴110上夹持的工件300，其中类似于在传统的自动刀具转换中由抓持器142接收刀具锥部(tooltaper)地，抓持器142拿取或者抓持夹持装置400。

由抓持器142保持的工件300被刀具转换器140的抓持器器件141插入控制壳体153中从而被存储在那里。然后抓持器142能够从存储库150移除工件301和302之一从而以自动和程序控制方式在工作转轴110上将其插入。为此，工件301和302被存储于存储库150的壳体中，可选地类似于在夹持器件400中的工件300的夹持形态已经被夹持于夹持器件中从而抓持器142可以类似于夹持器件400地接收夹持器件以从存储库150移除工件301和302。

因此，可以在机床100上执行工件的自动转换，其中在工作转轴110上夹持的工件300利用另一工件301或者302而被更换从而能够利用在夹持装置120中夹持的刀具200；201在机床100上加工所插入的工件301或者302。

本发明因此提供了工件和刀具的一种夹持形态，其中能够在适用于在工作转轴上插入或者更换刀具的机床上执行自动的和可选地程序控制的工件转换，其中在工件转换期间，与传统方法相比，可以更换或者插入在工作转轴上夹持的工件。在其中可选地通过使用相同NC程序多个工件在机床上的加工例如提供为用于其中多个工件将被加工或者生产的小批量生产或者批量生产的、在机床上的加工操作中，这是特别有利的。

因此，根据本发明，可以在机床上顺序地加工或者生产多个工件，例如齿轮，而不需要人工干预，因为能够以自动的、可选地程序控制的方式执行工件转换。因此，当在机床上加工多个工件时，例如当生产齿轮时，更高的效率、显著的时间节约和甚至更高的精度能够得以实现。

本发明不限于上述示例性实施例。实际上，进而组合本发明的上述实施例的特征的本发明的实施例是可能的。

Claims (7)

1.一种利用齿形刀头在数控机床(100)上的加工工件上生产齿轮的方法，所述数控机床包括：

-一工作转轴，用于收容一用于固持标准化铣刀的刀具保持装置，以及用于驱动由所述刀具保持装置保持的标准化铣刀进行旋转；

-工件夹持器件；

-至少三个可驱动线性轴以及至少两个可驱动旋转轴，以用于控制所述工件夹持器件相对所述工作转轴作相对运动；

-可旋转转台，可旋转转台用于经由可驱动旋转轴中一个以旋转方式驱动，所述工件夹持器件安装在所述可旋转转台上；

所述方法包括：

-将所述工件夹持在一夹持装置上，所述夹持装置被固持在所述工作转轴的所述刀具保持装置上；

-将所述齿形刀头夹持在所述可旋转转台的所述工件夹持器件上，所述齿形刀头具有多个适用于在所述工件上铣削一个或多个齿轮结构齿隙的切刀或刀刃；以及

-根据一数控程序以及在至少三个可驱动线性轴和至少两个可驱动旋转轴的驱动下，相对于夹持在所述可旋转转台上的所述工件夹持器件上的所述齿形刀头，控制固持在所述工作转轴(110)的所述刀具保持装置(111)上夹持的夹持装置夹持的所述工件进行相对运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：利用一第二工件更换固持在所述工作转轴(110)的所述刀具保持装置(111)上夹持的夹持装置夹持的所述工件。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数控机床(100)进一步包括一刀具转换器(140)，所述刀具转换器(140)用于当所述标准化铣刀被固持在所述工作转轴的所述刀具保持装置中时，更换所述标准化铣刀工作转轴上所述刀具保持装置保持的标准化铣刀，所述方法还包括：

使用所述刀具转换器执行使用所述第二工件更换所述工件。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述夹持装置具有用于被接收到所述工作转轴(110)的所述刀具保持装置(111)中的刀具保持接口装置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件夹持器件被以旋转锁定方式固定于所述转台(130)上，以与所述转台一起旋转。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数控机床为具有5轴或更多个同时可驱动轴的铣削机床、铣削/钻削机床、铣削/车削机床、通用铣床或者加工中心。

7.一种数控机床，所述机床包括：

-一工作转轴，用于收容一用于固持标准化铣刀的刀具保持装置，以及用于驱动由所述刀具保持装置保持的标准化铣刀进行旋转；

-工件夹持器件；

-至少三个可驱动线性轴以及至少两个可驱动旋转轴，以用于控制所述工件夹持器件相对所述工作转轴作相对运动；以及

-可旋转转台，可旋转转台用于经由可驱动旋转轴中一个以旋转方式驱动，所述工件夹持器件安装在所述可旋转转台上；

其中，工件被夹持在一夹持装置上，所述夹持装置被固持在所述工作转轴的所述刀具保持装置上，齿形刀头被夹持在所述可旋转转台的所述工件夹持器件上，所述齿形刀头具有多个适用于在所述工件上铣削一个或多个齿轮结构齿隙的切刀或刀刃，所述数控机床根据一数控程序以及在至少三个可驱动线性轴和至少两个可驱动旋转轴的驱动下，相对于夹持在所述可旋转转台上的所述工件夹持器上的所述齿形刀头，控制固持在所述工作转轴的所述刀具保持装置上夹持的所述工件进行相对运动。