CN113195157A - 用于加工工件的机床和用于加工工件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加工工件的机床(100)，所述机床(100)包括用于夹紧工件的机台(10)、用于接收用来加工工件的工具的工作主轴(20)、基本上由机台(10)和至少一个第一盖体(30)限定的工件空间(70)、以及布置在工作空间(70)外部并且被构造为用来更换工作主轴(20)中所接收的工具的工具更换器(50)，其中机床(100)还被配置为使得在工具更换期间，第一盖体(30)会被移动，其结果是机床(100)的工作空间(70)因工具更换区域(80)而扩大，同时进入表面(42)被打开,由此工具更换器(50)可以通过所述进入表面(42)被移动进入工具更换区域(80)，并且工作主轴(20)被置于工具更换区域(80)，从而使得工具更换器(50)能够在工具更换区域(80)内更换工作主轴(20)所接收的工具。

Description

用于加工工件的机床和用于加工工件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于加工工件的机床。本发明还涉及一种用于在机床上加工工件的方法。
背景技术
现如今，当提到加工大体积和/或非常重的工件时，移柱机就最为先进。机器可以具有工具更换设备，该工具更换设备位于待打开的盖后面并保持有用于加工工件的工具。如果要更换工具，则盖打开，并且工具更换设备可以移动到工作主轴，以便在工作主轴进行工具更换。
在已知机床中，情况通常如下，在工具更换期间，工作主轴基本上停留在机床的工作空间中。然而，这里存在很大的风险，即，在向工作主轴移动和/或在工具自身更换期间，工具更换设备与夹紧在工件台上的工件可能碰撞，并且这可能损坏工具更换设备和/或工件。
更进一步地，已知机床通常被配置为使得必须在机床内的指定位置处(即，通常在固定在机床上的工具库附近)执行这种工具更换。这意味着对于每次工具更换操作，工作主轴必须移动到指定位置，从而增加相应工件的加工时间。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于加工工件的机床，该用于加工工件的机床可以避免上文所提及的问题。
本发明的另一目的是提供一种用于在机床上加工工件的方法。
这些目的通过根据权利要求1的机床和根据权利要求18的方法来实现。从属权利要求涉及根据本发明的机床和根据本发明的方法的有利示例性实施例。
根据本发明的用于加工工件的机床包括用于夹紧工件的机台、用于接收用来加工工件的工具的工作主轴、基本上由机台和至少一个第一盖体限定的工作空间、以及布置在工作空间外部并且被配置为更换工作主轴中所接收的工具的工具更换器，其中机床还被配置为使得第一盖体在工具更换期间移动，从而通过更换工具区域扩大了机床的工作空间，并且露出进入表面，工具更换器可以通过进入表面移动到工具更换区域中；并且工作主轴设置于工具更换区域中，使得工具更换器能够更换工具更换区域内工作主轴所接收的工具。
根据本发明的机床使得可以在工作空间外部执行工具更换，同时仍然确保机床的结构尽可能紧凑。现在，由于工作主轴或具有工作空间的工具更换器的部分上没有干涉轮廓，所以可以避免工具更换器与工件或工件的可选夹紧装置碰撞的风险。
更进一步地，根据本发明的机床被配置为只需要移动第一盖体，可以同时进行通过工具更换区域扩大工作空间以及露出工具更换器的入口或进入表面,由此可以将工具更换器移至工具更换区域。
因此，通过为第一盖体使用单独驱动器，可以并行进行两个步骤，从而减少了工具更换时间以及从加工到加工的时间。
更进一步地，根据本发明的机床允许减小Z轴的投影或托架的长度，工作主轴设置在该托架的端部段上。这允许增加机器动态性能，并且优化机床的精度。
而且，根据本发明的机床允许通过设置刮除器从托架上移除在加工期间沉积在托架上的材料屑和冷却润滑剂，以使材料屑既不会沉积在托架上，也不能(沿着x轴、y轴和z轴)到达工作主轴的进给机构。这也增加了机床的可靠性。
更进一步地，由于紧挨着托架侧向承载的工具库，所以机床的结构更加紧凑，从而可以大大减少工具更换时间。
而且，由于结构更加紧凑，所以根据本发明的机床在铸件质量相同或更低的情况下的刚度更高，从而对热稳定性具有附加正面影响，并且具有更高的几何精度。机器动态性能也可能因此受到正面影响。
机床的一个有利改进是，机床的工作空间基本上由机台、第一盖体和第二盖体限定。
本文中，借助于可移动第一盖体和第二盖体作为在工作空间与机床的移柱之间的分隔件的原理，可以扩大可用于加工工件的工作空间。
更进一步地，机床的有利改进如下：所露出的进入表面基本垂直于第二盖体延伸。
另外，根据本发明的机床还可以有利地改进在于，所露出的进入表面基本垂直于机台延伸。
在这两种情况下，在移动第一盖体的同时，可以露出工具更换器的进入表面。如上文已经解释的，这节省了大量的工具更换时间，从而可以使用不同的工具更快地加工工件。
而且，还可以以特别有利的方式改进根据本发明的机床，在加工工件期间，进入表面通过第一盖体和第二盖体与机床的工作空间分开，其中在正在加工工件的同时，第一盖体和第二盖体基本彼此共面布置，并且将工具更换区域与工作空间隔开。
由于材料屑或冷却润滑剂不能进入工具更换区域或进给机械并且这些材料屑或冷却润滑剂可能污染和/或损坏它们，所以在正在加工工件的同时将工具更换区域和工具主轴的进给机械与工作空间隔开对机床的可靠性具有正面影响。
根据本发明的机床的特别有利改进在于，至少第一盖体沿一个方向移出工作空间，以便通过工具更换区域扩大机床的工作空间。
这使得可以通过工具更换区域直接扩大工作空间，以使不必在机床的工作空间内进行工具更换，从而避免可能导致工具更换器与工件和/或工件的夹紧装置碰撞。
而且，根据本发明的机床可以有利地改进在于，至少第一盖体通过独立于用于移动工作主轴的驱动器的单独驱动器来移动。
当能够独立于移动工作主轴移动第一盖体时，由于这是例如刮除器可靠地移除积聚在托架上的材料屑和冷却润滑剂的唯一方式，所以特别有利。
而且，根据本发明的机床还可以有利地改进在于，工作主轴布置在可移动托架的端段上，该可移动托架通过第一盖体中的开口沿纵向方向移动。
第一盖体中的开口允许托架和工作主轴独立于第一盖体移动。
根据本发明，机床还可以改进为，机台的夹紧表面跨过x-y平面，而第一盖体基本跨过x-z平面。
由此变得清楚的是，机台的夹紧表面和第一盖体(还有第二盖体)基本彼此垂直布置。
根据本发明的机床还有利地改进在于，工作主轴通过沿其纵向方向移动托架而将其定位于工具更换区域中，以便沿y轴的方向定位工作主轴。
而且，根据本发明的机床还可以特别有利地改进为，工具更换器布置在工具库上，该工具库沿x方向邻近托架侧向隔开布置。
通过在托架附近且因此在工作主轴附近向工具库提供工具更换器，可以在短时间内向工作主轴供应所需工具，从而可以大大减少使用多个工具加工工件的时间。
根据本发明的机床还可以特别有利地改进为，在正在加工工件的同时，工具库通过第一盖体和第二盖体与机床的工作空间隔开，在正在加工工件的同时，该第一盖体和第二盖体基本彼此共面布置。
由于没有材料屑或冷却润滑剂进入工具库、线性轴或工具更换器而可能会污染和/或损坏它们，所以在正在加工工件的同时将工具库与工作空间隔开对机床的可靠性具有正面影响。
根据本发明的机床还有利地改进为，在托架正在沿x方向移动的同时，工具库和工具更换器平行于托架移动。
还特别有利地改进为，随着移动托架(和工作主轴)，可以沿着x方向承载工具库。因此，可以沿着x轴在工作主轴上任何位置处进行工具更换，从而避免了工作主轴的附加进给移动，继而减少了工具更换时间和工件加工时间。
根据本发明的机床还可以有利地改进为，工具库包括线性轴，该线性轴移动工具更换器穿过进入表面进入工具更换区域中，机床的工作空间通过该工具更换区域得以扩大。
为了移动工具更换器进入工具更换区域中，可以有利地设置线性轴，以使工具更换器可以从其与第一盖体和第二盖体后面的工作空间分开的位置移动进入工具更换区域中，以便在该工作区域中在工作主轴上进行工具更换。
而且，根据本发明的机床还可以有利地改进为，工具更换器被配置为双抓持器。
然而，工具更换器的任何其他配置还可以设置在根据本发明的机床中。
更进一步地，根据本发明的机床还可以有利地改进为，第一盖体中的开口(托架延伸穿过该开口)包括至少一个刮除器，当工作主轴沿第一盖体的方向移动时，该至少一个刮除器从托架上移除托架上存在的材料屑和/或冷却润滑剂。
至少一个刮除器有利地允许清除/清洁托架上粘附的材料屑和冷却润滑剂。
更进一步地，根据本发明的机床还可以有利地改进为，机床还包括第一盖体下方的排放板，所述排放板捕获在工具更换期间从第一盖体流出的冷却润滑剂和材料屑并且将它们转移到收集区域。
在刮除器已经从托架上刮除了材料屑和冷却润滑剂之后，它们沿着第一盖体向下流动并且有利地以定向方式供应给处理。因为排放板可以将滴下的冷却润滑剂和材料屑例如传送到机台下方的收集区域，这通过排放板来实现，冷却润滑剂可以从该收集区域通过，并且可以在机床内部或外部进行重新处理。
根据本发明的用于根据NC程序在机床上加工工件的方法，其中该机床包括用于夹紧工件的机台、用于接收用来加工工件的工具的工作主轴、基本上由机台和至少一个第一盖体限定的工作空间、以及布置在工作空间外部并且被配置为更换工作主轴中接收的工具的工具更换器，所述方法包括以下步骤：将工件夹紧在机床的机台上；将工件加工工具接收在工作主轴中；根据NC程序加工工件，其中在工具更换期间进行以下步骤：移动第一盖体，使得机床的工作空间通过工具更换区域扩大，并且露出进入表面，工具更换器可以通过进入表面移动进入工具更换区域中；移动工具更换器以穿过所露出的进入表面进入工具更换区域；以及将工作主轴定位在工具更换区域中，使得工具更换器能够在工具更换区域内更换工作主轴所接收的工具。
现在，根据本发明的方法允许更快地处理工件，特别是当为此目的必须使用不同的工具而必须频繁地进行工具更换时。
而且，该方法具有根据本发明的所描述的机床的优点，特别是可以在机床的工作空间外部进行工具更换的优点，从而可以大大降低工具更换器与工件或该工件的夹紧装置之间碰撞的风险。
根据本发明的方法还可以有利地改进为，移动工具更换器穿过所露出的进入表面进入工具更换区域中，而与将工作主轴定位在工具更换区域中的步骤无关。
而且，根据本发明的方法还可以有利地改进为，独立于移动第一盖体而沿第一盖体的方向移动工作主轴，用于通过工具更换区域扩大工作空间。
在通过工具更换区域扩大了机床的工作空间之后，工作主轴是否先位于工具更换区域中，或者工具更换器是否先通过线性轴移动进入工具更换区域中，或两者是否同时发生都无关紧要。方法步骤的各种顺序都是可能的，并且上述示例未完全涵盖。
由于工具更换发生在工作空间外部，所以根据本发明的机床一方面使得可以大大降低工具更换器与工作空间中的其他元件碰撞的风险。更进一步地，根据本发明的机床使得可以获得机床的更紧凑的结构，从而提高机床动态性和刚性，因此在加工期间提高精度。结果还可以提高机器结构的热稳定性。
在与附图有关的以下描述和说明中描述了其他方面和优点以及针对上文所描述的方面和更特定的实现选项的优点，这些描述和说明绝不解释为具有约束性。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的机床处于不能进行工具更换的闭合状态。
图2示意性地示出了根据本发明的机床的详细视图，其处于工具更换器移动进入工具更换区域中的工具更换的状态。
图3示意性地示出了处于闭合状态的根据本发明的机床，其机台跨过x-y平面。
图4示意性地示出了处于工具更换的状态的根据本发明的机床其机台跨过x-y平面。
图5示意性地示出了根据本发明的机床的剖视图，其中划分有工作空间和工具更换区域。
图6示意性地示出了根据本发明的机床中的工具更换的工序。
图7示意性地示出了工作主轴独立于第一盖体而移动，该第一盖体还包括用于刮除冷却润滑剂和材料屑的刮除器。
图8示意性地示出了根据本发明的机床，其具有侧向附接的工具库和用于工具更换器的线性轴。
图9示意性地示出了现有技术中已知的机床，其中工具更换在工作空间的区域中进行。
图10示出了根据本发明的工件加工方法的示例性实施例的流程图。
具体实施方式
在下文中，参考附图对本发明的示例和示例性实施例进行详细描述。附图中相同的元件或相似的元件可以使用相同的附图标记表示，但是有时也可以使用不同的附图标记表示。
然而，应当强调，本发明决不限定于或限制于下文所描述的示例性实施例及其实现特征，而是还包括对示例性实施例的修改，特别是通过对所描述的示例的特征的修改或通过所描述的示例的特征中的一个或多个特征的组合的包括在独立权利要求的保护范围内的修改。
图1示意性地示出了根据本发明的机床100处于不能进行工具更换的闭合状态。
本文中，除了布置在托架22上的工作主轴20以及机台10之外，机床100还包括第一盖体30和第二盖体40。
具体地，图1示出了机床100的第一盖30相对于第二盖40基本共面布置的状态。例如任何要借助于工具通过工作主轴20加工夹紧在机台10上的工件的时候，都是这种情况。
为此，工作主轴20中可以接收多种工具，特别是用于加工工件的工具，这些工具例如包括诸如空心柄锥或陡锥的标准容器。然而，通过工作主轴20还可以接收特定于工具的制造商的其他工具座。当然，对应配备的工作主轴20是这种情况的先决条件。
为了将工件夹紧在机台10上，可以使用多种夹紧装置，诸如夹紧爪、机械或液压工件夹具、多种爪式卡盘等。
所提及的示例不应被解释为具有限制性，而是可以包括用于接收工具和/或用于夹紧工件的其他选择。
图2示意性地示出了根据本发明的机床100的详细视图，其处于工具更换器50移动进入工具更换区域80中的工具更换状态。
详细地，图2示出了第一盖体30相对设置于第二盖体40后退。当即将更换工具时，该后退设置通过第一盖体30上的驱动器35(此处未示出，参见图5)进行。
具体地，第一盖体30相对于第二盖体40通过驱动器35后退，以便通过工具更换区域80(此处未示出，参见图5)扩大由第一盖体30和/或第二盖体40和机台10限定的机床100的工作空间70(此处未示出，参见图5)。
这使得可以特别有利地不必在工作空间70的区域中实施即将进行的工具更换，从而可在更换工具时或当工具更换器50移动进入工作空间70中时，避免与工件和/或其他元件(例如，机台、所安装的用于工件的夹紧设备等)碰撞的风险。
为了防止这种情况并且使工具更换过程更安全，因此建议在工作空间70外部进行工具更换。
而且，图2示出了根据本发明的机床100的特别有利的实施例，其中通过使第一盖体30相对于第二盖体40后退，同时露出进入表面42，工具更换器50(本文中被配置为双抓持器)可以通过进入表面42移动进入工具更换区域80。
因为在移动第一盖体30的同时露出进入表面42，因此可以省去用于露出进入表面的附加驱动器和/或引导件，所以这非常有利。更进一步地，总的工具更换时间和从加工到加工的时间保持较低，从而允许机床更有效地操作。
这是可能的，因为进入表面42基本垂直于第一盖体30延伸(因此也基本垂直于第二盖体40延伸)。当第一盖体30沿伸出工作空间的方向移动时，在第一盖体30和第二盖体40之间产生基本垂直于第一盖体30和第二盖体40布置的表面。如果该表面现在用于移动工具更换器50进入所产生的工具更换区域80中，则仅通过移动第一盖体30一次，就既可以产生工具更换区域80，同时又可以露出用于工具更换器50的表面(进入表面42)中的进入口。
而且，第一盖体30和第二盖体40的这种配置提供了保持机床100中工具更换所需的设备的区域的结构紧凑的优点。
更进一步地，在根据本发明的机床100的该特别有利实施例中，工具更换器50和工具库60(此处未示出，参见图8)通过第一盖体30和/或第二盖体40与工作空间70隔开。
因为在加工工件期间供应的冷却润滑剂和从工件上移除的材料屑散布在工作空间70中，因此它们当然也污染了工具更换器50和/或工具库60，甚至可能损坏它们，所以这是有利的。因此，保护这些设备免受冷却润滑剂和材料屑的影响是适当的，并且增加了根据本发明的机床100的可靠性。
图3示意性地示出了根据本发明的机床100处于机台10跨过x-y平面的闭合状态。
本文中，根据本发明的机床100被简化为第一盖体30和第二盖体40以及机台10和工作主轴20的元件，以便当第一盖体30和第二盖体40基本彼此共面布置时，再次突出显示机床100的闭合状态。
本文中，第二盖体40可以由几个单独分段组成，这些单独分段可以嵌套，以使第一盖体30不仅可以沿y方向(与延伸出工作空间70的方向相对应)，而且还可以沿着x轴移动。更进一步地，第二盖体40也可以由可以像波纹管一样折叠/嵌套在一起的分段构造。
与第二盖体40相似，第一盖体30也可以由几个不同段构造。例如，在工作主轴20的托架22的下方和/或上方，多个可以嵌套的单独分段可以设置在第一盖体30中，从而允许托架22沿z方向移动，因此允许工作主轴20沿z方向移动，从而允许沿着三个轴(x轴、y轴和z轴)进给工作主轴。
图4示意性地示出了根据本发明的机床100处于机台10跨过x-y平面的工具更换的状态。
图4再次示出了在图2所描述的示例性实施例中工具更换器50的进入表面42的布置位置。如已经示出并且也在图2中所描述的，第一盖体30沿一方向单独移动离开或远离工作空间产生了工具更换区域80，同时露出了进入表面42，以使工具更换器50(在此实施为双抓持器)可以移动进入工具更换区域80中。因此，有利的是，工具更换可以在工作空间70外部进行。
图4还示出了第一盖体30下方的排放板90，该排放板90捕获从第一盖体30滴下的冷却润滑剂和/或在工具更换期间从工件上移除的材料屑，并且将它们引导到可能例如位于该机台10下方的收集区域。从该收集区域，可以提供材料屑和冷却润滑剂以在机床100内部或外部进行后处理。
上述示例不应被解释为具有限制性。例如，工具更换器50可以被配置为任何类型，并且不限于双抓持器的示例性实施例。
图5示意性地示出了划分有工作空间70和工具更换区域80的根据本发明的机床100的剖视图。
图5示出了工具更换区域80的位置(本文中由点划线表示)，当相对于工作空间70移动第一盖体30时，工作空间70(本文中由虚线表示)通过该工具更换区域80扩大。当第一盖体30与第二盖体40基本共面布置时，工作空间70基本上由机台10(或其夹紧表面12)以及由第一盖体30和/或第二盖体40界定和限定。
如图5所示，现在，已经移动了第一盖体30，使得紧靠或紧邻工作空间70产生了工具更换区域80。在工具更换区域80中，工具更换器50现在可以移动穿过由移动第一盖体30而露出的进入表面42进入工具更换区域80中。如果工作主轴20现在也位于工具更换区域80中，则工作主轴20所接收的工具可以通过工具更换器50更换。
本文中应当指出，在已经产生了工具更换区域80之后，到底是先将工具更换器50移动进入工具更换区域80中，还是先将工作主轴20置于工具更换区域80中都无关紧要。
根据本发明的机床100的剖视图还示出了托架22，因此工作主轴20可以通过对应驱动器25沿y方向移动，这独立于由单独驱动器35产生的第一盖体30的运动无关。
更进一步地，图5示出了排放板90捕获在工具更换期间可以从第一盖体30上滴下/掉落的冷却润滑剂和材料屑并且将它们引导到收集区域(例如，机台10下方)，以使材料屑和用过的冷却润滑剂不再影响工件的加工过程。
图6示意性地示出了根据本发明的机床100中的工具更换的工序。
首先，在图a)中，示出了处于闭合状态的机床100，其中第一盖体30和第二盖体40基本彼此共面布置。
图b)现在示出了移动第一盖体30，以便紧靠或紧邻工作空间70形成工具更换区域80(第一盖体30与机台10之间的区域)并且露出了去往工具更换区域的进入表面42。
图c)现在示出了工作主轴20如何位于工具更换区域80中，并且工具更换器50如何移动穿过进入表面42进入工具更换区域80中，以使工作主轴20所接收的工具可以通过工具更换器50更换/替换。
一旦工具已经被更换/替换(参见图d))，工具更换器50通过进入表面42从工具更换区域80撤回，从而允许第一盖体30移动以闭合进入表面42和工具更换区域80。
图e)再次示出了根据本发明的机床100处于第一盖体30和第二盖体40再次基本彼此共面布置的闭合状态。
图7示意性地示出了工作主轴20独立于第一盖体30移动，其中第一盖体30还包括用于刮除冷却润滑剂和材料屑的刮除器33。
图7再次示出了根据本发明的机床100，该机床基本上被简化为第一盖体30和第二盖体40以及机台10和工作主轴20的元件。
然而，第一盖体30还具有开口32，托架22延伸穿过该开口32，工作主轴20布置在该开口32的端部处。这允许托架22独立于第一盖体30的位置或移动而沿y方向移动/移位工作主轴20。
而且，当开口32的区域(或开口32本身)中的第一盖体30包括至少一个刮除器33，该至少一个刮除器33从托架22上刮除在加工工件期间积聚并且可以沉积在托架22上的冷却润滑剂和材料屑，是有利的。
当工作主轴20在工具更换之前或在长时段加工工件之后非常靠近第一盖体30定位时，这可能是特别有利的，以便尽可能多的材料屑或尽可能多的冷却润滑剂可以从托架上刮除。因此材料屑一起从托架22剥离的冷却润滑剂可以被提供进行再处理，并且它们不会在更长的时段内积聚在托架22上。
现在，图a)示出了工作主轴20基本上延伸最远(工作主轴20沿y方向的最大进给路径)时带有工作主轴20的托架22的位置。并且，图b)示出了工作主轴20已经被移动或定位到基本上到达第一盖体30时的工作主轴20，因此，冷却润滑剂和材料屑已经从托架22上刮除。
图8示意性地示出了具有侧向附接的工具库60和用于工具更换器50的线性轴62的根据本发明的机床100。
为了使工具库60和线性轴更易识别，根据本发明的机床100已经通过该图中的第一盖体30和第二盖体40的元件进一步缩减。
如所示出的，工具库60紧挨着移柱上的托架22沿x方向侧向布置，并且还包括线性轴62，借助于该线性轴62，工具更换器50可以移动穿过进入表面42(此处未示出)进入为在工作主轴20上进行工具更换而产生的工具更换区域80中。
该配置的明显优点在于，工具库60平行于工作主轴20或托架22沿x方向的移动而移动。这意味着工具更换可以基本上在工作主轴20的沿着x轴的任何期望位置处进行，而无需将工作主轴20附加进给到沿着x轴的特定“工具更换位置”。
这种配置还使得用于进给工作主轴20的滑动件可以沿y方向以对称方式构造并且在结构上闭合。这还使得可以居中布置用于滑动件的驱动器，并且当将托架22上工作主轴20用作旋转头时，可以在该旋转头可以围绕其旋转的B轴与接收工具的主轴鼻之间留出较小距离，从而在机械动态和刚性方面带来优点。
更进一步地，工具库60可以被配置为链式库或轮式库，但是也可以被配置为货架库。更进一步地，还可以提供附加进给单元，以用于从对应工具库中移除工具，并且将其进给到工具更换器50，随后工作更换器将工具插入至工作主轴20。本文中再次提及的示例应当具有被解释为非限制性，并且可以包括其他示例性实施例。
图9示意性地示出了在现有技术中已知的机床，其中工具更换在工作空间的区域中进行。
本文中，如在现有技术中一样，显而易见的是，工具更换器50通常或非常频繁地向上移动到工作主轴20以便工具更换。然而，为此目的，机床的工作空间受到了限制(在通过工具更换器50更换/替换工具的同时，工作主轴20位于机台10上方)。然而，这避免了工具更换器50可能与工件和/或例如工件的夹紧装置碰撞的风险。
因此，还有利地按照根据本发明的机床开发移柱式机床，以便避免已知移柱机的对应缺点，并且提供更快、更可靠且更精密的机床。
图10示出了根据本发明的用于加工工件的方法的示例性实施例的流程图。
首先，在步骤S200中，工件夹紧在根据本发明的机床100的机台10上。这可以通过多种夹紧装置(诸如夹紧爪、机械或液压工件夹具、各种爪式卡盘等)来完成。
在接下来的步骤S300中，用来对工件进行加工的工具接收在工作主轴20中。为此目的，可以在工作主轴20中接收多种工具，特别是用于加工工件的工具，这些工具例如具有标准化容器，诸如空心柄锥或陡锥。然而，工作主轴20还可以接收特定于工具制造商用的其他工具座。然而，为此目的，对应配备的工作主轴20是先决条件。
现在，可以通过工作主轴20所接收的工具对工件进行加工，特别是切屑加工(步骤S400)。根据NC程序，工具通过工作主轴20以及工作主轴沿着x轴、y轴和z轴的进给移动引导而沿着工件或进入工件。
然而，附加进给移动还可以在绕B轴(例如，如果工作主轴20被配置为旋转头)或C轴(例如，借助于旋转机台10)等)进行。
当使用接纳在工作主轴20中的工具对工件的加工完成或当前被中断时，可以在后续步骤S500中进行工具更换。
为此目的，首先，在步骤S510中移动第一盖体30，其结果是通过工具更换区域80扩大机床100的工作空间70。为此目的，第一盖体30沿一方向移出工作空间70。
另外，第一盖体30的移动露出进入表面42，工具更换器50可以穿过进入表面42移动进入工具更换区域80。
在接下来的步骤S520中，工具更换器50相应地由工具库60的线性轴62移动，以穿过所露出的进入表面42进入工具更换区域80中。
随后，工作主轴20置于工具更换区域80中，以使工具更换器50可以在工具更换区域80内更换/替换工作主轴20所接收的工具(步骤S530)。
然后，可以继续加工工件。
以上，已经参考附图详细对本发明的示例或示例性实施例及其优点进行详细描述。
然而，应当再次强调，本发明绝不限于或约束于上文所描述的示例性实施例及其实现特征，而是还包括对示例性实施例的修改，特别是通过对所描述的示例的特征的修改或通过所描述的示例的一个或多个特征的组合包括在独立权利要求的保护范围内的示例性实施例的修改。
附图标记列表
10机台
12机台的夹紧表面
20工作主轴
22托架
25托架的驱动器
30第一盖体
32第一盖体中的开口
33刮除器
35第一盖体的驱动器
40第二盖体
42进入表面
50工具更换器
60工具库
62工具更换器的线性轴
70机床的工作空间
80工具更换区域
90冷却剂和材料屑的排放板
100机床
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于加工工件的机床(100)，包括：
-机台(10)，用于夹紧所述工件；
-工作主轴(20)，用于接收用来加工所述工件的工具；
-工作空间，所述工作空间基本上由所述机台(10)和至少一个第一盖体(30)限定，以及
-工具更换器(50)，布置在所述工作空间外部并且被配置为更换所述工作主轴(20)中接收的所述工具；
其中所述机床(100)还被配置为使得在工具更换期间：
-所述第一盖体(30)被移动，使得所述机床(100)的所述工作空间通过工具更换区域(80)扩大，并且露出一进入表面(42)，所述工具更换器(50)能够通过所述进入表面(42)移动进入所述工具更换区域(80)，以及
-所述工作主轴(20)设置于所述工具更换区域(80)中，使得所述工具更换器(50)能够在所述工具更换区域(80)内更换所述工作主轴(20)所接收的所述工具。
2.根据权利要求1所述的机床(100)，其特征在于，
所述机床(100)的所述工作空间基本上由所述机台(10)、所述第一盖体(30)和一第二盖体(40)限定。
3.根据权利要求2所述的机床(100)，其特征在于，
所露出的进入表面(42)基本垂直于所述第二盖体(40)延伸。
4.根据权利要求2或3所述的机床(100)，其特征在于，
所露出的进入表面(42)基本垂直于所述机台(10)延伸。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的机床(100)，其特征在于，
当正在加工所述工件时，所述进入表面(42)通过所述第一盖体(30)和所述第二盖体(40)与所述机床(100)的所述工作空间分开，其中当正在加工所述工件时，所述第一盖体(30)和所述第二盖体(40)基本彼此共面布置，并且将所述工具更换区域(80)与所述工作空间隔开。
6.根据权利要求1至5中一项所述的机床(100)，其特征在于，
至少所述第一盖体(30)沿一方向移出所述工作空间，以便通过所述工具更换区域(80)扩大所述机床(100)的所述工作空间。
7.根据权利要求6所述的机床(100)，其特征在于，
至少所述第一盖体(30)通过一单独的驱动器(35)移动，所述单独的驱动器(35)独立于用于移动所述工作主轴(20)的驱动器。
8.根据权利要求1至7中一项所述的机床(100)，其特征在于，
所述工作主轴(20)布置在可移动托架(23)的端部上，所述可移动托架(23)通过所述第一盖体(30)中的开口(32)沿所述纵向方向移动。
9.根据权利要求1至8中一项所述的机床(100)，其特征在于，
所述机台(10)的所述夹紧表面跨过x-y平面，以及
所述第一盖体(30)基本跨过x-z平面。
10.根据权利要求9所述的机床(100)，其特征在于，
所述工作主轴(20)通过沿着所述托架(23)的纵向方向移动所述托架(23)而被定位于所述工具更换区域(80)中，以便沿所述y轴的方向定位所述工作主轴(20)。
11.根据权利要求9或10所述的机床(100)，其特征在于，
所述工具更换器(50)布置在工具库(60)上，所述工具库(60)邻近所述托架(23)并与之沿所述x方向横向间隔布置。
12.根据权利要求11所述的机床(100)，其特征在于，
当正在加工所述工件时，所述工具库(60)通过所述第一盖体(30)和所述第二盖体(40)与所述机床(100)的所述工作空间分开，其中当正在加工所述工件时，所述第一盖体(30)和所述第二盖体(40)基本彼此共面布置。
13.根据权利要求11或12所述的机床(100)，其特征在于，
当所述托架(23)正在沿所述x方向移动时，所述工具库(60)和所述工具更换器(50)平行于所述托架(23)移动。
14.根据权利要求11至13中一项所述的机床(100)，其特征在于，
所述工具库(60)包括线性轴(62)，所述线性轴移动所述工具更换器(50)穿过所述进入表面(42)进入所述工具更换区域(80)中，通过所述工具更换区域(80)，所述机床(100)的所述工作空间得以扩大。
15.根据权利要求1至14中一项所述的机床(100)，其特征在于，
所述工具更换器(50)被配置为双夹持器。
16.根据权利要求8所述的机床(100)，其特征在于，
所述托架(23)通过其延伸的所述第一盖体(30)中的所述开口(32)包括至少一个刮除器(33)，当所述工作主轴(20)沿所述第一盖体(30)的所述方向移动时，所述刮除器(33)从所述托架(23)上刮除所述托架(23)上存在的材料屑和/或冷却润滑剂。
17.根据权利要求16所述的机床(100)，其特征在于，
所述机床(100)还包括处于所述第一盖体(30)的下方的排放板(90)，所述排放板(90)捕获在所述工具更换期间从所述第一盖体(30)流出的冷却润滑剂和材料屑并且将它们转移到收集区域。
18.一种用于根据NC程序在机床(100)上加工工件的方法，所述机床(100)包括用于夹紧所述工件的机台(10)、用于接收用来加工所述工件的工具的工作主轴(20)、基本上由所述机台(10)和至少一个第一盖体(30)限定的工作空间、以及布置在所述工作空间的外部并且被配置为更换接收于所述工作主轴(20)中的所述工具的工具更换器(50)，
所述用于加工所述工件的方法包括以下步骤：
-将所述工件夹紧在所述机床(100)的所述机台(10)上，
-将用于加工所述工件的所述工具接收在所述工作主轴(20)中，
-根据所述NC程序加工所述工件，
其中以下步骤在工具更换期间进行：
-移动所述第一盖体(30)，使得所述机床(100)的所述工作空间通过工具更换区域(80)而扩大，并且露出一进入表面(42)，所述工具更换器(50)能够穿过所述进入表面(42)移动进入所述工具更换区域(80)，
-移动所述工具更换器(50)以穿过所露出的进入表面(42)进入所述工具更换区域(80)中，以及
-将所述工作主轴(20)定位在所述工具更换区域(80)中，使得所述工具更换器(50)能够在所述工具更换区域(80)内更换所述工作主轴(20))所接收的所述工具。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，
所述工具更换器(50)独立于将所述工作主轴(20)定位在所述工具更换区域(80)中的所述步骤被移动穿过所露出的进入表面(42)进入所述工具更换区域(80)中。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，
所述工作主轴(20)独立于用于通过所述工具更换区域(80)扩大所述工作空间的所述第一盖体(30)的移动而沿所述第一盖体(30)的所述方向移动。

Claims (20)

1.一种用于加工工件的机床，包括：
-机台，用于夹紧所述工件；
-工作主轴，用于接收用来加工所述工件的工具；
-工作空间，所述工作空间基本上由所述机台和至少一个第一盖体限定，以及
-工具更换器，布置在所述工作空间外部并且被配置为更换所述工作主轴中接收的所述工具；
其中所述机床还被配置为使得在工具更换期间：
-所述第一盖体被移动，使得所述机床的所述工作空间通过工具更换区域扩大，并且露出一进入表面，所述工具更换器能够通过所述进入表面移动进入所述工具更换区域，以及
-所述工作主轴设置于所述工具更换区域中，使得所述工具更换器能够在所述工具更换区域内更换所述工作主轴所接收的所述工具。
2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，
所述机床的所述工作空间基本上由所述机台、所述第一盖体和一第二盖体限定。
3.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，
所露出的进入表面基本垂直于所述第二盖体延伸。
4.根据权利要求2或3所述的机床，其特征在于，
所露出的进入表面基本垂直于所述机台延伸。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的机床，其特征在于，
当正在加工所述工件时，所述进入表面通过所述第一盖体和所述第二盖体与所述机床的所述工作空间分开，其中当正在加工所述工件时，所述第一盖体和所述第二盖体基本彼此共面布置，并且将所述工具更换区域与所述工作空间隔开。
6.根据权利要求1至5中一项所述的机床，其特征在于，
至少所述第一盖体沿一方向移出所述工作空间，以便通过所述工具更换区域扩大所述机床的所述工作空间。
7.根据权利要求6所述的机床，其特征在于，
至少所述第一盖体通过一单独的驱动器移动，所述单独的驱动器独立于用于移动所述工作主轴的驱动器。
8.根据权利要求1至7中一项所述的机床，其特征在于，
所述工作主轴布置在可移动托架的端部上，所述可移动托架通过所述第一盖体中的开口沿所述纵向方向移动。
9.根据权利要求1至8中一项所述的机床，其特征在于，
所述机台的所述夹紧表面跨过x-y平面，以及
所述第一盖体基本跨过x-z平面。
10.根据权利要求9所述的机床，其特征在于，
所述工作主轴通过沿着所述托架的纵向方向移动所述托架而被定位于所述工具更换区域中，以便沿所述y轴的方向定位所述工作主轴。
11.根据权利要求9或10所述的机床，其特征在于，
所述工具更换器布置在工具库上，所述工具库邻近所述托架并与之沿所述x方向横向间隔布置。
12.根据权利要求11所述的机床，其特征在于，
当正在加工所述工件时，所述工具库通过所述第一盖体和所述第二盖体与所述机床的所述工作空间分开，其中当正在加工所述工件时，所述第一盖体和所述第二盖体基本彼此共面布置。
13.根据权利要求11或12所述的机床，其特征在于，
当所述托架正在沿所述x方向移动时，所述工具库和所述工具更换器平行于所述托架移动。
14.根据权利要求11至13中一项所述的机床，其特征在于，
所述工具库包括线性轴，所述线性轴移动所述工具更换器穿过所述进入表面进入所述工具更换区域中，通过所述工具更换区域，所述机床的所述工作空间得以扩大。
15.根据权利要求1至14中一项所述的机床，其特征在于，
所述工具更换器被配置为双夹持器。
16.根据权利要求8所述的机床，其特征在于，
所述托架通过其延伸的所述第一盖体中的所述开口包括至少一个刮除器，当所述工作主轴沿所述第一盖体的所述方向移动时，所述刮除器从所述托架上刮除所述托架上存在的材料屑和/或冷却润滑剂。
17.根据权利要求16所述的机床，其特征在于，
所述机床还包括处于所述第一盖体的下方的排放板，所述排放板捕获在所述工具更换期间从所述第一盖体流出的冷却润滑剂和材料屑并且将它们转移到收集区域。
18.一种用于根据NC程序在机床上加工工件的方法，所述机床包括用于夹紧所述工件的机台、用于接收用来加工所述工件的工具的工作主轴、基本上由所述机台和至少一个第一盖体限定的工作空间、以及布置在所述工作空间的外部并且被配置为更换接收于所述工作主轴中的所述工具的工具更换器，
所述用于加工所述工件的方法包括以下步骤：
-将所述工件夹紧在所述机床的所述机台上，
-将用于加工所述工件的所述工具接收在所述工作主轴中，
-根据所述NC程序加工所述工件，
其中以下步骤在工具更换期间进行：
-移动所述第一盖体，使得所述机床的所述工作空间通过工具更换区域而扩大，并且露出一进入表面，所述工具更换器能够穿过所述进入表面移动进入所述工具更换区域，
-移动所述工具更换器以穿过所露出的进入表面进入所述工具更换区域中，以及
-将所述工作主轴定位在所述工具更换区域中，使得所述工具更换器能够在所述工具更换区域内更换所述工作主轴所接收的所述工具。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，
所述工具更换器独立于将所述工作主轴定位在所述工具更换区域中的所述步骤被移动穿过所露出的进入表面进入所述工具更换区域中。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，
所述工作主轴独立于用于通过所述工具更换区域扩大所述工作空间的所述第一盖体的移动而沿所述第一盖体的所述方向移动。
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