CN105682852A - 具有能枢转的刀具主轴的加工机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于切削加工工件(9)的加工机床，其中，该加工机床(1)具有用于绕主轴轴线(20)旋转驱动刀具的电机主轴(2)，并且该电机主轴(2)由支架(3)承载，在该支架(3)上设有转动支座(4)，所述电机主轴(2)能在该转动支座(4)上绕第一转动轴线(A)枢转和定位，并且在所述电机主轴(2)上设有直线导向装置(21)，该直线导向装置允许刀具平行于主轴轴线(20)进给运动。

Description

具有能枢转的刀具主轴的加工机床
技术领域
本发明涉及一种用于切削加工工件的加工机床，其中，该加工机床具有用于绕主轴轴线旋转驱动刀具的电机主轴，并且该电机主轴由支架承载。
背景技术
同类型的加工机床长久以来是已知的。其用于对工件、例如对气缸盖或变速器壳体进行很多通常也复杂的切削加工。同类型的加工机床在此用作通过相应的联结机构或运输机构相互连接的加工线的一部分或者也单独用作万能机床。在此，对于有效地加工工件有利的是，工件能被相对于刀具沿着多条轴线高度精确地定位和加工。在此也已知，直线轴线和旋转轴线分配在工件和电机主轴之间。加工例如通过钻孔刀具或铣削刀具进行，该钻孔刀具或铣削刀具被电机主轴保持和驱动。在此通常选择笛卡尔实施方案，也就是说，三条彼此成直角的空间轴线也描绘三条直线轴线，刀具和/或工件能沿着这三条直线轴线定位。另外也设有旋转轴线，以便避免例如在多侧加工时围拢工件，这相应地缩短了工件的加工持续时间。
发明内容
本发明的目的在于，这样改进已知的加工机床，使得其能够更柔性地应用或者能够成本更低地实现。
所述目的通过根据权利要求1的加工机床实现。本发明的优选实施方式是从属权利要求的技术方案。
本申请主题是一种加工机床，在该加工机床中，在支架上设有转动支座，电机主轴能在该转动支座上绕第一转动轴线枢转和定位，并且在电机主轴上设有直线导向装置，该直线导向装置允许刀具平行于主轴轴线做进给运动。
清楚的是，为了电机主轴绕转动支座的第一转动轴线定位而设有相应的转动驱动装置用于运动和定位。
在现有技术中已知，在工件台中实现旋转轴线。这特别是在大且重的工件中导致显著的结构耗费。在设计所述旋转轴线时必须相应地考虑工件的大的重量，这导致相应的耗费。但最终通过所述旋转轴线仅仅提供工件相对于电机主轴的主轴轴线或刀具的相对位置，在这里得到的优点是，明显更小的重量要运动，这在实现按照本发明的加工机床时是成本低的、但也在按照本发明的加工机床运行时是成本更低的。
加工机床可以如下修改，即：在支架上设有转动支座，电机主轴能在该转动支座上通过可控的转动驱动装置绕第一转动轴线枢转和定位，并且在电机主轴上设有直线导向装置，该直线导向装置通过可控的直线驱动装置允许刀具平行于主轴轴线做直线运动并且在切削加工期间转动运动和直线运动相叠加。
通过转动运动和直线运动相叠加实现按照本发明的加工机床的高的柔性，其中，该柔性能够利用结构小并且因而成本低的驱动装置实现，因为要运动的重量小。一方面仅须转动电机主轴的重量并且另一方面也仅须使电机主轴的一部分重量直线运动。不仅转动驱动装置而且直线驱动装置分别配置成可控的并且因而允许非常高的加工精度。借助在现有技术中已知的可用作机床控制装置的NC-控制装置也可以成本低地实施高度复杂的加工。
作为替代方案，加工机床可以如下修改，即：在支架上设有转动支座，电机主轴能在该转动支座上绕第一转动轴线枢转和定位，并且在电机主轴上设有直线导向装置，该直线导向装置允许刀具平行于主轴轴线进给运动，并且加工机床具有工件托架，该工件托架能沿着描绘第一直线轴线的、优选水平定向的工件导向装置运动和定位，并且在支架上沿优选竖直定向的第二直线轴线的方向为转动支座设有导向装置或双导向装置，并且转动支座沿着该导向装置或双导向装置可动和能定位，特别是工件托架能绕第二转动轴线转动和定位。这种实施方式将相应的直线轴线分成刀具的运动和工件托架的运动。因此降低了相应的结构耗费，因为不同的运动或者说转动轴线在不同元件中的设计实现最终更有利，如在一个元件中实现一个直线和转动轴线。在刀具方面、亦即在支架上，在此设有两个直线运动和一个转动运动。工件至少沿一条直线轴线可动。在一种改进的建议中，为工件也还设有一条转动轴线，在这里规定，实现一条竖直定向的第二转动轴线，工件由此能在水平平面内转动和定位。这样的方案特别适合于重的工件，对于所述重的工件来说抬升要求很大的力以及还有能量。在这样的应用情况下更合适的是，将消耗高能量的轴线布置到较轻的元件中、在这种情况下布置到电机主轴中。
此外规定，在电机主轴中设有直线导向装置，该直线导向装置允许刀具例如平行于主轴轴线做进给运动。合适地，在电机主轴上设有直线导向装置，该直线导向装置通过可控的直线驱动装置允许刀具平行于主轴轴线做直线运动。例如顶尖座套筒式的实施方案具有显著的优点，因为电机主轴仅能沿着一条轴线运动，以便实现刀具在工件中的进给。要运动的重量又是非常小的，这就是说，在相对小的且有利的驱动装置中可以实现高的速度和高的效率。
电机主轴沿着直线导向装置的通过自己的驱动装置实现的可运动性在电机主轴相对于转动轴线的每个转角位置中提供了一种有效的解决方案。在此也仅仅使实际上对于进给运动所需的重量运动。支架和/或加工机床的其它重的元件为此不必如在现有技术中在两条轴线的运动也已知叠加时所规定的那样运动。在这里，通过两个独立运动的叠加实现了一种合成运动，不过两个驱动装置必须被激活并且相应更大的重量必须运动，这导致更高的成本和更差的效率和精度。
此外，能实现与工件在工件台中的转动轴线或者说旋转轴线的组合。由此可以用小的耗费在倾斜角度的情况下实现多侧切削加工。
此外，在所述建议中有利地规定，在电机主轴上设有直线导向装置，该直线导向装置通过可控的直线驱动装置允许刀具平行于主轴轴线做直线运动。
在所述建议的一种优选的实施方案中规定，在切削加工期间，转动运动和直线运动相叠加。通过转动运动和直线运动的有利地建议的叠加，实现加工机床的高的柔性，其中，该柔性能够以结构小的并且因而成本低的驱动装置实现，因为要运动的质量小。一方面仅须转动电机主轴的重量并且另一方面仅须使电机主轴的一部分重量直线运动。不仅转动驱动装置而且直线驱动装置分别配置成可控的并且因而允许非常高的加工精度。借助在现有技术中已知的可用作机床控制装置的NC-控制装置也可以成本低地实施高度复杂的加工。在这里要注意：术语“直线运动”在此不仅包括进给运动、而且包括撤回运动，其中，进给和撤回分别涉及朝向工件和远离工件的运动。
此外规定，在主轴轴线水平定向的情况下，转动支座的转动轴线位于主轴轴线下方。通常规定，转动轴线和主轴轴线相对彼此成直角地定向。但这不是自动决定转动轴线和主轴轴线也必须相交。各轴线的位置可这样可变地选择，使得转动轴线和主轴轴线相交，在另一种方案中转动轴线设置在主轴轴线上方，或者如优选说明的，转动轴线设置在主轴轴线下方。特别是当工件的加工应从上方进行，亦即加工例如沿竖直方向从上向下进行时，这样的实施方案便具有优点。因为转动轴线在这种情况下设置在主轴轴线下方，所以没有行程长度在竖直方向上由于枢转运动而枢转。
在一种有利的实施方案中规定，转动轴线位于撤回的电机主轴的刀夹附近。电机主轴在其朝向工件的端部上具有刀夹，该刀夹由固定刀具的夹紧装置形成。此外规定，电机主轴具有平行于主轴轴线延伸的直线导向装置，可控的转动驱动装置通过该直线导向装置能够使刀具平行于主轴轴线定位。通过刀具的定位自然也使刀夹相应地运动和定位。因此，刀具相对于工件处于进给的或撤回的终端位置。电机主轴的撤回的位置因此描述电机主轴的在刀具离工件最远时的位置。在一种实施例中，转动轴线相对于刀夹的位置通过参照主轴轴线的轴向位置和通过同样参照主轴轴线的径向位置描述。因此，在该示例性的建议中，转动轴线最多以电机主轴的一个至两个直径位于主轴轴线下方。轴向位置例如在撤回的、亦即未伸出的电机主轴的总长度上、例如在该长度的0至50％之间参照刀夹的电机主轴的前端部定义。在此，转动轴线的轴向位置不仅可以在电机主轴的中点和刀夹之间、也可以在刀夹前面，由此在枢转时特别是在竖直位置中得到电机主轴的向上翻起，由此获得沿竖直方向的行程长度。
优选地，转动支座的转动轴线因此在刀夹前面、附近、在主轴轴线下方。转动轴线在刀夹前面、附近、在主轴轴线下方的位置引起例如在利用刀头铣削时产生的横向力仅产生小的力矩。这些力矩必须被可靠地支撑，以便实现高的加工精度。此外，主轴轴线在枢转时在竖直位置方面接近工件，例如当转动轴线不伸出于刀夹前端部时便是这种情况。因此，在水平位置中主轴凸起(刀夹)离竖直导向装置的距离小，在竖直位置中可以加工超过工件托架的中心。
在一种优选的方案中规定，在支架上沿第二直线轴线(Y)的方向设有用于转动支座的导向装置并且转动支座能沿着该导向装置运动和定位。为了转动支座沿着该第二直线轴线运动而设有可调且可控的驱动装置，通过该驱动装置实现转动支座的精确定位并且因而也实现电机主轴位置的精确定位。
通常，该第二直线轴线描绘竖直轴线或者说Y轴。由此，所述建议实现电机主轴在其高度位置方面及其相对于水平线的斜度方面由于绕转动支座的可枢转性是可调和可定位的。
合适地规定，支架由两个彼此间隔开距离的部分支架形成并且转动支座能经由导向滑座在部分支架的导向装置上同步运动和定位。具有两个间隔开距离的部分支架的该实施方案导致支架的高的稳定性。转动支座在此经由至少各一个导向滑座支撑在两个部分支架上，其中，每个部分支架具有一个自己的驱动装置，这些驱动装置彼此同步。
在另一优选的实施方式中规定，转动支座设置在所述两个部分支架之间或者在双导向装置的各单导向装置之间。这两个平行延伸的部分支架描绘一个平面。导向滑座例如在部分支架上设置在相应朝向的内侧上。因此，转动支座也位于前述的平面内或前述的平面上。但按照本发明的加工机床不限于此。也可能的是，转动支座设置在前述的平面之前并且在所述两个部分支架之间形成桥式的连接。
此外规定，支架能沿着描绘第一直线轴线的导向装置运动和定位。在确定同类型的或按照本发明的加工机床的几何结构时，将电机主轴的旋转轴线选择成平行于直线轴线之一，但这不限制本发明。自然可能的是，电机主轴的旋转轴线也与优选和笛卡儿坐标系相应的各直线轴线形成角度。但为了简单的参考关系现在假设，至少在一个位置中电机主轴的旋转轴线平行于第一直线轴线，其中，该第一直线轴线在加工机床的术语命名法中也被描述为Z轴。
要注意：各个直线轴线的分配是自由的。在第一方案中可能的是，转动支座位置固定地设置在支架上并且所有运动、特别是沿着各直线轴线的运动由工件实施。通常，第一直线轴线(Z轴)水平定向并且通过由至少两个平行延伸的导轨实现的直线导向装置来达到。
在另一方案中规定，加工机床具有沿着第三直线轴线用于定位支架的支架导向装置。在该实施例中，电机主轴实施所有沿着三个空间轴线的运动，其中，第一(Z)直线轴线和第三(X)直线轴线位于一个水平平面内。通过电机主轴绕第一转动轴线(A)的可倾斜性实现：(相对于水平线)倾斜的加工也是可能的。
除了沿着直线轴线的所有运动集中在电机主轴中之外，自然可能的是，这些可运动性在电机主轴和工件、特别是承载工件的工件托架之间分配。所述另外的建议由此造成加工机床具有工件托架并且工件托架能沿着描绘第三直线轴线的工件导向装置运动和定位。
替代地或附加地也规定，工件托架的布置是可选的，使得该工件托架也能沿着描绘第一直线轴线(Z)的工件导向装置运动和定位。为了工件托架在相应的工件导向装置上沿着位于优选水平平面上的第一(Z)直线轴线和/或第三(X)直线轴线运动和定位，设有相应可控和可调的驱动装置。
为了各个元件在其相应的导向装置上的可运动性或可定位性，设有驱动装置、优选电动机。这些驱动装置装备有相应高精度的位置传感器和调节算法，以便达到电机主轴相对于工件快速并且高精度地定位，通过支架的和/或电机主轴的和/或电机主轴绕转动轴线的位置的和/或承载工件的工件托架的位置的定位实现。该特性适用于沿着直线轴线的所有运动，不管是电机主轴的、支架的还是工件托架的，以及也适用于元件绕相应的转动或旋转轴线的每个转动运动、旋转运动或枢转运动。
在另一方案中规定，工件托架能绕第二转动轴线转动和定位。该第二转动轴线在此平行于第二直线轴线并且优选竖直定向。由此实现在多侧加工一次夹紧的工件。
有利地，电机主轴具有沿主轴轴线的方向支承在直线导向装置上的能相对于电机主轴壳体移动和定位的顶尖座套筒。顶尖座套筒允许刀具沿刀具旋转轴线方向的轴向运动。一个顶尖座套筒或者说刀具顶尖座套筒因此允许两个运动，即刀具的旋转运动此外以及一个独立的用以相应地向前推进刀具的直线运动。通过在电机主轴上实现顶尖座套筒，可以简单地实现，使设置在绕转动支座枢转的电机主轴上的刀具相对工件运动，其中，通过该独立的驱动装置能使明显更小的重量运动并且利用电机主轴的该进给轴线因而用于加工、特别是加工小孔以及用于换刀的快速运动是可能的。
此外，有利地规定，除了所述第一电机主轴外，设置有至少一个另外的电机主轴，所述另外的电机主轴能在转动支座上绕第一转动轴线枢转和定位。通过另外的电机主轴设置在能以相同的方式绕转动轴线枢转和定位的转动支座上，可以利用一台如此装备的加工机床同时加工多个(同样的或者也不同的)工件，由此相应地提高了切削效率。
有利地规定，这至少两个电机主轴的相应的主轴轴线彼此平行定向。通常有利的是，利用如上所述装备的加工机床对相同的工件(或者对一个工件)实施同样的加工步骤。在这种情况下有利的是，所述至少两个电机主轴的主轴轴线平行定向，由此便也不必冗余地储备相应的直线驱动装置，这导致相应地减小重量。但在相应的加工计划时也可以有利的是，电机主轴的主轴轴线彼此不同地定向，因为这些电机主轴例如对不同的或相同的工件实施不同的加工。
此外有利地规定，设有调节装置，以便调节在电机主轴之间的距离。调节装置在此例如包括多个相应的导向装置以及一个固定机构，利用它们能将电机主轴固定在选择的位置。在此，调节装置例如只能手动操纵，因为仅很少进行这样的调节，但或者这样的调节装置装备有可控的电驱动装置，由此在加工期间也开启了该可调节性。
在转动支座上设有能绕第一转动轴线枢转和定位的主轴床。为了转动运动而设有相应可控和可调的旋转驱动装置或转动驱动装置。电机主轴经由直线导向装置沿主轴轴线的方向支承在主轴床上面或在主轴床侧旁/上。
主轴床因而描述电机主轴在转动支座上的接纳部，其中，主轴床不限于仅仅一个电机主轴的接纳部。在一种优选的实施方案中规定，主轴床接纳至少两个电机主轴。
此外规定，为所述至少两个电机主轴设有一个共同的直线驱动装置或者为所述至少两个电机主轴中的每一个分别设有一个自己的直线驱动装置。为所述多个电机主轴使用一个共同的直线驱动装置具有如下优点，即，各电机主轴例如形成一个单元，该单元本身能构造成更刚性和更稳定的并且仅需一个驱动装置。但也可能的是，给每个设置在主轴床上的电机主轴配设一个自己的直线驱动装置，由此例如彼此独立的运动便是可能的。
在一种有利的实施方案中规定，主轴床构成为笼式或隧道式、特别是单件式的或抗弯的。例如在图7中示出主轴床的隧道式的实施方案。这样的实施方案是非常抗弯稳定的，这对于高的加工精度是有利的。
合适地规定，在主轴床前端部、特别是下端部设置有所述转动支座的支承元件。
在另一种优选的实施方式中规定，主轴床在与支承元件相反的主轴床端部上具有夹紧面。主轴床因而一方面在转动支座上和另一方面经由夹紧面和作用在其上的夹紧装置而与转动支座相连接。因为这两个支承区域彼此间距相对远，所以得到了相应的稳定的支承，因为大部分电机主轴设置在这两个支承区域之间。
一种优选的方案的特征在于能绕支座的转动轴线枢转的主轴轴线具有中间位置，在该中间位置时主轴轴线平行于第一直线轴线(Z或者说水平轴线)并且能相对于该中间位置在-25°至+100°的、优选-20°至+95°的、优选-15°至+90°的枢转范围内枢转和定位。通常，该枢转范围通过下限和上限来描述。下限例如为-25°、-20°、-15°、-10°，上限为+90°、+95°、+100°、+105°、+110°。本申请公开了上限和下限的各种组合，对于本领域技术人员来说清楚的是，在转动支座上的枢转范围的这样的实施方案应如何实现。在此，负的角度说明描述主轴轴线相对于水平线向上抬升或枢转，从而从下方或斜下方(向上)加工变成为可能的。正的角度说明使主轴头部和固定在其上的刀具下降，由此能实现对工件从上方或斜上方(向下)进行加工。自己的直线导向装置或顶尖座套筒设置在枢转的电机主轴中的优点在于，与枢转角度无关地为刀具提供具有保持相同的精度的进给轴线。
另一优点在于，在电机主轴中的独立的进给轴线也支持换刀过程。因此在一种方案中规定，加工机床包括刀具库以及换刀装置并且电机主轴或顶尖座套筒沿着与主轴轴线平行的直线导向装置的定位用于电机主轴的调整运动用以在换刀装置上更换刀具。在顶尖座套筒或整个电机主轴中的明显更小确定尺寸的并且因而也功率更弱的驱动装置(例如，电机主轴整体设置在一个直线导向装置上并且沿平行于主轴轴线的方向可动，而不仅仅是刀具主轴的一部分、如对于顶尖座套筒)允许在能量消耗小的情况下执行换刀。因为明显更小的重量要运动，所以换刀过程也更快且更珍惜地进行。
在此有利的是，换刀装置由通过枢转驱动装置可动的枢转臂形成，其中，枢转臂能沿着第一(Z)和/或第二(Y)直线轴线通过各一个自己的驱动装置运动和定位。合适地，枢转臂绕其可纵向移动的直线轴线分别平行于相应的直线轴线，所述直线轴线参照电机主轴和/或工件托架设置。由此便利于几何布置。刀具库在此沿侧向(例如沿X方向观察)位于支架旁，由此便利于设置在换刀装置上的枢转臂的枢转运动用于刀具枢转到刀具库中或刀具从刀具库中枢转出来。枢转臂本身具有两个相互耦联的夹具。通常，一个夹具是空的，用以接纳要从电机主轴中更换出来的刀具，并且第二个夹具承载要更换进去的刀具。
另一方案规定，转动支座通过两个彼此间隔开距离的转动支座支撑件叉式或爪式地形成，并且在转动支座支撑件之间设置有所述电机主轴或主轴床。刀具相对于工件的位置对于在废品率尽可能小的情况下精确且有效的加工具有决定性的意义。通过转动支座由两个彼此间隔开距离的转动支座支撑件构成，为实现转动支座建议了一种非常稳定的构造，该构造允许相应高精度的加工。
此外有利地规定，转动支座具有弧形的、特别是单件式一体成型的夹紧区段，该夹紧区段用于将主轴床的夹紧面借助夹紧装置固定在夹紧区段上。通过夹紧区段的弧形的构型，在设置在主轴床或电机主轴上的夹紧面围绕转动轴线转动的每个任意的角度位置中都提供夹紧区段的平行延伸的区域用于固定夹紧。由此，在每个任意的角度位置中实现稳定且位置精确地固定枢转了的电机主轴。单件式构成的夹紧区段本身提供一种稳定的结构，该结构同样支持位置精确的固定。
有利地规定，转动支座具有与主轴床的支承元件配合作用的支承配合元件。
此外，在所述建议中有利地规定，设有至少一个、优选两个能用驱动装置驱动的滚珠丝杆传动机构作为转动驱动装置，所述滚珠丝杆传动机构在侧向作用在主轴床上。优选，滚珠丝杆传动机构由扭矩马达驱动。此外，自然也提供直接驱动装置作为转动驱动装置。对于设有两个滚珠丝杆传动机构的情况，主轴床位于这二者之间。由此产生一种非常稳定的布置结构。作为滚珠丝杆传动机构的实施方案是有利的，因为这些滚珠丝杆传动机构正是在围绕转动轴线的运动和直线运动相叠加时非常稳定并且位置精确。
优选地，第一(Z)、第二(Y)和第三(Z)直线轴线形成一个笛卡儿坐标系，这就是说，这三条轴线在右旋坐标系中彼此垂直。转动支座形成第一转动轴线，该第一转动轴线优选垂直于第一直线轴线(Z)定向。第二直线轴线(Y，沿竖直方向)优选垂直于第一转动轴线(A)定向并且也垂直于第一直线轴线(Z)定向。在所述建议的一种优选的实施方案中规定，第二直线轴线竖直延伸。
所述建议的一种优选的实施方案由一种用于切削加工工件的加工机床形成，该加工机床具有用于绕主轴轴线旋转驱动刀具的电机主轴，并且该电机主轴由支架承载，在该支架上设有转动支座，所述电机主轴支承在主轴床中，能在转动支座上绕第一转动轴线枢转和定位，并且在所述电机主轴上设有直线导向装置，该直线导向装置允许刀具平行于主轴轴线进给运动，并且所述主轴床构成为笼式的或隧道式的、特别是单件式的或抗弯的，所述主轴床在与转动支座的支承元件相反的主轴床端部上具有夹紧面，并且所述转动支座具有弧形的、特别是单件式一体成型的夹紧区段，该夹紧区段用于将主轴床的夹紧面借助夹紧装置固定在夹紧区段上。
所述建议的突出之处一方面在于高的柔性，但另一方面也在于高的稳定性，因为转动支座和夹紧面彼此间距远并且因而该布置结构能够承受非常高的加工力并同时绝不消极地影响加工机床的这种实施方案的高的加工精度。
附图说明
在附图中特别是以实施例示意示出本发明。其中：
图1a、b、4a、4b分别以三维视图示出加工机床处于不同的位置中，
图2、5a、5b以侧视图示出加工机床处于另一加工位置中，
图3示出加工机床的正视图(沿根据图1a的Z轴的方向)，
图6以侧视图示出加工机床的电机主轴的支承装置的放大的局部细节，
图7示出加工机床的主轴床的一种实现方案的三维视图。
具体实施方式
在附图中，相同的或彼此相应的元件分别用相同的附图标记标出，并且因此只要不合目的就不再重新描述。包含在整个说明书中的公开内容按照意义能转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件上。在说明书中选择的位置说明、例如上、下、侧向等等参照直接描述以及示出的附图并且在位置改变时按照意义能转用于新的位置。此外，来自所示出和所描述的不同实施例的单个特征或特征组合构成本身独立的、有创造性的或按照本发明的解决方案。
在图1a、b中示例性地示出加工机床1处于两个不同的加工位置中。加工机床1用于切削加工工件9，该工件设置在工件托架90上。加工机床1还包括一个用于绕主轴轴线20旋转驱动刀具的电机主轴2。加工机床1还具有一个承载电机主轴2的支架3。在支架3上设有一个转动支座4并且该转动支座构成第一转动轴线A，电机主轴2能绕该第一转动轴线枢转和定位。
几何设计在此优选这样选择，使得转动轴线A与主轴轴线20相交，但本发明不限于此。
在图1a中在右侧在加工机床1旁边也示出一个标出的笛卡尔坐标系，该坐标系说明所使用的术语命名法。该笛卡尔坐标系基本由直线轴线X、Y和Z描述，其中，Z轴优选水平延伸并且(对于没有可枢转的电机主轴的机床而言)至少平行于电机主轴2的主轴轴线20。直线轴线Z在本申请也被描述为第一直线轴线。Y轴用作第二直线轴线，并且X轴用作第三直线轴线。
此外，术语命名法也包括确定用于标记不同的可能的旋转轴线A、B，其中，绕Y轴的旋转也称为绕B轴的旋转。在本申请的范围内，这样的旋转同时也被描述为绕第二转动轴线的旋转。绕X轴的旋转或可枢转性也被描述为绕A轴的旋转，这在本申请的公开范围内也相当于绕第一旋转轴线的旋转。要注意，设有电机主轴2绕第一转动轴线的枢转，这不将本发明限于该转动轴线强制性地与水平或竖直延伸的空间轴线或直线轴线平行。原则上也可以选择与此不同的几何布置结构、亦即设置例如与X轴、Y轴或Z轴形成锐角的第一转动轴线。这些方案也包括在本发明和公开内容之内。
不同直线轴线的在图1a中示出的分配、亦即沿着不同空间方向的可纵向运动性如下。
工件托架90能沿着(水平或第三)直线轴线X运动和定位。为此设有一个工件床92，该工件床具有两个平行延伸的工件导向装置91，这两个工件导向装置平行延伸并且沿X方向定向。在工件床92中设有用于工件托架90的可调且可控的驱动装置，该工件托架能在工件导向装置91上相应地移动和位置精确地定位。
在这里所示的实施例中也设有工件托架90绕水平延伸的第二旋转轴线B的可枢转性，通过该可枢转性可以附加地通过电机主轴2对工件9进行多侧加工和因而更柔性的加工。这通过设置在可移动的工件托架90中的转动台实现。
支架3能沿着一个直线导向装置31运动和定位。直线导向装置31在此由两个平行延伸的导轨32形成，支架3经由所述导轨支撑在支架脚33上。导向装置31的纵向延伸在此沿着第一直线轴线Z的方向。电机主轴2能在支架3上沿着一个导向装置30运动和定位，导向装置30同样由导轨形成，这些导轨在这里不可见，其中，确切地说电机主轴2经由转动支座4安放在该导向装置30上。该导向装置30的纵向延伸在此沿竖直方向、平行于第二直线轴线Y。
在支架3上的设计构造如下。
为了电机主轴沿Y轴方向的可移动性，在支架3的导向装置30上设有电机主轴滑座23。在这里所示的实施例中，电机主轴滑座23与转动支座4相同，该结构组件在这里所示的实施例中具有多个任务，这些任务通过不同的概念来描述。转动支座4也可以是位置固定的。转动支座4本身由两个叉式、夹式或轭式设置的转动支座支撑件40形成，这些转动支座支撑件形成用于电机主轴2转动运动的坚固且稳定的支座并且将电机主轴2或主轴床22接纳并支承在其间。电机主轴2本身支承在一个主轴床22中，该主轴床提供与转动轴的接口，该转动轴构成在转动支座4上的转动轴线A。自然，可以将电机主轴2在不设置主轴床22的情况下可转动地支承在转动支座4中。用于使电机主轴2绕转动支座4的转动轴线A枢转的旋转驱动装置例如位于转动支座支撑件40中或者在电机主轴2的侧面上或主轴床22上。
电机主轴2具有一个主轴头部24，该主轴头部接纳、夹紧并且为了加工目的而旋转驱动刀具81(见图3)。
所述建议的一个重要的优点在于，在加工机床1上设有一个广泛的刀具库8，该刀具库参照电机主轴2而言沿侧向位于电机主轴2旁或在支架3中。
刀具库8由多个刀具库盘82形成，这些刀具库盘能彼此上下或前后重叠地设置，在这里所示的实施方案(图1a)中设有总共四个刀具库盘82，其中，两个刀具库盘82彼此上下重叠设置并且这里的两排彼此前后重叠设置。因此可以在刀具库8中储存大量的刀具81储备。为了将刀具81更换到电机主轴2的主轴头部24中和从该主轴头部中更换出来，设有一个换刀装置80。该换刀装置包括一个枢转臂83，该枢转臂能绕平行于Z轴的枢转轴线84枢转。同时，枢转臂83能沿Y方向(见图3中的双箭头)运动和定位，为此设有一个相应的驱动装置。此外，还设有枢转臂83沿Z方向的可运动性，以便达到两个彼此前后重叠设置的刀具库盘82。通过换刀装置的可竖直移动性而可能的是，枢转臂83达到下面的以及上面的刀具库盘82，以便放入或取出刀具81。
在图1b中示出加工机床1处于不同的使用位置中。
首先改变了转动支座4在支架3上的位置，亦即转动支座4在支架3上完全向上移动了。此外，电机主轴2绕第一旋转轴线或转动轴线A这样枢转了，使得主轴轴线20与水平线形成锐角并且电机主轴2或其头部24向下指向。通过该位置，对工件9从上向下加工在倾斜角度情况下直至上限角度是可能的。
此外可良好地看出，电机主轴2的前端部25从主轴床22伸出。在电机主轴2上设有直线导向装置21(见图2)，该直线导向装置与电机主轴2绕第一转动轴线A枢转和能定位并且允许刀具81平行于主轴轴线20做进给运动。该直线导向装置21能以不同的方式实现。在第一方案中，整个电机主轴2支承在一个直线导向装置21上并且能相对于主轴床22(或转动支座4)纵向移动。在第二方案中，在电机主轴2中设有一个直线导向装置，该直线导向装置例如导致一个顶尖座套筒的显现其中刀具驱动轴因此从电机主轴2中向前移动出来。
两种建议实现了，在电机主轴2绕转动轴线A枢转的情况下提供沿主轴轴线(该主轴轴线绕转动轴线A枢转了)方向的进给并且该简单显现的直线驱动装置用于与工件配合作用的刀具81的调整运动(靠近运动)。
现在代替必须使可能很重的、例如数吨重的工件绕转动轴线A倾斜，现在使明显更轻的电机主轴2绕第一转动轴线A倾斜，以便对工件实施相应的钻孔或其他切削加工。
但电机主轴2或电机主轴2一部分沿着直线导向装置21的可移动性不仅对于高效且快速的加工有利，其也可以在换刀过程中被利用，当例如应当影响到主轴头部24中的撤回运动时，以便将刀柄从主轴头部24中拉出来。在这里，该附加的直线轴线也是有利的，因为驱动装置能设计成明显更小的并且因而在运行中成本更低。
在图1b中示出的枢转在此在带有正号的枢转范围内进行并且可以相对于水平线达到最大100°或110°，而本发明不限于此。
而在图2中示出在负值范围内的枢转，使得主轴头部24向上倾斜。
利用双向箭头27表示电机主轴2或电机主轴2的部分沿着直线导向装置21的双向可移动性。这导致主轴头部24朝向工件9相应地调整运动。主轴床22连同电机主轴2绕转动轴线A的可转动性用双向箭头26示出。
在图2中可良好地看到，通过所述建议为引入从斜下方向斜上方延伸的钻孔或其他切削加工，主轴轴线20以及因而还有主轴2绕水平定向的转动轴线A转动到负的角度范围内。因为主轴头部24由此高于电机主轴2或其转动轴线A的枢转点，所以有利的是，布置结构这样构成，使得电机主轴2总体上能相对于工件9向下移动很远。这通过相应导向装置的特别的布置结构是可能的，对此参见图3。可良好地看出，电机主轴滑座23可以在支架3的导向装置31的两个导轨32之间向下移动穿过并且因此向下创造出空间，以便也可以在工件9的下部区域内实施相应的加工。这特别是通过如下方式实现，即，在支架3中的承载或支撑电机主轴滑座23的导轨32彼此间比支架3经由也设置在支架3侧面上的支架脚33支撑所在的导轨32具有更小的间距。
在图4a中示出基本上与在图1a中相同的内容。在这里所示的实施例中，转动支座支撑件由覆盖件47遮盖。与按照图1a的图示的另一区别在于转动轴线A相对于主轴轴线20的布置结构，该布置结构如这里所示的那样在主轴轴线20下方实现。
图4b能与图1b比拟。与在图1b中类似，在图4b中转动支座4在支架3上竖直向上移动了。此外，主轴轴线20也相对于根据图4a的定向这样枢转了，使得承载刀夹28的电机主轴2的前端部向下枢转了。也可良好地看出，在图4b中电机主轴2的前端部相对于根据图4a的情形从壳体47移动出来了，这通过如下方式实现，即设有一个直线导向装置，该直线导向装置允许刀夹28平行于主轴轴线20做直线运动。清楚的是，刀夹28接纳并且在切削加工期间足够地固定未示出的刀具。
在图5a中示出的情形可与在图2中示出的情形相比拟。与图2不同，在图5a中可良好地看出，转动轴线A在主轴轴线20下方延伸，即使主轴轴线20在这里不是水平地、而是略微倾斜地向上倾斜。在图5a中引人注意的(与图2相比)还有在转动支座4上的弧形的夹紧区段41的实施方案。还要结合图6描述该结构细节。
与图5a相比，图5b一方面示出一个支架3，该支架沿Z方向完全向前这样移动了，使得转动支座4定位在工件托架90上方。电机主轴2在此绕转动轴线A枢转到竖直位置中，放在工件托架90上的工件9可被从上面加工。
在图5b中示出的加工机床1在这里也完整地与封闭加工空间93的壳体94一起示出，壳体94自然也具有用于运进和运出工件9的至少一个门95。在加工机床1的下部区域内，特别是在工件托架90下方，在两个工件导向装置91之间存在一个切屑收集器或者说切屑输送器。
转动驱动装置的实施方案还要在图6中描述。夹紧装置5、夹紧面50以及弧形的夹紧区段41的配合作用用于使电机主轴2在转动支座4上精确地定向。弧形的夹紧区段41在转动支座4上位置固定地、优选单件式地、稳定地构造并且用于将设置在电机主轴2或接纳电机主轴2的主轴床22上的夹紧面50借助夹紧装置5高度位置精确地固定。
在图5b所示的实施例中实现，在电机主轴2的前进的位置中，从上方加工贴靠在工件托架90的背离支架的半部上的工件区域。这通过如下方式实现，即，主轴轴线20与转动轴线A不相交，而是在主轴轴线20的水平位置中转动轴线A设置在其下方。
在图6中以放大的局部细节图示出电机主轴2的实施方案，该电机主轴保持在主轴床22中。图7以放大的局部细节图示出主轴床22的一种实施例。主轴床22构成为隧道式的，它在其端面(参照这里未示出的主轴轴线20而言)是开放的并且优选由两个部件形成，其中，第一部件、基础部件200沿主轴轴线的方向或者说垂直于开口形成为U形的，优选由一件加工而成，以便保证高的稳定性，并且其在上方用盖部件201封闭。盖部件201在此将U形基础部件200的两个分支203、303’相连接。在主轴床前端部29上，在基础部件200中在下部区域内设有支承元件42，该支承元件在这里例如构成为通孔，用于接纳未示出的转动栓或轴。在与主轴床端部29相反的端部204上设有夹紧面50，该夹紧面与夹紧区段41和夹紧装置5配合作用。为了节省重量，基础部件200具有多个孔202，同时整体上不减小基础部件200和主轴床22的稳定性和刚度。支承元件42设置在电机主轴2下方。在上部区域内，在基础部件200的板条高度的最后三分之一、四分之一或五分之一内，在后部区域内配设于后端部28地或者在其最后的三分之一或四分之一或五分之一内存在至少一个铰接点51，转动驱动装置44(见图6)安置在该铰接点上。
在图6中，转动轴线A在转动栓48内实现，该转动栓将支承元件42与支承配合元件43连接。如已经说明的，主轴床22具有支承元件42，该支承元件与设置在转动支座4上的支承配合元件43并且借助转动栓47配合作用。在这里也可良好地看到，转动轴线A在主轴轴线20下方延伸。在主轴轴线20上方存在铰接点51。转动驱动装置44的杆作用在该铰接点51上。转动驱动装置44引起电机主轴2能绕转动轴线A可控地、位置精确地并且最高稳定地转动和固定。优选地，转动驱动装置由滚珠丝杆传动机构46实现，该滚珠丝杆传动机构被驱动电机或驱动装置45驱动并且因而实施直线运动，其使铰接点51绕转动轴线A枢转。
在下文以简短形式总结本发明的各个优选方面。这些方面包括(单独地或相互组合地)：
电机主轴(2)能在转动支座(4)上通过可控的转动驱动装置(44)绕第一转动轴线(A)枢转和定位；
在电机主轴(2)上设有直线导向装置(21)，该直线导向装置通过可控的直线驱动装置允许刀具平行于主轴轴线(20)做直线运动；
在切削加工期间，转动运动和直线运动相叠加；
在主轴轴线(20)水平定向的情况下，转动支座(4)的转动轴线(A)位于主轴轴线(20)下方；
转动轴线(A)位于撤回的电机主轴(2)的刀夹附近；
在支架(3)上沿特别是竖直延伸的第二直线轴线(Y)的方向设有用于转动支座(4)的导向装置(30)或双导向装置，并且转动支座(4)能沿着该导向装置(30)或双导向装置运动和定位；
支架(3)由两个彼此间隔开距离的部分支架形成并且转动支座(4)能经由导向滑座在部分支架的导向装置上同步运动和定位，
转动支座(4)设置在所述两个部分支架之间或者在双导向装置的各单导向装置之间；
支架(3)能沿着描绘第一直线轴线(Z)的导向装置(31)运动和定位；
加工机床(1)具有沿着第三直线轴线(X)用于定位支架(3)的支架导向装置；
加工机床(1)具有工件托架(90)，工件托架(90)能沿着描绘第三直线轴线(X)的工件导向装置(91)和/或沿着描述第一直线轴线(Z)的工件导向装置运动和定位；
工件托架(90)能绕第二转动轴线(B)转动和定位；
电机主轴(2)具有沿主轴轴线(20)的方向支承在直线导向装置(21)上的能相对于电机主轴壳体移动和定位的顶尖座套筒；
除了第一电机主轴(2)外，设置有至少一个另外的电机主轴，所述另外的电机主轴能在转动支座(4)上绕第一转动轴线(A)枢转和定位；
这至少两个电机主轴的相应的主轴轴线彼此平行定向；
设有调节装置，以便调节在电机主轴之间的距离；
在转动支座(4)上设有能绕第一转动轴线(A)枢转和定位的主轴床(22)并且电机主轴(2)经由直线导向装置(21)沿主轴轴线(20)的方向支承在主轴床(22)上面或在主轴床侧旁；
主轴床(22)接纳至少两个电机主轴；
为所述至少两个电机主轴设有一个共同的直线驱动装置或者为所述至少两个电机主轴中的每一个分别设有一个自己的直线驱动装置；
主轴床(22)构成为笼式或隧道式、特别是单件式的或抗弯的；
在主轴床前端部(29)、特别是下端部设置有所述转动支座(4)的支承元件(42)；
主轴床(22)在与支承元件(42)相反的主轴床端部上具有夹紧面；
能绕转动支座(4)的转动轴线(A)枢转的主轴轴线(20)具有中间位置，在该中间位置时主轴轴线(20)平行于第一直线轴线(Z)并且能相对于该中间位置在-25°至+100°的、优选-20°至+95°的、特别优选-15°至+90°的枢转范围内枢转和定位；
加工机床(1)包括刀具库(8)以及换刀装置(80)并且电机主轴(2)或顶尖座套筒沿着与主轴轴线(20)平行的直线导向装置(21)的定位用于电机主轴(2)的调整运动用以在换刀装置(80)上更换刀具；
换刀装置(80)由通过枢转驱动装置可动的枢转臂形成，并且枢转臂能沿着第一(Z)和/或第二(Y)直线轴线通过驱动装置运动和定位；
转动支座(4)通过两个彼此间隔开距离的转动支座支撑件(40)叉式或爪式地形成，并且在转动支座支撑件(40)之间设置有所述电机主轴(2)或主轴床(22)；
转动支座(4)具有弧形的、特别是单件式一体成型的夹紧区段(41)，该夹紧区段用于将主轴床(22)的夹紧面(50)借助夹紧装置(5)固定在夹紧区段(41)上；
转动支座(4)具有与主轴床(22)的支承元件(42)配合作用的支承配合元件(43)；
设有至少一个、优选两个分别能用一个驱动装置(45)驱动的滚珠丝杆传动机构(46)作为转动驱动装置(44)，所述滚珠丝杆传动机构在侧向作用在主轴床(22)上；
第一直线轴线(Z)垂直于第一转动轴线(A)定向；
第二直线轴线(Y)垂直于第一直线轴线(Z)以及第一转动轴线(A)定向；
第一(Z)、第二(Y)和第三(Z)直线轴线形成一个笛卡儿坐标系；
第二直线轴线(Y)竖直延伸。
转动轴线(A)和主轴轴线(20)成角度地、特别是成锐角或直角地(至少在投影中或沿视线方向，各轴线在这里不必强制相交)相对彼此定向。
现在随本申请并且随后提交的权利要求书对于达到广泛的保护没有偏见。
如果这里在进一步审查特别是相关现有技术时发现其中一个或另一个特征对于本发明的目的虽然是有利的、但不是决定性重要的，则当然现在已经追求特别是在独立权利要求中不再具有这样特征的表述。这样的下级组合也被本申请的公开内容覆盖。
此外要注意，本发明的在不同实施形式中描述的并且在附图中示出的实施方案和变型方案可以任意地相互组合。在此，个别特征或多个特征可以任意相互更换。这些特征组合同样被一同公开。
在从属权利要求中列举的引用关系通过相应从属权利要求的特征指明独立权利要求技术方案的进一步的构造方案。但这些不应理解成放弃得到对于被引用的从属权利要求的特征的、独立的具体的保护。
仅在说明书中公开的特征或者还有来自包括多个特征的权利要求的单个特征可以随时对发明有重要意义地为了相对于现有技术划界而被接收到独立权利要求中，更确切地说当这样的特征结合其他特征被提到或者结合其他特征实现特别有利的结果时也是如此。

Claims (15)

1.用于切削加工工件(9)的加工机床，其中，该加工机床(1)具有用于绕主轴轴线(20)旋转驱动刀具的电机主轴(2)，并且该电机主轴(2)由支架(3)承载，在该支架(3)上设有转动支座(4)，所述电机主轴(2)能在该转动支座(4)上绕第一转动轴线(A)枢转和定位，并且在所述电机主轴(2)上设有直线导向装置(21)，该直线导向装置允许刀具平行于主轴轴线(20)做进给运动。
2.根据权利要求1所述的加工机床，其特征在于，所述电机主轴(2)能在转动支座(4)上通过可控的转动驱动装置(44)绕第一转动轴线(A)枢转和定位。
3.根据上述权利要求之一项或多项所述的加工机床，其特征在于，在切削加工期间，转动运动和直线运动相叠加。
4.根据上述权利要求之一项所述的加工机床，其特征在于，在所述主轴轴线(20)水平定向的情况下，所述转动支座(4)的转动轴线(A)位于主轴轴线(20)下方。
5.根据上述权利要求之一项所述的加工机床，其特征在于，所述转动轴线(A)位于撤回的电机主轴(2)的刀夹附近。
6.根据上述权利要求之一项所述的加工机床，其特征在于，所述转动轴线(A)和所述主轴轴线(20)相对彼此成角度地、特别是成直角地定向。
7.根据上述权利要求之一项所述的加工机床，其特征在于，所述电机主轴(2)具有沿主轴轴线(20)的方向支承在直线导向装置(21)上的能相对于电机主轴壳体移动和定位的顶尖座套筒。
8.根据上述权利要求之一项所述的加工机床，其特征在于，除了所述第一电机主轴(2)外，设置有至少一个另外的电机主轴，所述另外的电机主轴能在转动支座(4)上绕第一转动轴线(A)枢转和定位。
9.根据上述权利要求之一项所述的加工机床，其特征在于，在所述转动支座(4)上设有能绕第一转动轴线(A)枢转和定位的主轴床(22)，并且所述电机主轴(2)经由直线导向装置(21)沿主轴轴线(20)的方向支承在主轴床(22)上面或在主轴床侧旁。
10.根据上述权利要求之一项所述的加工机床，其特征在于，所述主轴床(22)接纳至少两个电机主轴，和/或为所述至少两个电机主轴设有一个共同的直线驱动装置或者为所述至少两个电机主轴中的每一个分别设有一个自己的直线驱动装置。
11.根据上述权利要求之一项所述的加工机床，其特征在于，所述主轴床(22)构成为笼式或隧道式、特别是单件式的或抗弯的，和/或在主轴床前端部(29)、特别是下端部设置有所述转动支座(4)的支承元件(42)，和/或所述主轴床(22)在与支承元件(42)相反的主轴床端部上具有夹紧面。
12.根据上述权利要求之一项所述的加工机床，其特征在于，能绕转动支座(4)的转动轴线(A)枢转的主轴轴线(20)具有中间位置，在该中间位置时主轴轴线(20)平行于第一直线轴线(Z)并且能相对于该中间位置在-25°至+100°的、优选-20°至+95°的、特别优选-15°至+90°的枢转范围内枢转和定位。
13.根据上述权利要求之一项所述的加工机床，其特征在于，所述转动支座(4)通过两个彼此间隔开距离的转动支座支撑件(40)叉式或爪式地形成，并且在转动支座支撑件(40)之间设置有所述电机主轴(2)或主轴床(22)，和/或所述转动支座(4)具有弧形的、特别是单件式一体成型的夹紧区段(41)，该夹紧区段用于将主轴床(22)的夹紧面(50)借助夹紧装置(5)固定在夹紧区段(41)上。
14.根据上述权利要求之一项所述的加工机床，其特征在于，所述转动支座(4)具有与主轴床(22)的支承元件(42)配合作用的支承配合元件(43)，和/或设有至少一个、优选两个分别能用一个驱动装置(45)驱动的滚珠丝杆传动机构(46)作为转动驱动装置(44)，所述滚珠丝杆传动机构在侧向作用在主轴床(22)上。
15.用于切削加工工件(9)的加工机床，其中，该加工机床(1)具有用于绕主轴轴线(20)旋转驱动刀具的电机主轴(2)，并且该电机主轴(2)由支架(3)承载，在该支架(3)上设有转动支座(4)，所述电机主轴(2)支承在主轴床(22)中，能在转动支座(4)上绕第一转动轴线(A)枢转和定位，并且在所述电机主轴(2)上设有直线导向装置(21)，该直线导向装置允许刀具平行于主轴轴线(20)做进给运动，并且所述主轴床(22)构成为笼式的或隧道式的、特别是单件式的或抗弯的，所述主轴床(22)在与转动支座(4)的支承元件(42)相反的主轴床端部上具有夹紧面，并且所述转动支座(4)具有弧形的、特别是单件式一体成型的夹紧区段(41)，该夹紧区段用于将主轴床(22)的夹紧面(50)借助夹紧装置(5)固定在夹紧区段(41)上。
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