CN115003454A - 机床，特别是具有辅助主轴的车床 - Google Patents

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CN115003454A CN202180010542.5A CN202180010542A CN115003454A CN 115003454 A CN115003454 A CN 115003454A CN 202180010542 A CN202180010542 A CN 202180010542A CN 115003454 A CN115003454 A CN 115003454A
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米尔科·帕塞里尼
卢卡·米莱斯
斯蒂法诺·科尔蒂
菅岳朗
栗谷龙彦
三浦洋范
小森田光亮
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DMG Mori Co Ltd
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Abstract

诸如车床的机床具有机架(110)，该机架具有上刀具承载器支撑部(113)、下刀具承载器支撑部(114)以及被布置在上刀具承载器支撑部和下刀具承载器支撑部之间的主轴承载器部分。主轴承载器布置在机架(110)的主轴承载器部分上或主轴承载器部分的一定高度处，主轴承载器支撑主主轴(121)，主主轴被配置为接收工件，以及多个刀具承载器，每个刀具承载器支撑在刀具承载器组件(150)上，刀具承载器组件布置在机架(110)的上刀具承载器支撑部(113)或下刀具承载器支撑部(114)上，其中，该机床还包括辅助主轴承载器(130)，辅助主轴承载器布置在机架(110)的主轴承载器部分上，以用于支撑辅助主轴(131)，辅助主轴被配置成接收并引导工件以进行并行机加工。

Description

机床，特别是具有辅助主轴的车床
技术领域
本申请涉及一种机床，特别是具有辅助的或附加的主轴布置的车床或转塔车床。
背景技术
诸如车床或转塔车床的一般类型的机床通常包括可设置有至少两个可旋转安装的工作主轴的机架，至少两个可旋转安装的工作主轴面向彼此并具有平行或同轴的主轴轴线，其中，该工作主轴可接收在机床上被机加工的工件。
例如，EP 2714307 B1涉及一种机床，特别地涉及一种车床，该机床包括机架、第一工作主轴、第二工作主轴，该第一工作主轴布置在该机架的主轴承载器面上并且用于接收第一工件，该第二工作主轴面向该第一工作主轴，该第二工作主轴布置在该机架的主轴承载器面上并且用于接收第二工件，该第二工作主轴的轴线是与该第一工作主轴的轴线平行校准的，特别是与该第一工作主轴的轴线同轴，并且该机床包括两个可移动的刀具承载器滑块，相应的承载刀具的刀具承载器布置在这两个可移动的刀具承载器滑块上。
一般来说，这种类型的机床需要设置成能够使用同时可用的最大可能数量的刀具(如果可能的话)对工件进行高效地机加工的机床，如果可能，该机床在刀具和被接收在工作主轴中的刀具之间的相对移动的控制方面具有最高可能程度的灵活性，该机床伴随有同时紧凑且低成本但刚性的机床设计，并且该机床具有机加工区域，该机加工区域可以由机床的处理器或操作员以最佳的可能方式进入。
发明内容
本发明的目的是改进一般类型的机床，以便克服常规机床的缺点并且能够更高效地对工件进行机加工。具体地，本发明的目的是提高对工件进行机加工的灵活性程度同时降低机加工成本。
为了解决这些问题，提出了单独权利要求的特征。优选的扩展在从属权利要求中。
根据示例性实施例的机床可以是车床，该机床包括机架，该机架具有上刀具承载器支撑部、下刀具承载器支撑部和布置在该上刀具承载器支撑部与下刀具承载器支撑部之间的主轴承载器部分。主轴承载器可以布置在机架的主轴承载器部分上或该主轴承载器部分的一定高度处，主轴承载器支撑被配置成接收工件的主主轴，该主主轴具有水平布置的主主轴轴线。可以设置多个刀具承载器，每个刀具承载器支撑在刀具承载器组件上，该刀具承载器组件布置在机架的上刀具承载器支撑部或下刀具承载器支撑部上。机床可包括布置在机架的主轴承载器部分上的辅助主轴承载器，该辅助主轴承载器支撑被配置成接收和引导工件的辅助主轴。基于该具体配置，将上刀具承载器支撑件和下刀具承载器支撑件与优选地在主主轴和辅助主轴之间居中地布置的辅助主轴组合，可以提供高效的机加工系统，同时允许降低生产成本。
辅助主轴承载器可被配置为沿着主主轴轴线移动辅助主轴。此外，辅助主轴可以包括围绕辅助主轴的引导夹持元件布置的至少一个直接驱动器。因此，可以实现夹持在辅助主轴中的工件的灵活且高效的机加工。具体地，由于辅助主轴承载器可以移动靠近刀具承载器组件，故刀具承载器组件在刀具承载器支撑滑块上的加工距离可以减小至最小。
辅助主轴可以进一步被配置为夹持工件，使得工件的两个相对端可以从辅助主轴暴露，以用于机加工操作。机床可被配置为并行机加工至少两个工件，一个工件被夹持在主主轴中并且另一个工件被夹持在辅助主轴中。因此，可以实现夹持在辅助主轴中的工件的灵活且高效的机加工。因为辅助主轴承载器可以旋转和/或移动靠近刀具承载器组件，故刀具承载器组件在刀具承载器支撑滑块上的加工距离可以减小至最小。
辅助主轴可以被配置成围绕正交于主主轴轴线延伸的轴线旋转，以用于较灵活的机加工。同时，可以减小作业刀具的移动距离。辅助主轴可以被配置为可在包括主主轴轴线和正交于主主轴轴线的垂直轴线的平面中移动，其中，辅助主轴可以进一步被配置为可围绕正交于该平面延伸的轴线旋转。
辅助主轴可包括套管，该套管可被电气地、液压地和/或气动控制，以与辅助主轴轴线同轴地固定地夹持工件。
辅助主轴承载器可被配置为在正交于主主轴轴线的垂直方向上移动，以及沿平行于主主轴轴线的移动辅助主轴的辅助主轴轴线移动。
机床可包括副主轴承载器，该副主轴承载器布置在机架的主轴承载器部分上，该副主轴承载器支撑面向主主轴的副主轴并且被配置成接收工件，副主轴具有与主主轴轴线同轴布置的水平布置的主轴轴线。
机床可进一步包括安装在上刀具承载器支撑部上的至少上刀具承载器组件和安装在下刀具承载器支撑部上的至少下刀具承载器组件，其中，这些刀具组件被配置成单独地机加工容纳在辅助主轴中的一个或更多个工件。
辅助主轴可以具有沿着辅助主轴轴线间隔开的两个相对侧部，其中，每个侧部均被配置为接收工件，使得辅助主轴可以同时接收两个单独的工件。每个侧部均可以具有用于夹持工件的单独且独立的夹持元件。此外，辅助主轴的侧部也可以是辅助主轴的端面。辅助主轴可以具有作为左端侧部的第一侧部和作为与第一侧部相对的右端侧部的第二侧部。
辅助主轴可以包括卡盘，卡盘具有独立地移动的钳口，以保持不规则形状的工件，并且优选地，辅助主轴包括沿辅助主轴轴线间隔开的两个单独的卡盘和/或辅助主轴包括用于夹持工件的双锥形夹头。
辅助主轴可安装至机架的上刀具承载器支撑部或下刀具承载器支撑部的刀具承载器。
机床可进一步包括安装在上刀具承载器支撑部上(并且能够独立地移动)的两个或更多个上刀具承载器组件和安装在下刀具承载器支撑部上(并且能够独立地移动)的两个或更多个下刀具承载器组件，其中，每个刀具承载器组件包括刀具承载器，并且刀具承载器被配置成独立地机加工容纳在辅助主轴和/或主主轴中的工件，并且优选地，刀具承载器同步地机加工工件。
辅助主轴可以被配置成转塔元件，该转塔元件具有转塔盘和第二驱动装置，该转塔盘被配置成可通过第一驱动装置围绕作为转塔盘的旋转轴线的盘轴线旋转，该第二驱动装置用于使转塔头部围绕转塔轴线枢转，并且其中优选地，第二驱动装置是具有径向地布置在定子外部的转子的电机。
转塔元件的转塔盘可被配置成能够通过第一驱动元件围绕作为转塔盘的旋转轴线的盘轴线旋转。转塔元件可以包括用于使转塔头部围绕转塔轴线枢转的第二驱动装置，并且第二驱动装置可以是具有径向地布置在定子的外部的转子的电机，其中，第二驱动装置集成在转塔主体中。转塔头部可以直接安装到第二驱动装置的转子。
第二驱动装置可以被配置成直接驱动转塔头部，以用于使转塔头部围绕转塔轴线枢转。第二驱动装置可集成在转塔主体中，使得转塔主体的内圆筒部形成第二驱动装置的定子，转塔主体的外圆筒部形成第二驱动元件的转子。转塔盘可布置成使得盘轴线与第二驱动装置的转子磁体相交，优选地正交。因此，可以实现夹持在辅助主轴中的工件的灵活且高效的机加工。因为辅助主轴承载器可以旋转和/或移动靠近刀具承载器组件，故刀具承载器组件在刀具承载器支撑滑块上的加工距离可以减小至最小。
一种使用机床机加工工件的机加工方法可以包括以下步骤：将工件提供至辅助主轴并且将工件夹持在辅助主轴中并且从至少一侧机加工夹持的工件。
该方法可以进一步包括从主主轴接收工件并且沿着主主轴轴线将夹持的工件移动至主主轴或将夹持的工件远离主轴移动的步骤。
该机加工方法可以是棒材机加工方法，并且待加工的工件可以穿过后部加载到主主轴中并且从主主轴加载到辅助主轴，并且优选地从辅助主轴加载到副主轴。
该机加工方法可以是卡盘机加工方法，并且待加工的工件可以夹持在辅助主轴中并且在两个相对的侧部上被并行机加工。
该机加工方法可被配置为同时加工机两个或更多个工件，至少一个工件容纳在辅助主轴中并且一个工件优选地容纳在主主轴中。
具有申请号EP 18191544.8(EP 3616832)的欧洲申请的公开内容通过引用并入本文。
本领域的技术人员将理解的是，可以配置刚刚描述的方面的各种适配、修改和/或组合。因此，应当理解的是，除了本文具体所描述的之外，还可实施其他方面。鉴于本公开，本领域的普通技术人员还将认识到的是，本文所描述的不同方面可以组合以形成本公开的其他方面。
附图说明
图1示例性地示出了具有布置在中央的辅助主轴的多主轴车床的示意性结构；
图2示例性地示出了多主轴车床的示意性透视图；
图3示例性示出了包括转塔元件的多主轴车床的另一示意性透视图；
图4示例性示出了刀具承载器组件的概览；
图5示例性地示出了穿过机架的剖视图；
图6a示例性地示出了多主轴车床的透视图；
图6b示例性地示出了包括转塔元件和辅助主轴的多主轴车床的透视图；
图7示例性示出了安装至刀具承载器支撑滑块的辅助主轴；
图8示例性示出了可独立地安装到机床的转塔元件和可移动辅助主轴；
图9示例性地示出了用于棒材机加工的布置；
图10示例性地示出了用于卡盘机加工的布置；
图11示例性示出了辅助主轴的剖视图；
图12示例性地示出了具有四个相似转塔元件的多主轴车床和转塔元件的细节的示意性透视图；
具体实施方式
在下文中，将参照附图更详细地描述优选的方面和实施例。不同附图和实施例中的相同或相似的特征由相似的附图标记指代。应当理解的是，涉及多种优选方面和优选实施例的下文详细描述并不意味着限制本发明的保护范围。
图1示出了根据本发明的示例性配置。具体地，辅助主轴承载器130设置成具有布置在主主轴121与副主轴141之间的辅助主轴131。主主轴121具有水平轴线HA。此外，(主主轴的)垂直轴线指定为VA。在图1示出的实施例中，单独的工件W被夹持在相应的主主轴、辅助主轴以及副主轴中，以用于同步机加工。
具体地，工件W被夹持在主主轴121中。该工件可以通过设置在这些刀具承载器上的刀具来机加工。在图1中，例如，设置了安装到相应的刀具承载器支撑滑块151上的两个转塔元件T，该承载器支撑滑块可以平行于水平轴线HA移动。然而，清楚的是，两个刀具承载器组件以及特别是在水平轴线HA的垂直上方和水平轴线HA的垂直下方的转塔元件T仅是示例性的，并且在进一步的扩展中，四个刀具承载器组件可以用于进一步提高机床的机加工灵活性。辅助主轴131邻近具有工件W的主主轴121设置。该辅助主轴131具有被夹持到相应工件夹持元件中的工件W。辅助主轴131具有根据图1中所示的实施例的非常具体的布置，并且具体地，附接至辅助主轴承载器130的该辅助主轴131被配置为可沿着垂直轴线VA和水平轴线HA移动。
此外，通过允许辅助主轴131沿垂直于由水平轴线HA和垂直轴线VA建立的平面的轴线进行旋转移动或枢转移动，可甚至进一步改进灵活性。还请参见图1所示的旋转箭头，表示辅助主轴131的旋转移动。该旋转移动允许辅助主轴131旋转夹持的工件W并且因此旋转辅助主轴轴线XA，以便在辅助主轴轴线XA与水平轴线HA之间施加角度。因此，可以实现夹持在辅助主轴131中的工件的灵活且高效的机加工。具体地，因为具有工件W的辅助主轴承载器130可以移动靠近刀具承载器组件，故刀具承载器组件在刀具承载器支撑滑块151上的加工距离可以减小至最小。
如所指示的，刀具组件150可以例如包括如图1所示的转塔元件T，但不限于这种配置。然而，通过设置具有带有用于安装刀具的多个狭槽的转塔盘的转塔元件T，可以使机床、特别是车床的机加工灵活性最大化。
此外，辅助主轴131和辅助主轴承载器130的移动和旋转可独立于主主轴121、副主轴141和具有相应的刀具承载器组件150的刀具承载器支撑滑块151的移动。特别有利的实施例包括主主轴121，该主主轴121能够通过沿着主主轴的中心轴线(即，水平轴线HA)的棒材进给来提供工件。可以通过附接到刀具承载器支撑滑块151的各个刀具承载器组件的一个或两个刀具或者通过垂直地位于水平轴线HA的上方或下方的转塔元件T的各个刀具在前端侧上机加工所提供的工件。在下一步骤中，在机加工工件的前端之后，通过将辅助主轴承载器130与辅助主轴131一起移动到主主轴并且将工件插入辅助主轴131中，可以将工件夹持到辅助主轴131中。
在由辅助主轴131从主主轴121接收工件的工序过程中，水平轴线HA与辅助主轴轴线XA同轴，以便允许工件W的平滑插入。在将工件插入辅助主轴131中之后，可以从包括在主主轴121中的工件的原材料上切下工件的后端。然后，具有沿着辅助主轴轴线XA被夹持的工件W的辅助主轴131可以移动远离主主轴121，以便进一步加工夹持在辅助主轴131中的工件W的前端和/或后端。
如图1中示例性示出的，夹持在辅助主轴131中的工件W的前端由设置在水平轴线HA的下侧上并且因此位于水平轴线下方的垂直方向上的转塔元件T来加工。同时，可以由设置在水平轴线HA的上侧上并且因此在图1中垂直地位于主主轴上方的转塔元件T加工夹持在辅助主轴131中的工件W的后端。因此，通过这样的配置，辅助主轴131中的工件的两端可以同时被加工。优点是，工件可以仅被夹持一次，并且由于多于一次的夹持而导致的误差将减小。因此，工件两侧的机加工将是可能的。通过使设置具有集成驱动元件的转塔元件以驱动附接或接收在转塔元件T的刀具安装位置的刀具，能够实现更高的灵活性。例如，在图1中，各个转塔元件均具有用于加工工件W的刀具钻头部或铣削刀具。
此外，在加工辅助主轴131中的工件的同时，还可以加工设置在主主轴121中的新工件W的前端。如图1所示，例如，下转塔元件正在加工辅助主轴131中的工件，其中，垂直地位于主主轴上方的转塔元件T可以朝向主主轴121中的工件移动，以用于加工相应工件的前端。本实施例的具体结构所提供的具体灵活性允许工件的低成本和改进的系列生产。
还是如图1所示，除了主主轴121和辅助主轴131中的工件之外，然后工件可以进一步包括在副主轴141中。然后，可以加工副主轴中的工件的后端，同时还可以加工主主轴121或辅助主轴131中的工件。因此，通过使用本实施例的机床，在工业系列生产过程中也可以加工非常复杂的工件。此外，通过设置具有附加的B轴移动的转塔元件T，可以实现最大灵活性和低成本的生产。如例如图12所示，这样的B轴移动可以允许转塔头部围绕转塔主体的纵轴向轴线移动。
图2示例性地示出了根据图1的机床的机架110的示意性透视图。机架110示例性地立在两个机座部分111a和111b上，并且机架110的承载器支撑部示例性地形成在机座部分111a和111b之间并由机座部分111a和111b保持。
机架110示例性地具有上支撑部113和下支撑部114，上支撑部113和下支撑部114两者示例性地在两个机座部分111a和111b之间水平延伸。机架110的前支撑部112形成在上支撑部113和下支撑部114之间，其中，前支撑部112在两个机座部分111a和111b之间水平延伸。
机架110的前支撑部112示例性地具有垂直布置的前表面。机架110的上支撑部113的上侧表面以倾斜的斜面布置，示例性地以大致45度的倾斜角(例如，相对于工作地面，机架110以其机座部分111a和111b立在工作地面上)布置。机架110的下支撑部114的下侧表面以悬垂的倾斜斜面布置，示例性地以大致315度的倾斜角(例如，相对于工作地面，机架110以其机座部分111a和111b立在工作地面上)布置。
在其他示例性实施例中，机架110的上支撑部113的上侧表面的倾斜角可在30度至60度的范围内。此外，机架110的下支撑部114的下侧表面的倾斜角可在300度至330度的范围内。具体地，可以优选地设置的是，在上支撑部113和下支撑部114之间形成的角度大致是90度。
为了在主轴之间的机加工区域中将刀具承载器组件150可滑动地支撑在机架110的上侧上，机架110的上支撑部113具有水平延伸的引导件113a。为了在主轴之间的机加工区域中将刀具承载器组件150可滑动地支撑在机架110的下侧上，机架110的下支撑部114具有水平延伸的引导件114a。为了可滑动地支撑副主轴承载器140和辅助主轴承载器130，机架110的前侧定向的前支撑部112具有水平延伸的引导件112a。
图3是具有刀具承载器组件150的机床的另一个视图。在示出的示例中，四个单独的刀具承载器组件150彼此独立地设置在四个单独的位置处。优选地，为刀具承载器组件设置的刀具承载器是相同的并且以例如90度或180度的角度扭转地附接。辅助主轴承载器130设置在具有主主轴121的主主轴承载器和具有副主轴141的副主轴承载器140之间。垂直地位于水平轴线HA上方的刀具承载器组件150设置在上支撑部113上。设置在水平轴线HA的下方的刀具承载器组件150安装在下支撑部114上。
在图4中，示出了刀具承载器组件150的示例，该刀具承载器组件150附接至承载器支撑滑块151。各个承载器支撑滑块151可沿着水平轴线HA水平移动。刀具承载器支撑滑块152允许沿着垂直轴线VA在垂直方向上移动。转塔或刀具承载器套筒(quill)153可设置成附接到承载器支撑滑块152。
刀具承载器组件150包括承载器支撑滑块151，该承载器支撑滑块151被配置成可滑动地安装至机架110的上支撑部113和下支撑部114的引导件113a或114a。因此，当承载器支撑滑块151在上支撑部113的顶部上安装在引导件113a上时，承载器支撑滑块151被配置为在水平方向上在引导件113a上和沿着引导件113a水平移动，该水平方向平行于主轴121和141的水平和同轴布置的主轴轴线。另一方面，当承载器支撑滑块151以悬挂状态在悬垂的下支撑部114处安装在引导件114a上时，承载器支撑滑块151被配置成在水平方向上沿着引导件114a水平移动，该水平方向平行于主轴121、141的水平和同轴布置的主轴轴线。
在刀具承载器组件150的承载器支撑滑块151的前侧上，面向主轴121和141之间的机床100的机加工区域，刀具承载器支撑滑块152可滑动地安装至承载器支撑滑块151。刀具承载器支撑滑块152被配置成在垂直方向上在垂直引导件上和沿着垂直引导件垂直移动，这些垂直引导件布置在承载器支撑滑块151的前表面上。
在刀具承载器组件150的刀具承载器支撑滑块152的前侧上，面向主轴121和141之间的机床100的机加工区域，水平布置的刀具承载器套筒示例性地从刀具承载器支撑滑块152的前侧垂直地延伸到机床100的机加工区域中，水平布置的刀具承载器套筒示例性地设置成在刀具承载器套筒153的前侧端部处安装刀具承载器。
在示例性实施例中，可选地，刀具承载器套筒可安装至刀具承载器支撑滑块152，以便在正交于主轴121和141的主轴轴线的方向的方向上朝向机床100的前部可控地水平移动。
通过上述布置，刀具承载器组件150被配置为承载刀具承载器或转塔元件T(例如，刀具保持器，该刀具保持器保持一个或更多个刀具，并且该刀具承载器组件150进一步被配置为在三个独立的移动方向上可控制地移动该刀具承载器，该三个独立的移动方向包括垂直延伸且正交于该主轴轴线的该水平布置的方向的方向、水平延伸且正交于该主轴轴线的该水平布置的方向的方向、以及水平延伸且平行于该主轴轴线的该水平布置的方向延伸的Z方向。因此，刀具承载器组件150被示例性地配置为配备有三个独立的可控的线性轴线。
此外，可选地，刀具承载器套筒可被配置成进一步包括可旋转驱动B轴，以便控制安装到刀具承载器组件150的刀具承载器围绕刀具承载器套筒的水平布置的纵向轴线的旋转移动。
图5示例性地示出了穿过图2的机床100的机架110的示意性剖视图。机床100的机架110的剖面形状示例性地包括旋转90度的等腰等角梯形形状。在其他实施例中，该形状可以是不同的并且旋转角度可以是不同的。
图5示出了机架110的前支撑部112示例性地具有垂直布置的前表面。主轴承载器壳体120在前支撑部112的高度处安装到机床100的前侧。前支撑部112进一步支撑水平延伸的引导件112a，副主轴承载器140和/或辅助主轴承载器130可滑动地安装在引导件112a上(在图5中未示出)。
如前所述，机架110的上支撑部113的上侧表面以倾斜的斜面布置，示例性地以大致45度的倾斜角(例如，相对于工作地面，机架110以其机座部分111a和111b立在工作地面上)布置。如前所述，在其他示例性实施例中，机架110的上支撑部113的上侧表面的倾斜角可以在30度至60度的范围内。
为了在主轴之间的机加工区域中在机架110的上侧上可滑动地支撑刀具承载器组件150，机架110的上支撑部113具有水平延伸引导件113a，上刀具承载器组件150安装在水平延伸引导件113a上。上刀具承载器组件150可水平地并且与主轴轴线的方向(即，垂直于图5的绘图平面)平行地移动。
机架110的下支撑部114的下侧表面以悬垂的倾斜的斜面布置，示例性地以大致315度的倾斜角(例如，相对于工作地面，机架110以其机座部分111a和111b立在工作地面上)布置。此外，机架110的下支撑部114的下侧表面的倾斜角可在300度至330度的范围内。具体地，可以优选地设置的是，在上支撑部113和下支撑部114之间形成的角度大致是90度。
为了在处于悬挂状态的主轴之间的加工区域中将刀具承载器组件150可滑动地保持在机架110的下侧处，机架110的下支撑部114具有水平延伸的引导件114a，下刀具承载器组件150以悬挂状态安装在水平延伸的引导件114a上。下刀具承载器组件150可水平地并且与主轴轴线的方向(即，垂直于图5的绘图平面)平行地移动。
如图5所示，以悬垂的倾斜斜面布置的以在悬挂状态下支撑和保持下刀具承载器组件150的机架110的下支撑部114的优点是：下刀具承载器组件150的滑块和支撑结构可以隐藏在悬垂的下支撑部114下方，以便不延伸到主轴下方的机加工区域中，使得在机加工过程中从工件掉下的切屑可以掉落而不被下刀具承载器组件150的支撑结构阻挡。
示例性地，在图5中，上刀具承载器组件150承载刀具转塔1，并且下刀具承载器组件150承载机加工头部2，该机加工头部保持并驱动诸如磨削刀具或铣削刀具的刀具。
图6a和图6b示出了根据本发明的实施例的机床的示例性布置。左上刀具承载器组件150a和右上刀具承载器组件150b垂直地设置在水平轴线上方。具有用于附接主主轴121的附接部段的主主轴承载器120设置在机床的前支撑部的中部部分中。辅助主轴承载器130设置为可在主主轴承载器120和副主轴承载器140之间移动。左下刀具承载器组件150c设置在垂直方向上的水平轴线下方。此外，右下刀具承载器组件150d也设置在水平轴线HA的下方。如图6a所示，上刀具承载器组件150a、150b和下刀具承载器组件150c、150d中的每一个均可在水平方向和垂直方向上沿着支撑平面移动，该支撑平面由水平轴线和垂直轴线提供。
在图6b中，相应的转塔元件示例性地附接至刀具承载器组件。转塔元件T优选地设置有具有用于安装多个刀具的多个狭槽的各个转塔盘，这些刀具用于机加工工件。通过如图6所示的具体配置，可以提供非常灵活和高效的机加工系统(特别是多主轴车床)，以用于使用不同的刀具同时加工多个工件。另一个优点是用于车床的转塔元件的对称设计。具体地，该转塔元件设计成具有对称的主体，使得对于刀具承载器组件150a至150d上的四个单独的组装位置，可以设置相同类型的转塔元件T，并且取决于转塔元件的对应位置，转塔头部可以相应的旋转。因此，可以实现非常高效且易于维护的结构，该结构同时允许工件的灵活且低成本的机加工。
如图7中所示的进一步的实施例，其中，辅助主轴131经由成角度的承载器元件131附接至左上刀具承载器组件150a上。然而，清楚的是，刀具承载器组件150的其他位置也可适于设置经由成角度的承载器131a附接的辅助主轴131。通过提供具体布置，可以设置在垂直方向和水平方向上可移动的辅助主轴131。此外，还可以设置多个辅助主轴131，例如分别设置用于上刀具承载器组件和/或下刀具承载器组件150的两个单独的辅助主轴131。因此，可以进一步增加机加工工件的灵活性，并且可以将刀具承载器组件150同步地用于不同操作，从而允许改进复杂工件的系列生产。
图8a至图8d示出了将辅助/附加主轴131应用于机床并且具体地应用于机床的刀具承载器组件的示例。通过如图8a所示的具体配置，可以提供非常灵活且高效的机加工系统(特别是多主轴车床)，以用于使用不同的刀具同时加工多个工件。如图8b所示，辅助主轴131可以设置为可在主主轴承载器120与副主轴承载器140之间移动并且另外可在垂直方向上移动。此外，具有辅助主轴轴线XA的辅助主轴设置在布置于刀具承载器支撑部上的辅助主轴承载器上，以提高灵活性。左下刀具承载器组件150在垂直方向上设置在水平轴线下方。此外，右下刀具承载器组件150也设置在水平轴线下方。上刀具承载器组件和下刀具承载器组件中的每一个优选地可在水平方向和垂直方向上移动。如从图8c和图8d中清楚可见的，刀具承载器和/或辅助主轴中的一个或更多个可以被配置成包括可旋转驱动B轴，以便控制围绕刀具承载器和/或辅助主轴的水平布置的纵向轴线的旋转移动。通过设置根据本发明的附加主轴，在没有任何主主轴或副主轴的情况下工件的机加工也成为可能，因为仅使用附加主轴的机加工也是可能的。通过将具有B轴移动的辅助/附加主轴131与也具有B轴移动的至少一个转塔元件组合，来实现高效加工。因此，转塔元件和辅助主轴两者均可以围绕正交于各自的主轴轴线(独立地)旋转。这种组合允许增加辅助主轴的工件与头部(例如，转塔元件)上的刀具之间的最大角度。在进一步的扩展中，所有转塔元件具有B轴移动。
在图9中示出了使用根据本发明的机床的优化的机加工过程。在该图中的左上图示中，示出了使用主主轴MS、辅助主轴AS和副主轴CS的棒材进给机加工。如图所示，设置两个单独的刀具，以用于从一侧对夹持在辅助主轴AS(131)中的工件进行机加工。通过主轴MS进给工件的原材料。因此，在第一操作步骤中，实现了夹持在辅助主轴AS中的工件的前端的机加工。为了机加工工件的后部，辅助主轴AS沿着水平轴线将工件移动到副主轴的夹持元件中。如图9所示，在被称为瑞士型(Swiss type)的左上图示中，然后在工件被夹持在副主轴的夹持部分中时，可以从后端机加工工件。因此，这可以被视为第二操作步骤，并且因此被视为用于产生相应工件的第二机加工步骤。在机加工该工件之后，当机加工完成时，该工件时可以从副主轴移除。
此外，如被称为AS(w/o CS)的图9中的右上图所示，附加主轴131设置有双锥形夹头，以用于允许在夹持在辅助主轴中的工件的前端和后端上进行机加工，优选同步机加工。同时，已经可以机加工仍处于主主轴中的下一个工件。因此，各个配置允许同时加工两个单独的工件，其中，可以同时在其两侧上加工这两个工件中的一个。在完成第二操作步骤中的机加工之后，成品零件可以从辅助主轴移除。
在被称为AS+CS的例如图9的左下部中提供了更进一步的扩展。因此，主主轴与辅助主轴和副主轴一起设置。在第一操作步骤中，通过经由主轴沿其中心轴线的棒材进给来进给的工件可以在前端上被加工。在第二操作步骤中，辅助主轴可以夹持相应的工件并且允许加工夹持的工件的前端和后端，优选地同时加工。因此，当工件被夹持在辅助元件中时，工件的前端和后端可以同时被加工。辅助主轴可以沿着水平轴线移动，使得工件可以从主主轴输送到副主轴。在第三操作步骤中，可以独立于包括在辅助主轴或主主轴中的工件来加工包括在副主轴中的工件。此后，成品零件可以穿过副主轴的中心轴线设置在机床的机加工区域之外。因此，可以实现非常高效且低成本的机加工工艺。
此外，在也被称为AS+CS的图9中的右下图中，提供了高度灵活的辅助主轴131。因此，该辅助主轴可沿水平轴线HA和与水平轴线正交的垂直轴线VA在水平方向和垂直方向上移动。如右下图的图中所示，在第一操作步骤中，沿主主轴的中心轴线进给的工件可以在前端上被加工。如图所示，在第二操作步骤中，已经从主主轴获取该工件的可移动的副主轴允许对该工件的后端进行加工。然后，加工的工件可以被包括并夹持到辅助主轴中，例如辅助主轴可以在垂直方向和水平方向上移动，以接收来自副主轴的机加工的工件，并且然后为了进一步机加工工件，然后辅助主轴可以移动远离水平轴线，以允许副主轴CS在水平轴线方向上的移动。因此，如图所示，在主主轴MS、副主轴和辅助主轴中的工件的同步加工是可能的。这主要通过提供在垂直方向和水平方向上可移动的辅助主轴131的高度灵活移动来实现。可以通过辅助主轴以适当的方式从机加工区域移除成品工件。作为辅助主轴AS设置两个单独的卡盘，以固定地夹持相应的工件，这两个单独的卡盘作为夹持元件。
例如图10示出了进一步的具体示例。图10涉及使用如上所述的辅助主轴AS的卡盘机加工。如仅被指定为AS的图10的左上图所示，加工辅助主轴包括工件，该工件可由四个单独的优选地平行的刀具加工。辅助主轴可以优选地至少在水平方向上移动，其中，通过设置双锥形夹头，可以容易地提供工件的固定夹持，使得工件的高精度的机加工和便利的装载和卸载变得可能。
在进一步的配置中，如在被指定为图MS+AS+CS的图10的右上部中所示，在水平方向上可移动的辅助主轴具有两个单独的夹持元件。此外，设置主主轴和副主轴，其中，副主轴可在水平方向移动。在相应的附图中，同时加工四个单独的工件。具体地，可以加工夹持在主轴中的工件的前端U1。此外，在第二操作U2中，加工夹持在辅助主轴的左夹持元件中的第二工件。同时，对于第二操作，也可以加工夹持在辅助元件的右夹持元件中的第三工件的前端U4。最后，也可以加工夹持在副主轴中的第四工件U3。因此，通过具体的布置，在可实现高精度的机加工的同时，可实现非常高的工件输出。在被指定为图MS+AS+CS的图10的左下部中，辅助主轴包括用于进一步改进的夹持操作的双锥形夹头。
在被指定为MS+AS+CS的图10的右下部中，设置了附加的旋转导向衬套或稳定架，用于进一步增加多主轴车床的机加工灵活性。
图11示例性地示出了根据示例性实施例的辅助中空主轴131的剖视图。辅助(中空)主轴131包括围绕包括套管133的引导夹持元件布置的直接驱动部132，套管133可以被电气地、液压地和/或气动控制，以在第二夹持状态下固定地夹持与主轴轴线同轴的工件W，其中，工件W的两端延伸到辅助中空主轴131之外并且暴露，以用于在工件W的两侧端上同时执行的机加工操作。除了上述示例性实施例之外，还可想到其他的示例性实施例。
例如，在其他示例性实施例中，机床可进一步包括辅助主轴承载器，该辅助主轴承载器布置在机架的上刀具承载器部分或下刀具承载器部分上，该辅助主轴承载器支撑辅助中空主轴，该辅助中空主轴被配置为接收和引导与主主轴的主轴轴线同轴的工件，具体地，使得工件延伸出辅助主轴承载器的两侧上的辅助中空主轴，具体地，以能够在不释放夹持状态的情况下对由辅助中空主轴夹持的工件进行机加工。
例如，辅助主轴承载器可被配置成在与主主轴的主轴轴线平行的水平方向上沿着布置在机架的上刀具承载器部分或下刀具承载器部分上的水平引导件移动。
同样在这样的示例性实施例中，辅助主轴承载器可以布置在主主轴承载器与副主轴承载器之间。同样在这样的示例性实施例中，辅助主轴承载器可支撑主轴滑块，该主轴滑块支撑辅助中空主轴，以驱动辅助中空主轴相对于主轴轴线横向或垂直的移动。
在进一步的示例性实施例中，机床可包括两个辅助中空主轴，例如，一个辅助中空主轴布置成与主主轴相对并且另一个辅助中空主轴布置成与副主轴相对，优选地两个辅助中空主轴均布置在主主轴与副主轴之间。
例如，两个辅助中空主轴均可以被配置成在主轴轴线的方向上水平移动，并且两个辅助中空主轴可以各自如以上针对一个辅助中空主轴的情况所讨论的来布置。
具体地，辅助主轴承载器可以均布置在主轴承载器部分上。而且，辅助主轴承载器中的每一个可布置在主轴承载器部分、上刀具承载器部分和/或下刀具承载器部分上。在一些示例性方面，一个辅助主轴承载器可布置在上刀具承载器部分上，并且另一个辅助主轴承载器可布置在下刀具承载器部分上。此外，辅助中空主轴中的一个或两个可以被配置为也在横向于或正交于主轴轴线的方向上移动。
图12示例性地示出了具有四个相似转塔元件T的车床L的配置，该四个相似转塔元件T中的每一个均具有B轴移动功能，从而允许转塔头部H围绕转塔主体轴线M旋转。
如图12的左侧所示，由于反转的电机配置和无齿轮扭矩传输，转塔元件T具有紧凑设计。转塔元件T包括转塔主体M，该转塔主体M可以经由转塔主体的附接部段M1附接到刀具承载器组件150。附件部段M1布置在转塔主体M的后侧处，在转塔主体M的相对侧(有时被称为主体M的前侧)是转塔主体M的自由端。虽然传统的转塔元件包括从用于控制转塔头部H围绕B轴线或Y轴线的枢转的驱动装置分离的转塔主体，但是本发明提出了被称作第二驱动装置D2的一体化的驱动装置。该第二驱动装置B2作为转塔主体M的结构部分一体地形成在转塔主体M上。这样，转塔主体M的外圆筒部和转塔主体的内圆筒部分别被设计为第二驱动装置D2的实际的转子和定子。如图12的左侧所示，转塔主体M的外圆筒部能够围绕Y轴线旋转。该移动通常被称为B轴移动。
在图12所示的示例中，作为转塔主体的旋转轴线的Y轴线(或转塔旋转轴线)与主主轴的主轴轴线正交地延伸。为了改变转塔头部位置，将B轴移动整合到车床中，使得转塔头部H和转塔盘H2可以围绕Y轴线旋转，使得附接到转塔盘H2上的不同刀具或工件可以相对于主主轴或辅助主轴灵活地布置，从而允许灵活且高效地机加工工件。因为刀具承载器组件允许转塔元件T在垂直方向和水平方向上移动，故根据本发明的车床也优于传统车床，其中，与允许B轴移动的转塔元件T组合，可以实现非常高效的工件机加工。
如从图12清楚的是，转塔头部H包括转塔头部H1的基部和转塔盘H2。转塔盘H2具有旋转轴线X。转塔盘H2被配置成围绕转塔盘的旋转轴线X旋转。回转的转塔盘H2具有用于机床和/或工件的狭槽。此外，转塔盘H2具有一体的第三驱动装置D3，该第三驱动装置D3允许驱动附接或插入转塔盘H2的狭槽中的刀具。优选地，第三驱动装置是直驱电机。
转塔盘H2的布置在转塔主体M的Y轴线的径向方向上延伸。因此，转塔盘H2布置在转塔主体M的径向方向上的外侧。考虑到转塔主体M的Y轴线的轴线方向，转塔头部H不比转塔主体M的自由端延伸得更远。转塔头部H在转塔主体M的Y轴线的轴线方向上延伸，大约延伸至转塔主体M的自由端的端面。因此，可以实现非常高效且紧凑的设计，并且可以最小化转塔盘H2与转塔主体的附接部段M1之间的距离。发明人已经认识到，这样的具体设计可以显著增加转塔元件和整个车床L的机械稳定性和精确度。
转塔头部H具有平坦的转塔设计，使得转塔头部H的基部H1是平坦的。转塔盘H2可旋转地设置并附件在基部H1上。转塔盘H2能够围绕X轴线旋转。优选地，X轴线大约正交于转塔主体M的Y轴线。为了进一步平坦化转塔头部H，旋转转塔盘H2所需的附加驱动装置布置为第一驱动装置D1，该第一驱动装置D1在转塔头部的基部H1的顶部上并且覆盖转塔主体M的外圆筒轴的一部分。第一驱动装置D1沿着X轴线延伸远离转塔盘H2。具有附接的第一驱动装置D1的转塔头部H1的基部形成L形，该L形布置成包围转塔主体M，从而实现抗振且紧凑的转塔元件T，该转塔元件T可灵活性地附接至车床L或机床的不同的刀具承载器组件位置中的每一个。因此，转塔主体M的径向外圆周表面是转塔头部H的安装表面，使得转塔头部H可以与转塔旋转轴线Y径向间隔开地附接。
一般来说，要注意的是，可以通过工件装载设备(诸如，棒材装载机、棒材进给器和/或搬运机器人)将工件装载到机床上。可以通过卸载设备(例如，通过搬运机器人)卸载机加工的工件。
虽然上文已描述某些示例性方面，但应理解的是，这些方面仅是说明性的且不是对广义发明的限制，且这些示例性方面不限于上文所示及所描述的具体构造和布置，因为除了上文段落中所陈述的那些之外的各种其他改变、组合、省略、修改和替代也是可能的。本领域的技术人员将理解的是，可以配置刚刚所描述的方面的各种适配、修改和/或组合。因此，应当理解的是，除了本文具体描述的以外，还可实施其他方面。鉴于本公开，本领域的普通技术人员还将认识到的是，本文所描述的不同方面可以组合以形成本公开的其他方面。
此外，描述了根据本发明的以下方面：
根据机床的一方面，下刀具承载器支撑部的下侧表面以在300度与330度之间的范围内的悬垂倾斜角倾斜，特别地以大致315度倾斜。
根据用于机床的一方面，上刀具承载器支撑部的可安装一个或更多个刀具承载器的上侧表面布置成具有倾斜度。
根据机床的一方面，上刀具承载器支撑部的上侧表面以在30度和60度之间的范围内的倾斜角倾斜，特别地以大致45度倾斜。
根据机床的一方面，一个或更多个或每个刀具承载器组件被配置成在一个或更多个线性方向上独立地移动相应的刀具承载器，一个或更多个线性方向包括用于在平行于主主轴的主轴轴线的方向上水平地移动刀具承载器的Z轴移动方向、用于相对于主主轴的主轴轴线径向地移动刀具承载器的X轴移动方向，以及用于在正交于主主轴的主轴轴线并且正交于主主轴的X轴移动的方向上移动刀具承载器的Y轴移动方向中的至少一个。
根据机床的一方面，一个或更多个或每个刀具承载器组件被配置成使相应的刀具承载器围绕垂直于主主轴的主轴轴线延伸的旋转轴线旋转，特别地刀具承载器进行B轴移动。
根据机床的一方面，主主轴承载器和/或副主轴承载器被配置为在与主主轴和副主轴的主轴轴线平行的水平方向上沿水平引导件移动，该水平引导件布置在机架的主轴承载器部分上。
根据机床的一方面，副主轴承载器支撑主轴滑块，该主轴滑块支撑副主轴，以用于驱动副主轴相对于主轴轴线横向或垂直的移动。
根据机床的一方面，辅助主轴承载器被配置成在平行于主主轴的主轴轴线的水平方向上沿着水平引导件移动，该水平引导件布置在机架的主轴承载器部分上。
根据机床的一方面，辅助主轴承载器布置在主主轴承载器与副主轴承载器之间。
根据机床的一方面，辅助中空主轴包括用于夹持被接收在辅助中空主轴中的工件的电气、液压和/或气动控制的夹持元件，以及用于驱动由夹持元件夹持的工件的旋转运动的驱动器。
根据机床的一方面，驱动器包括电直驱机构或电磁直驱机构。
根据机床的一方面，辅助主轴承载器支撑主轴滑块，该主轴滑块支撑辅助中空主轴，以用于驱动辅助中空主轴相对于主轴轴线横向或垂直的移动。
通过如上文所描述的示例性实施例和方面，提出了有益的进一步的方面和特征，以提高转塔元件和机床(具体地车床)的机加工选择性，以提供低成本的机床概念，从而允许更灵活、更精确、更高效和更可靠的机加工操作，和/或改进机床的精确度和/或稳定性。
虽然已经在附图中描述和示出了某些示例性实施例和/或方面，但是应当理解的是，此类实施例和方面仅仅是说明性的并且不是对广义发明的限制，并且本发明的实施例不限于所示出和所描述的具体构造和布置，因为除了在以上章节中所陈述的那些之外的各种其他改变、组合、省略、修改和替换也是可能的。
本领域技术人员将理解的是，在不背离本发明的公开的保护范围的情况下，可以配置刚刚描述的实施例的各种适配、修改和/或组合。鉴于本公开，本领域的普通技术人员还将了解的是，本文所描述的本发明的不同实施例可以组合以形成本发明的其他实施例。因此，应当理解的是，本发明可以不同于本文具体描述的那样实施。

Claims (17)

1.一种机床，特别是车床，所述机床包括：
-机架(110)，所述机架(110)具有刀具承载器支撑部和用于承载主轴的主轴承载器部分，以及
-至少一个刀具承载器，所述至少一个刀具承载器支撑在刀具承载器组件(150)上，所述刀具承载器组件(150)布置在所述机架(110)的刀具承载器支撑部上，
其中，所述机床进一步包括辅助主轴承载器(130)，所述辅助主轴承载器(130)支撑辅助主轴(131)，所述辅助主轴(131)具有辅助主轴轴线(XA)，其中，所述辅助主轴承载器(130)布置在所述机架(110)的所述主轴承载器部分上或所述刀具承载器支撑部上，以及
其中，所述辅助主轴(131)被配置为夹持工件(W)，使得所述工件(W)能够从所述辅助主轴(131)的两个相对的侧部露出，以用于在所述工件(W)的两个侧端上执行机加工操作。
2.根据权利要求1所述的机床，其中，所述辅助主轴(131)被配置成围绕垂直于所述辅助主轴轴线(XA)延伸的轴线旋转。
3.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中，所述辅助主轴(131)是具有至少两个侧部的中空主轴，每个侧部被配置成接收所述工件，其中，所述侧部优选地沿着所述辅助主轴轴线(XA)彼此间隔开。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中，所述辅助主轴(131)包括至少一个直接驱动器，所述至少一个直接驱动器围绕所述辅助主轴(131)的引导夹持元件布置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中，所述机床被配置成对夹持在所述辅助主轴(131)中的两个工件(W)进行并行机加工。
6.根据前述权利要求中任一项所述的机床，进一步包括主轴承载器，所述主轴承载器布置在所述机架(110)的所述主轴承载器部分上或所述主轴承载器部分的高度处，所述主轴承载器支撑主主轴(121)，所述主主轴(121)被配置成接收工件，所述主主轴(121)具有水平布置的主主轴轴线(HA)，和/或其中，所述辅助主轴承载器(130)被配置成沿着主主轴轴线(HA)移动所述辅助主轴(131)，并且优选地还正交于所述主主轴轴线(HA)移动所述辅助主轴(131)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中，所述辅助主轴(131)包括一个或更多个套管(133)，所述一个或更多个套管(133)能够被独立地控制，以电气地、液压地和/或气动地夹持与所述辅助主轴轴线(XA)同轴的所述工件(W)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的机床，包括副主轴承载器(140)，所述副主轴承载器(140)布置在所述机架(110)的所述主轴承载器部分上，所述副主轴承载器(140)支撑面向所述主主轴(121)的副主轴(141)，并且所述副主轴(141)被配置成接收工件(W)，所述副主轴(141)具有与所述主主轴轴线(HA)同轴布置的水平布置的主轴轴线。
9.根据前述权利要求中任一项所述的机床，包括至少上刀具承载器组件(150a、150b)和至少下刀具承载器组件(150c、150d)，所述上刀具承载器组件(150a、150b)安装在上刀具承载器支撑部(113)上，所述下刀具承载器组件(150c、150d)安装在下刀具承载器支撑部(114)上，其中，所述刀具组件被配置成独立地对容纳在所述辅助主轴(131)中的一个或更多个工件(W)进行机加工。
10.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中，所述辅助主轴(131)包括一个或更多个卡盘，所述一个或更多个卡盘具有钳口，所述钳口独立地移动以保持不规则形状的工件(W)，并且优选地，所述辅助主轴(131)包括沿所述辅助主轴轴线(XA)间隔开的两个或更多个单独且独立的卡盘，和/或所述辅助主轴(131)包括用于夹持所述工件(W)的双锥形夹头。
11.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中，所述辅助主轴(131)安装至所述机架(110)的上刀具承载器支撑部(113)或下刀具承载器支撑部(114)的刀具承载器。
12.根据前述权利要求中任一项所述的机床，包括两个上刀具承载器组件(150a、150b)和两个下刀具承载器组件(150c、150d)，所述两个上刀具承载器组件(150a、150b)安装在上刀具承载器支撑部(113)上，所述两个下刀具承载器组件(150c、150d)安装在下刀具承载器支撑部(114)上，其中，每一个刀具承载器组件包括刀具承载器，并且所述刀具承载器被配置成独立地对容纳在所述辅助主轴(131)和/或所述主轴(121)中的工件(W)进行机加工，并且优选地，所述刀具承载器同步地对所述工件进行机加工。
13.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中，所述辅助主轴(131)被配置为具有转塔盘(H2)和第二驱动装置(D2)的转塔元件(t)，所述转塔盘(H2)被配置为通过第一驱动装置(D1)能够围绕盘轴线(X)旋转，所述盘轴线(X)是所述转塔盘(H2)的旋转轴线，所述第二驱动装置(D2)用于使所述转塔头部(H)围绕转塔轴线(Y)枢转，并且其中优选地，所述第二驱动装置(D2)是具有径向地布置在定子的外部的转子的电机。
14.一种机加工方法，所述机加工方法用于使用根据前述权利要求中任一项所述的机床来机加工工件，包括以下步骤：
-将工件(W)夹持在所述辅助主轴(131)中；
-从至少一侧对夹持的所述工件(W)进行机加工。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述机加工方法是棒材机加工方法，并且将待加工的所述工件(W)穿过后部加载到主主轴(121)中并且从所述主主轴(121)加载到所述辅助主轴(131)。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述机加工方法是卡盘机加工方法，并且将待加工的所述工件(W)夹持在所述辅助主轴(131)中并且在两个相对的侧部上对待加工的所述工件(W)进行并行机加工。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，所述机加工方法被配置为同时机加工至少两个工件(W)，至少一个工件(W)容纳在所述辅助主轴(131)中，并且一个工件(W)优选地容纳在所述主主轴(121)中。
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