CN1115218C - 车床及在车床上车削工件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种车床(10)具有用于支承可转动的卡盘设备(38)的框架(12)，卡盘设备适于固定工件(40)。框架还支承至少一个加工工件的车床刀具(46；64)。卡盘设备(38)和车床刀具(46；64)至少在径向上相对位移。为使车床更紧凑，车床包括刚性地装在框架(12)上的圆筒形长壳体(20)，该壳体绕纵轴线(24)延伸并具有从壳体第一端部(28)延伸的纵向圆筒形内部空间(26)。圆筒形内部空间(26)具有平行且偏置于壳体(20)纵轴线(24)的纵向轴线(30)。轴(32)设在内部空间(26)内以便在其内作角位移，该轴承载卡盘设备(38)。设有可转动的外壳(42)圆周地包围圆筒形长壳体(20)。可转动的外壳(42)承载至少一个车床刀具(46)。可转动的外壳(42)的转动使至少一个车床刀具(46；64)实现相对于卡盘设备(38)的径向位移。

Description

车床及在车床上车削工件的方法
本发明涉及车床，车床包括用于支承可转动的卡盘设备的框架，所述卡盘设备适于固定工件，所述框架还支承至少一个用于加工所述工件的车床刀具，所述卡盘设备和所述车床工具至少在径向上可彼此相对位移。
传统的车床一般包括一个承载着床头箱和尾座的床身，在床头箱和尾座间支承工件。工件固定在卡盘设备上，卡盘设备安装在床头箱上，并由驱动卡盘设备的电机转动。这种车床还包括一个拖板，其用于沿床身位移及承载一个滑动刀架，借助刀架固定和横动刀具。为了在加工中获得高精确度，车床构件必须刚性及稳定。这基本上意味着车床是笨重的。
在车床中，大家也知道工件可以是静止的，而刀具绕工件转动。这种车床的实例在EP-B-0 278 898、DE-A-26 42 965和CH-2 60918中描述。这些车床都需要相对复杂的系统，以便获得刀具相对工件的径向位移。
因此，本发明的目的在于提供一种车床，这种车床虽然与传统车床比较不太复杂、不太笨重，但是可以得到高的加工精度。
本发明的另一个目的是提供在车床上车削工件的方法，该方法可获得高的加工精度，但是却可以在相对简单的车床上实施。
按照本发明的第一方面，提供一种车床，包括一个用于支承可转动的卡盘设备的框架，所述卡盘设备适于固定工件，所述框架还支承至少一个用于加工所述工件的车床刀具，所述卡盘设备和所述车床刀具至少在径向上可彼此相对位移，其特征在于：所述车床还包括：一个刚性地安装在所述框架上的圆筒形长壳体，所述壳体围绕一纵轴线延伸，并具有一个从所述壳体的第一端部延伸的纵向圆筒形内部空间，所述圆筒形内部空间具有一条纵轴线，该纵轴线平行于所述壳体的纵轴线，但与其偏置；一根设置在所述内部空间内以便在该空间内角位移的轴，所述轴承载所述卡盘设备；以及一个圆周地包围所述圆筒形长壳体的可转动的外壳，所述可转动的外壳承载所述至少一个车床刀具，其中，所述可转动的外壳的转动使所述至少一个车床刀具实现相对于所述卡盘设备的径向位移。
按照本发明的第二方面，提供一种在车床上车削工件的方法，所述车床包括：一个用于支承可转动的卡盘设备的框架，所述卡盘设备适于固定工件；一个刚性地安装在所述框架上的圆筒形长壳体，所述壳体围绕一纵轴线延伸，并具有一个从所述壳体的第一端部延伸的纵向圆筒形内部空间，所述圆筒形内部空间具有一纵轴线，该纵轴线平行于所述壳体的纵轴线，并与其偏置；一根设置在所述内部空间中以便在其中角位移的轴，所述轴承载所述卡盘设备，以及一个圆周地包围所述圆筒形长壳体的可转动的外壳，所述可转动的外壳承载至少一个车床刀具，所述方法包括以下步骤：将所述工件夹紧在所述卡盘设备中；转动所述轴，从而转动所述工件，以及转动所述外壳以实现所述至少一个车床刀具相对于所述工件的径向位移。
本发明的车床及方法的推荐实施例在各从属权利要求中描述。
现在针对以下附图所示实施例只以举例的方式详述本发明。
图1是按照本发明第一实施例的车床的示意纵剖图；
图2是图1所示车床的示意端视图；
图3是按照本发明第二实施例的车床的示意纵剖图。
在附图中，标号10一般代表本发明的车床。车床10具有一个框架12，该框架具有一个底座部分14和一个基本垂直于底座部分14的支承部分16。支承部分16具有一个环形壳体18，一个静止的圆筒形长壳体20借助刚性地固定在框架12中的凹部22中的装置中央地设置。
圆筒形长壳体20围绕第一纵轴线24延伸。圆筒形长壳体20设有一个从壳体20的第一端部28延伸的纵向圆筒形内部空间26，壳体的所述第一端部远离框架12支承部分16。圆筒形内部空间26沿着一条第二纵轴线30延伸，该第二纵轴线平行圆筒形长壳体20的第一纵轴线24，但与其偏置。在附图中，圆筒形内部空间26在长壳体20的整体长度上延伸，但是，从下面的描述中可以看出，在实施本发明时也可以采用一种长壳体，该长壳体具有只从第一端部部分地穿过壳体的偏置的内部空间。
圆筒形内部空间26适于支承一根轴32，使轴32可在内部空间中作角位移。为了实现角位移，车床10包括最好呈力矩电机形式的第一位移装置34，该装置最好装在长壳体20中的内部凹部36内。因此，该电机的定子可由长壳体承载，而转子由轴32承载。内部凹部36最好通过下述方式形成：在长壳体的远离第一端部28的端部中设置一个比圆筒形空间26直径大的孔。
在其与长壳体20的第一端部28相邻的端部上，轴32承载着卡盘设备38，该卡盘设备围绕内部空间26的纵轴线30定心，因而围绕轴32定心。卡盘设备38适于固定待加工的工件40。卡盘设备38可以是适于夹紧工件的任何传统类型的，例如，中心卡盘、微中心卡盘或磁性卡盘。在附图中，轴32画成具有一个在轴整个长度上延伸的纵向孔39。当工件呈棒料等形式时，这种实施例是有用的。当然，如果准备加工相对较短的工件，那么，实施本发明时也可采用实心轴来承载卡盘设备38，或采用一种轴，该轴具有沿轴只延伸一部分的纵向孔。
在工件构成棒料一个端部的应用场合中，车床10可以设有送料装置41，它与棒料配合工作，当一个工件的加工终止时使棒料前进，然后开始加工下一工件。送料装置41可以是适于分度和/或将棒料送进一个预定距离的任何公知的装置。
车床10还包括一个可转动的外壳42。该外壳沿着一段从壳体的第一端部延伸的长度圆周地包围圆筒形壳体20。可转动的外壳42最好呈圆筒形套筒形式，与圆筒形壳体20同心。外壳42的第一端部44，相应于外壳的相邻于长壳体20的第一端部28相邻的端部，适于承载至少一个车刀46。外壳42有利地沿着长壳体20延伸一个距离，使外壳的第二端部48终止在框架12的环形壳体18内。按照这种方式，框架12可以支承第二位移装置50，最好是一个力矩电机，所述第二位移装置作用在可转动的外壳42上以实现它的转动，第二位移装置装纳在环形壳体18内。为了检测和控制外壳42的转动，在环形壳体内第一传感器装置52可以由框架12支承。
如图12最清楚地表示的那样，图示实施例的车床10设有一个第一车刀46和一个切刀54。在图示实施例中，第一车刀是仿形车刀，其用于径向相对于工件40位移，从而使工件获得相应于车刀46的形状的外表面。按照本发明，仿形车刀的径向位移是通过使可转动的外壳42绕圆筒形长壳体20转动而实现的。因此，由于工件40被强制绕第二纵轴线30转动，而且车刀具有位于第一纵轴线24上的转动中心，因而外壳42沿一个方向的转动将使车刀趋近工件，而外壳沿相反方向的转动将使车刀移离工件。在图2中，箭头56指示使车刀46趋近工件的转动方向，而箭头58指示使车刀46移离工件的转动方向。
从图2可以看出，仿形车刀46和切刀54周向隔开一个角度，因而当车刀46趋近工件40时，切刀54背离工件移动。相反，当仿形车刀背离工件移动时，切刀趋近工件。
图1和2的车床可以按照下述方式操作。
将工件40夹紧在卡盘设备38上，使外壳42处于一个角位，使仿形车刀46和切刀54都不干涉工件。然后，启动第一位移装置34以转动轴32，从而转动工件40。然后，启动第二位移装置50，使外壳42沿图2中箭头56的方向转动，从而使仿形车刀46与工件40接触。沿箭头56的方向继续使外壳转动，直至达到工件外表面需要的加工深度。当工件已用仿形车刀46加工完毕时，使外壳42以箭头58的方向转动，直至仿形车刀46离开工件。然后，借助送料装置41使棒料向图1中的左方移动。此前须使卡盘设备38至少暂时松开工件。这可以通过图中来画出的控制装置来实现，该控制装置协调卡盘设备38的松释和送料装置的操作。将棒料位移一个距离，该距离相应于刚刚加工好的工件的需要长度。其后，卡盘设备再次夹紧工件，使外壳42沿箭头58的方向转动，以便使切刀54接触棒料。使外壳沿相对的方向继续转动，从而使切刀将加工好的工件从棒料的其余部分切下。在棒料新露出的端部上加工新的工件是通过沿箭头56的方向转动外壳42实现的。其后重复前述的循环。
图3所示车床实施例与前述实施例相似。因此，相同的件号代表相应的零件。其间的主要差别是，图3的车床没有第三位移装置60，该第三位移装置最好是直线电机，它作用在可转动的外壳42上以实现其沿着圆筒形壳体20的轴向位移。为了检测和控制外壳42的轴向位移，在环形壳体18中，第二传感器装置62也可以由框架12支承。
图3所示本发明实施例适用于生产需要加工相对较大表面的工件。因此车床上的刀具可以车削刀具64，例如，可以借助第三位移装置60在工件长度上位移的圆端刀具。当然，切削深度可通过控制上述方式转动外壳42而加以控制。图3实施例的车床的操作方法与上面的描述基本相同，但是当然增加了外壳42轴向位移而取得的自由度。这就是说，工件从棒料上切断线的定位可以通过送料装置41的操作确定，也可以通过外壳42承载的切刀的轴向位移来确定。
本发明并不局限于上面描述及附图表示的实施例，而且包含了权利要求书范围内的全部改进和变化。例如，送料装置41的动作也可以通过手动来实现。送料装置41也可以设想通过车床卡盘设备端上的一个拉动器来替代。

Claims (14)

1.一种车床(10)，包括一个用于支承可转动的卡盘设备(38)的框架(12)，所述卡盘设备适于固定工件(40)，所述框架还支承至少一个用于加工所述工件的车床刀具(46；64)，所述卡盘设备(38)和所述车床刀具(46；64)至少在径向上可彼此相对位移，其特征在于：
所述车床还包括：
一个刚性地安装在所述框架(12)上的圆筒形长壳体(20)，所述壳体围绕一纵轴线(24)延伸，并具有一个从所述壳体的第一端部(28)延伸的纵向圆筒形内部空间(26)，所述圆筒形内部空间(26)具有一条纵轴线(30)，该纵轴线平行于所述壳体(20)的纵轴线(24)，但与其偏置；
一根设置在所述内部空间(26)内以便在该空间内角位移的轴(32)，所述轴承载所述卡盘设备(38)；以及
一个圆周地包围所述圆筒形长壳体(20)的可转动的外壳(42)，所述可转动的外壳(42)承载所述至少一个车床刀具(46)，其中，所述可转动的外壳(42)的转动使所述至少一个车床刀具(46；64)实现相对于所述卡盘设备(38)的径向位移。
2.如权利要求1所述的车床，其特征在于：所述可转动的外壳(42)与所述圆筒形长壳体(20)同心。
3.如权利要求1或2所述的车床，其特征在于：所述圆筒形长壳体(20)容纳用于实现所述轴(32)的所述角位移的第一位移装置(34)。
4.如权利要求3所述的车床，其特征在于：所述第一位移装置(34)包括一个装在所述圆筒形长壳体(20)内的一个内部凹部(36)中的电机，最好是力矩电机。
5.如权利要求1所述的车床，其特征在于，所述框架(12)支承第二位移装置(50)，最好是力矩电机，所述第二位移装置作用在所述可转动的外壳(42)以实现它的转动。
6.如权利要求5所述的车床，其特征在于：所述框架(12)支承用于检测和控制所述可转动的外壳(42)的所述转动的第一传感器装置(52)。
7.如权利要求1所述的车床，其特征在于：所述框架(12)支承第三位移装置(60)，最好是直线电机，所述第三位移装置作用在所述可转动的外壳(42)上，以实现其沿着所述圆筒形长壳体(20)的轴向位移。
8.如权利要求7所述的车床，其特征在于：所述框架(12)支承用于检测和控制所述可转动的外壳(42)的所述轴向位移的第二传感器装置(62)。
9.如权利要求1所述的车床，其特征在于：所述轴(32)具有一个适于装纳所述工件(40)的至少一部分的中心孔(39)。
10.如权利要求9所述的车床，其特征在于：所述中心孔(39)延伸所述轴(32)的整个长度。
11.如权利要求1所述的车床，其特征在于：所述车床还包括用于使所述工件(40)相对于所述卡盘设备(38)位移的送料装置(41)。
12.如权利要求1所述的车床，其特征在于：所述可转动的外壳(42)还承载一个用于切断一段所述工件的切刀(54)。
13.一种在车床(10)上车削工件(40)的方法，所述车床包括：
一个用于支承可转动的卡盘设备(38)的框架(12)，所述卡盘设备(38)适于固定工件(40)；
一个刚性地安装在所述框架(12)上的圆筒形长壳体(20)，所述壳体围绕一纵轴线(24)延伸，并具有一个从所述壳体(20)的第一端部(28)延伸的纵向圆筒形内部空间(26)，所述圆筒形内部空间具有一纵轴线(30)，该纵轴线平行于所述壳体的纵轴线(24)，并与其偏置；
一根设置在所述内部空间(26)中以便在其中角位移的轴(32)，所述轴承载所述卡盘设备(38)，以及
一个圆周地包围所述圆筒形长壳体(20)的可转动的外壳(42)，所述可转动的外壳承载至少一个车床刀具(46；64)，
所述方法包括以下步骤：
将所述工件(40)夹紧在所述卡盘设备(38)中；
转动所述轴(32)，从而转动所述工件(40)，以及
转动所述外壳(42)以实现所述至少一个车床刀具相对于所述工件(40)的径向位移。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：使所述外壳(42)轴向位移以实现所述至少一个车床刀具(46；64)相对于所述工件(40)的轴向位移。
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