CN107206504A - 用于程序控制的机床的主轴装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于程序控制的机床的机加工单元100。本发明尤其涉及一种用于程序控制的机床的主轴装置，包括：主轴壳体1,4；工作主轴，其关于一主轴轴线被可旋转地安装在所述主轴壳体中并包括用于夹持工具接口200的夹持装置22a,22b,22c，工具接口插入所述主轴装置100的工具接纳部分中并被构造为保持铣削或钻孔工具；和传感装置，其被布置在所述主轴壳体1,4上，并包括至少一个结构负荷声学传感器500，所述结构负荷声学传感器被构造为探测在磨削操作过程中出现的结构负荷声音或振动。

Description

用于程序控制的机床的主轴装置
技术领域
本发明涉及一种机加工单元，特别是工作主轴，用于程序控制的机床或者用于程序控制的机床的主轴装置，特别是用于铣削机床、铣削/车削机床、通用磨削机床、通用机床或计算机数控(CNC)机加工中心。
背景技术
对于工件的机加工和/或制造，可通用的机床、特别是程序控制的或者能够数控的机床是现有技术中公知的，例如铣削机床、通用铣削机床、通用机床和/或CNC机加工中心，其中常包括一个或多个承载工具的工作主轴，用于接纳例如钻孔和铣削工具。
在这样的承载工具的工作主轴上，工具可通过工具接口被接纳在工作主轴的接纳装置或工具容部上，以于是在工作主轴上被驱动，所述工具接口例如为工具锥体，特别是莫氏锥体(Morse taper)、陡锥体或中空杆锥体。这些可为各种钻孔或铣削工具、或者其它相应夹持或固定到典型标准化工具接口或工具锥体的工具。
不过，根据现今在工件制造时的多层需求，也可以有利的是：对于在通用机床上对工件进行铣削或钻孔操作的传统铣削或钻孔工具而言可替代地或另外地，在通用机床处对工件还执行另外的或可替代的磨削操作，为此常提供专用的程序控制磨削机床而使得：当在通用机床上进行铣削或钻孔操作之后，通常不得不将工件夹持在专用程序控制磨削机床上进行磨削操作；或者，当在专用程序控制磨削机床上进行磨削操作之后，通常不得不将工件常夹持在铣削机床或通用程序控制机床上进行铣削或钻孔操作。
鉴于以上考虑或问题，本发明的目的在于：开发或提供一种通用程序控制机床，使其除了常用的工件铣削和钻孔操作以外也允许高效、准确、和可靠的磨削操作，特别是例如当在通用的程序控制机床上使用磨削工具(其常被构造用于铣削和钻孔操作)时；另一方面，优选地不限制铣削和钻孔操作的通用机加工选项，但优选地仍确保现今磨削操作的精度、效率和可靠性的要求，例如相比之下类似于甚至优于在现有技术专用程序控制磨削机床上可实现的效率、精度和可靠性。
通用类型的机加工单元例如从DE 10 2013 201 328 A1中获知，其中用于铣削和钻孔操作的传感系统可容纳在机床的工作主轴的端面上。
发明内容
鉴于上述本发明的目的，根据本发明提供一种根据权利要求1的用于程序控制的机床上的主轴装置或者一种对应的具有用于程序控制的机床的工作主轴的机加工单元；根据独立权利要求，还提供一种程序控制的机床，包括：多个这样的根据本发明的用于程序控制的机床上的主轴装置，或者一个或多个这样的对应的具有用于程序控制的机床的工作主轴的机加工单元。各从属权利要求涉及本发明的优选实施例。
根据本发明，提供一种主轴装置，用于程序控制的机床，包括：主轴壳体；工作主轴，其围绕主轴轴线被可旋转地安装在所述主轴壳体中并包括用于夹持工具接口的夹持装置，所述工具接口插入所述主轴装置的工具接纳部分中并且适于保持铣削或钻孔工具；和传感装置，其布置在所述主轴壳体上并包括至少一个结构负荷声学传感器，所述结构负荷声学传感器被构造为探测在磨削操作过程中出现的结构负荷声波或振动。
在特别优选和有利的实施例中，所述结构负荷声学传感器被构造为环形(或至少部分地为环形)的结构负荷声学传感器。
优选地，所述环形的结构负荷声学传感器包括环形(或至少部分地为环形)转子传感部分和/或环形(或至少部分地为环形)定子传感部分。
在特别优选和有利的实施例中，可设置第一环元件和第二环元件，其中，所述第一环元件可优选地固定连接到所述主轴壳体和/或所述第二环元件可优选地固定连接到所述被可旋转地安装的工作主轴。优选地，所述结构负荷声学传感器的至少一部分可被布置或保持在所述第一和第二环元件至少之一的之上或之中。
优选地，所述环形转子传感部分设置或保持在所述第二环元件之中或之上；和/或优选地所述环形定子传感部分设置或保持在所述第一环元件之中或之上。
优选地，所述第二环元件优选地以旋转固定的方式(rotationally fixedmanner)连接到所述主轴装置的主轴头杆(head shank)；所述主轴头杆优选地被可旋转地安装到所述主轴壳体中或者被紧固到所述主轴壳体，特别是优选地被可拆卸地固定。
在特别优选和有利的实施例中，所述第二环元件的内部分形成所述主轴装置的所述工具接纳部分的至少一部分。
优选地，当所述工具接口插入所述主轴装置的所述工具接纳部分中并利用所述夹持装置夹持时，所述第二环元件的所述内部分与所述工具接口的至少一部分接触。这具有的优点是：结构负荷声音可从工具接口向环元件引导，结构负荷声学传感器可布置在环元件之上或之中，特别是以无干扰方式。
优选地，所述第一环元件以旋转固定的方式被紧固到所述主轴壳体，特别优选地被可拆卸地紧固。
在特别优选和有利的实施例中，所述主轴装置包括：多个主轴轴承。
所述结构负荷声学传感器优选地被布置在所述多个主轴轴承的最外的主轴轴承的面向所述主轴装置的外侧的一侧上。特别优选地，所述结构负荷声学传感器被定位而使得：所述主轴轴承在所述主轴装置中不被布置在沿从所述工具接纳部分朝向所述结构负荷声学传感器的结构负荷声波的直接传播方向上。
在进一步的示例性方面，主轴装置或其结构负荷声学传感器可利用另外的(例如传统的)结构负荷声学传感器校准，例如通过以下方式实现：通过除了主轴装置的结构负荷声学传感器以外的第二结构负荷声学传感器探测磨削工具的接触，并比较传感器信号以校准主轴装置的结构负荷声学传感器。在进一步的示例性方面，主轴装置和其结构负荷声学传感器可利用另外的(例如传统的)结构负荷声学传感器校准，例如通过以下方式实现：将第二结构负荷声学传感器附接到拟机加工的工件或附接到机床的工件夹持机构并且比较传感器信号(例如在机加工或者测试工件的测试机加工的过程中)，以校准主轴装置的结构负荷声学传感器。
在进一步的示例性方面，优选地可提供一种在具有前述主轴装置的通用机床上对工件进行磨削机加工的方法，包括：使用磨削工具对一工件进行磨削机加工，所述工件被夹持在所述机床的工件夹持机构上，所述磨削工具被保持在工具接口上，所述工具接口被夹持在所述主轴装置的所述工作主轴的所述夹持装置上并插入所述主轴装置的所述工具接纳部分中；利用所述主轴装置的所述传感装置的所述结构负荷声学传感器探测磨削操作过程中出现的结构负荷声波或振动。
在进一步的示例性方面，优选地可提供一种在具有前述主轴装置的通用机床上修整(dressing)磨削工具的方法，包括：在修整件(dressing piece)上对磨削工具执行修整操作，所述磨削工具被保持在工具接口上，所述工具接口被夹持在所述主轴装置的所述工作主轴的所述夹持装置上并被插入到所述主轴装置的所述工具接纳部分中；同时基于所述主轴装置的所述传感装置的所述结构负荷声学传感器的结构负荷声学信号而监控所述修整操作。
附图说明
图1显示出根据本发明示例性实施例的用于程序控制的机床的机加工单元的示例性示意性的立体分解图；
图2A、2B、2C、2D显示出根据本发明进一步的示例性实施例的用于程序控制的机床的机加工单元的示例性示意性的剖视图或局部剖视图；
图3显示出根据本发明的进一步的示例性实施例的用于程序控制的机床的进一步的机加工单元的示例性示意性的剖视图或局部剖视图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细描述本发明的示例。图中相同或相似的元件可能通过相同的附图标记标示，不过有时也通过不同附图标记标示。
不过，应强调的是，本发明绝非受限于或局限于以下所述的示例性实施例及其实施例，而是还包括对示例性实施例的修改方案，特别是在独立权利要求范围内通过对所描述示例的特征的修改或者通过所描述示例的单个或多个特征的组合而涵盖的方案。
图1显示出根据本发明示例性实施例的用于程序控制的机床的机加工单元的示例性示意性的立体分解图。
特别地，图1显示出根据本发明的示例性实施例的用于程序控制的机床(未示出)的工作主轴(特别是承载工具的工作主轴)的主轴装置100的各部分的示例性示意性的立体分解图。
所示包括工作主轴或主轴装置100的示例性机加工单元例如被构造为：对被夹持在机床的工件夹持机构上的工件利用例如工具，特别是铣削和钻孔工具，执行铣削和/或钻孔操作，所述工具在图1中未示出，并且其可通常使用工具接口被夹持在工作主轴或主轴装置上，工具接口可在工作主轴处更换(exchange)，并且由工作主轴或主轴装置旋转地驱动以产生或驱动高旋转速度的切削(chipping)运动。
一个或多个包括工作主轴或工作主轴的主轴装置100的机加工单元可例如被提供为用于为机床的工件进行机加工或制造或在机床处机加工或制造工件，特别是例如在程序控制的或能够数控的机床上，所述机床例如为铣削机床、铣削/车削机床、通用铣削机床、通用机床、或CNC机加工中心，其包括一个或多个承载工具的工作主轴。
在这样的承载工具的工作主轴上，工具可通过工具接口，诸如工具锥体，特别是莫氏锥体、陡锥体或中空杆锥体，被接纳在工作主轴的接纳装置或工具容部上，以于是在工作主轴上被驱动。这些可为各种钻孔或铣削工具、或者其它相应夹持或固定到典型标准化工具接口或工具锥体的工具。
根据图1的机加工单元或主轴装置100例如包括：主轴壳体1，主轴壳体1可附接到机床的其他部件或者可与其他部件组装，特别是例如通过机床的主轴头支架或旋转头实现，并可借助于环形法兰2，环形法兰2例如具有多个轴向孔2用以固定到或组装到机床的其他部件。工作主轴15被可旋转地安装到壳体1内。
机加工单元或主轴装置100的截锥壳体部分4(其周壁中包括一个或多个向外开放的纵向槽5)例如固定到环形法兰2的前侧。纵向槽5例如延伸到接纳槽6中，接纳槽6例如形成在环形法兰2中。纵向槽5及其延伸部(即，例如接纳槽6)例如形成接纳通道，用于在此接纳导管5、6中被引导的电源和/或测量数据缆线(在图1中未示出)，并可然后通过被可拆卸地固定到壳体部分4的成形板7覆盖。
在图1中，第一环元件10显示在壳体部分4的端面之前，且例如可通过多个紧固件11(例如螺栓/螺钉)被可拆卸地固定到壳体部分4的端面。第一环元件10例如具有构形(profiled)截面，并例如通过其右端面(即，特别是通过面向主轴的侧面)被支撑在壳体部分4的左环形端面上，或者附接到或被可拆卸地固定到壳体部分4的左环形端面上。
在工作主轴的前端处，第二环元件16通过多个紧固件(例如柱螺栓)被可拆卸地固定到第一环元件10，其中，第二环元件16随工作主轴共同旋转，并可因而构成转子。
第二环元件16具有例如柱形的内周表面和例如台阶状的截面。第二环元件16通过环形盖元件17覆盖，环形盖元件17利用紧固件(例如柱螺栓18)被可拆卸地固定到例如主轴的平面端表面，在端面上平面接触且使工作主轴终止，而不覆盖用于夹持工具柄的工具保持部。
接收和/或发送机构(可用于非接触式地发送测量数据、传感信号和/或动力信号)可例如容纳在例如第一环元件10中。另外，电缆通路部分12(其与纵向槽5的缆线通道相对并可在组装状态下突出到此缆线导管中)例如设置在第一环元件10上，用于电连接到传感系统(例如电源缆线和/或测量缆线到接收或发送机构的连接)。
在第二环元件10中，可容纳一个或多个传感器。例如，这可为诸如振动传感器之类的传感器，利用所述传感器可沿轴向方向并沿周向方向探测主轴的或主轴头的操作变形。各种类型的传感器(例如压力敏感的、电压敏感的、或力敏感的传感器)适合用作测量传感器，以例如探测主轴对准误差和/或形状改变。
传感系统可选地包括评估装置，评估装置电耦合到各种传感器，可评估以及存储所获得的数据，并可通过微处理器控制。利用这种传感系统，切削工具的磨损率和可能因冲击碰撞所致的对机床部件的损伤也可以被探测、存储、和在机床控制系统中被相应予以考虑。另外，使用振动传感器时，可基于测量信号的评估而执行非平衡测量或者探测工作主轴的轴承的轴承损坏。
在壳体部分4的缆线通道5中被引导的缆线(测量和/或电源缆线)延伸到静止的外环(第一环元件10)中，外环固定连接到主轴壳体部分4。在此外环(第一环元件10)中，可选地安置有用于电源和测量数据缆线的连接结构，其中这种电源或测量缆线也可连接到被布置在静止外环(第一环元件10)中的发送元件，发送元件的对应部件(接收元件)可安置在随所述主轴共同旋转的转子环(第二环元件16)中。
根据本发明的示例性实施例，主轴装置100被构造为允许磨削操作，其中，利用可联接的工具接口将磨削工具插入，而非铣削或钻孔工具，所述磨削工具附接或夹持到工具接口，例如，磨削轮被附接或夹持到工具接口，以实现工具的平面和/或纵向磨削。
为通过在主轴装置100上插入或更换的磨削工具对工件进行机加工，主轴装置的传感系统被构造为使得主轴装置100的传感器或传感系统包括至少一个结构负荷(structure-borne)声学传感器，结构负荷声学传感器被构造为探测结构负荷音的声音，所述结构负荷的声音由在工作上的磨削操作引起或产生并经由磨削工具和工具接口被传送到主轴装置100的元件或部件。
如背景技术中所述，应指出，表述“结构负荷声音”(或声发射或“AE”)描述结构负荷声波或振动在固体中的传播，其中，纵波或振动(特别是在固体内部结构中的波或振动)的传播和/或横波或振动(特别是在固体表面上的波或振动)的传播可在固体中发生，通常以不同传播速度(结构负荷声速度)进行。
例如，结构负荷声波典型地以超声波范围内的频率(特别是在约20kHz至2MHz)发生，因而典型地处于人听力的频率范围之外。例如，纵波或振动在钢中的传播速度约为5000m/s，而横波或振动约为3100m/s。
结构负荷声学传感器的典型测量范围例如在50－900kHz的范围内，优选地在100－400kHz的范围内，尤其是减小谐振效应。
特别地，在磨削操作的情况下(即，通过几何形状未限定的切削刃进行的切削处理，其不同于通过几何形状限定的切削刃进行的切削处理，例如铣削或钻孔)，典型的结构负荷声音被引起，其在切削过程中当工件与磨削工具接触时在工件处产生，然后在工件中和在磨削工具中传播，并被传送到其他连接的元件。
这样的振动可利用结构负荷声学传感器传感地被探测，因而已经能够提供关于在机加工过程中通过几何形状未限定切削刃进行的切削处理的信息，使得利用评估单元或机床控制器的诊断单元和数据监控单元的结构负荷声学测量允许对机加工操作和磨削处理过程中的处理参数进行实时监控或过程监控。
对于磨削操作，例如可基于在机加工过程中或修整(dressing)操作过程中对结构负荷声学信号的监控而探测或传感：在磨削工具(具有几何形状未限定的切削刃)朝向拟机加工的工件移位的过程中和/或在工件朝向磨削工具移位的过程中，在磨削工具或磨削工具表面的第一磨粒(abrasive grain)与工件的表面之间，何时/是否进行第一接触(所称的第一切削探测)。
这在对磨削工具进行修整操作(通常不得不在专用修整装置上进行)时也是有利的，特别是因为，基于在修整过程中对结构负荷声学信号的监控，可以探测或传感：在磨削工具(具有几何形状未限定的切削刃)朝向修整件(例如修整金刚石)移位的过程中和/或在修整件朝向磨削工具移位的过程中，在磨削工具或磨削工具表面的第一磨粒与修整件表面之间，何时/是否进行第一接触。
例如，除了基于结构负荷声学信号而探测第一接触以外，在修整过程中还提供进一步有利的选项：基于结构负荷声学信号，探测何时修整操作可终止；例如当磨削工具的磨削表面完全修整时，这是因为，这可通过连续的结构负荷声学信号进行探测或传感。
在此，机床的机加工控制可选地可具有：可易于由操作者起动的自动程序循环，其中，例如，在修整过程中，可在第一自动循环步骤中以较大间隔步骤执行自动接近，直到基于结构负荷声学信号而在机床控制器处探测到第一接触，以然后以较小间隔步骤自动执行实际修整处理，直到基于在机床控制器处探测的连续的结构负荷声学信号而认识到修整处理可终止，因此，机床控制器终止自动循环，经由用户界面通知操作者自动修整操作已经终止。
在磨削工具朝向在机加工操作过程中拟机加工的工件实际接近的过程中，还可以想到，自动传输循环被存储在机床的机床控制器处，机床控制器可对于接近操作以程序控制方式自动执行所述自动传输循环。在此情况下，有利的是，工件和磨削工具可相对于彼此移动，而无需由操作者光学控制，其中，在第一自动循环步骤中快速横移，即，采取机床的一个或多个线性或圆轴的高移位速度，它们自动移动到安全位置(例如预设的安全距离)，从而然后在第二自动循环步骤中进行接近操作，利用小间隔步骤的自动接近(空气磨削)而移动，直到基于结构负荷声学信号在机床控制器处探测到第一接触，因此，实际程序控制机加工操作起动，例如自动起动或者通过操作者的人工起动指令起动。
如果机床控制器基于探测到的连续结构负荷声学信号而认识到由于获取到所希望的磨削工件表面特性(部件完全磨削完成)而可以终止机加工操作，则实际磨削操作可自动终止，因此，机床控制器终止自动机加工操作，通过用户界面通知操作者自动机加工操作终止。
另外，来自结构负荷声学传感器的结构负荷声学信号输出可另外用于碰撞监控(不需要另外的碰撞传感器)，用于尺寸偏小探测(尺寸偏小的过小工件)、用于弃置尺寸偏小的工件、和/或用于过程视觉化(例如用于随后的过程分析或误差分析)。在优选实施例中，结构负荷声学传感器的结构负荷声学传感器信号和/或基于结构负荷声学信号评估的一个或多个评估参数可显示或图示在机床数控器的操作界面或用户界面上或者在机床控制主控台的监视器上。
在根据图1的优选实施例中，结构负荷声学传感器设置在主轴装置100上，其特别地可优选地被构造为环形的结构负荷声学传感器。
这具有以下优点：在磨削操作过程中，当磨削工具通过工具接口被更换或接纳在主轴装置100上时，利用能够实现的结构负荷声音测量或探测，可执行磨削操作，其中探测到的结构负荷声学信号可有利地例如用于磨削处理或对其监控、用于第一切削探测或传感第一接触、用于修整或整形处理(可选地根据前述自动程序循环)、和/或用于磨削工具相对于工件的自动接近或调节(可选地根据前述自动程序循环)。这样，即使在具有承载工具的工作主轴的通用机床上(其常被设置用于铣削和钻孔操作)，另外的磨削操作有利地可以实现，其中，磨削操作所必要的处理可容易地、可靠地、安全带、自动地、或半自动地、以高准确度和效率执行。
不过，在另外将结构负荷声学传感器设置到通用机床(常用于铣削和钻孔操作)的工作主轴上的情况下，在功能上对铣削和钻孔操作不存在限制，从而提供通用机床及其可行应用的特定有利的进一步的优化方案。相反地，甚至会产生协同效应，这是因为，结构负荷声学传感器也可在铣削和钻孔操作中使用，例如探测主轴上的轴承损坏，或用于碰撞探测。这样，例如，在示例性实施例中，甚至可以省略其它常常需要的碰撞传感器或振动传感器。
在根据图1的示例性实施例中，优选地，一个环形的结构负荷声学传感器被安装，其包括优选地为环形(或优选地至少部分地为环形)的转子传感部分和优选地为环形(或优选地至少部分地为环形)的定子传感部分，其中，转子传感部分优选地被布置、附接和/或集成到外第二环元件16上，和/或其中定子传感部分优选地被布置、附接和/或集成到内第一环元件上。
在此，定子传感部分和转子传感部分优选地以一定方式布置而使得：气隙被形成在静止的定子传感部分与可旋转的转子传感部分之间，其中，在定子传感部分与转子传感部分之间无需接触的情况下发送传感器信号。
图2A、2B、2C、2D显示出根据本发明进一步的示例性实施例的用于程序控制的机床的机加工单元的示例性示意性的剖视图或局部剖视图。
特别地，图2A至2D是根据本发明的示例性实施例的用于程序控制的机床的工作主轴(特别是承载工具的工作主轴)的主轴装置100的各部分的示例性示意性的局部剖视图。
根据图2A至2D的示例性实施例的主轴装置100例如包括：工作主轴的主轴壳体的主轴壳体元件4。在主轴壳体元件4的内部中，例如，工作主轴的主轴头杆20利用轴承元件21(示例性显示为球轴承)围绕主轴轴线被可旋转地安装。主轴头杆20通过主轴驱动器(未示出)能够被旋转地驱动。
另外，主轴头杆20例如被构造为中空杆，在其内区段中布置有夹持装置的夹持棒22a，用于夹持工具接口，在此例如用于夹持被构造为中空杆锥体200的工具接口。在夹持棒22a的在向外背向主轴的侧上的一端部分处，夹持棒22a例如包括夹持头22b，夹持头22b例如与夹持棒22a集成形成，不过在进一步的示例性实施例中也可作为独立的部分被附接到夹持棒22a。另外，夹持装置包括：多个夹持卡盘元件22c，夹持卡盘元件22c被构造为：当夹持棒22a沿主轴轴线方向被拉入主轴内时夹持工具锥体(在此例如为中空杆锥体200)，以夹持工具锥体。
这特别地显示或例示在图2A至2B的概要图中，其中，处于未夹持状态下(即，当夹持棒22a沿图2A中箭头方向延伸时)的中空杆锥体200可插入到工作主轴上形成的工具容部中或者附接到夹持头22b(图2B)，并且可然后当具有夹持头22b的夹持棒22a沿主轴轴线方向(即，沿图2B中箭头的方向)缩回到主轴内部中时，中空杆锥体200利用被夹持头22b迫使分开的夹持卡盘元件22c而夹持。
例如，与密封元件连接的供应管元件23(例如管、小管或软管)设置在轴向中空夹持卡盘22a的内部中，在优选实施例中，经由供应管元件23而提供内部冷却润滑剂馈给，至中空杆锥体200或者可选地由此经过而至被夹持或附接到中空杆锥体200的工具。
在此，在图2A至2B中，磨削工具300(特别地，例如为磨砂轮)附接到中空杆锥体200，或者利用夹持元件401、402通过盘404和紧固件403紧固。在此，磨削工具300附接到工具接口，即，附接到示例性的中空杆锥体200，仅以简化方式显示，更复杂的附接(其特别地装备有进一步的紧固机构)是可想到的和有利的。例如，磨砂轮300与中空杆锥体200的主体的轴向距离也可在进一步的示例性实施例中通过进一步的中间元件而增大。
根据示例性实施例，主轴装置100进一步包括：结构负荷声学传感器500，其布置在主轴装置100的端面上，用于基于结构负荷声音而探测结构负荷声学信号，结构负荷声音在通过磨削工具300对工件机加工的过程中在工件和磨削工具300中传播并经由工具接口(例如中空杆锥体200)而传送到主轴装置100的元件和部件。
有利地且示例性地，结构负荷声学传感器500被构造为环形结构负荷声学传感器500，并包括示例性的环形转子传感部分501和示例性的环形定子传感部分502。
环形的定子传感部分502布置在内环元件10(第一环元件)上，转子传感部分501布置在外环元件16(第二环元件)上。在此，环形定子传感部分502、内环元件10、转子传感部分501、外环元件16沿轴向对准，并在主轴轴线上沿轴向居中，其中，特别地，外环元件16在主轴围绕主轴轴线旋转的过程中随转子传感部分501共同旋转。
在端面上，内环元件10固定到主轴壳体部分4或主轴壳体元件4，特别地，优选地被可拆卸地固定(例如，用于在维护、损坏或磨损情况下的简单更换、或者用于修理传感系统)。
在端面上，外环元件16固定到主轴头轴20，如2A至2D中所示，并与主轴头轴20的端部分一起形成工具容部或工具接口容部，用于接纳工具接口，即，例如用于接纳中空杆锥体200或其它工具锥体，例如莫氏锥体或陡锥体。
在此，定子传感部分502和转子传感部分501以及两个环元件16、10被布置为使得气隙形成在静止的定子传感部分502与可旋转的转子传感部分501之间或者在环元件10和16之间，其中，在定子传感部分502与转子传感部分501之间无需接触的情况下发送传感器信号。
外环元件16特别地优选地被可拆卸地固定(例如，用于在维护、损环或磨损情况下的简单更换、或者用于修理传感系统)。
在此，图2D显示出示例性情况，其中，结构负荷声学传感器500的转子传感部分501以及外环元件16从主轴装置100中移除或者从与主轴装置100的附接中松脱。
在一方面，这允许结构负荷声学传感器的更换或维护，不过进一步的巨大优点在于，外环元件10且可选地还有内环元件16用作另外的阻尼元件，例如当在机床的工作主轴处发生意外碰撞时，其中，在轻度至中度碰撞的情况下，有利的是，环元件(其更换简单且廉价)随传感系统损坏，而不是在工作主轴处可能发生修理困难且昂贵的损坏(即使在轻微碰撞时)，传统的主轴装置有时就是这种情况。
另外，在进一步的示例性实施例中(类似于图1)，一个或多个另外的环形盖元件设置在外环元件16的端面上，其结果是：阻尼功能进一步增强，或者，可提供进一步的盘元件25，其布置在壳体部分4与环元件10之间用于进一步实现阻尼作用。
最后，应注意，结构负荷声学传感器500在主轴的或者主轴壳体1或4的端面上的定位，提供如下优点：结构负荷声波或振动可以几乎无干扰地经由被接纳和夹持的工具接口200而发送到结构负荷声学传感器500，因而能够使不易受干扰的结构负荷信号探测成为可能。
在此，将结构负荷声学传感器500定位在主轴的最外轴承或最外轴承元件的面向主轴外侧的一侧上是特别有利的，这是因为，将结构负荷声学传感器500定位在主轴内部中可能至少导致：当结构负荷声波从工具接口向结构负荷声学传感器的位置的传播的方向经过或至少接近于轴承时会探测到结构负荷声音或振动的不希望出现的干扰。
提供特别优选的实施例，特别地，当工具容部以一定方式构造而使得工具接口在夹持状态下接触工具容部中的环元件(结构负荷声学传感器500的转子传感部分501布置在其中)，其中，特别地，环元件的内部分优选地形成主轴装置的至少一个工具接纳部分或者至少参与(partake)其形成过程。
图3显示出根据本发明的进一步的示例性实施例的用于程序控制的机床的进一步的机加工单元的示例性示意性的剖视图或局部剖视图。
特别地，图3显示出根据本发明的示例性实施例的用于程序控制的机床(未示出)的工作主轴(特别是承载工具的工作主轴)的进一步的主轴装置100的各部分的示例性示意性的局部剖视图。
在此，根据图3的主轴装置100的部件和元件以与根据前述示例性实施例的示例性实施例中相同的附图标记标示，不同之处主要仅在于相应元件的结构实施例，因此，在此参照对附图、特别是图2A至2C的描述，基本上类似地可用于图3，特别是考虑到相同附图标记的情况时。
本发明不限于以上所示的示例性实施例，而是还可延伸到变例、修改方案以及前述特征和示例性实施例的组合。例如，传感系统的评价单元可在功能上和/或在结构上集成到内环中，即，集成到第二环元件中或集成到转子中。不过，传感系统的评价单元也可布置在主轴的或主轴壳体的外部件之外或之中，并可经由缆线连接到传感系统，且可选地可甚至在机床控制器中实现。

Claims (13)

1.一种用于程序控制的机床的主轴装置，包括：
主轴壳体(1,4)；
工作主轴，其围绕主轴轴线被可旋转地安装在所述主轴壳体(1,4)中，并包括用于夹持工具接口(220)的夹持装置(22a,22b,22c)，所述工具接口插入所述主轴装置(100)的工具接纳部分中并被构造为保持铣削或钻孔工具；和
传感装置，其布置在所述主轴壳体(1,4)上，并包括至少一个结构负荷声学传感器(500)，所述结构负荷声学传感器(500)被构造为探测磨削操作过程中出现的结构负荷声波或振动。
2.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于，
所述结构负荷声学传感器(500)被构造为环形的结构负荷声学传感器(500)。
3.根据权利要求2所述的主轴装置，其特征在于，
所述环形的结构负荷声学传感器(500)包括：环形转子传感部分(501)和环形定子传感部分(502)。
4.根据前述权利要求中的一项所述的主轴装置，进一步包括：
第一环元件(10)和第二环元件(16)，其中所述第一环元件(10)固定连接到所述主轴壳体(1,4)，所述第二环元件(16)固定连接到所述被可旋转地安装的工作主轴，所述结构负荷声学传感器(500)的至少一部分被布置或保持在所述第一和第二环元件(10,16)中的至少一个之上或之中。
5.根据权利要求3和4所述的主轴装置，其特征在于，
所述环形转子传感部分(501)布置或保持在所述第二环元件(20)之中或之上；和/或
所述环形定子传感部分(502)布置或保持在所述第一环元件(10)之中或之上。
6.根据权利要求4或5中的一项所述的主轴装置，其特征在于，
所述第二环元件(16)以旋转固定的方式连接到所述主轴装置(100)的主轴头轴(20)；所述主轴头轴(20)优选地被可旋转地安装到所述主轴壳体(1,4)中或者被固定到所述主轴壳体(1,4)，特别是被可拆卸地固定。
7.根据权利要求4至6中的一项所述的主轴装置，其特征在于，
所述第二环元件(16)的内部分形成所述主轴装置(100)的所述工具接纳部分的至少一部分。
8.根据权利要求7所述的主轴装置，其特征在于，
当所述工具接口(200)插入所述主轴装置(100)的所述工具接纳部分中并利用所述夹持装置(22a,22b,22c)夹持时，所述第二环元件(16)的所述内部分与所述工具接口(200)的至少一部分接触。
9.根据权利要求4至8中的一项所述的主轴装置，其特征在于，
所述第一环元件(10)以旋转固定的方式被固定到所述主轴壳体(1,4)，特别是被可拆卸地紧固。
10.根据前述权利要求中的一项所述的主轴装置，进一步包括：
多个主轴轴承(21)，其中，所述结构负荷声学传感器(500)布置在所述多个主轴轴承(21)的最外的主轴轴承(21)的面向所述主轴装置(100)的外侧的一侧上。
11.根据前述权利要求中的一项所述的主轴装置，进一步包括：
多个主轴轴承(21)，其中，所述结构负荷声学传感器(500)被定位而使得：所述主轴轴承(21)所述主轴装置(100)不被布置在沿从所述工具接纳部分朝向所述结构负荷声学传感器(500)的结构负荷声波的直接传播方向上。
12.一种在具有根据前述权利要求中的一项所述的主轴装置的通用机床上对工件进行磨削机加工的方法，包括：
使用磨削工具对工件进行磨削机加工，所述工件被夹持在所述机床的工件夹持机构上，所述磨削工具被保持在工具接口(200)上，所述工具接口(200)被夹持在所述主轴装置的所述工作主轴的所述夹持装置(22a,22b,22c)上并插入所述主轴装置(100)的所述工具接纳部分中；
利用所述主轴装置(100)的所述传感装置的所述结构负荷声学传感器(500)探测磨削操作过程中出现的结构负荷声波或振动。
13.一种在具有根据前述权利要求中的一项所述的主轴装置的通用机床上修整磨削工具的方法，包括：
在修整件上对磨削工具执行修整操作，其中，所述磨削工具被保持在工具接口(200)上，所述工具接口(200)被夹持在所述主轴装置的所述工作主轴的所述夹持装置(22a,22b,22c)上并被插入至所述主轴装置(100)的所述工具接纳部分中；同时基于所述主轴装置(100)的所述传感装置的所述结构负荷声学传感器(500)的结构负荷声学信号而监控所述修整操作。
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