CN1165071A - 多工位机床 - Google Patents

Abstract

在一封闭的匣体内，一多工位机床有一个能绕一垂直分度轴转动的主轴承载架。主轴承载架上配置四个工件主轴，它们随着主轴承载架转动而绕分离轴转动。工件主轴被垂直地置放而且以悬装方式承载工件。在每一分度位置上，工件主轴被连接于主轴驱动件上。为了加工工件，在每个分度位置上均配置有加工机构，加工机构能用固定的或转动的刀具加工旋转着的工件。刀具最好夹持在支承于组合滑动台上的刀具转塔中。

Description

多工位机床

本发明涉及一种多工位机床，尤其涉及用于对工件进行金属切削加工的多工位机床。

这类机床可在基本上无人参与的情况下，在对工件顺序地完成相当大量的金属切削加工作业中节省时间。

这种多工位机床已从德国专利DE3941480A1中公知。此机床有一个具体为一封闭的刚性箱的机座。在机箱内配设一工件承载架，承载架可回绕一垂直分度轴线转动，并在其外侧有接受工件用的工件卡紧机构。在机箱内安装有多个刀具塔。每个刀具塔都有一转塔头，转塔头被支承得可绕相对分度轴倾斜定位的一枢轴转动。这些转塔头每个都被支承得使它们能对相应的工件进行趋近运动。

这种多工位机床在工件上形成回转对称结构如果不是根本不可能的话，也是不怎么合适的。

从德国专利DE2755755C2中了解到一旋转自动机床，它有一个包围一工件站的机座，在机座上，以可转动方式支承着一个相对工件站定位的承载架。承载架可绕一垂直的分度轴线转动，在其外周面上有一些工件夹紧机构。用来加工工件的刀具主轴沿径向延伸并装在机座上。刀具主轴与工件卡紧装置处在同一平面内。

用这种机床很难，甚至根本不可能形成和加工出工件的弯曲的外表面，尤其是那种与工件对称轴线同轴的曲面。

针对上述情况，本发明的目的是提供一种机床，使之通过回转传送能在待加工工件上加工出曲面形状，而且还允许有最通用的机械加工方案。

本发明的另一个目的是以这样一种方式使机床具体化，使得会形成长切屑的材料亦能被处理加工，并且确保良好地排除切屑。

而且，机械加工出的工件具有尽可能的高的精度。

本发明的目的用由权利要求1的特征限定的多工位机床来实现。

其顶部同时设置有一组固定的主轴驱动件及具有工件主轴承载架封闭匣体使整个机床能够结构紧凑，刚度高。这也有助于工件的加工精度的提高。

由该匣体环绕的加工区被从外面打开到足够大，以致使加工期间产生的切屑、冷却润滑剂的飞沫、蒸汽能被收集，因而不会进入周围环境。

随着承载架的转动，悬伸的工件主轴从一个工件站传送到另一个工件站。在每一个工件站上，工件主轴可以与一主轴驱动件联接，并由此而调定到转动状态中。在工件与各自工件站的固定的式旋转的刀具进行结合时，悬装在工件主轴下面的卡头内的工件就可以绕其纵轴线转动。结果是，可以在相应的工件上形成和加工出回转对称表面或表面区域。

由于该可选择的分度联接机构，绕分度轴转动的工件主轴可根据所要求的工件程序而与固定的主轴驱动件的从动端联接。主轴驱动件与工件主轴的分离减少了与承载架连接的零件的重量。主轴驱动件以固定方式由基本上是刚性设计的匣体承载。通向主轴驱动件的电力引入件是固定的。通向承载架的电力引入件可被省去，否则，电力通向承载架必须通过电刷环或类似物。

在承载架上不需有用于主轴驱动件的空间。此外，主轴驱动件安置在工件站的外面。

工件主轴相互平行地安置于星形承载架上，以便使它们确定出一个与分度轴同心的圆。给固定的主轴驱动件一个合适的位置，以确保在承载架的每个分度位置上，一个主轴驱动件每一次能与一个工件主轴连接。

由于在加工期间工件是被悬置的，这有助于切屑掉下。即使工件是由能形成长切屑的材料制成的情况下，也可保证切屑被除去。切屑靠其自身重量落下，不会缠绕在工件或刀具上。

可以配置一个送进和退出站位，在这个站位上的主轴驱动件最好能够省略。送进和退出站用于以手动或机械方式将工件从所应用的工位上的卡紧卡头中取下，并将毛坯插入卡头。亦可附加地配备加工组件。

联接机械推荐用强制性联结器，如爪式连轴器或类似物。它们仅用较小的结构体积和仅用较小的操作力就能传递相当高的力矩和输出。如果需要，也可以配备摩擦联结器，它们允许工件主轴和主轴驱动件即使在不同步转动或非停止状态下被连接。同步强制转动联结器也可以采用。

连接于主轴驱动件或工件主轴上的闸机构允许工件主轴在从连接机构上脱开和工件主轴转位前有目的地停止。

为了能够灵活地加工工件，如果在每个工件站上配置具有两个可调整轴的至少一个刀具是有好处的。两个可调整轴可以具体化为一个组合滑动架，滑动架配置有相应的控制机构。最好刀具台包括一个装载一组刀具的刀具转塔。如果需要，刀具可以用固定方式安置在刀具转塔上。但是，刀具也可以以可转动方式支承，并由配置在刀具转塔内的单独的主轴驱动。在一个转塔中可以配有一组相同的或不同的刀具。

每个工件站最好有两个加工组件(刀具台)，每个加工组件包括一个组合工作台及一个刀具转塔。

此外，在两个工件站之间可以配置倒转站或用倒转站替代某一工件站。倒转站从卡紧的卡头中取出工件，使它们倒转，然后再将它们以相反的位置卡紧到卡头上。这样可以以加工到工件的所有侧面。

提高该多工位机床加工精度的结构措施是将这一匣体具体化为一整体焊接机座。这样的机座刚性好，且能吸收机加工中出现的所有力而无明显变形，这就成为高加工精度的基础。

如果在工件站中的匣体有进入窗口，那末手工换刀或进行其它维护工作就会易于进行。

本发明的示意性实施例展示于附图中，附图为：

图1是一多工位机床的一示意性平面图，其一部份已经剖去；

图2是沿图1中II-II线剖切的图1的多工位机床的示意性侧示图；

图3是沿图1中III-III线剖切的图1，2所示多工位机床的示意性侧示图；

图4是多工位机床的另一实施例的示意性平面图，其一部份已剖去；

图5是沿图4中V-V线剖切的图4所示多工位机床的示意性平面图；

图6是沿图4之VI-VI线剖切的图4所示多工位机床的剖视图。

在图1中看到的机床1具体为一个旋转传送机床即多工位机床。它具有一个具体为一整体焊接结构的机座2，机座2构成一刚性的自封闭匣体3。匣体3环绕一内部空间4，它大致与周围环境分隔开，在其内有在图2中可看到的以符号表示的工件5，工件5以金属切削方式正在被加工。

匣体3具体为一整体焊接结构，它构成一扭曲力和弯曲力隔阻箱体。由于这种结构，所有难免出现的力均被吸收而不产生会损害加工精度的挠曲。

匣体3借助于一中央基座31安装在地板上中央基座31最好与匣体3焊在一起，并带有许多排除切屑用的盛放机构32，排除切屑用的机构32可以分成切屑溜槽32a及皮带传送器32b。中央基座31使待只用一点儿调整力及只使匣体产生极小量变形力就能使此机床稳固。

主轴承载架7以可转动方式支承于在匣体3顶部内的一垂直分度轴8。主轴承载架7为此目的配设一转动齿轮，该齿轮可以以90°增量转动承载架7并可将之锁定，如果需要，也可以较小的增量转动。为了将主轴承载架7锁定于选定的分度位置。使用了一个与主轴承载架7连接的齿圈，齿圈可以与置于匣体3内的一固定齿圈结合和脱开。

主轴承载架7在其外周上置有总数为4个的工件主轴9a-9d。每个工件主轴9均有一个以可旋转方式支承的轴，其转动轴线10(a、b、c、d)被定向为与分度轴8平行。在其下面，每个轴10均有一个用于接收工件5的一个卡紧卡头11a、11b、11c及11d。在其顶部，每个轴10均与各自的爪式联轴器12a、12b、12c及12d的半个连接器连接。这些联轴器作为不同步转动联轴器，用于单独地将各轴分别连接于主轴驱动件13b、13c及13d。主轴驱动件13以固定方式置于组合3的顶部。在它们的被驱动端，它们分别装有相同的爪式联轴器12a-12d的另一半。

主轴驱动件13最好是带可调整旋转速度的电伺服马达。此外，它们可以配设闸机构，闸机构使所用的从动端完全停止，闸机构既可以配置在主轴马达13上，亦可配置在工件主轴9上。爪式联轴器12a，12b，12c及12d通过其一半联轴器的轴向移动能彼此连在一起或脱开。在其啮合位置上，联轴器起着将力从主轴驱动件传送到工件主轴9的作用。在其断开状态，联轴器使各个主轴驱动件13的从动端与工件主轴分开，从而使主轴承载架7绕分度轴8转动成为可能。

工件主轴9a，9b，9c及9d与分度轴8之间的距离全是一样的。此外，工件主轴9a、9b、9c及9d以90°间隔彼此分开。工件主轴9和分度轴8之间的间距还与主轴驱动件13的从动端和分度轴8之间的间距相匹配。主轴驱动件也同样以90°间隔安置。结果是随着主轴承载架7以90°间隔转动，所有三个主轴驱动件13b、13c及13d均可分别与在其下面的工件主轴9连接。

总数为3个的工件站14b，14c及14d配置在机床1上。每个工件站14有两个刀具转塔16，17，在图2中可以看到用于工件站14C的刀具转塔16C，17C。每个刀具转塔都装有一组刀具，在本例中是6把刀具，通过使转塔转动，各刀具可在工作位置与预备位置间来回转换。为此，每个旋转器均可环绕回转轴线20被转位，轴线20位于相对于工件回转轴线10的圆周方向上。随着转塔转一圈，其刀具确定一个圆，在图中此圆以点划线表示。

刀具转塔16，17支承在组合工作台18上。每个工作台18有两个调整轴18a，18b，它们借助电动马达彼此独立地被调整。所有的组合工作台18都有一个定向为与分度轴8平行的(即垂直的)调整轴18a，还有一调整轴18b，轴18b能使保持在刀具转塔16，17中的刀具朝工件5运动或使之离开工件5。对于处在作用位置上的刀具，此运动方向是沿由工件5转动所确定的回转轴线的径向的。调整轴18A和18B相互垂直，而且垂直于转塔的回转轴线20。

在工件站14中，匣体13有相应的通道，通道允许进入到位于工件站14内的加工单元部份上的匣体3的内部4。附加的进入孔允许人工接近刀具，刀具转塔16，17，而且如果需要，还能接近工件5。

作为一工件站的替代，用于由人力或机器拆卸和递送工件5的送进和退出站可以配设在工件主轴9的一停止位置处。在送进和退出站19，匣体3有一个可封闭的孔，通过此孔可以接近其内部4。在不动的工件主轴9的下面配设一举升台21，举升台21可以接受工件5，并将它传送到卡紧卡头11。在送进和退出站不进行工件加工。

但是，在送进和退出站也可以配置一个具有一个或多个加工单元的工件站及一个主轴驱动件13a。在此种变型中，机床1有4个工件站14。

虽然，此匣体在各个侧面均被封闭，而且它的孔均可用相应的门封闭，但如图2及3所示，在此匣体下侧有一用于排放所产生的切屑的孔22。切屑溜槽32a和皮带传送器32b与孔22连接，匣体3的底部以漏头状方式朝着溜槽下降，

一个未示出的控制器控制着组合工作台的伺服驱动，主轴驱动件13，爪式联轴器12，主轴承载架7围绕分度轴8的转动，以及操作所需的所有的其它运动。

上述的机床工作过程如下：

一旦刀具已经装好，而且控制机构已经完全按编程工作，就如图3所示那样，将第一个工件5置于举升工作台21上，工作台21将工件插入夹紧卡头11。在控制机构控制下，夹紧卡头自动地卡紧工件，之后，主轴承载架7朝前分度90°。现在工件主轴9就与主轴驱动件13连接，而且主轴驱动件获得所期望的转速。刀具转塔16、17带着它们的刀具现在就对工件5实施所期望的金属切削加工作业。

通过朝前转动刀具转塔，就能按需要实施不同的机械加工作业。

在完成了在工件站14内的所有加工作业后，所有的工件主轴9都停止，而且爪式联轴器12被分离。然后使主轴承载架7朝前转动90°，现在待加工工件就进入了工件站14c，在联轴12c被接上后工件在这里被进一步加工。与此同时，在送进和退出站19中送入的另一个工件在工件站14b中被加工。

工件以这种方式顺序通过工件站14b，14c和14d。在每一个工件站14中，工件被同时进行金属切削加工。由于工件主轴9的垂直放置和工件5的悬置安装，所产生的切屑向下掉落，并通过孔22被除去。由会形成长切屑的材料制成的工件也可以加工，这是因为重力有助于切屑落下。

机床1的经过一些改动的一实施例展示在图4，5及6中。由于零件的基本一致性，所有的零件均以与上一实施例相同的参考数目标引，但为了区别起见，在其上加撇。以上对结构和功能的说明当然也对机床1′适用。

在此例中的匣体3配置有置于外部的单独的可调支脚33，用以替代中央基座31。

一个基本的差别在于其上载有刀具转塔16、17的组合工作台18的布置。在机床1中，组合工作台18的水平调整轴18B之走向不仅指向工件5的径向，而且大致接近于沿匣体的径向。在机床1′内的组合工作台18的水平调整轴18B大致位于匣体3′的周边上。这样做的优点是，沿径向相对工件5′可动的刀具转塔16′和17′可与工件5径向结合，但结合的位置除了同上述实施例那样外，还可在相对的两侧。当调整轴18A′和18B′彼此取向互成直角时，水平调整轴18B′平行于转塔回转轴线20′，或者与此轴线同轴。

刀具转塔16′，17′是空间分离开的，因此它们能接触结合工件而不发生相互干涉。另一个优点是，通过配置在匣体3′上的进入孔23′，更易于人工接近刀具和工件5′。如图4所示，这种接近不会受到组合工作台18′及其驱动件的阻碍。

在一个闭合的匣体3中，多工位机床1有一个可回绕一垂直分度轴8转动的主轴承载架7。主轴承载架7配置有4个工件主轴，随着主轴承载架7的转动，工件主轴环绕分度轴8转动，工件主轴9被垂直地安置，并以悬置方式安装工件5。在每个分度位置上，工件主轴9均可被连接于主轴驱动件13。为了加工工件5，在每一个分度位置均设置加工机构14。它们用不动的或转动的刀具在每一个站位上加工工件5，而且在这些工件站上的加工是同时进行的。刀具最好夹持在支承于组合滑动台18上的刀具转塔16、17中。

Claims (11)

1  一种特别用于对工件(5)进行金属切削加工的多工位机床(1)，

具有一封闭的匣体(3)，它限定出一用于加工工件(5)的机加工区(4)，加工区与环境分隔开；

具有一配置在匣体(3)顶部的主轴承载架(7)，以可转动方式支承于一垂直分度轴(8)的该主轴承载架(7)可以按照要求被转动至各个旋转位置；

具有一组工件主轴(9)，每个主轴均定向为与分度轴(8)平行，各主轴彼此间以等角间距排列且与分度轴(8)有同样的间隔，并且有以悬装方式容纳工件(5)的卡紧卡头(11)；

具有一组固定的主轴驱动件(13)，其在匣体(3)顶部内的从动端被安置得与分度轴(8)平行，其安置方式使工件主轴(9)能在主轴承载架(7)的各个旋转位置上与主轴驱动件的从动端进行动作连接；

具有可选择地旋转的连接器(12)，它们置于主轴驱动件(13)的从动端与工件主轴(9)之间，在脱开状态，连接器(12)使主轴承载架(7)和由其承载的工作主轴(9)一起转动，在其结合状态，可将各主轴驱动件(13)及与主轴驱动(13)共同作用的工件主轴(9)连接在一起；以及

有一组机加工机构，它们分配给主轴驱动件(13)并且确定了工件站(14)。

2  如权利要求1所述机床，其特征在于，在匣体(3)中有一个送进和退出站(19)，用于传送和卸下工件(5)。

3  如权利要求2所述机床，其特征在于，送进和退出站(19)被安置成在送进和退出时，工件机加工已被进行。

4  如权利要求1所述机床，其特征在于，连接器(12)是强制联轴器。

5  如权利要求1所述机床，其特征在于，主轴驱动件(13)或工件主轴(9)每个均与一闸机构连接。

6  如权利要求1所述机床，其特征在于，在每个工件站(14)中，至少配置一个具有两个调整轴(18A，18B)的刀具台。

7  如权利要求6所述机床，其特征在于，调整轴(18A，18B)是由组合工作台(18)确定的，而每个组合工作台(18)装有一个刀具转塔(16，17)。

8  如权利要求1所述机床，其特征在于，在匣体(3)中至少安置一个倒转站，用于将悬装在工件主轴(9)上的工件(5)倒转。

9  如权利要求1所述机床，其特征在于，匣体(3)具体是一种整体焊接结构。

10  如权利要求1所述机床，其特征在于，匣体(3)在工件站(14)处有一进入窗(23′)。

11  如权利要求1所述机床，其特征在于，具有三个工件站(14a，14b，14c)，一个单独的送进和退出站(19)，四个由主轴承载架(7)支承的工件主轴(9)，而且这些工件主轴能从送进和退出站(19)开始依次地被转位经过工件站(14a，14b，14c)。

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