CN107790791B - 用于加工工件的机床和用于该机床的主轴支架组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加工工件的机床(100)以及用于机床(100)的主轴支架组件(200)。所述机床(100)包括一个机床床身(110)，安装在所述机床床身(110)上的一个工具夹紧部(120)用来夹紧所述机床床身(110)上的工件，安装在所述机床床身(110)上的一个旋转臂容纳部(220)，绕着第一旋转轴枢转地安装在所述旋转臂容纳部上的一个第一旋转臂(230)，绕着第二旋转轴枢转地安装在所述第一旋转臂上的一个第二旋转臂(240)，绕着第三旋转轴旋转安装在所述第二旋转臂上的一个主轴支架臂(250)，绕着第四旋转轴旋转安装在所述主轴支架臂上的一个铣刀头(260)，以及保持在所述铣刀头上用来接纳刀具的一个工作主轴(210)，其中，所述第三旋转轴垂直于或横向于所述第四旋转轴排列。

Description

用于加工工件的机床和用于该机床的主轴支架组件
技术领域
本发明涉及一种用于切割或加工工件的机床以及用于该机床的主轴支架组件。
背景技术
现有技术公开了具有一个刀具承载工作主轴的机床。所述机床通常被提供有数控并且已知的如铣床，铣削中心，万能铣床或具有四个、五个或有时也多于五个的数控的线性的和/或旋转的或旋转轴的数控机床(CNC)加工中心；例如，参见根据DE102010064271A1的机床。
这种具有一个刀具承载工作主轴的机床必需区别于具有工件承载工作主轴的机床，如车床，车削中心，双主轴车床，多主轴车床或多主轴自动车床。
这种机床的工作主轴，特别是铣床，铣削中心，万能铣床或CNC加工中心，通常通过多个线线轴(如移柱铣床)沿不同方向运动。这特别适用于加工立方体或近似立方体的工件。
在机床制造领域中的基本目的，尤其也是本发明的基本目的，是提供一种具有刀具承载工作主轴的机床，特别是一种用于铣削和/或钻削工件的机床，其能够运行精确又可靠，具有最短的可能的停机时间，并且也能以性价比高，简洁和高效的方式被提供。
特别是在铣削工件由复合材料制成的领域，特别是碳纤维增强塑料材料或CFK，需要大量更灵活且同时精确的加工。为了加工这样的部件，尤其是相对较大的部件，对其不能使用工业机器人，需要一种机器概念可以使一种具有高自由度，高刚性以及高加工精度和效率的高加工运功灵活性成为可能。
因此，本发明的目的是提供或提出一种机床，其使得机械运动提供高刚性的部件，且同时具有高自由度和高加工精度和/或控制精度的高运动灵活性成为可能，并且还可以实现有效的，精确的和简单的工件加工，特别是在复合材料(特别是碳纤维增强塑料材料CFK)制成的小型和大型的工件上，在自由曲面上进行的铣削加工。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提出了一种根据权利要求1所述的机床以及一种根据权利要求24所述的主轴支架组件。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。
根据一方面，本发明提供了一种机床和/或用于加工工件的机床，包括：一个机床床身，布置在所述机床床身上的用来夹紧所述机床上的工件的一个工件夹紧部，布置在机床床身上的一个旋转臂容纳部，绕着第一旋转轴枢转地安装在所述旋转臂容纳部上的第一旋转臂，绕着第二旋转轴枢转地安装在所述第一旋转臂上的第二旋转臂，绕着第三旋转轴旋转安装在所述第二旋转臂上的一个主轴支架臂，绕着第四旋转轴旋转安装在所述主轴支架臂上的一个铣刀头，以及保持在所述铣刀头上的用来接纳刀具的一个工作主轴。
特别地，提供了一种机床或用于加工工件的机床，包括一个机床床身，布置在所述机床床身上的用来夹紧所述机床上的工件的一个工件夹紧部以及布置在所述机床床身上的一个主轴支架组件，其中所述主轴支架组件优选地包括：一个布置在所述机床床身上的旋转臂容纳部，围绕第一旋转轴枢转地安装在所述旋转臂容纳部上的第一旋转臂，绕着第二旋转轴枢转地安装在所述第一旋转臂上的第二旋转臂，绕着第三旋转轴旋转安装在所述第二旋转臂的第三旋转臂，绕着第四旋转轴旋转安装在所述主轴支架臂上的一个铣刀头，以及保持在所述铣刀头上的用于接纳刀具的一个工作主轴。
因此，这使得具有更少组件的更自由运动和更自由或不拥挤的加工区域成为可能，其在传统设计的四轴或者五轴铣床的自由度下在工作区域内提供更大的运动自由度。同时,可以提供具有更高精度驱动和旋转和/或旋转轴的高刚性的组件,以便实现相同或甚至更好的加工精度，如传统设计中的四轴或五轴铣床(移柱铣床)的情况。
特别地，本发明使得创建或提供一种机床概念成为可能，所述机床概念是具有提供高刚性部件的机械运动和同时具有高自由度的高运动灵活性并且能够实现高加工精度和/或控制精度，除此之外，还可以实现有效，精确和简单的工件加工，特别是对由复合材料，特别是碳纤维增强塑料材料或CFK制成的小型和大型工件的自由曲面上进行铣削操作。
特别地，本发明提供了一种机床概念，其对由复合材料特别是碳纤维增强塑料材料或CFK制成的工件进行铣削操作时，实现更大的灵活性以及同时高数量的精准加工。提供的一种机床概念实现高加工运动灵活性以产生高自由度，高刚性和高加工精度以及高效率。
在适当的优选实施例中，所述第三旋转轴垂直于或横向于第四旋转轴排列。在适当的优选实施例中，所述第二旋转轴与所述第一旋转轴平行排列。在适当的优选实施例中，所述第三旋转轴垂直于或横向于所述第二旋转轴排列。在适当的优选实施例中，所述工作主轴的一个主轴垂直于或横向于所述第四旋转轴排列。
在适当的优选实施例中，所述工具夹紧部相对于所述机床床身上的所述旋转臂容纳部布置以便于能够在至少一个线性轴方向上线性运动。在适当的优选实施例中，所述旋转臂容纳部安装在可在机床上线性运动的轴滑块上。在适当的优选实施中，所述轴滑块可在平行于所述第一旋转轴的方向上线性运动。
还可提供具有更少组件的更自由运动和更自由的加工区域，在加工区域提供更大的运动自由度以产生相当于传统设计中的五轴铣床的自由度。同时,可以提供具有更高精度驱动和旋转和/或旋转轴的高刚性的组件,以便实现相同或甚至更好的加工精度，如传统设计中的五轴铣床(移柱铣床)的情况。
在适当的优选实施例中，所述旋转臂容纳部具有两个旋转臂支撑体。所述第一旋转臂优选地被保持以便被枢转地安装在所述两个旋转臂支撑体之间。这提高了结构的刚性和加工过程中可实现的精度。
在适当的优选实施例中，所述旋转臂支撑体中的一个小于所述两个旋转臂支撑体中的另外一个旋转臂支撑体，其中所述第二旋转臂优选地被保持在所述第一旋转臂面向所述较小旋转臂支撑体的一侧。这提高了所述旋转运动的自由度，特别是所述两个旋转臂的运动自由度。
在适当的优选实施例中，所述旋转臂容纳部的所述两个旋转臂支撑体中的每一个具有用于驱动所述第一旋转臂的旋转运动的至少一个驱动。这提高了结构的刚性，旋转控制的均匀性和加工过程可实现的精度。
在适当的优选实施例中，所述旋转臂容纳部的所述两个旋转臂支撑体中的每一个具有至少一个夹紧传动装置，用于在驱动所述第一旋转臂的旋转运动时传递力矩。这提高了旋转控制的均匀性和加工过程中可实现的精度。
在适当的优选实施例中，所述第一旋转臂具有至少一个驱动来驱动所述第二旋转臂的旋转运动。在适当的优选实施例中，所述第一旋转臂具有至少一个夹紧传动装置，用来在驱动所述第二旋转臂的旋转运动时传递力矩。
在适当的优选实施例中，所述每个夹紧传动装置有至少一个从动驱动元件和至少两个主动驱动元件，所述主动驱动元件与所述从动驱动元件一起同时工作。这提高了旋转控制的均匀性和加工过程中可实现的精度。
在适当的优选实施例中，所述第二旋转臂具有至少一个驱动用来驱动所述主轴支架臂的旋转运动。在有用的优选实施例中，驱动所述主轴支架臂旋转运动的所述驱动被形成为一个力矩驱动，尤其形成为冷却力矩驱动。这提高了旋转控制的均匀性和加工过程中可实现的精度。
在适当的优选实施例中，所述主轴支架臂具有至少一个驱动用来驱动所述铣刀头的旋转运动。在适当的优选实施例中，驱动所述铣刀头旋转运动的所述驱动被形成为力矩驱动，尤其是冷却力矩驱动。这提高了旋转控制的均匀性和加工过程中可实现的精度。
在适当的优选实施例中，所述机床包括一个刀具盒用来存放多个刀具以用于插入和/或更换所述工作主轴上的刀具。
在适当的优选实施例中，除了包括所述旋转臂容纳部，所述第一旋转臂，所述第二旋转臂，所述主轴支架臂，所述铣刀头和所述工作主轴的第一主轴支架组件之外，在所述机床床身上还布置有第二主轴支架组件。
在适当的优选实施例中，所述第二主轴支架组件包括：一个安装在所述机床床身上的第二旋转臂容纳部，绕着第五旋转轴枢转地安装在所述第二旋转臂容纳部上的第三旋转臂，绕着第六旋转轴枢转地安装在所述第三旋转臂上的第四旋转臂，绕着第七旋转轴旋转安装在所述第四旋转臂上的第二旋转支架臂，绕着第八旋转轴旋转安装在所述第二主轴支架臂上的第二铣刀头和/或保持在所述第二铣刀头上用于接纳刀具的第二工作主轴，其中所述第七旋转轴垂直于或横向于所述第八旋转轴排列。
在适当的优选实施例中，所述第一，第二，第五和第六旋转轴相互平行排列，其中特别地是第一和第五旋转轴优选地同轴排列。
在适当的优选实施例中，第一和第二主轴支架组件沿着第一和/或第五旋转轴的方向彼此相邻地布置在所述机床床身上。
另一个目的提出了用于机床的主轴支架组件，包括可以布置或安装在所述机床床身上的一个旋转臂容纳部，绕着第一旋转轴枢转地安装在所述旋转臂容纳部上的一个第一旋转臂，绕着第二旋转轴枢转地安装在所述第一旋转臂上的一个第二旋转臂，绕着第三旋转轴旋转安装在所述第二旋转臂上的一个主轴支架臂，绕着第四旋转轴旋转安装在所述主轴支架臂上的一个铣刀头和/或保持在所述铣刀头上并用于接纳刀具的一个工作主轴，其中，所述第三旋转轴垂直于或横向于与所述第四旋转轴排列。
综上所述，本发明可以创建和/或提供一种机床，它具有高刚性部件的机械运动且同时具有高自由度的高运动灵活性并且能够实现高加工精度和/或控制精度，除此之外，还可以实现有效，精确和简单的工件加工，特别是对由复合材料，特别是碳纤维增强塑料材料或CFK制成的小型和大型工件进行铣削操作。
特别地，本发明提供了一种机床，其对由复合材料特别是碳纤维增强塑料材料或CFK制成的工件进行铣削操作时，实现更大的灵活性以及同时高数量的精准加工。提供的一种机床概念使得高加工运动灵活性以及高自由度，高刚性和高加工精度以及高效率成为可能。
进一步的目的和优点以及以上所述的目的和特征的优点和更具体的设计可能性在附图中有以下的描述和解释，然而，这决不应该被认为是限制性的。
附图说明
图1示出了根据本发明的一实施例的机床的示例性透视图，所述视角起源于左上前方并呈一个角度。
图2示出了图1所示机床的另一个示例性透视图，所述视角起源于右上前方并呈一个角度。
图3示出了图1所示机床的另一个示例性透视图，所述视角起源于左上前方并呈一个角度。
图4示出了图1所示机床的另一个示例性透视图，所述视角起源于左上后方并呈一个角度。
图5示出了根据权利要求1的机床的另一示例性透视图，所述视角起于左上前方并且呈一角度；
图6示出了根据图1的机床的示例性右侧视图；
图7示出了图1的机床的示例性左侧视图；
图8示出了图1的机床的示例性前视图；
图9示出了图1的机床的示例性俯视图；
图10示出了图1的机床的示例性后视图；
图11示出了根据本发明的一实施例给的机床的主轴支架组件的示例性透视图；
图12至图14示出了根据图11的主轴支架组件的进一步的透视图；
图15示出了根据图11的主轴支架组件的示例性右侧视图；
图16示出了根据图11的主轴支架组件的示例性左侧视图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的示例和实施例。附图中相同或相似的元件可由相同的参考符号指定，有时也可用不同的参考符号指定。
然而，应当注意的是，本发明绝不限于或局限于下面描述的实施例以及设计特征，而是包括实施例的进一步修改，特别地包括基于独立权利要求保护范围通过修改所描述的实施例的特征和/或结合所述实施例的一个或多个特征的那些修改。
图1示出了根据本发明一实施例的机床(100)的示例性透视图，所述视角起源于左上方并呈一角度。
所述机床(100)有一个机床床身(110)(机柱)，其可以安放在例如工厂车间的地面或地板上。除了阐明的部件，所述机床(100)还包括其他部件，如具有一个或多个门的机器外壳(所述门可以朝机器和/或加工区域打开)，一个或多个用于由操作员操作机床的控制面板，一个工件和/或托板(pallet)更换装置，一个附接的具有更换和/或处理设备和其他机床部件或配件的的相对较大的刀具盒。
所述机床(100)还有一个工件夹紧部(120)(工具夹紧台)，在其上面可以夹紧一个或多个工件以便在所述机床上加工。本实施例提供了例如一个简单的工件夹紧部(120)作为工具台。然而，在进一步的实施例中，可以提供一个或多个转动的和/或旋转的工作台，可以夹持和控制工件以便绕着一个，两个甚至三个旋转轴旋转或枢转。也可以在一个或多个线性轴滑块上布置一个或多个工具台(不具有或具有一个或多个转动和/或旋转台)，所述线性轴滑块可以以线性移动的方式被布置在所述机床床身。
在本实施例中，所述工件夹紧部120被制成一个简单的工具台，其被布置在所述机床架(110)的上侧。在所述工具夹紧部(120)的周围，所述机床架(110)具有凹腔，凹腔的顶侧覆盖有如栅格部(130)。当被夹紧在所述工件夹紧部(120)上的工件被加工时，聚集的碎屑可以穿过所述栅格部(130)掉落至位于所述机床架(110)中的相应的碎屑容器(140)中，碎屑在碎屑容器中被收集。所述碎屑容器(140)可以像抽屉一样取出，以便取出碎屑。在进一步的实施例中，可以将自动碎屑输送装置引入到所述栅格部(130)下的机床架的空腔中。
所述机床(100)的机床架(110)的后侧容纳如两个主轴支架组件(200)，其具有相应的刀具携带工作主轴(210)。所述工作主轴(210)每一个被构造为接纳特定的刀具，特别是铣刀，并且旋转地驱动相应的主轴以便产生切削运动。
除此之外，每一个所述主轴支架组件(200)被布置在所述机床架(110)上以便线性运动，例如在线性导轨(160)上。所述主轴支架组件(200)可以平行于所述工件夹紧部(120)运动，例如在所述机床架(110)上沿所述线性导轨(160)的X轴方向(X方向)上彼此独立地，特别是使得接纳所述工作主轴(210)上的刀具相对于一个和/或多个夹紧在所述工件夹紧部(120)上的工件的线性相对运动成为可能。
为此，例如螺纹轴(150)沿X方向平行于所述线性导轨(160)被布置在所述机床架(110)上，其中轴对应的螺母元件(未显示)啮合在所述主轴支架组件(200)的底侧，并且由于独立旋转驱动，所述主轴支架组件(200)在所述线性导轨(160)上沿着所述螺纹轴(150)独立运动。
此外，所述机床架(110)的一侧提供例如刀具盒(300)的刀具盒轮(320)，其可以通过盒支架(310)安装在所述机床架(110)上。所述刀具盒轮(320)例如水平排列并被保持以便绕着一个垂直的旋转轴旋转。沿着所述刀具盒轮(320)的圆周，所述刀具盒轮(320)具有用于保持和/或接纳刀具的多个刀具接纳部。
为了更换刀具，图1中的左侧主轴支架组件(200)被配置为在所述线性导轨(160)上向左移动到所述刀具盒轮(320)，并将从所述工作主轴(210)处接收到的刀具放置在所述刀具盒轮(320)的刀具支架上和/或从所述刀具盒轮(320)的刀具支架上卸下要被插入的刀具并在所述工作主轴(210)上接收该刀具，通过插入的刀具来继续工件的加工操作。在更换刀具期间、之前和之后，所述刀具盒轮(320)被构造为通过旋转以转动刀具支架面向所述主轴支架组件(200)。
这里，图1仅示例性显示在所述机床架(100)一侧的具有小型刀具盒轮(320)的小型刀具盒(300)。此外，还可在所述机床架(100)的另一侧上提供一个用于所述另一个主轴支架组件(200)的刀具盒(300)。此外，具有多个刀具盒轮(320)的刀具盒也可以地被提供在两侧，彼此相邻和/或以一定距离彼此上下设置。
此外，还可以提供更大的供应刀具盒，其在一个或多个刀具盒轮(320)处插入和更换来自一个更大的刀具盒的可用的刀具。
图2至图5示出了根据图1的机床(100)的进一步的示例性透视图。特别地，图2至图5示出了布置在所述机床架(110)上的所述主轴支架组件(200)的进一步示意图。
作为举例，所述主轴支架组件(200)具有相同的设计，因此仅以所述主轴支架组件(200)中的一个为例来描述。
然而，在另外的实施例中，所述主轴支架组件也可以具有不同的设计。在另外的实施例中，可以仅提供一个或多于两个的主轴支架组件。
所述主轴支架组件(200)具有一个旋转臂容纳部(220)，旋转臂容纳部具有两个安装在线性轴滑块(223)上的旋转臂支撑体(221)和(222)。
所述线性轴滑块(223)安装在所述线性导轨(160)上，以便能够沿着X方向线性运动。所述旋转臂支撑体(221)和(222)在X方向上彼此相邻地安装在线性轴滑块(223)上。
第一旋转臂(230)的一端被枢轴地保持在所述旋转臂支撑体(221)和(222)之间。下面结合图6和图7对驱动进行描述。
所述第一旋转臂(230)的另一端保持另外的第二旋转臂(240)，并且所述第二旋转臂(240)枢转地安装在所述第一旋转臂(230)上。下面结合图6和图7对驱动进行描述。
所述第二旋转臂(240)的另一端保持可旋转安装在所述第二旋转臂(240)上的主轴支架臂(250)。这里的所述第二旋转臂(240)承载用来驱动所述主轴支架臂(250)的旋转运动的所述驱动(251)。所述驱动(251)为例如冷却转矩驱动。
所述主轴支架臂(250)的另一端保持旋转安装在所述主轴支架臂(250)上的铣刀头(260)。这里的所述主轴支架臂(250)承载用于驱动所述铣刀头(260)的旋转运动的驱动(261)(见图14)。所述驱动(261)为冷却却转矩驱动。
所述铣刀头(260)包括已经描述的工作主轴(210)和一个用于驱动所述工作主轴以用于接收的刀具的旋转驱动的主轴驱动(未示出)，以产生切割运动。
图6和图7示出了根据图1的机床(100)的侧视图。特别地，图6和图7示出了安装在所述机床架(110)上的所述主轴支架组件(200)的进一步示意图。
所述第一旋转臂(230)的一端被枢转地保持在所述旋转臂支撑体(221)和(222)之间。该实施例为所述两个旋转臂支撑体(221)和(222)的每一个配备用于驱动所述第一旋转臂(230)的旋转运动的驱动和变速器。
如图6示例性地所示，所述旋转臂支撑体(221)有例如两个驱动(233a)和(233b)，其例如通过相应的驱动带(232a)和(232b)分别驱动变速器的驱动小齿轮(231a)和(231b)(驱动驱动元件)，以便向所述第一旋转臂(230)传递力矩。所述驱动小齿轮(231a)和(231b)与作为一个典型的从动驱动元件的从动大齿轮(235)(例如直齿轮)以夹紧的方式啮合。所述从动大齿轮(235)例如通过轴承(234)不可转动地安装在所述第一旋转臂(230)上，所述旋转臂可旋转安装在所述旋转臂支撑体(221)上。
所述两个驱动小齿轮(231a)和(231b)在所述从动大齿轮(235)中的夹紧啮合的优点在于在从逆时针方向然后顺时针方向的转换过程中，反之亦然，在齿之间的空间中没有间隙，在控制操作时，可以实现无隙和精确的过渡，首先是逆时针方向，然后是顺时针方向，反之亦然。这使得所述第一旋转臂(230)的旋转运动得到精确的控制。
如图7中的示例所示，所述旋转臂支撑体(222)具有驱动(238)，其例如通过所述驱动带(237)驱动变速器的的两个驱动小齿轮(236a)和(236b)(主动驱动元件)以便给所述第一旋转臂(230)传递力矩。所述驱动小齿轮(236a)和(236b)与作为一个典型的从动驱动元件的从动大齿轮(239)(例如直齿轮)以夹紧的方式啮合。所述从动大齿轮(239)例如不可转动地安装在所述第一旋转臂(230)上，所述旋转臂可旋转安装在所述旋转臂支撑体(222)上。
所述两个驱动小齿轮(236a)和(236b)在所述从动大齿轮(239)中的夹紧啮合的优点在于在从逆时针方向然后顺时针方向的转换过程中，反之亦然，在齿之间的空间中没有间隙，在控制操作时，可以实现无隙和精确的过渡，首先是逆时针方向，然后是顺时针方向，反之亦然。这使得所述第一旋转臂(230)的旋转运动得到精确的控制。
所述第一旋转臂(230)的另一端保持另一第二旋转臂(240)，并且所述第二旋转臂(240)被枢转地安装在所述第一旋转臂(230)上。
如图6中的示例所示，所述第一旋转臂(230)具有例如两个驱动(241)和(243)，每个驱动例如通过驱动带驱动变速器的相应的驱动小齿轮(242)和(244)(主动驱动元件)以便给所述第二旋转臂(240)传递力矩。所述驱动小齿轮(242)和(244)与作为一个典型的从动驱动元件的从动大齿轮(245)(例如直齿轮)以夹紧的方式啮合。所述从动大齿轮(245)例如不可转动地安装在所述第二旋转臂(240)上，所述旋转臂可旋转安装在所述第一旋转臂(230)上。
所述两个驱动小齿轮(242)和(244)在所述从动大齿轮(245)中的夹紧啮合的优点在于在从逆时针方向驱动然后顺时针方向驱动的转换过程中，反之亦然，在齿之间的空间中没有间隙，在控制操作时，可以实现无隙和精确的过渡，首先是逆时针方向，然后是顺时针方向，反之亦然。这使得所述第二旋转臂(240)的旋转运动得到精确的控制。
所述第二旋转臂(240)的另一端保持旋转安装在所述第二旋转臂(240)上的所述主轴支架臂(250)。这里的所述第二旋转臂承载用来驱动所述主轴支架臂(250)(见图7)的旋转运动的所述驱动(251)。所述驱动(251)例如为冷却转矩驱动。
所述主轴支架臂(250)的另一端保持旋转安装在所述主轴支架臂(250)上的所述铣刀头(260)。这里的所述主轴支架臂(250)承载用来驱动所述铣刀头(260)(见图14)的旋转运动的所述驱动(261)。所述驱动如冷却转矩驱动。
所述铣刀头(260)包括上述的工作主轴(210)和用来驱动所述工作主轴以用于所容纳的刀具的旋转驱动的一个主轴驱动(未显示)，以便产生切割运动。
图6和图7还示出了所述主轴支架滑块(223)的底侧具有如驱动(224)，所述驱动与所述螺纹轴(150)处的从动螺母元件(未显示)啮合，并且可以显示所述主轴支架滑块(223)在X方向上的线性运动。
图5示出了根据图1的机床的另一示例性透视图，所述视角起源于左上方并呈角度，图6示出了根据图1的机床的示例性的右视图，图7示出了根据图1的机床的示例性的左视图，图8示出了根据图1的机床的示例性的前视图，图9示出了根据图1的机床的示例性的俯视图，以及图10示出了根据图1的机床的示例性的后视图。
图11示出了根据本发明的实施例的图1至图10的所述机床的主轴支架组件的示例性的透视图。然而，它也可以以任何数量用于其他机床，机床架，机床床身和机柱上。图12至图14示出了根据图1的主轴支架组件的进一步的透视图，图15示出了根据图11的主轴支架组件的示例性的右视图，以及图16示出了根据图11的主轴支架组件的示例性的左视图。
所述主轴支架组件(200)具有一个旋转臂容纳部(220)，其具有两个安装在线性轴滑块(223)上的旋转臂支撑体(221)和(222)。
所述线性轴滑块(223)可以以线性可移动的方式布置在所述机床(100)上的机床架(110)上的所述线性导轨(160)上。所述旋转臂支撑体(221)和(222)布置在所述线性轴滑块(223)上彼此相邻的移动方向(如X方向)上。
第一旋转臂(230)的一端被枢转地保持在所述旋转臂支撑体(221)和(222)之间。所述第一旋转臂(230)例如绕着第一旋转轴(R1)被枢转地安装，所述第一旋转轴(R1)例如与所述线性轴滑块(223)的移动方向(如X方向)平行排列。
所述第一旋转臂(230)的另一端保持另一个第二旋转臂(240)，所述第二旋转臂(240)绕着第二旋转轴(R2)枢转地安装在所述第一旋转臂(230)上。所述第一和第二旋转轴(R1)和(R2)彼此平行排列。
所述第二旋转臂(240)的另一端保持一个主轴支架臂(250)，所述主轴支架臂(250)绕着第三旋转轴(R3)旋转安装在所述第二旋转臂(240)上。所述第三旋转轴(R3)例如与所述第二旋转轴(R2)垂直排列。
所述主轴支架臂(250)的另一端保持一个铣刀头(260)，所述铣刀头(260)绕着第四旋转轴(R4)旋转安装在所述主轴支架臂(250)上。所述第四旋转轴(R4)与所述第三旋转轴(R3)垂直排列。
所述铣刀头(260)包括上述的工作主轴(210)和一个主轴驱动(未显示)，所述主轴驱动用于驱动所述工作主轴以用于所容纳的刀具绕着所述主轴(SA)的旋转驱动，以便产生切割运动。所述主轴(SA)例如与所述第四旋转轴(R4)垂直排列。
所述铣刀头可以通过旋转所述第一和第二旋转臂(230)和(240)在平面中精确地自由移动或运动，所述平面与所述线性轴滑块(223)的移动方向(如X方向)垂直排列。
这可以实现具有更少部件的更自由的运动，其替代垂直于所述线性轴滑块(223)的移动方向(如X方向)的两个线性轴，并因此使得在工作区域内相等自由度下具有更大的运动自由度。
此外，绕着所述旋转轴(R3)和(R4)的旋转运动使得主轴在空间的三个方向上的自由排列成为可能，以便从任何方向加工工件。
因此，这使得具有更少部件和更自由的加工区域的更自由的运动成为可能，其在传统设计的五轴铣床所具有的相同自由度的加工区域内具有更大的运动自由度。可以同时提供具有高精度驱动和旋转和/或旋转轴的高刚性组件，以便达到相同或甚至更好的加工精度，如传统设计中的五轴铣床(移柱铣床)。
以上参考附图详细说明了本发明的示例和实施例以及其优点。然而，再次指出，本发明绝不限于或受限于上述实施例及其特征，而是包括所述实施例的进一步修改，特别是基于独立权利要求的保护范围内通过修改所述示例的特征和/或对所述实施例的一个或多个特征的结合所作出。
综上所述，本发明可以创建或提供一种机床概念，它具有高刚性部件的机械运动且同时具有高自由度的高运动灵活性并且能够实现高加工精度和/或控制精度，除此之外，还可以实现有效，精确和简单的工件加工，特别是对由复合材料，特别是碳纤维增强塑料材料或CFK制成的小型和大型工件的自由曲面上进行铣削操作。
特别地，本发明提供了一种机床概念，其对由复合材料特别是碳纤维增强塑料材料或CFK制成的工件进行铣削操作时，实现更大的灵活性以及同时高数量的精准加工。提供的一种机床概念实现高加工运动灵活性以产生高自由度，高刚性和高加工精度以及高效率。

Claims (21)

1.一种用于加工工件的机床，其特征在于，包括：
一个机床床身(110)，
一个工件夹紧部(120)，布置在机床床身(110)上，用于夹紧所述机床上的工件，
一个旋转臂容纳部(220)，布置在机床床身(110)上，
一个第一旋转臂(230)，绕着第一旋转轴(R1)枢转地安装在所述旋转臂容纳部(220)上，
一个第二旋转臂(240)，绕着第二旋转轴(R2)枢转地安装在所述第一旋转臂(230)上，
一个主轴支架臂(250)，绕着第三旋转轴(R3)旋转安装在第二旋转臂(240)上，
一个铣刀头(260)，绕着第四旋转轴(R4)旋转安装在所述主轴支架臂(250)上，并且
一个工作主轴(210)固定在所述铣刀头(260)上，用来接纳刀具，
其中所述第三旋转轴(R3)垂直于或横向于所述第四旋转轴(R4)排列，其特征在于，
所述旋转臂容纳部(220)有两个旋转臂支撑体(221,222)，其中所述旋转臂支撑体彼此相邻地安装在线性轴滑块上，其中所述第一旋转臂(230)被保持以便被枢转地安装在所述两个旋转臂支撑体(221,222)之间，
其中，
所述两个旋转臂支撑体中的一个旋转臂支撑体(222)比另一个旋转臂支撑体(221)小，其中所述第二旋转臂(240)被保持在所述第一旋转臂(230)的面向较小的所述旋转臂支撑体(222)的一侧上，并且所述旋转臂容纳部(220)布置在一个可在机床床身(110)上线性运动的轴滑块(223)上。
2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述第二旋转轴(R2)与所述第一旋转轴(R1)平行排列。
3.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，所述第三旋转轴(R3)垂直于或横向于所述第二旋转轴(R2)。
4.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，所述工作主轴(210)的一个主轴(SA)垂直于或横向于所述第四旋转轴(R4)排列。
5.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，所述工件夹紧部(120)相对于所述旋转臂容纳部(220)在所述机床床身(110)上在至少一个线性轴方向上可线性运动。
6.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述轴滑块(223)在一个与所述第一旋转轴(R1)平行排列的方向(X)上线性运动。
7.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述旋转臂容纳部(220)的两个所述旋转臂支撑体的每一个具有至少一个驱动用于驱动所述第一旋转臂的旋转运动。
8.根据权利要求1、2、6或7中的任意一项所述的机床，其特征在于，所述旋转臂容纳部(220)的两个所述旋转臂支撑体的每一个具有至少一个夹紧传动装置用来在驱动所述第一旋转臂的旋转运动时传递力矩。
9.根据权利要求1、2、6或7中的任意一项所述的机床，其特征在于，所述第一旋转臂(230)具有至少一个驱动用来驱动所述第二旋转臂(240)的旋转运动。
10.根据权利要求1、2、6或7中的任意一项所述的机床，其特征在于，所述第一旋转臂(230)具有至少一个夹紧传动装置用于在驱动所述第二旋转臂(240)的旋转运动时传递力矩。
11.根据权利要求8所述的机床，其特征在于，每一个所述夹紧传动装置具有至少一个从动驱动元件和至少两个主动驱动元件，其与所述从动驱动元件一起同时工作。
12.根据权利要求1、2、6或7中的任意一项所述的机床，其特征在于，所述第二旋转臂(240)具有至少一个驱动用于驱动所述主轴支架臂(250)的旋转运动。
13.根据权利要求12所述的机床，其特征在于，用于驱动所述主轴支架臂(250)的旋转运动的所述驱动被形成为一个力矩驱动(251)。
14.根据权利要求1、2、6或7中的任意一项所述的机床，其特征在于，所述主轴支架臂(250)具有至少一个驱动用于驱动所述铣刀头(260)的旋转运动。
15.根据权利要求14所述的机床，其特征在于，用来驱动所述铣刀头(260)的所述驱动被形成为一个力矩驱动(261)。
16.根据权利要求1、2、6或7中的任意一项所述的机床，其特征在于，具有一个刀具盒(300)用来存放多个刀具以用于插入和/或更换所述工作主轴(210)上的刀具。
17.根据权利要求1、2、6或7中的任意一项所述的机床，其特征在于，除了包括所述旋转臂容纳部，所述第一旋转臂，所述第二旋转臂，所述主轴支架臂，所述铣刀头和所述工作主轴的第一主轴支架组件(200)之外，在所述机床床身上还布置有第二主轴支架组件。
18.根据权利要求17所述的机床，其特征在于，所述第二主轴支架组件包括：
一个第二旋转臂容纳部，安装在机床的床身上，
一个第三旋转臂，绕着第五旋转轴枢转地安装在所述第二旋转臂容纳部上，
一个第四旋转臂，绕着第六旋转轴枢转地安装在所述第三旋转臂上，
一个第二主轴支架臂，绕着第七旋转轴旋转安装在所述第四旋转臂上，
一个第二铣刀头，绕着第八旋转轴旋转安装在所述第二主轴支架臂上，
一个第二工作主轴，被保持在所述第二铣刀头上并用于接纳刀具，
其中，所述第七旋转轴垂直于或横向于所述第八旋转轴排列。
19.根据权利要求18所述的机床，其特征在于，所述第一、第二、第五和第六旋转轴相互平行排列。
20.根据权利要求18所述的机床，其特征在于，第一和第二主轴支架组件在第一和/或第五旋转轴的方向上彼此相邻地布置在机床床身上。
21.用于机床的一个主轴支架组件，包括：
一个旋转臂容纳部(220)，可以被布置或安装在所述机床的机身上，
一个第一旋转臂(230)，绕着第一旋转轴(R1)枢转地安装在所述旋转臂容纳部上，
一个第二旋转臂(240)，绕着第二旋转轴(R2)枢转地安装在所述第一旋转臂上，
一个主轴支架臂(250)，绕着第三旋转轴(R3)旋转安装在所述第二旋转臂上，
一个铣刀头(260)，绕着第四旋转轴(R4)旋转安装在所述主轴支架臂上，并且
一个工作主轴(210)，被保持在所述铣刀头上并用于接纳刀具，
其中，所述第三旋转轴(R3)垂直于或横向于所述第四旋转轴(R4)排列，其特征在于，
所述旋转臂容纳部(220)有两个旋转臂支撑体(221,222)，其中所述旋转臂支撑体彼此相邻地安装在线性轴滑块上，其中所述第一旋转臂(230)被保持以便被枢转地安装在所述两个旋转臂支撑体(221,222)之间，
其中，
所述两个旋转臂支撑体中的一个旋转臂支撑体(222)比另一个旋转臂支撑体(221)小，其中所述第二旋转臂(240)被保持在所述第一旋转臂(230)的面向较小的所述旋转臂支撑体(222)的一侧上，并且所述旋转臂容纳部(220)布置在一个可在机床床身(110)上线性运动的轴滑块(223)上。
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