CN101952083A - 机床 - Google Patents

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CN101952083A
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藤田善仁
竹鼻勇
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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
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Abstract

提供了一种能够在节省的空间中在长加工对象上有效地进行多面加工的机床。因此，其上可拆卸安装刀具(T)的主轴(45)围绕垂直于主轴(45)的轴线的垂直轴线旋转。工件(W)围绕垂直主轴(45)的轴线和垂直轴线的水平轴线旋转。

Description

机床
技术领域
本发明涉及通过相互移动加工对象和刀具对加工对象进行加工的机床。
背景技术
在诸如加工中心之类的机床中，通过相互移动可拆卸地安装在主轴上的刀具和连接至工作台的工件，对该工件进行加工。在这种机床中，提供了一种机床，除移动机构之外还具有转向机构、旋转机构等等，以便可以增加所安装的刀具的加工姿态的自由度。具体地，转向机构以主轴面向多个方向的方式使主轴转向。旋转机构沿多个方向旋转工件。移动机构沿三个垂直轴方向相对移动主轴和工件。
因此，可以在工件进行多面加工。例如在专利文献其中披露了这种常规机床。
专利文献1：日本专利申请公开No.2001-287102
发明内容
要解决的技术问题
然而，当采用前述常规机床加工长工件时，工件摇摆变得很大。这导致加工尺寸相应地增加。此外，取决于加工斜钻孔等的位置，水平机床特别要求刀具长度设置得较长，以便可以避免加工结构的相互干扰。这不仅降低了刀具的刚度，而且导致配置变化增加。因此，加工效率可能恶化。
因此，本发明已经致力于解决上述问题。本发明的目标是提供一种机床，其能够在节省的空间中有效地在长加工对象进行多面加工。
技术方案
根据解决上述问题的第一方面的机床的特征在于包括：
主轴，用于对加工对象进行加工的刀具安装在主轴上；
主轴转向装置，用于使主轴围绕垂直于主轴的轴线的转向轴线转向；和
加工对象旋转装置，用于使加工对象围绕垂直主轴的轴线和转向轴线的工件旋转轴线旋转。
根据解决上述问题的第二方面的机床的特征在于还包括用于使主轴旋转的主轴旋转装置，该机床的特征在于
主轴旋转装置和主轴转向装置同轴设置，或分别设置在相互垂直的轴线上。
根据解决上述问题的第三方面的机床的特征在于，主轴转向装置包括转向轴件，该转向轴件具有设置在转向轴线上的轴线并可旋转地支撑主轴，并且
主轴和主轴旋转装置在转向轴件内彼此连接。
根据解决上述问题的第四方面的机床的特征在于，主轴被围绕水平轴线可旋转地支撑。
有益效果
采用根据本发明的机床，通过围绕垂直于主轴轴线的转向轴线使主轴转向，并且通过使加工对象围绕垂直于主轴轴线和转向轴线的工件旋转轴线旋转，可以使加工对象的摇摆变小。因此，能够在节省的空间中有效地在长加工对象进行多面加工。
附图说明
图1为根据本发明实施方式的机床的示意性透视图。
图2为轴鞍的放大视图。
图3为从图2中的III-III箭头观看的剖视图。
图4为图示设置在中间加工位置处的工件如何被加工的视图。图4的(a)部分为俯视图，图4的(b)部分为侧视图。
图5为图示设置在顶部加工位置处的工件如何被加工的视图。图5的(a)部分为俯视图，图5的(b)部分为侧视图。
图6为图示设置在底部加工位置处的工件如何被加工的视图。图6的(a)部分为俯视图，图6的(b)部分为侧视图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述根据本发明的机床。图1为根据本发明实施方式的机床的示意性透视图。图2为轴鞍的放大视图。图3为从图2中的III-III箭头观看的剖视图。图4为图示设置在中间加工位置处的工件如何被加工的视图。图4的(a)部分为俯视图，图4的(b)部分为侧视图。图5为图示设置在顶部加工位置处的工件如何被加工的视图。图5的(a)部分为俯视图，图5的(b)部分为侧视图。图6为图示设置在底部加工位置处的工件如何被加工的视图。图6的(a)部分为俯视图，图6的(b)部分为侧视图。注意到，附图中描述的X-轴方向、Y-轴方向和Y-轴方向表示相互正交的正交坐标轴方向。
如图1所述，机床1包括床架11。沿Z-轴方向延伸的成对的左、右导轨12a、12b设置在床架11的上表面上。立柱13由导轨12a、12b沿Z-轴方向可滑动地支撑。因此，通过驱动由未图示的立柱驱动马达、立柱进给螺纹机构等形成的立柱驱动装置，立柱13变得可以沿Z-轴方向移动。
沿Y-轴方向延伸的成对的左、右导轨14a、14b形成在立柱13的前表面上。轴鞍15由导轨14a、14b沿Y-轴方向可滑动地支撑。因此，通过驱动由未图示的轴鞍驱动马达、轴鞍进给螺纹机构等形成的轴鞍驱动装置，轴鞍15变得可以沿Y-轴方向移动。
此外，沿X-轴方向延伸的成对的左、右导轨16a、16b靠近导轨12a、12b的端部形成在床架11的上表面上。工作台基座17由导轨16a、16b沿X-轴方向可滑动地支撑。而且，成对的左、右工作台支撑板18直立在工作台基座17的上表面上。此外，旋转工作台19可旋转地支撑在这些工作台支撑板18的末端之间。长工件W采用位于其间的附属夹具20可拆卸地连接至旋转工作台19。
因此，通过驱动由未图示的工作台驱动马达、工作台-进给螺纹机构等形成驱动台驱动装置，以工作台支撑板18位于其间的方式由工作台基座17可旋转地支撑的旋转工作台19变得沿X-轴方向可围绕水平轴线移动。而且，通过驱动由未图示的工作台转动马达等形成的工作台驱动装置(加工对象旋转装置)，旋转工作台19变得可围绕水平轴线(工件旋转轴线)转动。
接下来，将采用图2和图3描述轴鞍15的结构。
如图2和图3所示，轴鞍15的端部具有大致圆筒形形状。管状中空部31形成在该端部的内部。中空部31由小直径中空部31a和大直径中空部31b形成。大直径中空部31b具有比小直径中空部31a中的每一个的内径大的内径，并且沿中空部31的轴向方向形成在中空部31的中间部分中。此外，在轴鞍15的前表面处开口的开口部31c形成在大直径中空部31b的端部侧上。
圆筒形转向轴件41可旋转地支撑在中空部31中。转向轴件41由小直径轴部41a和大直径轴部41b形成。大直径轴部41b具有比小直径轴部41a中的每一个的外径大的外径，并且沿轴向方向形成在转向轴件41的中间部分中。此外，转向轴件41的每个小直径轴部41a采用轴承42可旋转地支撑在中空部31的小直径中空部31a中。在小直径中空部31a和小直径轴部41a之间都设置有转向驱动马达43。这些转向驱动马达43中的每一个都由固定至小直径部31a的内圆周面的定子43a和固定至小直径轴部41a的外圆周面的转子43b形成。相反，转向轴件41的大直径轴部41b以大直径轴部41b的侧面面向开口部31c的方式设置在中空部31的大直径中空部31b中。主轴45采用轴承44可旋转地支撑在大直径轴部41b中。刀具T可拆卸地安装在主轴45的末端上。
环形形状的环形构件46设置在转向轴件41的小直径轴部41a中的一个的上端的外部，而盘形的盘状构件47设置在另一小直径轴部41a的下端的外部。此外，主轴马达48设置在小直径轴部41a的上端上和环形构件46的上表面上。主轴马达48的外轴49插入小直径轴部41a和大直径轴部41b中。而且，锥齿轮49a形成在外轴49的末端。锥齿轮49a与围绕主轴45的外圆周面形成的锥齿轮45a啮合。
具体地，当主轴马达48被驱动时，其驱动力由此从外轴49的锥齿轮49a传递至主轴45的锥齿轮45a。因此，刀具T被驱动，并与主轴45一起围绕水平轴线旋转。同时，当转向驱动马达43被驱动时，位于其内侧的转子43b由此相对于位于其外侧的定子43a旋转。从而转向轴件41相对于轴鞍15的中空部31围绕垂直轴线(转向轴线)旋转。因此，刀具T被驱动，并与支撑在转向轴件41的大直径轴部41b中的主轴45一起转向。此时，由于主轴马达48固定至转向轴件41的小直径轴部41a，则在转向轴件41旋转(转向)时主轴马达48同时围绕垂直轴线旋转。因此，来自外轴49的驱动力经由锥齿轮45a、49a被恰当地传递至主轴45。
注意到中空部31、转向轴件41、转向驱动马达43、主轴马达48和外轴49是同轴设置的。此外，中空部31、转向轴件41、转向驱动马达43等构成主轴转向装置。此外，工作台支撑板18、旋转工作台19等构成加工对象旋转装置。而且，转向轴件41、主轴45、主轴马达48、外轴49等构成主轴旋转装置。同时，在该实施方式中，主轴马达48与转向驱动马达43同轴设置，但可以与主轴45同轴设置。
因此，当在工件W上进行五面加工时，旋转工作台19首先调整，并以附属夹具20设置在其最上位置处的方式围绕水平轴线旋转。随后，在这种状态中，工件W连接至附属夹具20(参见图5的(b)部分)。
随后，如图4的(a)和(b)部分所示，旋转工作台19调整并旋转，并且工件W以面向立柱13(轴鞍15)的方式设置在中间加工位置P1处。随后，当通过驱动主轴马达48使刀具T旋转时，立柱13沿Z-轴方向移动，轴鞍15沿Y-轴方向移动，通过转向驱动马达43使刀具T围绕垂直轴线转向，并且旋转工作台19沿X-轴方向移动。因此，刀具T如图4的(a)部分中双点划线所示移动。因此，在设置在中间加工位置P1处的工件W的端面Wa、Wd、We上进行加工。注意到，取决于刀具T的形状，也可以加工工件W的端面Wb、Wc。
随后，如图5的(a)和(b)部分所示，旋转工作台19调整并旋转，工件W设置在为最上位置的顶部加工位置P2处。随后，当通过驱动主轴马达48使刀具T旋转时，立柱13沿Z-轴方向移动，轴鞍15沿Y-轴方向移动，通过转向驱动马达43使刀具T围绕垂直轴线转向，并且旋转工作台19沿X-轴方向移动。因此，刀具T如图5的(a)部分中的双点划线所示移动。因此，在设置在顶部加工位置P2处的工件W的端面Wc、Wd、We上进行加工。注意到，取决于刀具T的形状，也可以加工工件W的端面Wa。
随后，如图6的(a)和(b)部分所示，旋转工作台19调整并旋转，工件W设置在为最下位置的底部加工位置P3处。随后，当通过驱动主轴马达48使刀具T旋转时，立柱13沿Z-轴方向移动，轴鞍15沿Y-轴方向移动，通过转向驱动马达43使刀具T围绕垂直轴线转向，并且旋转工作台19沿X-轴方向移动。因此，刀具T如图6的(a)部分中的双点划线所示移动。因此，在设置在底部加工位置P3处的工件W的端面Wb、Wd、We上进行加工。注意到，取决于刀具T的形状，也可以加工工件W的端面Wa。
此外，如果需要，不管加工位置P1、P2和P3，工件W以任何角度设置并被加工，直到将工件W加工成具有预定形状。
因此，采用根据本发明的机床，工件W围绕垂直于主轴45的轴线和垂直轴线的水平轴线旋转，而主轴45围绕垂直于主轴45的轴线的垂直轴线旋转。这可以使得工件W的摇摆变小。因此，可以在节省的空间中有效地在长工件W上进行多面加工。此外，转向驱动马达43和主轴马达48的同轴配置使得能够实现简单的结构，因此实现减少机床尺寸。
而且，由于主轴45末端和工件W之间的距离可以减小，而刀具T处于任何姿态，则能够降低刀具长度，因此增强刀具T的刚度。此外，由于机床1属于其中刀具T围绕水平轴线旋转的水平类型的，则在工件W上不沉积碎屑。因此，可以增加刀具的寿命。
工业应用性
本发明适用于能够在短时间内加工长工件的机床。

Claims (4)

1.一种机床，特征在于，包括：
主轴，用于对加工对象进行加工的刀具可拆卸地安装在主轴上；
主轴转向装置，用于使主轴围绕垂直于主轴的轴线的转向轴线转向；和
加工对象旋转装置，用于使加工对象围绕垂直主轴的轴线和转向轴线的工件旋转轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的机床，特征在于，还包括用于使主轴旋转的主轴旋转装置，该机床的特征在于
主轴旋转装置和主轴转向装置同轴设置，或分别设置在相互垂直的两个轴线上。
3.根据权利要求2所述的机床，特征在于，主轴转向装置包括转向轴件，该转向轴件具有设置在转向轴线上的轴线并可旋转地支撑主轴，并且
主轴和主轴旋转装置在转向轴件的内部相互连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的机床，特征在于，主轴被围绕水平轴线可旋转地支撑。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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