CN103624335A

CN103624335A - 工具装置

Info

Publication number: CN103624335A
Application number: CN201310364615.8A
Authority: CN
Inventors: 马提亚斯·普莱辛
Original assignee: Liebherr Verzahntechnik GmbH
Current assignee: Liebherr Verzahntechnik GmbH
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2014-03-12
Also published as: DE102012018358A1; EP2700466A2; US20140051339A1; EP2700466A3; US9346142B2; JP2014037051A

Abstract

本发明涉及一种用于诸如磨削盘的旋转加工工具的工具装置，所述工具装置具有通过轴承组可旋转地容纳在外壳中的主轴，包括工具心轴的工具架可被夹紧到所述主轴上以用于固定工具。根据本发明，带有所述工具的所述工具架可被夹紧到所述主轴上，使得所述轴承组的至少一个前轴承和所述轴承组的组中心被所述工具心轴和/或所述工具所包围。

Description

工具装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的工具装置，和利用这样的工具装置的加工系统。

背景技术

从现有技术中获知了用于旋转加工工具（如展成和仿形磨削机）的用来固定工具（尤其是磨削盘）的工具装置。在这些展成和成型磨削机中，一个难题在于，由于事故，在工具架出现加工力变形，该变形被传递到其它的机器零件和机器外壳。

通常，工具被夹紧到心轴上，该心轴接着通过陡的圆锥卡盘被放置到工具主轴上，被撑牢，从而被驱动。这些装置存在不平衡以及由于长的上部结构而存在摆动效应。同时，刚度随着装置的长度而降低。

为了抵消上文解释的不需要的效应，随着工具宽度的增加而需要反向轴承。通常，由于工具心轴和主轴被设计成一体，且工具设置在主轴轴承附近，通过较窄的工具，可以省去反向轴承。

主轴通常由集成电动机或带驱动。必须设计有轴承（例如，高精密度球轴承），使得可以获得充分的连接刚度，且尤其是在高速下。出于此目的而需要的轴承主要被设计为抗摩擦轴承，且在不同的设计中是可利用的（如，单列万向轴承）。为了增加刚度，轴承以不同的方式（如以O-布置、X-布置、串联-O-布置、或串联-X-布置）被设置或配对和偏置。在主轴机构中，轴承的布置变化非常多，且取决于各自的使用条件。

通常，通过工具心轴实现将工具安装在主轴上。工具心轴经常通过中空柄部圆锥体和夹紧套筒与主轴一起被撑牢。通常，中空柄部圆锥体位于工具架中，包括夹紧套筒的中空柄部圆锥容器位于主轴中。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于旋转的加工工具的工具装置，通过该工具装置，一方面，可以实现工具的稳定的和牢固的布置，另一方面，使快速、灵活和舒适的工具更换成为可能。

根据本发明，通过具有权利要求1的特征的工具装置和通过具有权利要求10的特征的加工系统，解决了这个目的。

根据本发明的用于旋转的加工工具、尤其是用于用来齿轮磨削的硬细齿轮磨削机的工具装置包括通过轴承组可旋转地容纳在外壳中的主轴，在该主轴上，包括工具心轴的工具架可被夹紧，以用于固定工具。根据本发明方案，具有夹紧的工具的工具架被固定在主轴上，使得轴承组的至少一个前轴承和轴承组的组中心被工具心轴和/或工具所包围。包括至少一个轴承对的轴承组几乎完全设置在工具心轴和/或工具的下方。因此，获得了高的牢固性，使得即使具有更宽的工具，也可以省去反向托架。

本发明的在工具下方的主轴轴承的布置导致工具装置的更加紧凑的和缩短的结构，从而可加工更加复杂的工件，且减少了干扰轮廓。而且，与具有反向轴承的常规装置相比，由于更宽的工具的悬臂式支撑，实现了相当大的成本降低。

优选地，根据本发明的工具装置的主轴在外壳中通过至少一个轴承对被支撑，其中，尤其优选的是，轴承组的轴承对中的至少一个前轴承被完全地设置在工具心轴和/或工具的下方。轴承可以在它们的水平轴上的可想象的所有位置。

由至少一个轴承对组成的所述轴承组优选可以包括抗摩擦轴承，尤其包括主轴轴承。然而，原则上，根据本发明，从现有技术中获知的轴承装置的所有可能性是可想象到的和可能的。

轴承组例如也可以包括磁轴承、液体动压轴承、静压轴承、空气静压轴承、或气体动压轴承。

当根据本发明的工具装置的工具架包括工具心轴、夹紧套筒，尤其是中空柄部圆锥形夹紧套筒、和夹紧盖时，这被认为是特别优选的。形成工具心轴，使得工具心轴与主轴可控地连接，且该工具心轴包括用于工具的支架，使得工具可安装在工具心轴上。夹紧盖被用来将工具固定在工具心轴上。

优选地，中空柄部圆锥形夹紧套筒可以是工具架的一部分，且设置在主轴和工具心轴之间。可选地，夹紧套筒可以是主轴的一部分。中空柄部圆锥形夹紧套筒和中空柄部圆锥形容器设置在心轴中，中空柄部圆锥体在主轴中。中空柄部圆锥形夹紧套筒被手动地轴向驱动，以便将工具心轴夹紧到主轴上。反向自动中空柄部圆锥形夹紧套筒、具有螺钉的短的圆锥形容器、具有螺钉的圆柱形容器、或陡的圆锥形容器同样是可以的，且可以轻易实现。通过所有这些结构，获得了高的牢固性而不需要反向轴承。因此，通过更换包括被夹紧的工具的工具心轴，可以实现快速简单的工具更换。

优选形成主轴，使得其包括中空柄部圆锥体或者可选的中空柄部圆锥形容器。

根据本发明的工具装置的特别有利的实施方式提供了在工具装置的旋转期间起到修正不平衡的作用的平衡元件（也叫平衡头），该平衡元件至少几乎完全容纳在主轴中，使得平衡元件被工具围绕。通过这个方案，实现了仅需要一个平衡元件就可以更换工具和多个工具心轴。这里，发生了自动平衡。

除了集成的平衡元件外，一个或两个手动的平衡环可设置在磨削盘的两侧。

然而，还可以想到，集成在主轴中的平衡元件被形成作为环，因此，中空柄部圆锥形夹紧套筒以常用的设计被设置在自由空间中。

根据本发明的以上目的也可以通过硬细齿轮磨削机，尤其是具有权利要求10的特征的展成和仿形磨削机来解决。

附图说明

结合附图中的示例性实施方式，现在将详细地说明本发明。

图1示出根据现有技术的展成和仿形磨削机的简化示意图；

图2示出根据优选的示例性实施方式的展成和仿形磨削机的根据本发明的工具装置的局部剖面图；

图3示出对应于图2的另一个优选的示例性实施方式的图示。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的展成和仿形磨削机的简化示意图。该机器具有已知的结构，因此将不详细地解释。在展成和仿形磨削机示意透视图中，对于展成或仿形磨削的不同的运动方向被示出。图示示出了该机器的六个标准轴，该标准轴可被划分为三个线性轴X1、Z1、V1和三个旋转轴A1、B1和C2。旋转轴A1起到将工具旋入的作用，旋转轴B1负责所用工具的旋转运动，旋转轴C2指定未示出的位于工具台上的待被机械加工的工件的旋转运动。三个线性轴X1、Z1和V1分别用于每个工具的径向运动（X1）、工具的进给运动（Z1）、和工具的切向运动（V1）。

在工件台上加工夹紧工件的切割速度可以通过围绕旋转轴B1的旋转速度来确定。由于额外的调整运动叠加在该工具围绕旋转轴B1的旋转运动上，故围绕旋转轴B1的工具的旋转速度被调节。通过已知的CNC（计算机数字控制）控制器执行机器的线性轴和旋转轴的相应的驱动。C5轴示出了打磨主轴的旋转，C3轴示出了环形轴承的旋转。通过Z4轴指定反向托架臂运动，B3为工具轴。

图2示出了根据本发明的在工具架的区域中的工具装置10的局部剖面图。工具装置10包括外壳12，该外壳12与工具心轴14连接，且主轴16安装在该外壳12中。轴承组28、轴承组28'设置在外壳12与主轴16之间。在这个示例性实施方式中，轴承组28、轴承组28'包括两个轴承对，在外壳12中，该轴承对安装在主轴16上，其中，轴承组28的前轴承和轴承组的组中心（30）设置在主轴外壳12的内部，同时在工具心轴14的内部。

在轴向方向，轴承组28'的后轴承与轴承组28的前轴承隔开。在这个示例性实施方式中，轴承组28、轴承组28'被形成作为抗摩擦轴承，其中，其它的设计也是可以的。通常，轴承可以在它们的水平轴上的可想象的所有位置。

在这个示例性实施方式中，工具架反向设置。平衡元件18完全地集成在主轴16中，其中，中空柄部圆锥形夹紧套筒24被反向插入，即中空柄部圆锥体22位于主轴16中，且中空柄部圆锥形容器在工具架14、24、26中。在其邻接中空柄部圆锥形夹紧套筒24的端部，主轴16包括中空柄部圆锥体22，使得中空柄部圆锥形夹紧套筒24可被容纳在中空柄部圆锥体22中。由于这个构造，可以手动地轴向驱动和拉紧中空柄部圆锥形夹紧套筒24。这里，反向自动中空柄部圆锥形夹紧套筒同样是可想象到的和可实现的。

此外，也可以使用具有螺钉的短的圆锥形容器、具有螺钉的圆柱形容器、或陡的圆锥形容器。

此外，工具装置还包括夹紧盖26，该夹紧盖26可安装在工具心轴14上，使得在这个示例性实施方式中充当工具的磨削盘20可被固定于在工具心轴14中所提供的容器中。夹紧盖26通过螺钉与工具心轴14固定。因此，通过更换包括被夹紧的工具20的工具心轴14，可以实现快速简单的工具更换。

通过根据本发明的工具支架，对于更宽的工具可以实现高的牢固性而不需要反向轴承。与常规的装置相比，就像在主轴16内部的平衡元件18的特别装置一样，轴承组28、轴承组28'也有助于更加紧凑的结构和有助于成本降低。通过将单螺钉拧紧在夹紧套筒中，可以轻松舒适地进行快速的工具更换。

除了集成的平衡元件外，可以提供手动的平衡环32、32'，该平衡环可设置在磨削盘20的两侧。如图2和图3的实施方式中所示。然而在图3中，设置在主轴16的圆周上的平衡环18'替代了在图2中集成在主轴中的平衡元件18。此外，图3还示出了不同于图2的工具心轴14的配置。在这方面，更多的细节可以直接从图3中得到。

Claims

1.一种用于旋转的加工工具的工具装置，所述工具装置尤其是用于用来齿轮磨削的硬细齿轮磨削机，所述工具装置包括主轴（16），所述主轴通过轴承组（28，28'）可旋转地容纳在外壳（12）中，在所述主轴上包括工具心轴（14）的工具架（14，24，26）可被夹紧以用于固定工具（20），

其特征在于

带有所述工具（20）的所述工具架（14，24，26）可被夹紧到所述主轴（16）上，使得所述轴承组（28，28'）的至少一个前轴承和所述轴承组的组中心（30）被所述工具心轴（14）和/或所述工具（20）所包围。

2.根据权利要求1所述的工具装置，其特征在于，所述主轴（16）安装在具有轴承组（28，28'）的所述外壳（12）中，所述轴承组（28，28'）包括至少一个轴承对。

3.根据权利要求1或2所述的工具装置，其特征在于，包括至少一个轴承对的所述轴承组（28，28'）被设计为抗摩擦轴承，尤其是具有主轴轴承的抗摩擦轴承。

4.根据权利要求1或2所述的工具装置，其特征在于，包括至少一个轴承对的所述轴承组（28，28'）包括磁性轴承、液体动压轴承、静压轴承、空气静压轴承、或气体动压轴承。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的工具装置，其特征在于，所述工具架（14，24，26）包括所述工具心轴（14）、夹紧套筒（24），尤其是中空柄部圆锥形夹紧套筒、和夹紧盖（26），其中，形成所述工具心轴（14），使得所述工具心轴（14）通过夹紧套筒（24）与所述主轴（16）可控地连接，且所述工具心轴（14）包括用于所述工具（20）的支架。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的工具装置，其特征在于，所述夹紧套筒（24）是所述工具架的一部分，且所述夹紧套筒设置在所述主轴（16）和所述工具心轴（14）之间，可选地，所述夹紧套筒（24）是所述主轴（12，16，28，28'）的一部分。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的工具装置，尤其是根据权利要求5所述的工具装置，其特征在于，所述主轴（16）包括中空柄部圆锥体（22），或可选地包括在其自由端的中空柄部圆锥形容器。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的工具装置，其特征在于，平衡元件（18）大部分可容纳在所述主轴（16）中，使得所述平衡元件（18）被所述工具（20）围绕。

9.根据权利要求1至7中的任一项所述的工具装置，其特征在于，平衡环（18'）安装在所述主轴（16）上。

10.一种具有根据权利要求1至9中的任一项所述的工具装置的加工系统，尤其是一种展成和仿形磨削机。