CN102821911B - 用于综合加工过程的模块化多功能机床 - Google Patents

Abstract

用于综合加工过程的模块化多功能机床能使多个单元组合起来，它们可以彼此协同的方式加工一次夹紧的待加工的工件（P），因此无需对工件进行任何的重新定位，该多功能机床包括：主轴箱（30），其能够将待加工的工件（P）设置到工作空间（A）内，并在不同的加工操作过程中实现工件围绕主轴线（ZZ1）的转动（CC1）；至少一个工作导向装置，其沿基本上平行于主轴线（ZZ1）的方向延伸，并支承至少两个工作单元（10、11、21、21ˊ、22、23、23ˊ、24、25、26、26ˊ），这些工作单元能在工作单元导向装置（42）上独立地滑动，以使它们可彼此交替地和独立地设置在所述工作空间（A）内，从而在待要加工的工件（P）上进行操作，或者设置在所述工作空间（A）之外。

Description

用于综合加工过程的模块化多功能机床

技术领域

本发明涉及用于综合加工过程的模块化多功能机床，该类型的机床具有至少两个工作单元，它们能在一次夹紧的工件上执行两种不同的加工过程。

背景技术

在机械切削形成加工领域内，特别需要有可供的单一机床，其能够在要加工的工件上执行一系列不同的加工过程。

正如大家容易理解的，在生产需要不同加工过程的机械工件的过程中，例如，车削、切齿和其它类型的铣削，旨在特定加工过程的将各个工件定位在机床上的步骤需要花费相当多的时间。因此，使用不同的机床，在单一工件上进行连续的加工过程，会占用很长时间，由此使生产率大大下降。

即使使用自动移动的系统也不见得完全有效，因为这样的系统成本和复杂程度都很高，还因为对于下一加工过程不可避免地在机床上定位时必须提供一定的公差。

因此，近年来，机床发展成使得机床在一次夹紧的待加工的工件上执行一个以上的加工过程成为可能，即无需移动工件和在另一工位上执行另外的定位操作。

在本申请同一发明人所作出的欧洲专利EP832716中，描述了此种机床的一个实例。特别是，描述了数字控制的机床，其能够在一次夹紧的工件上执行车削和切齿的操作。

除了用于夹紧和旋转工件的机床主轴箱和尾架之外，机床还包括两对导向装置，它们分别支承车削单元(或用于其它类型加工过程的刀夹架)和支承滚刀的切齿单元。然而，尽管解决了针对需要车削或铣削加工过程的那些工件的上述诸多问题，但对切齿加工来说，如果不使用锥形滚刀就不可能执行斜齿轮的滚齿加工，不同于以上所列的其它类型加工过程也存在这样的情况。因此，曾特别地设计了机床的结构来满足特殊的操作要求，但还不太容易适应各种需要。

欧洲专利EP1910003描述了允许不同类型加工过程的机床的另一实例，其也具有两个不同的导向装置，这两个导向装置分别包括车床和滚齿单元，在此情形中，滚齿单元借助于刀具来加工斜齿轮。为了提供该种能力，用于生产斜齿轮的工作单元可相对于机械工件长度的形成母线倾斜，因此，允许工具根据所需要的加工过程来进行定位。然而，在该情形中，只允许刀具来切齿，并且，它还是缺乏按照要求来使自己适应不同加工过程的能力。

欧洲专利申请EP810048还描述了一种多功能机床，其中，多个工具安装在工作单元上，一个工具放置在另一工具之顶上。然而，如此的结构需要对工作单元进行专门的设计，根据所需加工过程的类型而定，或者，在工具不需要的时候，存在着太多数量的工具。换句话说，机床不具备任何模块化的能力，这可以理解为形成单一结构的机床的可能性，其能够借助于在公共基座结构上使用特定工作单元而对构件执行特定加工过程。此外，机床不允许在工件上同时使用多个工作单元。另一方面，该专利并未描述工具对于特定加工过程如何进行运动，同时，所述结构似乎不能够在工件上执行多个加工操作。

美国专利US6,618,917描述了多功能机床的又一实例，其中，机床显示出包括布置在同一机架上的刀夹架和滚齿单元，该刀夹架例如用于车削。

该两个单元可在垂直于工件转动轴线的导向装置上移动，以便能够交替地接近工件并在工件上执行加工。

在此情形中，既不对机床提供模块化，也不允许在工件上同时使用多个工作单元。此外，由该两个单元形成的组件的运动牵涉到很大的困难，组件作为一个元件具有非标准的特征，该元件尺寸大重量重。

此外，一般来说，在上述这些多功能机床中，以及其它类型的机床中，例如，在WO2006/106317、EP1574273、EP1726387、EP1190792以及US5,127,140中所描述的那些机床，不可能获得与借助于使用两个单独机床获得的特性相比拟的工作特性，这种不可能性在于，这些工作特性需要有合适的多功能的工作单元，由于工作单元体积大重量重以及技术上的特征，这些工作单元不能达到与传统机床相同的特性。

与上述机床相关联的或无论如何可从以上所列专利中获知的另一问题在于，不可能获得同时要求车削、滚齿和螺纹铣削等加工过程的复杂工件，没有一个上述机床能够在一次夹紧的工件上对机械部件进行车削、滚齿和螺纹铣削操作。

发明内容

因此，摆在本发明面前的技术问题是提供一种切削机床，其能够弥补以上对于现有技术所述的各种缺点。

该问题由根据权利要求1所述的用于综合加工过程的模块化多功能机床来予以解决。

本发明其次的特征定义在对应的从属权利要求书中。

本发明具有某些显著优点。主要优点在于，根据本发明的多功能机床能够获得复杂的加工过程，包括滚齿和螺纹切割，这些过程借助于铣削，借助于能够加工工件的多个单元的组合来进行，这些单元彼此合作，只需一次夹紧工件，因此无需对工件进行任何重新的定位。根据特定的生产要求，该机床结构能以简单方式和所含相对低的成本获得工件在加工中的很大灵活性。

因此，根据本发明的多功能机床在工件的复杂加工中还提供了很大的经济性，这是由于加工过程的集成性，无需再将工件移动到其它的机床上去。

最后，根据本发明的机床能够获得可与使用两个单独机床所获得的性能相比拟或超过它的性能。

另一优点是本发明机床使用了简单的工作单元和工件夹持系统而提供的，因此无需形成专用的单元以集成的方式来执行加工过程。出于同样的原因，根据本发明的机床可容易地适应几乎全部范围的加工过程，能够以模块化的方式形成，因此，在一个部门里就可实现所有可能的要求。

附图说明

从以下对借助于非限制性实例给出的某些形式实施例的详细描述中，本发明其它的优点、特征和实施方式将会变得更加清晰。现将参照附图中诸图，其中：

图1是根据本发明示范实施例的机床示意图；

图2A、2B是根据两个不同形式实施例的两个示意图，它们示出第一工作单元和相应的运动方向；

图3是图示切齿单元和相应运动方向的示意图，其显示图1机床的细节；

图4A、4B是根据两个不同形式实施例的两个示意图，它们示出磨轮中心和相应的运动方向；

图5A、5B是根据两个不同形式实施例的两个示意图，它们示出多用切齿单元和相应的运动方向；

图6是显示具有轨道旋转滚齿主轴箱的一单元和相应运动方向的示意图；

图7是显示用于热处理的单元和相应运动方向的示意图；

图8A、8B和8C分别是平面图中的支承支架示意图和侧视图中的该支承支架两个相应形式实施例的两个示意图；

图9A至9C是显示根据本发明的机床功能的示意图；以及

图10是显示本发明第二形式实施例的螺纹铣削以及正齿轮和斜齿轮切齿单元的示意图。

具体实施方式

先参照图1，根据本发明的机床包括床身(图中未示出)，其具有主轴箱导向装置43，在主轴箱导向装置43上放置(最好能滑动地放置)主轴箱30，该主轴箱30借助于合适的夹紧装置301能够安装待加工的工件P。例如，借助于一对成型导向构件(图中未予示出)来形成主轴箱导向装置43，它允许机架在其上滑动。

主轴箱30至少允许工件P围绕轴线ZZ1的转动CC1，该轴线ZZ1基本上平行于工件P本身的长度。工件的夹紧装置301示意地显示在图1中，夹紧装置301既可以是适于直接从棒材来进行加工的类型，也可以是带有夹头或爪式卡盘型的系统以对已经切割的工件形成外部或内部的夹持。

因此，工件P可以从棒材来形成，也可从已经切割的个别工件中来形成。

如下文中将可看到的，除了上述CC1转动之外，主轴箱30还可执行沿着其它轴线的运动，它们将在下文中予以说明。

较佳地，根据本发明的机床还包括也安装在导向装置43上的尾架31，其能够执行围绕基本上平行于上述轴线CC1的轴线ZZ2的转动CC2，尾架31设置有夹紧装置311。如下文中将更详细地可看到的，尾架31还可回撤，以释放开工件P并允许在先前啮合在尾架31内的工件P的端部区域内进行加工。为此，尾架31可在导向装置43上滑动，以便可撤回并能够移离工件P。

参照图1，应该指出的是，在使用两个工作单元导向装置41和42的情形中，证明本发明特别地有利。

工作单元导向装置41和42还固定到床身上，并彼此平行地并平行于主轴箱导向装置43布置。三个导向装置41、42和43可定位在单一平面上或多个面上，也可以彼此成一定角度，以便于床身本身的构造。多个工作单元导向装置中的第一导向装置41支承能够执行至少车削操作的工作单元10，至少两个不同的工作单元放置在第二导向装置42内，尤其是螺纹铣削和斜齿轮切齿单元21以及另一正齿轮切齿单元22。

尤其是，在图1所示的实施例中，根据本发明的机床包括至少两个工作单元，它们用来在机械工件上执行不同的加工过程，分别是螺纹的锉齿和铣齿以及滚齿，两个工作单元由在第二工作单元导向装置42上滑动的两个机架支承。工作单元导向装置还可具有主轴箱导向装置43的特征，因此包括一对可让机架在其上滑动的成型导向构件。

如下文中将会变得明白的那样，这里所描述的那些工作单元的组合排他地代表了这样机床实施例的一个实例，该机床能够在一次夹紧的工件上执行车削、螺纹铣削以及正齿轮和斜齿轮切齿，这在机械加工过程的领域内是非常迫切的要求。

然而，除了以上所述的单元之外，在本发明所能获得的各种组合中，应该注意到也可在同一个导向装置上或在相对的导向装置上安装两个相同或相似的单元。例如，可采用两个车削单元10或11(例如，像传统的4轴车床)。

在特殊情形中，也可有两个其它类型的相同工作单元，例如锉齿单元。此外，单元10和11能够支承另一中心(图中未予示出)，尤其是在铣削螺纹过程中用来支承正在加工的工件，这样有利于总体的尺寸。如此的操作对于传统的前中心的机架来说是不可能的，如前所述，即使使用可从尾架的孔中撤回的中心，也会有很大的难度。

因此现将给出对于上述形式实施例的描述，其基本上能够车削、锉斜齿轮和正齿轮以及铣削螺纹，显然，本发明同样的理念还可应用于许多其他的加工过程，然而，其中某些过程将在下文清晰地予以描述。

参照图1，第一工作单元导向装置41支承着用于车削和/或铣削和/或钻孔加工过程的单元10，该单元用有多个位置的旋转刀夹架来表示。应该指出的是，刀夹架10类似于与现代CNC车床中使用的刀夹架相同的那种刀夹架，因此，将不再作详细描述。然而，使用标准元件可以简单方式来生产出机床，无需合适地设计部件。

较佳地，刀夹架10可执行沿着轴线X、轴线Z和轴线Y的运动，所述轴线X垂直于工件P的转动轴线，而轴线Z平行于工件P的转动轴线，轴线Y垂直于前两根轴线。此外，还可执行围绕水平轴线的转动B和存在于工具旋转马达驱动中的转动C。因此，应该指出的是，沿轴线X的运动包括执行接近工件P/远离工件P的运动。

作为刀夹架的替代方案，可借助于在某一工位内旋转的主轴箱，来提供用于车削和/或铣削和/或钻孔加工过程的单元10，所述工位具有工具变换和综合的多工具库。显然，在此情形中，将会有工具的转动C，然而，该工具将个别地取自工具库中，其优点在于能够提供任何数量不同的工具。在任何一种情形中，如前所述，单元10和11可彼此交替使用，也可彼此组合地使用，例如，设置在单一导向装置上和分开的导向装置上。由于单元11的工具库也可具有上百个工具的容量，这可证明是有利的。

借助于两个可在同一导向装置上滑动的分开的机架，可在第二工作单元导向装置42上布置螺纹铣削和斜齿轮切齿单元21以及正齿轮切齿单元22。

两个单元21和22可独立地在导向装置42上滑动，以使它们可彼此交替地和独立地设置在工作空间A之内或之外。所谓工作空间A一般地定义为一个区域，工作单元可在该区域内对工件P操作。显然，工作空间会根据要执行的加工过程类型而变化，如果必要的话，可根据加工过程所涉及的工件P的部分来变化。换句话说，显然，当必须进行局部的加工过程时，例如在工件P的一部分上进行锉齿时，工作空间A将围绕该部分定位，而当要在工件P的全长上执行螺纹切割的情形中，工作空间A基本上对于整个工件P而延伸。

因此，根据本发明的机床可与多个工作单元一起工作，工作单元具有彼此不同的特征，使工作单元进出该工作空间A。在图1中，工作空间A与工件的整个长度相一致，这样确保在每个工作单元处对工件进行完整的加工。然而，如以上所强调的，也可形成较为局部的工作空间A。

为了能够将工作单元带入工作空间之内或之外，每个单元因此可独立地在导向装置42上移动，与已知的机床不同，该导向装置42具有一定的长度，以便延伸超过主轴箱30和尾架31所占据的位置，这样，就能够移动工作单元远离工作空间A。

换句话说，导向装置42将具有工作部分42’和两个停留部分42”，在工作部分42’，每个工作单元21和22可在工件P上执行相应的加工过程，而在停留部分42”，工作单元可放置成允许另一个单元进入到工作部分内。

正如将会容易地理解的那样，示范实施例描述了导向装置42支承两个工作单元的情形；然而，可提供任何数量的工作单元，只要提供有足够长度来容纳一个以上工作单元的停留部分42”。

为了能够执行所要求的加工过程，工作单元的运动将至少与工件P的转动相协调，但最好每个工作单元的运动还与其它单元的运动相协调，这样，能够在工件P上执行同步的和/或同时的加工过程。

尤其是，在本示范的实施例中，切齿单元22将能执行沿着轴线X1、轴线Z1和轴线Y1的运动，所述轴线X1垂直于工件P的转动轴线，而轴线Z1平行于工件P的转动轴线，轴线Y1垂直于前两根轴线。此外，还可执行围绕轴线Y1的转动B1，该转动实现工具的转动，并执行允许工具支架转动的转动A1。因此，应该指出的是，沿轴线X1的运动包括执行接近工件P/远离工件P的运动，而沿轴线Z1的运动除了在加工工件P的过程中使用之外，其还能够将工作单元带入工作空间A之内或之外。尤其是，在图1中，单元22放置在工作空间A之外，在导向装置42的停留部分42”内。

因此，切齿单元22包括铣削和滚刀心轴，有可能可同时安装用于螺纹滚铣的铣刀或用于盘或螺纹磨削的磨轮。

工具的转动B1与主轴箱和尾架的轴线CC1、CC2同步地发生，以便能够执行随工具的铣削和/磨削操作，产生连续的螺纹，获得各种类型的齿轮。转动B1还可与刀夹架10的轴线C同步，以便能够进行锉齿，同时，借助于两个加工过程对同一工件的轮齿倒角，所述加工过程由彼此同步的2个不同单元同时进行。

仍然根据优选形式的实施例，螺纹铣削和斜齿轮切齿单元21可沿着轴线X3、轴线Z3和轴线Y3运动，所述轴线X3垂直于工件P的转动轴线，而轴线Z3平行于工件P的转动轴线，轴线Y3垂直于前两根轴线。此外，还可执行转动C3，并实现切齿工具210的转动和另外两个转动C3和D3，它们使切齿工具能够相对于工件P的转动轴线ZZ1倾斜成角度α和β。因此，应该指出的是，沿轴线X3的运动包括执行接近工件P/远离工件P的运动，而沿轴线Z3的运动除了在加工工件P的过程中使用之外，其还能够将工作单元带入工作空间A之内或之外。尤其是，在图1中，单元21放置在工作空间A之内，在导向装置42的工作部分42’内。

根据所执行加工类型和/或加工过程本身，来改变工具210轴线ZZ1和待加工工件P的主轴线之间的倾斜角度α和β的可能性，使得有可能不同于根据现有技术生产的机床而在工件P上执行任何类型的加工过程，包括用锥形滚刀加工循环螺纹、斜齿轮切齿，以及其它类型复杂的齿轮切齿。例如，根据“Gleason”、“Klingeinberg-Pallod”系统或类似系统，就可执行对带有直的或螺旋形的轮齿斜齿轮的锉齿。因此，一般地说，切齿单元21使得能够生产出带有直的或螺旋形齿的斜齿轮，并且，在实践中，根据轮齿和用于控制的软件，可执行所有已知类型的不同斜齿轮的切齿。从理论上说，以悬臂方式地安装有滚刀的同样的单元21可制造正齿轮，但很显然，产量通常不低于专用的正齿轮切齿单元22。

还应该指出的是，根据本发明的机床能够使用特征类似于那些专用于单一类型加工过程的个别机床的特征的工作单元，该机床可容易地受到控制，因此，为了获得所要求的加工过程，本技术领域内的技术人员将可进行编程。

如上所述，根据本发明的机床部件的运动可彼此协调，从而，根据预定的顺序，取得为执行不同的加工过程而进行的运动的同步性。

为了控制先前针对主轴箱和尾架以及针对个别工作单元所说明的运动轴线，机床还包括控制装置，最好是CNC型的控制装置，其控制运动轴线以便执行所要求的操作和获得所要求的加工顺序。

能够管理和协调机床各个轴线的控制装置在业内是公知的，例如，由SiemensAG出品的数控Sinumerik840D，在其标准版本中允许控制31根轴线，因此，足以实现前述的各种功能。然而，在任何情形中，总要提供能够增加受控轴线数的集成模块单元。因此，即使在机床提供数量比前述三个实例多的工作单元的情形中，仍能够容易地控制它们的运动。

因此，以上说明的操作原理也可容易地应用于与以上所述的结合使用或是作为替代形式的其它工作单元中。尤其是，该特征使得能够形成容易地适应不同加工要求的模块化机床。此外，使用单一控制器允许同样的控制软件应用于所生产的不同机床版本里。例如，机床可具有单一的软件版本，其能够管理可被执行的所有各种加工过程。因此，根据所呈现的工作单元模块，就可达到特定的功能，或者相反。

一般来说，根据本发明的机床可用于车削、在各种单元上的螺纹铣削和铣削、各种现有类型的正齿轮和斜齿轮的切齿、圆柱形和轮廓磨削、齿轮和螺纹的磨削、旋转和热处理的加工过程。该清单不应看作穷举，通过应用本发明的原理，还可获得其他可能的加工过程。

不管怎样，现将参照图2A至8C给出与可用于机床中的主要单元有关的某些特征，它们与同一导向装置上成组的两个或更多个单元相连。

如先前已经强调过的，除了使棒材和/或工件旋转的沿两个方向的转动运动CC1之外，主轴箱30还可具有多种运动。第二种运动其实可以是沿主轴箱自身轴线ZZ1的方向，使其可无约束地移动，第三种运动是沿水平平面上的正交轴线XX1的运动，以使其在水平平面内位移，而第四种运动是沿着垂直轴线YY1的位移，以使轴线进入不同的垂直位置。这些运动可以是个别的运动，或是1根至4根轴线彼此组合起来的运动。还在该情形中，对机床的控制将能确保各种运动完全的同步；然而，显然，从理论上来讲，如此的运动可用齿轮或皮带传动来实现。

就尾架31来说，它可具有与主轴箱30相同的沿相应轴线XX2、ZZ2、YY2和CC2的运动。而且，还可能提供第五轴线BB2，用于相对于垂直的轴线Y的圆周转动。

如上已经强调的，尾架31有利地具有沿着轴线ZZ2的运动，这允许尾架沿该方向离开工件而撤回。

此外，尾架可具有可撤回的中心(图中未予示出)，它与转动轴线成一体，并可移动而允许其沿轴线Z撤回，留下尾架自身的夹紧系统。这样，尾架的夹紧系统可抓住尾架而不是工件本身，从而就可在正在加工的工件上使用尾架。因此，通过致使中心回移，就可脱开夹紧系统，该夹紧系统可用来使自身在正在加工的工件上关闭。该种可能性再次允许不同的加工过程有最大的灵活性，根据本发明的机床就有可能获得这样的灵活性。

就机床的工作单元来说，现将给出其某些特征的综述，这些特征涉及根据本发明的机床优选形式实施例已经描述的那些工作单元，还将指出它们可能拥有的某些较佳的特征。

首先，单元10用于主轴箱单元和/或刀夹架所执行的车削和/或铣削和/或钻孔等加工过程，这些过程可以基本上类似于现代CNC车床的方式来进行，因此具有标准化的特征，为此原因，将不再作详细的描述。

因此，螺纹铣削和斜齿轮切齿单元21能够加工夹紧在主轴箱和尾架上的工件，执行与机床上的单元转动C相同步的加工过程，或者也与切齿和铣削单元的转动B同步的加工过程，以便能够同时地工作。还可存在有与用于斜齿轮切齿的单元相类似的其它单元(图中未示出)，该其它单元有相同的运动轴线，代之以对切削工具的安装，该单元可安装特定形状的磨轮用于磨削斜齿轮，而不是安装切削成形工具。

除了已经指出过的之外，正齿轮切齿单元22还可安装带有多个工具的心轴，心轴可按照其自身轴线B1移动，例如，用于预磨削或预研磨的铣刀，然后，安装用于研磨的铣刀或用于磨削的螺纹磨轮，以便能够用单一单元就可获得两种加工过程，既不变换工具也不传送到其它单元。

作为一种替代方式或与上述单元相关联的方式，根据两个替代形式的实施例，可以有磨削单元23和23’，它们图示在图4A和4B中。如此的单元使得能够在圆柱形上磨削，或在其它形状的工件上磨削(带有成型的圆盘形磨轮)，和/或使得能够安装借助于与主轴箱和尾架轴线的同步而用来磨削诸如齿轮、花键和自由外形之类的外形的螺纹型和/或槽形磨轮。此外，通过使用连续的螺纹磨削器，就能磨削渐开线轮廓的齿轮型式。该单元还可与合适的研磨装置互锁起来，以重新定形连续的磨轮。

还是在该情形中，该单元安装在工作单元导向装置41、42之一上，其有可能沿着平行于导向装置的轴线Z2运动，以便交替地设置在工作空间A之内和之外。除了轴线Z2之外，还可有沿着轴线X2和Y2的位移，前一种运动能作接近/移离待加工工件的运动，而第二种运动垂直于另两个运动。较佳地，除了磨轮的转动C2之外，还可提供围绕轴线Y的转动B2。

该单元还可与控制器接口，以使转动C2与主轴箱的转动CC1和正齿轮切齿单元22的转动B1同步。这使得能够在工件P上同时地执行切齿操作和磨削操作。

因此，磨削单元23或23’的存在使得有可能提供根据本发明的带有磨削能力的机床，该磨削能力基本上对应于现代CNC磨床的那些能力。

作为另一替代方案，并可如在图6中注意到的，机床可具有轨道转动单元24，该单元用来执行螺纹加工过程的旋转过程，或在与主轴箱和尾架的转动CC1和CC2协调转动的轴线上的成形，并以可选的方式实施运动X4、Z4、C4、A4、Y4。显然，单元24还可安装在导向装置41和42之一上，并连同其他单元的轴线Z上的其它导向装置，其它单元既可以是上面的也可以是下面的。

作为另一替代的或附加的形式，可提供特殊单元25，其仍安装在导向装置41和42之一上，并且可例如支承用于感应硬化热处理的感应器250。这将使得能够在待加工的工件上执行热处理，以便用该单元来热处理由其它单元粗加工的工件，以便然后仍在单一的加工循环过程中，借助于用另一单元的磨削或研磨来抛光它。在该情形中，所需要的运动轴线是轴线Z5、X5，以及在各种应用中的转动B5(围绕垂直轴线的转动)和Y5轴线(垂直运动)，以便能够跟从工件的任何位置。

最后，支承单元26的存在是特别地有用，或者基于加工过程类型而为合适形状的单元，其包括支架260，可以是特别地有用。尤其是，可以有既是刚性的又带有回转轴承的转动支架260，或是滑动支架260’。支承单元安装在机架上，机架至少具有沿着轴线X6和Z6运动的可能性以及可选的沿轴线Y6的运动，以便可垂直地将自身插入。

借助于支承单元，可支承待要加工的工件，以使工件P的挠度为最小，尤其是在长工件或悬臂形式加工过程的情形中。

因此，由于互相协调的缘故，在与螺纹铣削和斜齿轮切齿单元21和/或正齿轮切齿单元22相连时，该单元证明是特别地有利，这可确保机床最大的灵活性。

例如，在加工小工件的过程中或在不需要进一步支承的加工过程的情形中，可将其保持在工作空间A之外，如果需要的话，则可带到工作空间A内，以便与其它单元相协调。

最后，机床可包括“费洛(Fellow)”切齿单元27，其可执行沿着轴线X7和Z7的运动，这两根轴线分别垂直于和平行于导向装置42。该单元还包括切齿主轴箱，该主轴箱允许在轴线X7和Z7定义的并支承切齿工具的平面内作转动B。在此情形中，工具可执行纵向方向沿轴线ZZ7的运动，以及按照转动C7与主轴箱的转动CC1同步的转动，以及与工具沿着轴线ZZ7的移动同步的转动CC7。这样，形成螺旋形的导向装置，其为如此类型的加工过程所需要。导向装置可借助于机械系统或电气系统来形成，借助于与专用于“费洛”切齿的机床相类似的实施例来形成，因此，它们的特征为本技术领域内技术人员所公知。

为了提高如此单元的应用灵活性，还可设置有沿轴线Y的运动，以便能够提升和下降整个加工主轴箱。

有了该单元，就有可能进行所有盲式切齿：内部和外部的、偶联的、还有斜的、正交的或倾斜的前切齿操作(这归因于轴线B、主轴箱转动)。可以认为，主轴箱具有用于工具的机械标准空间，但也可以是电子式的，通过使用线性马达，就能够使用轴线X或Z，或组合起来使用，这根据工具工作轴线的方向来定，在任何情形中提供也与轴线X和Z无关的运动。

如以上已经强调的，有轴线C和B的所有单元彼此同步，因为加工过程也是同时进行的，或在任何情形中具有相同的极轴。除了如此的单元之外，还可提供埋头单元，并且可有与合适的加载/卸载单元形成一体的入口，用以代替加工好的工件。

应该指出的是，前面所述的单元可以任何方式和任何数量组合在根据本发明的机床上，将两个或更多个单元安装在同一导向装置上。该特征使得能够在机床内提供模块化，模块可根据所要求的加工过程来形成。尤其是，应该理解到，通过将所有的单元安装在单一的导向装置42上，便可形成同样的发明理念。特别是，根据优选形式的实施例，模块单元将安装在导向装置42上，而主要的车削和/或铣削和/或钻孔单元将安装在另外的导向装置41上。

因此，参照图10，就可得到根据本发明机床的另一实施例形式的详图，其中，铣削工具210和正齿轮切齿工具220安装在同一单元22’上。尤其是，如此的加工过程可借助于单一工具200来执行，该工具200包括铣刀210和滚刀220，它们可围绕同一轴线转动。铣刀210的直径大于滚刀220的直径，这样，在螺纹铣削或斜齿轮切齿加工过程中，滚刀220不会干预工作空间A。因此，如此单元的结构使得能够借助于转动运动和/或平移运动来彼此独立和交替地利用两个工具210和220，这就有可能使工具交替地进入工作空间A内。

在特殊的情形中，单元22’具有细长的支承件222，其使得在整个工具200的一端被支承的同时另一端连接到主轴箱221。诸部件因此借助于基座223而安装到导向装置42上，尤其是，这使得上述的转动运动和平移运动能够执行。该方案的优点在于，允许滚铣单元强度很大，同时，还能执行斜齿轮和螺纹的加工。

还应该指出的是，就上述构造来说，该单元还能执行围绕另一轴线的转动运动C1，以使两个工具210和220独立地在工件上进行加工，尤其是，还执行前面的加工过程。

一般来说，根据生产要求，多个单元的组合因此能使同一工件上的加工过程具有最大的灵活性。由于对所有的加工过程采用了一次性的夹紧，就能大大地减少加工过程循环的时间，否则的话，加工过程会需要好几台机床和/或设备物件。此外，该特点还允许加工过程的集成化，不再需要移到其它机床上。这样，还降低了整个安装成本，因为单个多功能机床的成本小于多个机床和相应设备的总成本。

还应该记住，对于单一加工过程来说，许多加工过程要比在机床上进行加载/卸载的时间快。另一方面，由于夹紧系统的缘故，能确保加工过程有更高的精度，这是基于工件完全由各种不同单元进行加工，而无需取下，实际上保证了完全的同心度。

以下的事实提供了另一优点：机床随简单的工件夹紧系统移动，而单一加工过程的机床为了再次加工必须分别地具有各自的夹紧系统，这些夹紧系统常常是很昂贵的，并专用于每一个加工细节。

此外，CNC控制器以同步方式控制着所有单元，允许完全自动地管理加工过程。如果需要的话，还可附加地设置后处理单元来测量工件和纠正加工过程中的测量值，这样就可自动化地操作机床，无需有人操纵，且工作连续化，使得加工非常经济合算。还可设置工具轴线的应力监视系统，在加工过程中如果出现磨损或异常就可中断加工。

至此已经参照优选的实施例形式描述了本发明。应该理解到，还可存在有吸纳同样发明内核的其它形式的实施例，所有这些实施例都落入下文披露的权利要求书的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于综合加工过程的模块化多功能机床，其包括：适于夹紧待加工工件(P)的主轴箱(30)，以将工件放置在工作空间(A)内并在不同加工操作过程中执行工件(P)围绕主轴线(ZZ1)的转动(CC1)；第一工作导向装置(41)以及至少一个另一工作导向装置(42)，所述第一工作导向装置(41)支承车削或多工具单元(10)，所述工作导向装置(41、42)沿基本上平行于所述主轴线(ZZ1)的方向延伸，其特征在于，所述机床包括用于螺纹铣削和/或斜齿轮切齿(210)的加工过程的工具以及用于正齿轮切齿(220)的加工过程的工具，这两种所述工具与在所述另一工作导向装置(42)上可移动的至少一个另一工作单元(21、22、22’)相联，所述用于螺纹铣削(210)的加工过程的工具以及所述用于正齿轮切齿(220)的加工过程的工具借助于平移运动和/或转动运动而在所述另一工作导向装置(42)上可移动，以便能够彼此交替地和独立地设置在所述工作空间(A)内，以为了在待加工的工件(P)上进行操作，或者设置在所述工作空间(A)之外。

2.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述用于螺纹铣削和/或斜齿轮切齿(210)的加工过程的工具以及所述用于正齿轮切齿(220)的加工过程的工具都安装在单一的铣削和切齿单元(22’)上。

3.如权利要求2所述的机床，其特征在于，所述用于螺纹铣削和/或斜齿轮切齿(210)的加工过程的工具以及所述用于正齿轮切齿(220)的加工过程的工具在同一转动轴线(B1)上可转动。

4.如权利要求2或3所述的机床，其特征在于，所述用于螺纹铣削和/或斜齿轮切齿(210)的加工过程的工具的直径比所述用于正齿轮切齿(220)的加工过程的工具的直径大。

5.如权利要求2或3项所述的机床，其特征在于，所述铣削和切齿单元(22’)包括可在支承工作主轴箱(221)的所述导向装置(42)上移动的基座(223)，所述工作主轴箱(221)包括细长的支承件(222)，该支承件(222)用于支承所述用于螺纹铣削和/或斜齿轮切齿(210)的加工过程的工具的一端或者所述用于正齿轮切齿(220)的加工过程的工具的一端。

6.如权利要求2或3项所述的机床，其特征在于，所述用于螺纹铣削和/或斜齿轮切齿(210)的加工过程的工具以及所述用于正齿轮切齿(220)的加工过程的工具被制造成单一本体，分别呈位于细长工具(200)上的铣削刀和滚刀的形式。

7.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述用于螺纹铣削和/或斜齿轮切齿(210)的加工过程的工具以及所述用于正齿轮切齿(220)的加工过程的工具支承在两个相应工作单元(21、22)上，所述两个工作单元(21、22)的运动至少与工件(P)的转动(CC1)相协同，所述至少两个工作单元(21、22)能够独立地在所述工作单元导向装置(42)上滑动，以使它们可彼此交替地和独立地设置在所述工作空间(A)内，以在待加工的工件(P)上进行操作，或者设置在所述工作空间(A)之外。

8.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述主轴箱(30)设置在主轴箱导向装置(43)上，并与尾架(31)相联，所述尾架(31)能够在所述主轴箱导向装置(43)上滑动，以便能够交替地实现借助于夹紧装置(310)的对工件(P)夹紧和对工件(P)一端的释放，以在所述端部区域内实施加工过程。

9.如上述权利要求1所述的机床，其特征在于，所述导向装置(41、42、43)彼此平行。

10.如权利要求8或9所述的机床，其特征在于，包括数控装置，该数控装置用于使所述两个工作单元(21、22)的运动与工件(P)的转动(CC1)协同，以在主轴箱(31)上执行对一次夹紧的工件(P)中的加工过程的预定顺序。

11.如权利要求8或9所述的机床，其特征在于，所述两个工作单元(21、22)中的至少一个具有相应工具的主工作轴线(C3)，该轴线定向成形成相对于待加工的工件(P)的转动轴线(ZZ1)的倾斜角度(α、β)，这些倾斜角度可根据所执行加工过程的类型和/或加工本身的过程而变化。

12.如权利要求8或9所述的机床，其特征在于，所述工作导向装置(42)包括停留部分(42”)，当另一工作单元正在加工工件(P)时，一个工作单元放置在该停留部分(42”)内。

13.如权利要求1－3，7－9中任一项所述的机床，其特征在于，还包括支承单元(26；26’)，其带有安装在所述至少一个工作导向装置(42)上的支架(260；260’)并适于交替地设置在所述工作空间(A)内，以在进行加工时对工件(P)提供支承，或者设置在所述工作空间(A)之外。

14.如权利要求1－3，7－9中任一项所述的机床，其特征在于，包括两个或更多个单元，在这些单元中有：车削和/或铣削和/或钻孔单元(10；11)、螺纹铣削和斜齿轮切齿单元(21)、正齿轮切齿单元(22)、磨削单元(23；23’)、绕轨道转动的单元(24)、用于热处理的专用单元(25)、带有支架(260；260’)的支承单元(26；26’)，它们安装成彼此独立地在同一工作导向装置(42)上滑动以及可沿所述导向装置(42)移动。