CN102554713A - 机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加工旋转驱动的工件(8)的机床，具有床身、工件主轴(2)和带有刀具(20)的刀夹(3)，其中所述床身具有至少两个垂直的彼此成直角设置的壁(4，4’)，其中在床身上设置用于实施进给运动的沿竖直方向(Z轴)的导向件(5)以及用于实施切深进给运动的沿水平方向(X轴)的导轨(14)，并且其中壁(4)位于假想平面(E)内，壁(4’)位于假想平面(F)内，其中，所述床身构造为立柱(1)，其中所述立柱(1)位于所述平面(E，F)的相应的一侧上，并且其中所述工件主轴(2)和所述刀夹(3)能彼此相对地沿至少两个彼此正交的方向这样受控制地移动，使得所述刀具(20)在所述工件(8)上的作用仅仅在所述平面(E，F)的与所述立柱(1)相对置的一侧实现。

Description

机床
技术领域
本发明涉及一种具有竖直主轴的用于加工旋转驱动的工件的机床。
背景技术
在现有技术中这种机床是已知的。DE 10 2007 051 375 A1揭示一种具有竖直的主轴(Hauptspindel)、刀具转塔(Werkzeugrevolver)和滚削单元
Figure BDA0000110776160000011
的加工机。加工组件设置在床身的前部的竖直壁上。刀具转塔和滚削单元可在十字滑座上竖直地和水平地移动。此外，滚削主轴具有枢转轴线(B轴)和窜刀轴线，并还可沿第三方向(Y轴)移动。沿Y轴方向的运动延伸到床身的竖直壁前方。由此不可避免地导致旋转轴线距床身壁相对较大的距离，该距离对力流和机器刚度产生不利地影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种按照权利要求1的前序部分的机床，其具有紧凑的结构和改善的机器刚度。
根据本发明的有利方面，刀具在工件上的作用不是在竖直壁的前方而是在侧向上在竖直壁的旁边。通过将具有附属导向件的工件主轴和刀架设置在床身的两个彼此垂直的壁的角部，刀具在工件上的作用与床身之间的距离可极大地减小。因而可改善力流并显著提高机器刚度。例如，在三轴机器中沿Y轴方向的整个移动路径在侧向从床身延伸，并因而不会影响旋转轴线距床身的距离。通过将用于工件主轴和刀架的导向件设置在两个彼此垂直的壁上，由此获得特别紧凑的结构。该原理可在切削加工中多方面地用于待手动和自动装载的机器，以进行车削、铣削、滚削、螺纹切削和磨削。
附图说明
在附图中：
图1示出双轴机床的俯视图；
图1a示出用于手动装载的滚齿机；
图2示出从操作侧观看的双轴机床；
图2a示出具有悬挂式刀架的双轴机床；
图2b示出按照图2a的机床的侧视图；
图3示出三轴机床的俯视图；
图3a示出具有两个工件主轴的机床；
图4示出按照拾取原理工作的机床；
图5示出具有三个轴的拾取式机床；
图6示出拾取式滚齿机；
图6a示出用于手动装载的滚齿机；
图7示出具有两个刀具转塔的机床；
图7a示出从上方观看的按照图7的机床；
图8示出磨床。
具体实施方式
图1示出双轴机床的俯视图。床身构造为具有正方形横截面的立柱1。在立柱1的竖直壁4上，主轴滑座6可经由导轨14在导向靴19中沿水平方向(X轴)移动。在壁4的上部，具有用于刀具20的刀夹3的刀架滑座16可在导向件5上沿竖直方向(Z轴)移动。驱动通过马达25和未示出的滚珠丝杠实现。工作空间7邻接于立柱1的竖直壁4’上。在该工作空间中用刀具20加工工件8。假想平面E在工作空间7与主体1之间延伸。主轴滑座6穿过平面E伸到工作空间7中，并在其端部携带有固定的工件主轴2。该工件主轴可从工作位置10移动到加载位置11。工件主轴2从工作空间7中的移出改善易接近性并易于用手装载和卸载。在平面E中可设置具有开口的分隔壁9，主轴滑座6运动通过所述开口。开关柜12间隔一段距离A设置在立柱1的后侧。在开关柜12与立柱1之间的空隙(A)可有利地用作能量悬挂通道或加载通道。液压和冷却器总成13在侧向位于开关柜12的旁边。
取代刀架3，可在刀架滑座16上设置滚削主轴28(图1a)。滚削主轴28具有滚铣刀31，该滚铣刀由主轴马达32驱动。为了使滚铣刀31均匀地承受负载，该滚铣刀可沿着窜刀轴线29切向于工件8进给。此外，滚削主轴28可绕轴线30枢转以制造斜齿。
图2示出从操作侧观看的按照图1的机床。立柱1的壁4位于假想平面F内。在壁4的下部设置用于主轴滑座6的导轨14的导向靴19。主轴滑座6接纳工件主轴2。用于工件8的夹紧构件17位于该工件主轴的上侧。在壁4的上部，用于刀架滑座16的竖直导向件5与刀夹3固定。驱动经由马达25和未示出的滚珠丝杠实现。刀夹3构造为刀具转塔，其圆盘可绕水平的平行于壁4延伸的枢转轴线18枢转，从而可以使不同的刀具20与工件8嵌接。转塔圆盘设置为使得刀具20穿过平面F，由此刀具嵌接部距床身的距离可明显减小。与现有技术相比，刀刃轨迹直径(Flugkreisdurchmesser)不会影响枢转轴线18距壁4的距离C。因而获得从工件主轴2到刀具20的最佳的力流，使得工件8的加工仅仅在平面E、F的与立柱1相对置的一侧进行。相应地也适用于图1a：滚削主轴28在侧向设置在壁4旁边并也穿过平面F。因此，该滚铣主轴的长度不会影响主轴轴线27距壁4的距离C。因此在改善的力流方面得到与按照图1和2的机床相同的优点。在按照图1、1a和2的先前所示的实施例中，导向件沿X轴和Z轴方向设置在立柱1的一个唯一的壁4上。但在根据本发明的机器中，导向件也可设置在壁4’上或分配在两个壁上。图2a和2b显示后一种情况。根据图2a，在立柱1的竖直壁4上，具有工件主轴2的主轴滑座6可在导向件5上沿竖直方向(Z轴)移动。特别有利地，工件主轴2和刀具20在工件8上的作用位置设置在平行于平面E的假想平面中。由此可从操作侧较佳地观看刀具作用。为了支撑轴，可设置顶尖座23。用于刀架3的刀架滑座16可在壁4’上在导轨14上沿水平方向(X轴)移动。通过将用于工件主轴2和刀架3的导向件设置在两个彼此垂直的壁上，实现特别紧凑的结构。切屑导向件36使在加工时出现的切屑以及冷却液输出到收集箱35中，因而切屑和冷却液可经由切屑输送器34废料处理。切屑输送器34在侧向设置在壁4的旁边并从机器后侧伸进工作空间中(图2b)。如同在按照图1的机器中，开关柜12间隔一段距离A设置在立柱1的后侧。液压和冷却器总成可节省空间地安置在中间空间中。在此有利地留出开口39，工件8通过该开口输入和输出。在有利的实施方式中，为了加工轴，导向件5延长超过主轴滑座6的移动通路，以接纳具有顶尖座23的主轴滑座6’。在加工期间，两个主轴滑座6、6’同步地运动并共同由马达25经由滚珠丝杠26驱动。为了适配不同长度的工件8，主轴滑座6、6’之间的距离可手动地用丝杠37上的手轮38调节。为了夹紧工件8，顶尖40可气动或液压加载地从打开位置运动到夹紧位置。由图2a和2b可见，导向件5之一非常接近地设置在壁4、4’的角部区域中。当刀架滑座16位于工作位置时，一对导向靴19在导轨14上也直接地位于角部区域中。这有利于力流和机器刚度。
在图3中示出从上方观看的三轴机床。如同按照图2a的机床，刀架3设置在壁4’上。该刀架除了水平轴线以外也可沿竖直方向(Z轴)移动。为了实现这一点，在壁4’上，十字滑座22可在竖直导向件5上移动。驱动通过马达25和未示出的滚珠丝杠实现。十字滑座22自身携带有导轨14’，在该导轨上刀架滑座16可利用导向靴19’沿水平方向移动。刀架转塔如同在图2a中构造为具有竖直枢转轴线18和悬挂式设置的刀具圆盘。
图3a示出具有两个固定的工件主轴2、2’的有利的实施方式。所述工件主轴对称地装设在立柱1的相对置的两侧。两个工件主轴都可沿水平方向(Y轴)移动，并且刀架3如同参照图3所述可沿水平(X轴)和竖直(Z轴)方向移动。有利地，该机床按照钟摆原理工作，即，当在工件主轴2中加工工件时，工件主轴2’可装载和卸载。在简化版本中，该机床也可不配备Y轴，作为具有位置固定的工件主轴2、2’的双轴机器。对于机器刚度特别有利地，在图3和图3a中将导向件沿X和Y轴方向设置在立柱1的两个彼此垂直的壁4、4’上。此外，当刀架滑座16位于工作位置时，通过使设置在壁4、4’的角部区域中的导向件5和导向靴19’直接彼此相邻，由此改善力流。
图4示出从操作侧观看的双轴自动机床。在立柱1的下部，具有水平枢转轴线18的刀架3位置固定地设置在壁4’上。悬挂式工件主轴2在其下侧带有用于抓持和夹紧工件8的夹紧构件17。图5示出从上侧观看的按照图4的机床。工件主轴2可利用主轴滑座6在导轨14上沿水平方向(X轴)移动。导轨14可运动地在十字滑座22上的导向靴19’中引导，所述十字滑座自身可在壁4’上的导向件5上沿竖直方向(Z轴)移动。为了装载和卸载，工件主轴2可从工作位置10移动到加载位置11，在该加载位置，工件8由传送设备21提供。刀架3在侧向设置在壁4’的旁边。由于刀具20以该方式至少部分地穿过平面E，因此枢转轴线18与壁4’之间的距离C’可减小。开关柜12在与立柱1间隔距离(A)地设立。由此，传送设备21可有利地作为循环输送带绕床身和工作空间7引导。
图6示出按照拾取原理工作的滚齿机。悬挂式工件主轴2在其下侧带有用于抓取和夹紧工件8的夹紧构件17。工件主轴2如同按照图4的实施方式可利用主轴滑座6在导轨14上沿水平方向(X轴)移动。导轨14在十字滑座22上的导向靴19’中可运动地引导，所述十字滑座自身可在壁4’上的导向件5上沿竖直方向(Z轴)移动。滚削主轴28在轴承座33中位置固定地装设在壁4上。工作方式以及运动轴线(即枢转轴线(A轴)30和窜刀轴线29)与图1a中的工作方式以及运动轴线相同。滚削主轴28可穿过平面F，由此实现最佳的力流。
图6a示出用于手动装载的滚齿机。为了接纳轴状工件8设置两个工件主轴2、2’。如同在图4的实施例中所述，所述两个工件主轴在壁4上可沿水平方向(X轴)和竖直方向(Z轴)移动。滚削主轴28在轴承座33中可在壁4’上的水平导轨14移动。工作方式、枢转轴线(A轴)30和窜刀轴线29与图1a中的工作方式、枢转轴线和窜刀轴线相同。滚削主轴28可穿过平面E。由此枢转轴线18设置在距壁4’较小的距离处，从而实现最佳的力流。
在图7中示出具有两个用于加工轴状工件8的刀架转塔的单轴式机床。在该机器中，两个立柱1、1’有利地关于主轴轴线27对称地设置在工件主轴2的相对置的两侧。在立柱1上，刀架3类似于在图3中的描述可沿水平方向(X轴)和竖直方向(Z轴)移动。设置具有滚珠丝杠26的马达25作为沿Z轴方向的驱动装置。工件主轴2可在十字滑座22’上在导轨14上移动。十字滑座22’可在立柱1的壁4上在导向件5’上沿竖直方向(Z轴)移动。工件8夹紧在夹紧构件17中并由顶尖座23支撑。顶尖座23同样可在导向件14”上沿Y轴方向运动。该顶尖座也可位置固定地设置在床身上。由于刀架3、3’关于主轴轴线27对称地设置，因此省略刀架3’的详细描述。如同按照图3的实施例，导向件沿X和Y轴方向设置在立柱1、1’的两个彼此垂直的壁4、4’上，以有利于机器刚度。此外，两个立柱1、1’还通过横杆24彼此连接。
图7a示出按照图7的机床的俯视图。工件主轴2按照拾取原理工作。该工件主轴为了装载和卸载可从工作位置10移动到加载位置11，抓取传送设备21上的工件8，将该工件输送到加工装置并将该工件再次放置在传送设备21上。由于在立柱1、1’之间存在足够的空间，因此工件也可从机器的后侧供应。
具有两个立柱1、1’的床身也可有利地使用在磨床中。图8示出用于磨削轴的同步磨床，其中两个砂轮轴41、41’关于主轴轴线27对称地设置在工件主轴2的相对置的两侧。在此，切削力的法线分量彼此抵消，切向地作用在工件上的切削力可由支撑元件承受。通过该对称的设置以及磨削单元的相同的切深进给(zustellen)，尽管切深进给速度很高，工件挠曲仍然是可忽略的。在立柱1上砂轮轴41(类似于图3中的刀具3)可沿水平方向(X轴)和竖直方向(Z轴)移动。具有滚珠丝杠26的马达25设置作为沿Z轴方向的驱动装置。具有砂轮42的砂轮轴41可在十字滑座22上在导轨14上移动。十字滑座22可在立柱1的壁4上在导向件5上沿竖直方向(Z轴)移动。在立柱1’上十字滑座22’同样可沿水平(X轴)和竖直(Z轴)方向移动。该十字滑座带有两个砂轮轴41’、41”。所述两个砂轮轴可绕枢转轴线18(B轴)枢转。以该方式，砂轮轴41’、41”选择性地作用在工件8上。该磨床也可配备有相同的砂轮。被工件主轴2旋转式驱动的工件8夹紧在夹紧构件17中并由顶尖座23支撑。
在图1至8中示出不同的结构。所有结构的共同之处为立柱形床身以及工件主轴和具有配属的导向件的刀架在床身的两个彼此垂直的壁的角部上的结构。尽管结构紧凑，这还实现特别稳定的并且在最佳力流的情况下长时间精确工作的机床。
附图标记列表
1、1’立柱
2、2’工件主轴
3、3’刀夹
4、4’壁
5、5’导向件
6、6’主轴滑座
7 工作空间
8 工具
9 分隔壁
10 工作位置
11 加载位置
12 开关柜
13 液压和冷却器总成
14、14’、14”导轨
15 第二导轨
16 刀架滑座
17 夹紧构件
18 枢转轴线
19、19’导向靴
20 刀具
21 传送设备
22、22’十字滑座
23 顶尖座
24 横杆
25 马达
26 滚珠丝杠
27 主轴轴线
28 滚削主轴
29 窜刀轴线
30A 轴线
31 滚铣刀
32 主轴马达
33 轴承座
34 切屑输送器
35 收集箱
36 切屑导向件
37 丝杠
38 手轮
39 开口
40 顶尖
41、41’、41”砂轮轴
42、42’、42”砂轮

Claims (18)

1.用于加工旋转驱动的工件(8)的机床，具有床身、工件主轴(2)和带有刀具(20)的刀夹(3)，其中所述床身具有至少两个垂直的彼此成直角设置的壁(4，4’)，其中在床身上设置用于实施进给运动的沿竖直方向(Z轴)的导向件(5)以及用于实施切深进给运动的沿水平方向(X轴)的导轨(14)，并且其中壁(4)位于一个假想平面(E)内，壁(4’)位于一个假想平面(F)内，
其特征在于，
所述床身构造为立柱(1)，所述立柱(1)位于所述平面(E，F)的相应的一侧上，并且所述工件主轴(2)和所述刀夹(3)能彼此相对地沿至少两个彼此正交的方向这样受控制地移动，使得所述刀具(20)在所述工件(8)上的作用仅仅在各平面(E，F)的与所述立柱(1)相对置的一侧实现。
2.按照权利要求1所述的机床，其特征在于，所述工件主轴(2)设置在主轴滑座(6)上，并能与该主轴滑座一起在所述壁(4)上以导向靴(19)在导轨(14)中沿水平方向(X轴)移动，并且所述刀夹(3)设置在刀架滑座(16)上，并能与该刀架滑座一起沿着导向件(5)沿竖直方向(Z轴)移动。
3.按照权利要求1所述的机床，其特征在于，所述工件主轴(2)设置在主轴滑座(6)上，并能与该主轴滑座一起在所述壁(4)上在所述导向件(5)中沿竖直方向(Z轴)移动，并且所述刀夹(3)设置在刀架滑座(16)上，并能与该刀架滑座一起在导轨(14)上沿水平方向(X轴)移动。
4.按照权利要求3所述的机床，其特征在于，所述工件主轴(2)以及所述刀具(20)在所述工件(8)上的作用位置设置在平行于所述平面(E)的假想平面中。
5.按照权利要求2或3所述的机床，其特征在于，所述工件主轴(2)固定地设置，并且在其上侧设置用于接纳所述工件(8)的夹紧构件(17)。
6.按照权利要求1至5任一项所述的机床，其特征在于，为了3轴加工，所述主轴滑座(6)在所述床身(1)的壁(4)上可移动地设置在导轨(14)上，并且所述刀架滑座(16)在所述壁(4’)上能经由十字滑座(22)上既沿水平方向又沿竖直方向移动。
7.按照权利要求1至4任一项所述的机床，其特征在于，其中所述工件主轴(2)在加载位置(11)自动地接纳所述工件(8)，将工件输送给加工装置并接着再次放下，所述工件主轴(2)悬挂式设置，并在其底侧上带有夹紧构件(17)，并且能相对于所述立柱(1)既沿水平方向又沿竖直方向移动。
8.按照权利要求7所述的机床，其特征在于，所述工件主轴(2)设置在主轴滑座(6)上，并能与该主轴滑座一起在所述刀架滑座(14)上在导向靴(19)中的第一导轨(14)上沿水平方向(X轴)移动，并且所述刀架滑座(16)能在所述立柱(1)上的导向件(5)上沿竖直方向(Z轴)移动。
9.按照权利要求7或8所述的机床，其特征在于，其中所述刀架(3)能绕枢转轴线(18)枢转，所述枢转轴线(18)距所述壁(4’)的距离这样确定，使得所述刀架(3)和/或所述刀具(20)至少部分地穿过所述平面(E)。
10.按照权利要求1至9任一项所述的机床，其特征在于，设有两个刀架(3，3’)。
11.按照权利要求10所述的机床，其特征在于，第二刀架(3’)能在第二立柱(1’)上沿水平和竖直方向移动，并且具有刀架(3，3’)的两个立柱(1，1’)相对于主轴轴线(27)对称地设置在所述工件主轴(2)的相对置的两侧。
12.按照权利要求11所述的机床，其特征在于，其中所述工件主轴(2)在加载位置(11)中从传送设备自动地接纳所述工件(8)并在完成加工之后再次放下，所述工件主轴(2)悬挂式设置，并通过沿水平方向(Y轴)的移动能从加载位置(11)移动到工作位置(10)。
13.按照权利要求6所述的机床，其特征在于，所述机床具有两个工件主轴，所述工件主轴(2，2’)设置在所述立柱(1)的相对置的两侧。
14.按照权利要求1至9任一项所述的机床，其特征在于，为了滚削，所述刀架(3)具有带有可驱动的滚铣刀(31)的滚削主轴(28)，所述滚铣刀能沿着窜刀轴线(29)切向于所述工件(8)移动，并且为了用于制造斜齿，所述滚铣刀能够绕A轴(30)枢转。
15.按照权利要求7至9任一项所述的机床，其特征在于，所述机床具有工作位置(10)和加载位置(11)，所述工件主轴(2)能从所述工作位置(10)移动到所述加载位置(11)。
16.按照权利要求1至11任一项所述的机床，其特征在于，为了磨削加工，所述刀架(3)构造为砂轮架(41，41’)。
17.按照权利要求16所述的机床，其特征在于，所述砂轮架(41，41’，41”)绕枢转轴线(18)(B轴)可枢转地支承在所述十字滑座(22’)上。
18.按照权利要求17所述的机床，其特征在于，在十字滑座(22’)上设置两个砂轮架(41，41’)，并通过绕所述枢转轴线(18)的枢转运动能够使所述砂轮架选择性地与所述工件(8)形成磨削作用。
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