CN104661777B - 带有用于相对于转动轴线定心管状工件的定心装置的管端加工机床 - Google Patents

带有用于相对于转动轴线定心管状工件的定心装置的管端加工机床 Download PDF

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Abstract

本发明涉及管端加工机床(1)，为其关联有至少一个定心装置(8;35)，其用于相对于管端加工机床的在机床中间伸延的转动轴线(D)定心或者在刀具头(4)旋转的情况下静止的或者在固定在机床卡盘(9)中的情况下旋转的管状工件(5,5')。对管状工件(5,5')以快速且简单的方式精确地定心由此实现，即，定心装置(8;35)具有朝转动轴线(D)敞开的夹紧壳体(13;130)，其以分布在周向上的方式构造有机械地相互依赖地调整到待加工的工件(5,5')的相应的直径上的至少三个器件(14,15,16;140,150,160)以用于在外围处接触管状工件且用于居中地夹紧管状工件(5,5')。

Description

带有用于相对于转动轴线定心管状工件的定心装置的管端加工机床
技术领域
本发明涉及管端加工机床，为其关联有至少一个定心装置，定心装置用于相对于管端加工机床的在机床中间伸延的转动轴线定心或者在刀具头旋转的情况下静止的或者在固定在机床卡盘中的情况下旋转的管状工件。
背景技术
在现有技术中已知这样的机床或者管端加工机床，在其上加工管状工件。为此，机床主轴可空心柱状地来构造，其中，管件穿过主轴推入到管端加工机床的加工区域中。在机床处存在卡盘，其在可实现切削加工的加工过程之前必须抓住且夹紧管状工件。
然后可对管状工件在其外围和内围处以及在其端侧处进行加工，即，管端经受切削加工。在这一方面一般理解为任意的转动(Andrehung)且尤其还为引入内螺纹和外螺纹以及倒棱。
加工例如通过将刀具引向管状工件来实现，其中，多个刀具可由六角刀架来保持。在此通常可行的是，管状工件转动而刀具静止；同样地还可旋转刀具且加工静止的管状工件。关于现有技术参照文献DE 10 2004 004 498 A1。
在此，在管状工件与刀具之间的进给运动以已知的方式进行数字控制。为此需要在管状工件在切削加工期间静止的情况下首先在激活刀具进给且可通过相应的旋转的刀具加工管端部之前将工件带到相对于机床的限定的位置中。当管状工件旋转且静止的刀具引向管件时，这类似地适用。
在此问题是，管状工件的中心的夹紧时常是困难的。与转动中心(即，机床的转动轴线或中心)的位置偏差引起相应的加工不准确性和不能令人满意的质量。
为了应对这些缺点，由DE 10 2009 053 678已知一种定心装置，其可临时地与管端加工机床的卡盘经由支撑与引导座相连接且靠着该引导座来支撑。该定心装置优选在眼镜状的壳体中具有间隔开地彼此平行地伸延的两个定心杆或引导杆，其在定心装置行驶到卡盘上的情况下根据行驶路径沉入到与其相关联的支撑座与引导座中且对定心装置精确地相对于转动中心或者转动中轴线且进而精确地相对于待夹紧的管件同心地进行定位。
然而，定心装置连接或联结到卡盘处或从卡盘解开或脱开引起增加的时间花费，由此在每个单个的管状工件的加工过程中并非所期望地延长周期时间。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种开头所提及的形式的管端加工机床，在其中可以快速且简单的方式实现管状工件的精确定心，然后可将管状工件居中地且平衡地精确地夹紧在管端加工机床中。
根据本发明，该目的由此实现，即，至少一个定心装置具有朝转动轴线敞开的夹紧壳体，其以分布在周向上的方式构造有机械地相互依赖地自动地调整到待加工的工件的相应的直径上的至少三个器件以用于在外围处接触管状工件且用于居中地夹紧工件。
为了加工静止的固定的工件，为了其定心在螺纹加工的区域中，即，直接邻近于旋转的刀具头，根据本发明设置有定心装置，在其中夹紧壳体可摆动运动地构造在摆臂处且经由其可以其敞开侧摆入到管端加工机床的转动轴线中或者可从其中摆出。为了将管状工件定心地位置精确地夹紧在例如布置在工件传输路径中的夹紧单元(其根据待输送的工件的长度可具有彼此平行地间隔开的多个卡盘或类似物)中，在首先打开的夹紧单元中将摆臂与夹紧壳体和处在打开的位置中的夹紧器件一起摆动到在管端加工机床中静止的管状工件之下或之上。
紧接着，夹紧器件通过摆动夹紧壳体共同地沿径向闭合或移入，从而精确地相对于管端加工机床的转动中心或转动中轴线居中地夹紧管状工件，其中，夹紧器件在运动方面彼此依赖地耦合且以相同的角度变化安置到工件处。
当后来机床夹紧单元的卡盘接收管件以用于紧接着的切削加工(即，平衡地夹紧且通过夹紧壳体的夹紧器件带有精确的定心的管件定位)时，定心装置的夹紧器件通过夹紧壳体的与夹紧过程相反的摆动沿径向打开或者移开；摆臂与夹紧壳体然后可利用已打开的夹紧器件在较短的时间中从机床的加工区域中摆出，优选地借助于活塞气缸单元，且因此释放用于利用旋转的刀具头加工或者切削螺纹的区域。
根据本发明，用于居中地夹紧静止的管状工件的器件构造为钳状的夹紧臂，其带有设置在其在敞开侧处自由的端部的内面处的贴靠面。
与此相对，用于居中地夹紧且用于回转引导旋转的管状工件的器件构造为夹紧臂，其带有设置在其在敞开侧处自由的端部处的可自由转动的定心滚轮。在此，根据本发明的一有利的提议，夹紧壳体构造为滚轮定心装置且可摆动运动地布置在位置固定的基座上。使用的间隔开地彼此平行地设置的滚轮定心装置的数量此处同样依赖于待加工的管件的长度。
为了机械地相互依赖地调整(即，解开或夹紧或者闭合和打开)夹紧臂，本发明的一优选的实施方案设置有构造为耦合式传动装置的三个夹紧臂，其一方面布置在摆臂或基座的固定在壳体处的第一转动轴和固定在壳体处的第二转动轴(其因此是壳体点)上，其中，两个夹紧臂支承在第一转动轴上，且另一方面经由转动支承与可摆动运动的夹紧壳体相连接。
配备有夹紧壳体和设置成用于摆动夹紧壳体的活塞/气缸单元的摆臂本身可经由铰接在管端加工机床的框架处的活塞/气缸单元摆动。此外，在摆臂处根据本发明设置有可调整的止挡以用于关于管端加工机床的转动轴线或者机床中心定位夹紧壳体。摆臂的控制以及其位置探测在管端加工机床的优选数控系统中执行。
因此等同于耦合式传动装置元件的三个夹紧臂在相互作用中形成夹紧钳。在加载用于居中地夹紧的夹紧壳体气缸的情况下，夹紧臂经由摆臂的两个转动轴沿径向靠着管状工件安置，其中，夹紧臂围绕两个转动轴发生相同大小的角度变化。在这种情况下，平行四边形机构(其由仅仅支承在固定在壳体处的第二转动轴上的夹紧臂和支承在固定在壳体处的第一转动轴上的两个夹紧臂中的一个(下面的那个)形成)引起夹紧臂的同步的运动和相同的角度变化。通过平行四边形的引导功能实现支承在固定在壳体处的第一转动轴上的两个夹紧臂中的另一(上面的)夹紧臂的相同的然而反向的角度变化。夹紧钳闭合以用于精确地居中地将管件夹紧到机床中心上。
通过带有平行四边形引导功能的耦合式传动装置实现，在驶出气缸的活塞杆的情况下夹紧壳体的摆动引起夹紧臂围绕摆动臂的转动轴朝管状工件的方向上的旋转运动，以及在驶入活塞杆的情况下夹紧壳体的相反的摆动引起夹紧臂从管状工件离开的转动运动。
通过精确地在几何方面设计带有相应的半径和夹紧臂围绕摆动臂的固定在壳体处的两个转动轴的角度分配的耦合式传动装置，不依赖于管件直径随时以很高的精度相对于管端加工机床的转动轴线居中地夹紧管状工件。
附图说明
由本发明的权利要求和在附图中示出的实施例的随后的说明得出本发明的其他的细节和特征。其中：
图1在作为用于加工管状工件的管端加工机床的部段的透视性的视图中显示了靠前的机床区域，其带有旋转的刀具头和相对其前置的可向内和向外摆动的定心装置以及紧接其后的夹紧单元；
图2在图1的透视性的部分视图中显示了具有加工刀具的刀具头和为了居中地夹紧管状工件而钳状地布置在定心装置的摆臂上的夹紧臂；
图3作为细节显示了定心装置，其中，示出了带有钳状地布置在可摆动的夹紧壳体处的夹紧臂的摆臂摆入到管端加工机床的加工线中；
图4作为细节显示了定心装置，其中，示出了带有钳状地布置在可摆动的夹紧壳体处的夹紧臂的摆臂从管端加工机床的加工线中摆出；
图5作为细节显示了带有定心装置的摆臂，其中，夹紧臂调整到最大可定心的管件直径上；
图6作为细节显示了带有定心装置的摆臂，其中，夹紧臂调整到最小可定心的管件直径上；
图7作为示意性的细节显示了为了在加工旋转的管件的情况下回转引导而置于未示出的管端加工机床之前和/或之后的定心装置，其带有具有三个夹紧臂的可摆动的夹紧壳体，该夹紧壳体构造为L形的、布置在位置固定的基座中的支撑架，其中，在不同的进给位置中示出了设有滚轮的夹紧臂。
具体实施方式
图1显示了管端加工机床1，其具有空心的主轴3，主轴3带有配备有起切削加工作用的加工刀具4的刀具头2；主轴3和刀具头4围绕相应于机床中心的转动轴线D旋转。未示出的驱动器处在靠后的机床区域6中，并且在靠前的机床区域7中，为刀具头2关联有定心装置8且紧接着为其关联有夹紧单元9。夹紧单元依赖于工件5的长度具有多个卡盘9a、9b或类似物。
定心装置8包括绞刑架状的支架10，支架10带有可运动地支承在其处的摆臂11。为了摆入到转动轴线D中或者从转动轴线D中摆出，摆臂11经由可运动地支承的活塞/气缸单元12与绞刑架状的支架10相连接且可围绕在支架10的突出的端部处的转动点11'摆动(对此参见图3和4)。
摆臂11具有夹紧壳体13，夹紧壳体13带有三个布置在其中的夹紧臂14、15、16，夹紧臂14、15、16在其自由端17的内面处构造有限定的贴靠面18以用于接触管状工件5的外围。
一方面，三个夹紧臂14、15、16设置在夹紧壳体13中的转动支承19上，另一方面，夹紧臂中的两个14、16支承在共同的固定在壳体处的转动轴20上，而第三夹紧臂15支承在摆臂11的固定在壳体处的另一转动轴21上。固定在壳体处的转动轴20、21可通过插入到摆臂11的壳体的钻孔中的螺栓构造为壳体点。
带有形成三臂式的夹紧钳22的夹紧臂14、15、16的夹紧壳体13可经由布置在摆臂11处的气缸24的活塞杆23根据箭头25(参见图5和6)在摆臂11中摆动。
因此，在工件5利用夹紧单元9固定或者保持到位置上之前，摆臂11经由其固定在壳体处的两个转动轴20、21承载带有三臂式的夹紧钳22的夹紧壳体13以用于借助于定心装置8居中地夹紧管状工件5。
在气缸24的活塞杆23驶出和夹紧壳体13的与此相联系的摆动的情况下，对机械地与运动相关地彼此相联系的夹紧臂14、15、16经由摆臂11的转动轴20、21强制地进行调节和定位。
于是实现耦合式传动装置26，其中，可摆动的夹紧壳体13是联结部，而与其铰接地且固定在壳体处地与摆臂11相连接的夹紧臂14、15、16形成耦合式传动装置单元。
通过带有半径R0、R1和R2的耦合式传动装置26的几何设计和夹紧臂14、15、16围绕固定在壳体处的两个转动轴20、21的角度布置，在经由活塞杆23和夹紧壳体13引入运动的情况下不仅带有较大直径的管状工件5(对此参见图5)而且带有更小直径的管状工件5'(对此参见图6)可以较高的精度被居中地夹紧。
在夹紧臂14、15、16的转动运动的情况下始终实现摆臂14、15、16围绕转动轴20、21的相同的精确的角度变化。
这通过平行四边形引导部27实现，其利用夹紧臂14和15针对其在管状工件5的外围处的夹紧部位28、29产生同步的运动和相应围绕转动轴20和21的相同的角度变化。通过平行四边形27的引导功能实现夹紧臂16对于其夹紧部位30相反地围绕转动轴20的相同的角度变化。对于设置在共同的固定在壳体处的转动轴20上的两个夹紧臂14、16的在该实施例中上部的夹紧臂16，在此可通过构造为例如滑块实现运动自由度，如在图5和6中通过双箭头示意性地显示的那样。
对于在图1中显示的管端加工机床1，起切削加工作用的加工刀具4旋转且加工静止的管状工件5。为了准备该加工过程，在将管状工件5输送到管端加工机床1中之后使定心装置8的摆臂11借助于活塞/气缸单元12摆入到转动轴线D中，其中，打开的夹紧臂14、15、16有间隙地包围管状工件5(参见图2)。
经由设置在摆臂11处的可调整的止挡31可将带有形成夹紧钳22的夹紧臂14、15、16的夹紧壳体13精确地相对于管端加工机床1的中轴线或者转动轴线D居中地来定位。
紧接着，使夹紧壳体13借助于气缸24和活塞杆23在摆动箭头25的方向上向右摆动，由此然后带有夹紧臂14、15、16的耦合式传动装置26利用半径R1的平行四边形引导部27如上面所描述的那样引入旋转运动，且管状工件5经由夹紧臂14、15、16的贴靠面18的夹紧部位28、29、30居中地夹紧。
此后实现管状工件5通过管端加工机床1的夹紧单元9的夹紧，其中，精确地接管先前由定心装置8的夹紧钳22进行的管件定位。
此时通过活塞杆23的返回运动和夹紧壳体13的与此相联系的相反的摆动、经由耦合式传动装置26的同时引入的旋转运动实现夹紧臂14、15、16打开直到其起始位置中(对此参见图3)。
定心装置8的摆臂紧接着通过操纵活塞/气缸单元12从转动轴线D摆动到其在图4中示出的非工作位置中且因此开启管状工件5通过那时旋转的起切削加工作用的加工刀具4的加工。
在图7中，为了加工在刀具静止的情况下旋转的工件5、5'，示出了构造为用于回转引导管状工件5、5'的滚轮定心装置35的夹紧壳体130。此处近似L形的夹紧壳体130可摆动地(摆动箭头25)布置在位置固定的基座110中；依赖于管状工件5、5'的长度以彼此平行的间隔设置有多个这样的滚轮定心装置35。
夹紧壳体130同样具有用作耦合式传动装置单元的三个夹紧臂140、150、160。这些夹紧臂一方面又经由转动支承19布置在夹紧壳体130中，另一方面两个夹紧臂140和160支承在共同的固定在壳体处的转动轴20上，而夹紧臂150独立地支承在位置固定的基座110的固定在壳体处的另一转动轴21上。
夹紧臂140、150、160在其自由端处设有可自由转动的定心滚轮32。
夹紧壳体130通过操纵气缸34(其以转动点36设置在位置固定的基座110处且以其活塞杆33铰接在夹紧壳体130处)的活塞杆33的平移运动和夹紧臂140、150、160利用平行四边形引导部27的旋转运动的作用原理与关于带有夹紧臂14、15、16和在该处的耦合式传动装置26的定心装置8先前所描述的运动过程相同。
管状工件5在实际的加工之前借助于定心滚轮32精确地相对于转动轴线D居中地夹紧。定心滚轮32的示意性地在图7中示出的不同的角度位置显示了从较大的直至较小的直径的管状工件5或5'的居中的夹紧过程。通过虚线或虚点线显示了在摆动夹紧壳体130(这用于将带有较小的管件直径的工件5'夹紧在其位置中)连同平行四边形引导部27的情况下变化的转动支承19，其中，可共同地围绕固定在壳体处的转动轴20调节的两个夹紧臂140、160中的在该实施例中上部的夹紧臂160的转动支承19获得了以双箭头示意性地画出的运动自由度，例如同样实施为滑动件或设置在长孔中的滑块。
在转动的管状工件5的下面的切削加工期间，通过定心滚轮32提供管状工件5或5'的精确的且关于转动轴线D居中的回转引导。
参考标号列表
1 管端加工机床
2 旋转的刀具头
3 主轴
4 起切削加工作用的加工刀具
5,5' 管状工件
6 靠后的机床区域
7 靠前的机床区域
8 定心装置
9 夹紧单元/机床卡盘
9a 卡盘
9b 卡盘
10 绞刑架状的支架
11 摆臂
11' 转动点
12 活塞/气缸单元
13 夹紧壳体
14 夹紧臂(耦合式传动装置单元)
15 夹紧臂(耦合式传动装置单元)
16 夹紧臂(耦合式传动装置单元)
17 自由端
18 贴靠面
19 转动支承
20 固定在壳体处的转动轴线(壳体点)
21 固定在壳体处的转动轴线(壳体点)
22 夹紧钳
23 活塞杆
24 气缸
25 摆动箭头
26 耦合式传动装置
27 平行四边形引导部
28 夹紧部位
29 夹紧部位
30 夹紧部位
31 可调整的止挡
32 定心滚轮
33 活塞杆
34气缸
35 滚轮定心装置
36 转动点
110 位置固定的基座
130 夹紧壳体
140 夹紧臂(耦合式传动装置单元)
150 夹紧臂(耦合式传动装置单元)
160 夹紧臂(耦合式传动装置单元)
D 转动轴线
R0 半径
R1 半径
R2 半径。

Claims (10)

1.一种管端加工机床(1)，为其关联有至少一个定心装置(8;35)，其用于相对于所述管端加工机床的在机床中间延伸的转动轴线(D)定心或者在刀具头(4)旋转的情况下静止的或者在固定在机床卡盘(9)中的情况下旋转的管状工件(5,5')，其中，所述定心装置(8;35)具有朝所述转动轴线(D)敞开的夹紧壳体(13;130)，其以分布在周向上的方式构造有机械地相互依赖地调整到待加工的工件(5,5')的相应的直径上的至少三个器件(14,15,16;140,150,160)以用于在外围处接触管状工件且用于居中地夹紧所述管状工件(5,5')，其特征在于，所述夹紧壳体(13)可摆动运动地构造在摆臂(11)处且可经由摆臂(11)以其敞开侧摆入到所述管端加工机床(1)的转动轴线(D)中或者可从该转动轴线中摆出。
2.根据权利要求1所述的管端加工机床，其特征在于，为了引导转动的管状工件(5,5')，所述夹紧壳体(130)构造为滚轮定心装置(35)且可摆动运动地布置在位置固定的基座(110)上。
3.根据权利要求1所述的管端加工机床，其特征在于，所述器件构造为夹紧臂(14,15,16)，夹紧臂(14,15,16)带有设置在其在敞开侧处自由的端部(17)的内面处的贴靠面(18)。
4.根据权利要求1或2所述的管端加工机床，其特征在于，所述器件构造为夹紧臂(140,150,160)，夹紧臂(140,150,160)带有设置在其在敞开侧处自由的端部处的、可自由转动的定心滚轮(32)。
5.根据权利要求1所述的管端加工机床，其特征在于构造为耦合式传动装置(26)的三个夹紧臂(14,15,16)，其一方面布置在所述摆臂(11)的固定在壳体处的第一转动轴和第二转动轴(20,21)上，其中，在所述第一转动轴(20)上支承有两个夹紧臂(14,16)，且另一方面经由转动支承(19)与可摆动运动的所述夹紧壳体(13)相连接。
6.根据权利要求1所述的管端加工机床，其特征在于，所述夹紧壳体(13)可通过可转动运动地布置在所述摆臂(11)中的气缸(24)的活塞杆(23)来摆动。
7.根据权利要求2所述的管端加工机床，其特征在于构造为耦合式传动装置(26)的三个夹紧臂(140,50,160)，其一方面布置所述基座(110)的固定在壳体处的第一转动轴和第二转动轴(20,21)上，其中，在所述第一转动轴(20)上支承有两个夹紧臂(140,160)，且另一方面经由转动支承(19)与可摆动运动的所述夹紧壳体(130)相连接。
8.根据权利要求2所述的管端加工机床，其特征在于，所述夹紧壳体(130)可通过可转动运动地布置在所述基座(110)中的气缸(34)的活塞杆(33)来摆动。
9.根据权利要求1所述的管端加工机床，其特征在于，所述摆臂(11)连同夹紧壳体(13)可借助于活塞气缸单元(12)向内和向外摆动。
10.根据权利要求1所述的管端加工机床，其特征在于，在所述摆臂(11)处设置有可调整的止挡(31)以用于关于所述管端加工机床(1)的转动轴线(D)定位所述夹紧壳体(13)。
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