CN104023907A - 机床 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题涉及一种机床，所述机床包括具有架子(2)和机器子结构(3)的机器框架(1)；包括工件载体布置(15)，所述工件载体布置可以通过电机在线性导轨上移动；并且包括机械加工单元(11)，所述机械加工单元布置在架子(2)上、可以通过电机沿着至少一个坐标轴移动并且包括可替换的切割工具。根据本发明，所述线性导轨(19、20、29、42、43；74、75)以及所述工件载体布置(15、47)的线性驱动器由纵向连续的固定外罩元件(22、33；52、53；23、80)覆盖并且因此防止切屑沉积。

Description

机床
技术领域
本发明涉及一种机床，所述机床包括包含架子和机器子结构的机器框架；包括工件载体布置，所述工件载体布置可以沿着子结构或在子结构上通过电机在线性导轨上在至少一个坐标轴中移动；并且包括机械加工单元，所述机械加工单元布置在架子上、可以通过电机在至少一个坐标轴中移动并且包括可替换的切割工具。
背景技术
相对较小且便宜的钻机和铣床通常以十字工作台设计制造，即，三个主轴中的两个主轴被布置在机床工作台中，这会引起用于接收轴线的机床床身的水平二维设计。沿着机床床身在两个坐标轴中对齐的线性导轨以及其线性驱动器必须免受切屑掉落(chipfall)和沉积的损害，这通常通过称为伸缩罩的装置来实现，所述伸缩罩由可以推动到彼此顶部的片材段制成。由形成的片材段制成的这些伸缩罩的缺点在于，通过移动覆盖的区域相当大，这需要对应地放大机室以及机器的装配区域。由于将工件工作台布置在用户友好的高度处的必要性并且由于机床床身的必要工作台设计，外罩无法以有利于切屑掉落的倾斜角布置，并且因此在操作期间切屑停留在外罩上，这会引起外罩的早期磨损，尤其在边境区域中。
在机器具有十字工作台设计的情况下，机床床身的顶侧通常以水平二维方式制造，以接收工作台轴线和/或线性导轨。由于受限的工件工作台高度以及机床床身的必要高度，在床身中提供以及用于传送切屑的出料槽仅可以具有达到10°的极小坡度。用于清理相应组件中的切屑以及用于通过冲洗或吹气清除切屑的复杂额外装置并不总是完全有效且提高技术效果。
发明内容
本发明的目的是创建一种机床，尤其是用于铣削和钻孔的机床，所述机床实现了改进的切屑掉落，而不需要昂贵的额外装置，并且相对于具有常规外罩的机床具有减小的装配区域和机室大小。
此目标通过权利要求1所述的特征实现。根据本发明，可以沿着机器子结构移动的工件载体布置中的线性导轨和驱动构件由纵向连续固定或静止的外罩元件覆盖，以使得免受切屑掉落的损害。
切屑掉落空间优选地具有由横向有角表面限制的漏斗型形状，这样确保进入位于漏斗底部的切屑处理装置中的有利的自动切屑掉落。这样可以减少对清除切屑所做的努力并且减少由于进行清理而停止的机器数量。根据发明构思，至少一个机器轴的线性导轨和驱动构件沿着机床床身进行布置，其方式为使得线性导轨和驱动构件由外罩元件覆盖，所述外罩元件附接到机床床身上并且随后是固定的，以便免受切屑掉落和冷却剂沉积的损害。外罩元件优选地被制造成压型钢板或连续折叠的板条并且以固定方式布置，并且因此导轨和驱动构件，例如滚珠再循环驱动器的主轴，以足够的中间距离覆盖并且被覆盖在其整个有效长度上。
此布置的特定优点在于，当板状外罩在轴向方向上移动时，板状外罩不会延伸由工作台组合件扫过的区域，因为外罩元件是固定的并且不需要观察外罩的外形尺寸。此外，外罩元件可以较小并且是薄壁的，因为外罩元件仅防止切屑和其他固体的附接并且不需要以其他方式遵从任何支撑功能。这些外罩板的倾角应该经选择以对于切屑而言足够大，所述切屑可能停下以向下滑动到切屑处理装置中。因此，在根据本发明的构思中重要的是，与已知的十字工作台机器相比，切屑掉落以及切屑的移除可以得到显著改进，因而实现更短的非生产时间以及更长的无故障运行时间。由于常规的复杂伸缩罩可以被省略，因此可以降低制造成本，以提高操作可靠性并且具体而言还减小机室以及机器的装配区域的尺寸。
在本发明的尤其有用的实施例中，仅机器的主轴中的一者，即，用于工件的线性导轨，沿着机床床身布置，同时在两个其他主轴中的线性导轨被分配到具有工作主轴的机械加工单元。因此，不再需要具有上述缺点的复杂外罩，因为两个主轴侧线性导轨受到不需要可拆卸部件而能够运行的外罩的保护。为了在此构思中避免轴套的相对较大的可变突出部分，线性导轨可以在主要z轴上被有利地分配到机器子结构。
在本发明的另一有用实施例中，用于工件工作台的两个线性导轨中的一者可以设置在子结构上，即，设置在子结构的两个侧壁上。此布置是十字工作台机器构思，其相对于切屑掉落得到优化并且此布置的装配区域仅相对于床身轴线最小化。
在根据本发明的机床的有用设计中，机床床身的侧壁的外侧以大体上垂直方式对齐并且这些侧壁的至少一部分内表面以漏斗形方式朝向彼此倾斜，并且因此在处理过程中产生的切屑在这些倾斜的内壁侧上滑动到床身底部。由具有倾斜横向面的盘状和/或板状元件制成的下降漏斗可以有利地安装在机器子结构的两个侧壁之间，其中侧壁的内表面随后可以以偏移方式或以另一种方式垂直地延伸。
在一个变体中，一个线性导轨各自有用地沿着两个侧壁的内表面设置在Y坐标轴中，每个线性导轨由条状防护板覆盖。安装在侧壁上的这些防护板还应具有足以使明显的切屑和液体滑下的倾角。对于这些防护板重要的是，完全地并且在线性导轨的整个长度上覆盖线性导轨，以便防止切屑和其他物质沉积在这些纵向导轨上。因此，同样也应用到线性驱动器上，所述线性驱动器在纵向方向上延伸并且此处被制造成称为滚珠螺旋主轴的装置。在讨论的设计中，滚珠螺旋主轴有用地在工件下方的两个线性导轨之间的中心区域中被设置为驱动元件，所述驱动元件与床身的两个侧壁平行地延伸并且由有角的条状防护板覆盖。
在根据本发明的机床的进一步实施例中，有利的是将第一线性导轨布置在架子的前侧上并且将第二线性导轨布置在横梁上，所述横梁在床身的两个侧壁之间延伸，所述侧壁在工件工作台下方形成下降漏斗。在此实施例中，由滚珠螺旋主轴形成的工件工作台的第一线性导轨和线性驱动器可以有利地由连续地安装在架子上的防护板条覆盖，并且鞍状的纵向连续的防护板可以安装在用于第二线性导轨的挠曲刚性横梁上，所述横梁刚性地固定到床身的底部或侧壁上，并且所述防护板覆盖第二下部线性导轨。
附图说明
下文借助于附图详细地描述本发明的示例性实施例，其中
图1以图解侧视图或纵向截面示出根据本发明的机床的第一示例性实施例；
图2以立体图示出根据图1的机床；
图3通过图解方式示出在根据图1的示例性实施例中实现的技术构思；
图4以示意立体图示出根据本发明的机床的第二示例性实施例；
图5通过图解方式示出在根据图4的示例性实施例中实现的技术构思；
图6以示意立体图示出本发明的进一步示例性实施例；
图7示出在根据图6的示例性实施例中实现的技术构思。
具体实施方式
所示的机床是具有三个轴的铣床和钻机。明显的是，机器框架1具有固定架子2，所述固定架子被制造成框架结构和床状子结构3，所述子结构随其以称为单块设计的方式有利地进行设计，并且根据图1由两个侧壁4、5和底部6限制。两个侧壁4、5的内表面朝向彼此倾斜并且形成向下逐渐变细到达底部6的漏斗。两个侧壁的倾斜角经选择，其方式为使得掉落在其上的切屑和其他材料向下滑动。切屑出料端在底部6上延伸。所述切屑出料端的无尽传送器7使设计处于架子2的后侧下方。
如图1所示，主轴外壳8通过电机(未示出)在架子2的顶侧上在Y方向上被可拆卸地布置在线性导轨9中。在此主轴外壳8的前侧上，具有工作主轴11和集成主轴电机的机械加工单元10安装在线性导轨12中，以便通过电机在z坐标轴的方向上是可移动的。在此工作主轴11中，来自工具库(未示出)的机械加工工具可以自动地进行交换并且借助于工具变换器进行替换。
如同样在图1中可以明显的看到，工件载体15在两个侧壁4、5之间的自由空间中被布置在架子2的前侧前壁2a上，所述两个侧壁以漏斗形状方式倾斜。被制造成工作台设计的工件载体15具有用于接收工件的常规安装板16以及支撑结构17，所述支撑结构在此处被示为用于安装板15的连续厚板。在图1中，垂直连接板18安装在支撑结构17的右侧末端上，并且导块19安装在所述连接板上，所述导块与连续的导轨20协作，所述导轨附接到架子2的前侧前壁2a的外表面上并且在架子2的有效长度上延伸。在所示的实施例中，线性驱动器的导螺杆21紧挨着连接板18布置，所述线性驱动器在此处以常规方式被制造成具有驱动电机(未示出)的滚珠螺旋主轴。
滚珠螺旋主轴21和导轨20由防护板22覆盖在其整个长度上，所述防护板的顶端永久地安装在前侧架子壁2a上并且所述防护板在架子或导轨20以及滚珠螺旋主轴21的有效长度上延伸。此条状防护板22的中心部件23以陡峭角度朝向垂直方向倾斜并且限制工作室的架子侧末端。在操作过程中积聚的切屑在防护板条22的此倾斜中心部件23上向下滑动并且到达由架子的两个侧壁4、5限制的切屑掉落空间25。条状防护板22的下端区域24进而垂直地延伸并且在机床工作台的支撑结构17的正上方终止。导轨20以及滚珠螺旋驱动器的螺纹主轴21借助于图1和图3所示的上述防护板22在X方向上覆盖在整个有效长度上，并且因此不会有切屑或其他固体以及冲洗液体可以沉积在这些组件上。
在根据图1至图3的示例性实施例中，工件工作台16的支撑结构17在其前部区域中具有面向下的肩状物26，所述肩状物变成向后偏移的杆27。线性导轨28、29的可移动部件(滑块28)安装在此杆27的垂直面上，所述垂直面面对着架子2，其中在X坐标轴上延伸的线性导轨中的导轨29附接到横梁30上。在所示的示例性实施例中，横梁30水平地延伸穿过整个切屑掉落空间25并且经由其两端各自附接到架子侧壁4、5中的一者上。为了不扰乱切屑空间中的切屑，横梁30(其截面是三角形的)的斜边区域可以以某一角度倾斜，这样确保显著的切屑在此倾斜面上滑动(参见图1和图3)。在所示的实施例中，数次形成角度的条状防护板33被固定在横梁30的边缘区域中，并且在垂直方向上成角度的防护板的末端部分以预定间隙在杆27处与凹槽34啮合并且在其中是可移动的。此固定的防护板33在横梁的整个长度上覆盖横梁30并且防止导轨29产生切屑沉积。这种效果通过支撑结构17的肩状物26的偏置以及通过所示的线性导轨28、30的定位来实现，以便通过防护板33实现屋顶状外罩。
在图4和图5中示出的受程序控制的铣床和钻机也具有垂直对齐的机械加工单元11，所述机械加工单元借助于线性导轨12安装在在垂直Z轴上引导的主轴承10上。同样在此示例性实施例中，床身3的两个侧壁4、5(以向内倾斜的方式倾斜)限制漏斗状的切屑掉落空间，在该空间的底部区域中布置有切屑移除装置(未在图2和图4中示出)。一个线性导轨各自设置在每个侧壁4、5中的肩状物40、41中，并且所述线性导轨中的导轨42、43安装在侧壁4、5上。此线性导轨的两个导块44、45支持载体布置47中的板状壁构件46，所述板状壁构件支撑工件工作台48。载体布置47由垂直且高度刚性的壁构件46组成，并且借助于线性驱动器(未示出)在水平Y坐标轴的方向上沿着导轨42、43是可移动的。载体布置47的工件工作台48借助于线性电机(未示出)在水平X坐标轴的方向上在导轨50、51上是可移动的。如图5所示，也在此示例性实施例中提供条状防护板，即，在每种情况下，侧壁4的区域中的一个条状防护板52以及另一侧壁5的区域中的另一条状防护板53。两个上述防护板52、53跨越两个线性导轨42、43并且经由其垂直末端部分与面板组件46中的凹槽54、55啮合。此外，蜗杆驱动器56被布置在中心区域中并且由有角防护板57覆盖，以防止切屑沉积。
在图6和图7中示出的本发明的示例性实施例就其技术构思而言在很大程度上对应于根据图1至图3的示例性实施例，其中相同的组件总是由相同的参考标号表示。
根据图6，机器框架1具有相对于根据图1至图3的实施例进行修改的架子62，所述架子具有相对狭窄的上部部件63以及相对较宽的床状子结构64，其中架子中的这两个部件经由以单块设计的突出中心部件65彼此连接。架子62由朝向两侧倾斜的连续侧面66、67限制。架子的中心部件的前表面68是倾斜表面(参见图7)，所述倾斜表面的倾角经选择，其方式为使得沉积的切屑以及其他固体向下滑动。因此，同样也应用到两个侧壁69、70上，所述侧壁横向地限制子结构并且可以以与子结构整合的方式制造或者可以被安装为单独的壁元件。这两个侧壁69、70的内表面限制漏斗状切屑掉落空间，所述空间的机器侧后壁由架子的中心部件65的倾斜表面68限制。
同样在根据图6的示例性实施例中(类似于根据图1的实施例)，工件载体15在以漏斗状方式倾斜的两个侧壁69、70之间的自由空间中被布置在架子62的前侧前壁上。在根据图6的实施例中，工件工作台载体15的设计在很大程度上对应于根据图1的工作台载体15的设计。具体而言，这应用于在图3和图7的右侧顶端中示出的工件载体结构的支撑轴承，并且因此使用相同的参考标号。参考关于图3的对应陈述。
根据图6和图7的示例性实施例与根据图1至图3的示例性实施例的不同之处在于，机器架子的不同形式以及工件载体15的安装板16在机器架子2上的不同支撑。安装板16由面板71支撑，所述面板具有前部倾斜表面72以及在其下端区域处朝向架子侧偏置的肩状物73。导块74安装在此肩状物73的垂直前表面上并且在架子固定的导轨75中延伸。如在图6中可以明显的看到，面板71的导轨布置显著窄于面板的下部部件。在安装板16的右侧末端处，上部导轨布置具有向上突起的连接板78，导块19安装在所述连接板的右侧垂直侧上。
就装配区域以及切屑掉落而言，上文借助于图6和图7所述的示例性实施例具有与根据图1至图3的示例性实施例相同的优点。然而，特定的刚度以及有利的振荡特性是更加有利的，这尤其通过支撑轴承以及工作台设计直接在机器架子的前侧上的支撑来实现。由于切屑掉落空间的后壁，这样还引起用于切屑、冷却润滑剂以及其他微粒的尤其有利的收集空间，所述后壁充分地向前部倾斜并且因此不仅通过两个横向倾斜表面69、70限制，还通过后倾斜表面68限制。
本发明并不限于上文呈现和描述的示例性实施例。例如，切屑掉落漏斗并不完全需要直接通过机床床身的两个侧壁的内表面限制。反而，也可以使用倾斜的板状或盘状元件，所述元件需要时还可以随后进行安装。

Claims (13)

1.一种机床，其包括
机器框架(1)，所述机器框架具有架子(2)和机器子结构(3)，
工件载体布置(15、47)，所述工件载体布置可以通过电机在线性导轨上移动以及
机械加工单元(11)，所述机械加工单元布置在所述架子(2)上、可以通过电机沿着至少一个坐标轴移动并且包括可替换的切割工具，
其特征在于
所述工件载体布置(15、47)的所述线性导轨(19、20、29、42、43；74、75)以及线性驱动器由纵向连续的固定外罩元件(22、33；52、53；23、80)覆盖并且因此防止切屑沉积。
2.根据权利要求1所述的机床，
其特征在于
所述机器子结构(3)的两个侧壁(4、5；69、70)之间的内部空间由滑动表面限制，所述滑动表面以倾斜方式布置在彼此上并且形成切屑掉落漏斗(25)。
3.根据权利要求1或2所述的机床，
其特征在于
第一水平线性导轨(19、20)布置在所述架子(2)的前侧(2a)上并且第二水平线性导轨(29)布置在横梁(30)上，所述横梁在所述两个侧壁(4、5)之间在X方向上延伸，所述两个侧壁在所述工件载体(15)下方的约中心区域中朝向彼此倾斜。
4.根据权利要求2所述的机床，
其特征在于
通过附接到所述架子(3)上的防护板(22)以及通过将鞍状防护板(33)附接到所述横梁(30)上，覆盖所述工件载体布置(15)的所述第一线性导轨(19、20)和线性驱动器(21)，所述防护板覆盖所述工件载体布置(15)的第二下部线性导轨(29)。
5.根据权利要求1或2所述的机床，
其特征在于
所述两个水平线性导轨(19、20；74、75)在不同高度处布置在所述架子(2)的前方前侧(2a)上。
6.根据权利要求5所述的机床，
其特征在于
所述下部线性导轨(74、75)布置在所述架子的突出中心部件(65)的倾斜表面(68)下方，所述倾斜表面指向前部并且由连续的板条(80)覆盖。
7.根据权利要求1或2所述的机床，
其特征在于
所述机械加工单元(11)安装在滑动件(10)上，所述滑动件在Z轴的方向上沿着所述架子(2)是可移动的，并且所述工件载体布置(47)含有水平复合滑动件，所述工件载体布置的所述线性导轨和线性驱动器由防护板(52、53、57)在两个坐标轴X和Y上覆盖。
8.根据权利要求1或2所述的机床，
其特征在于
在每个侧壁(4、5)上布置一个线性导轨(42、43；44、45)，所述线性导轨在Y方向上延伸，并且将一个驱动单元(56)布置在所述切屑掉落漏斗的中心区域中，所述线性导轨和所述驱动单元各自通过一个防护板(52、53、57)防止切屑沉积。
9.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的机床，
其特征在于
载体布置(47)含有作为支撑结构的垂直壁构件，其中安装有用于工件安装工作台(48)的线性导轨的导轨(50、51)，所述导轨由防护板(52、53)覆盖。
10.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的机床，
其特征在于
所述机器框架(1)的所述架子(2、62)和所述子结构(3)以整体的单块设计制造。
11.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的机床，
其特征在于
所述架子(62)具有四面体形状并且包括：狭窄的上部部件(63)；含有前侧倾斜表面(68)的中心部件(65)；以及含有包含倾斜侧壁(69、70)的所述子结构(3)的更宽下部部件(64)，其中所述架子(62)在两侧上通过倾斜侧表面(66、67)限制。
12.根据权利要求2所述的机床，
其特征在于
形成所述切屑掉落漏斗(25)的滑动表面是所述机器子结构(3)的所述侧壁(4、5)的内表面。
13.根据权利要求2所述的机床，
其特征在于
形成所述切屑掉落漏斗(25)的所述滑动表面是板或片材等组合元件的内表面。
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