CN116600922A - 刀具头和用于运行刀具头的方法以及具有这种刀具头的机床 - Google Patents

Abstract

一种用于机床尤其用于齿轮加工机的刀具头(300)，具有第一和第二主轴单元(320，330)，其分别具有至少一个主轴轴承(323，333)和主轴轴(322，332)，所述主轴轴围绕刀具主轴轴线(B)可旋转地支承在相应的主轴轴承中。相应的主轴轴承能够吸收径向力和轴向力。主轴单元彼此同轴地设置，并且刀具(340)轴向地容纳在主轴轴之间。受控的夹紧装置(600)将主轴轴承彼此连接。控制装置(730)在加工过程期间激活夹紧装置(600)而在加工间歇中停用所述夹紧装置。替选地或者附加地，刀具头具有轴向力元件，所述轴向力元件在主轴轴承之间产生轴向预紧力。

Description

刀具头和用于运行刀具头的方法以及具有这种刀具头的机床

技术领域

本发明涉及一种刀具头。本发明还涉及到具有这种刀具头的机床和用于运行这种刀具头的方法。

背景技术

小直径的刀具在齿部生产中越来越多地使用。为了实现所期望的切削速度，这种刀具通常在相对较高的转速中运行。这种刀具相对于其直径可能是相对长的。由此，刀具尤其容易受到弯曲和扭转振动的影响。因此，有利的是，这种刀具在两端处容纳在多个主轴上。长久以来从现有技术中已知用于具有两个主轴的齿轮加工机的刀具头，刀具容纳在这两个主轴之间。

因此，DE4431374A1公开了一种用于成型磨床的刀具头。具有驱动马达的刀具主轴分别位于两个独立的刀具滑块上。每个刀具滑块可通单独的调节驱动器在轴向方向上运动。这两个刀具主轴的主轴轴彼此同轴设置并且通过刀具容纳部以抗扭转和抗弯曲的方式彼此连接。为此，主轴轴具有容纳销，所述容纳销经由径向的膨胀夹紧连接与刀具容纳部连接。这两个刀具滑块的调整驱动器可协调地运动。这样的结构会容易受到振动的影响。此外，如果刀具在加工期间发生热膨胀，或者如果这两个刀具滑块在沿着轴向方向运动时没有完全同步地加速，那么有可能导致刀具主轴中的轴承损伤。

DE102009039752A1也公开了一种具有两个刀具主轴的刀具头，刀具容纳在这两个刀具主轴之间。刀具主轴可相对于基座线性移动。所述刀具主轴可通过运动传输单元耦联，以便通过唯一的调整驱动器使这两个刀具主轴相对于基座一起运动。

EP3153277A1公开了一种刀具头，所述刀具头具有马达主轴和配对主轴，在其间容纳有刀具。平衡装置集成在马达主轴和配对主轴的轴中。

发明内容

本发明的目的是给出一种具有两个主轴的刀具头，在所述主轴之间可容纳刀具，其中刀具头具有改进的振动特性，并且其中降低由于热膨胀导致的轴承损伤的风险。

该目的通过根据权利要求1或7所述的刀具头实现。其他实施方式在从属权利要求中给出。

提出一种用于机床，尤其用于齿轮加工机的刀具头，所述刀具头具有：

第一主轴单元，所述第一主轴单元具有至少一个第一主轴轴承和第一主轴轴，所述第一主轴轴围绕刀具主轴轴线可旋转地支承在第一主轴轴承中，其中第一主轴轴承构成用于吸收径向力和轴向力；和

第二主轴单元，所述第二主轴单元具有第二主轴轴承和第二主轴轴，所述第二主轴轴线围绕刀具主轴轴线可旋转地支承在第二主轴轴承中，其中第二主轴轴承构成用于吸收径向力和轴向力，

其中第一主轴单元和第二主轴单元相对于彼此同轴设置，使得刀具可轴向地容纳在第一主轴轴和第二主轴轴之间。

根据本发明的第一方面，所述目的通过如下方式实现：刀具头具有可控制的夹紧装置，以便将第一主轴轴承和第二主轴轴承受控地彼此连接、优选基本上刚性地彼此连接，并且控制装置与刀具头相关联，所述控制装置构成用于在加工过程期间激活夹紧装置而在加工间歇时停用。

通过在加工过程期间有针对性地连接这两个主轴轴承，决定性地减少了刀具头的振动倾向。在刀具头运动时，例如在修整或移动时，作用到主轴轴承上的因主轴单元的加速产生的轴向力也能够通过连接而显著减少，和/或这些力能够有针对性地转移到如下主轴单元上，所述主轴单元的主轴轴承更强地预紧。通过在加工间歇时有针对性地释放这种连接，在加工期间可能产生的热应力会再次减少。通过这种方式防止：由于热应力而出现轴承损伤。加工过程能够是用刀具对工件进行加工，或者能够是用修整装置对刀具进行修整加工。

刀具头能够具有至少一个用于监测刀具头的运行状态的传感器，尤其温度传感器、振动传感器、应变传感器、力传感器或压力传感器。然后，控制装置能够构成用于读取传感器并且在考虑到由传感器确定的测量变量的情况下停用夹紧装置。通过这种方式，主轴轴承之间的连接能够在必要时完全有针对性地释放。

夹紧装置尤其能够包括膨胀夹紧元件。膨胀夹紧元件能够与第一或第二主轴轴承刚性连接。所述膨胀夹紧元件能够与配对件共同作用，以便使第一主轴轴承和第二主轴轴承彼此连接，所述配对件与另一主轴轴承刚性连接。然而，能够使用另一类型的夹紧装置来代替膨胀夹紧元件，例如机械的、磁性的或电的夹紧装置。

夹紧装置能够构成用于在夹紧装置的激活状态中衰减主轴单元之间的振动。为此，夹紧装置能够具有轴向的阻尼元件，或者夹紧装置能够受构造所决定引起轴向的阻尼，例如在通过用液压或气动的缸进行夹紧时可能是这种情况。就此而言，夹紧装置也能够用作为可接通的轴向减振器。

在一些实施方式中，第一主轴单元和第二主轴单元容纳在共同的主轴壳体中。然后，第二主轴轴承能够保持在轴承容纳部中，所述轴承容纳部可相对于共同的主轴壳体轴向移动。然后，夹紧装置优选构成用于受控地固定轴承容纳部，以便将第一主轴轴承和第二主轴轴承彼此连接。如果夹紧装置包括膨胀夹紧元件，那么该膨胀夹紧元件能够构成为膨胀夹紧套筒并且在径向上围绕轴承容纳部。

在其他实施方式中，这两个主轴单元容纳在独立的主轴壳体中。在这种情况下，因此第一主轴单元具有第一主轴壳体，至少一个第一主轴轴承保持在所述第一主轴壳体中，并且第二主轴单元具有第二主轴壳体，至少一个第二主轴轴承保持在所述第二主轴壳体中。然后，夹紧装置优选构成用于受控地将第一主轴壳体和第二主轴壳体彼此耦联，以便将第一主轴轴承和第二主轴轴承彼此连接。为此，夹紧装置优选将这两个主轴壳体直接彼此连接。例如，如果这两个主轴壳体可移动地保持在基座上，那么连接因此优选不经由或者至少不仅仅经由将各个主轴壳体夹紧在基座上进行，而是直接在主轴壳体之间进行。

夹紧装置能够包括两个元件，其中在夹紧装置的停用状态中，这些元件中的第一元件能够在第二元件(所述第二元件能够环绕第一元件并且例如能够包括膨胀夹紧套筒)轴向内部移动，并且其中在夹紧装置的激活状态这，这两个元件相对于彼此轴向固定。有利的是，夹紧装置于是构成为，使得第一元件不可从第二元件中完全移出，例如即使在刀具更换具时也不行，以便防止这两个元件在被推到一起时相互阻挡。

根据本发明的第二方面，上述目的通过如下方式实现：刀具头具有轴向力元件，所述轴向力元件构成用于在第一主轴轴承和第二主轴轴承之间产生轴向预紧力。

根据该方面，也就是说，这两个主轴单元在轴承侧彼此轴向夹紧。因此，主轴轴承虽然在轴向上不能自由地彼此运动，但也不是完全刚性地彼此连接。由此，主轴轴承能够在轴向上至少一定程度地补偿热应力。通过这种方式，也能够大大减少刀具头的振动倾向，而不会产生因热应力引起的轴承损伤的风险。

这两个方面也能够组合。尤其可行的是，通过轴向力元件使主轴轴承相互张紧，并且在张紧状态中在加工过程期间通过夹紧装置彼此连接以及在加工间歇时再次释放这种连接。

轴向力元件能够具有可控制的执行器，尤其气动或液压执行器，以便以受控地改变轴向预紧力，尤其有针对性地释放预紧力。执行器能够构成为，使得其产生轴向预紧力，所述轴向预紧力基本上与第二主轴轴承相对于第一主轴轴承的轴向位置无关。这例如能够简单地通过气动或液压执行器实现，因为在这种执行器中，轴向力往往仅与所施加的压力相关而与执行器的位置无关。

在根据本发明第二方面的设计方案中，控制装置也能够与刀具头相关联。该控制装置能够构成用于操控执行器，以便调控轴向预紧力，例如在加工过程期间将轴向预紧力保持恒定，和/或受控地改变，尤其在加工间歇期间停用轴向预紧力。

刀具头又能够具有至少一个用于监测刀具头的运行状态的传感器，尤其温度传感器、振动传感器、应变传感器、力传感器或压力传感器。然后，控制装置能够构成用于读取传感器并且在考虑由传感器确定的测量变量的情况下改变轴向预紧力。

在一些实施方式中，第一主轴单元和第二主轴单元又能够容纳在共同的主轴壳体中，并且能够存在相对于主轴壳体可轴向移动的轴承容纳部，至少一个第二主轴轴承保持在所述轴承容纳部中。轴向力元件能够构成用于将轴向力施加到轴承容纳部上，以便产生轴向预紧力。为此，轴向力元件尤其能够是环形的并且围绕用于将刀具与第一主轴轴和第二主轴轴轴向夹紧的夹紧元件。尤其地，轴向力元件能够包括环形的执行器。

在其他实施方式中，主轴单元又能够再次容纳在独立的主轴壳体中。然后，轴向力元件能够将第一主轴壳体和第二主轴壳体彼此连接并且构成用于在第一主轴壳体和第二主轴壳体之间施加轴向力，以便产生轴向预紧力。

尤其有利的是，这两个主轴轴轴向地与刀具夹紧，以便在两侧将轴向压力施加到刀具上。为此，以下结构是尤其有利的：第二主轴轴具有至少一个轴向孔。刀具头相应地具有至少一个拉杆，所述拉杆延伸穿过第二主轴轴的相应的轴向孔，其中拉杆可在第一端处与第一主轴轴连接。拉杆在其第二端处可与第二主轴轴连接为，使得在第一主轴轴和第二主轴轴之间可产生作用到刀具上的轴向压力。为此，刀具相应地同样具有至少一个轴向孔，使得相应的拉杆能够引导穿过刀具的相应孔。

通过这种类型的轴向夹紧产生由这两个主轴轴和刀具构成的单元，所述单元尤其是抗扭转和抗弯曲的。拉杆和夹紧元件的组合在此实现在刀具和这两个主轴之间的高的轴向压力。因此，上述单元像唯一的轴那样起作用。同时，所述结构能够非常紧凑地构成。由此，这种结构尤其适用于小直径的刀具。然而，与借助于贯穿式拉杆相比，刀具也能够以不同的方式在第一主轴轴和第二主轴轴之间夹紧，只要由此产生由这两个主轴轴和刀具构成的牢固夹紧的刚性单元。刀具在这两个主轴轴之间夹紧成一个刚性单元在此与相关联的主轴轴承的轴向张紧或夹紧无关。

如果不存在上述类型的夹紧装置或轴向力元件，上述结构也是有利的。就此而言，本发明还涉及一种用于机床，尤其用于齿轮加工机的刀具头，其具有：

第一主轴单元，所述第一主轴单元具有第一主轴轴，所述第一主轴轴围绕刀具主轴轴线可旋转地支承在第一主轴单元中；和

第二主轴单元，所述第二主轴单元具有第二主轴轴，所述第二主轴轴围绕刀具主轴轴线可旋转地支承在第二主轴单元中，

其中第一主轴单元和第二主轴单元设置为，使得刀具可轴向地容纳在第一主轴轴和第二主轴轴之间，以便驱动刀具围绕刀具主轴轴线旋转，

其中第二主轴轴具有至少一个轴向孔，

其中刀具头具有至少一个拉杆，所述拉杆延伸穿过第二主轴轴的轴向孔，

其中拉杆在第一端处可与第一主轴轴连接以拉紧，并且

其中拉杆在另一端处可与第二主轴轴连接为，使得在第一主轴轴和第二主轴轴之间可产生作用到刀具上的轴向压力。

在此又有利的是，第一主轴单元具有至少一个第一主轴轴承，其中第一主轴轴围绕刀具主轴轴线可旋转地支承在第一主轴轴承中，并且其中第一主轴轴承构成用于吸收径向力和轴向力，并且第二主轴单元相应地具有第二主轴轴承，其中第二主轴轴围绕刀具主轴轴线可旋转地支承在第二主轴轴承中，并且其中第二主轴轴承构成用于吸收径向力和轴向力。

优选的是，存在恰好一个拉杆，所述拉杆延伸穿过第二主轴轴中的中央的轴向孔。与之相应地，有利的是，刀具也具有中央的轴向孔，拉杆能够引导穿过所述轴向孔。

在一个尤其简单的实施方案中，拉杆可与第一主轴轴连接，其方式为，所述拉杆轴向拧入第一主轴轴中。为此，能够在拉杆的对应端处并且在第一主轴轴上构成彼此互补的螺纹。然而，其他连接类型也是可考虑的，例如卡口式连接。

拉杆能够有利地在其另一自由端处设有夹紧元件，所述夹紧元件形成环形的支撑面，其中环形的支撑面在拉杆与第一主轴轴连接后贴靠在第二主轴轴上并且产生作用到第二主轴轴上的轴向压力，以便将其压向第一主轴轴。在最简单的情况下，拉杆为此例如能够构成为具有螺丝头的螺丝。然后，螺丝可拧入第一主轴轴中，并且螺丝头能够形成夹紧元件。然后，轴向夹紧力通过拧紧螺丝相当简单地产生。

在另一同样非常简单的实施方式中，拉杆在其自由端处设有外螺纹，螺母可拧到所述外螺纹上。在这种情况下，螺母形成夹紧元件，并且轴向夹紧力通过拧紧螺母相当简单地产生。

然而，刀具头优选具有夹紧元件，所述夹紧元件可以可拆卸地与拉杆连接并且产生夹紧力，所述夹紧力优选纯轴向地起作用，而不会使夹紧元件的拧紧产生围绕刀具主轴轴线的扭矩分量。为此，夹紧元件具有基座元件，所述基座元件例如能够可经由螺旋连接、卡口或夹紧套筒与拉杆刚性连接。基座元件能够具有中央的容纳口，以便容纳拉杆，或者(如果足够的空间可用那么)容纳可固定在拉杆的轴向孔中的销。夹紧元件还具有轴向压力元件，所述轴向压力元件可相对于基座元件朝向第二主轴轴轴向运动，尤其可轴向移动，以便轴向地将第二主轴轴压向第一主轴轴。轴向压力元件尤其能够是环形的，并且围绕中央容纳口或基座元件的销；在这种情况下，轴向压力元件也能够称为“压力环”。轴向压力元件形成上述的环形的支撑面。夹紧元件还具有至少一个操作元件，其中操作元件可相对于基座元件运动，以便使轴向压力元件相对于基座元件轴向运动。压力螺丝例如能够用作为操作元件，所述压力螺丝可沿着纵向或横向拧入基座元件中。这样的夹紧元件本身从现有技术中已知并且在商业上可以许多变型形式获得。

在一些实施方式中，从操作元件到轴向压力元件的力传输纯机械地进行。例如，多个圆柱头螺丝能够用作为操作元件，所述圆柱头螺丝轴向地保持在基座元件上并且可拧入轴向压力元件中，以便该轴向压力元件相对于基座元件轴向移动。在其他实施方式中，一个或多个螺纹销用作为操作元件，所述螺纹销在基座元件中可经由螺纹连接朝向轴向压力元件移置。在又一些实施方式中，操作元件例如作用于传动装置，所述传动装置推进轴向压力元件。例如，能够从德国克莱瓦史塔特的Enemac股份有限公司获得名称为ESB、ESG或ESD的这种夹紧元件。

在其他实施方式中，从操作元件到轴向压力元件的力传输液压地进行。为此，操作元件例如能够构成为压力螺丝，所述压力螺丝在拧入时在液压系统中产生压力，其中该压力作用于轴向压力元件。例如，这种夹紧元件可从德国赫尔不莱锡廷根的Albert SchremWerkzeugfabrik股份有限公司获得。

为了在主轴轴之间容纳刀具并且能够将扭矩传输到刀具上，有利的是，在第一和/或第二主轴轴上构成主轴突出部，使得通过在刀具和主轴突出部之间起作用的轴向压力可在有关的主轴突出部处建立与刀具的力配合的和/或形状配合的连接。优选的是，与刀具的连接经由锥形连接部，尤其优选经由具有平坦贴靠部的锥形连接部实现。例如，所述连接能够经由在DIN ISO 666:2013-12中提到的实施方案A、BF、BM、CF或CM之一进行。

在此有利的是，这两个主轴突出部不同地构成，使得刀具仅可容纳在主轴突出部之间的预定方位中。例如，这两个主轴突出部的直径能够的不同的。

为了简化刀具更换，有利的是，第二主轴单元相对于第一主轴单元可轴向移动。如果这两个主轴单元安置在共同的主轴壳体中，那么这能够通过如下方式来实现：第二主轴轴的主轴轴承相对于该主轴壳体可轴向移动。

第一和/或第二主轴单元能够具有驱动马达，所述驱动马达构成用于驱动相应的主轴轴围绕刀具主轴轴线旋转，以便因此驱动刀具。在一些实施方式中，仅第一主轴单元具有驱动马达，并且第二主轴单元形成用于第一主轴单元的被动的配对主轴，而没有自身的驱动马达。在其他实施方式中，第二主轴单元也有自身的驱动马达。相应的驱动马达尤其能够是直接驱动器。

为了平衡由刀具和这两个主轴构成的旋转单元，刀具头能够具有与第一主轴单元相关联的第一平衡装置和与第二主轴单元相关联的第二平衡装置。

优选地，第一平衡装置径向地围绕第一主轴轴并且轴向地设置在第一主轴单元的刀具侧的主轴轴承和第一主轴轴的刀具侧的端部之间，和/或第二平衡装置径向地围绕第二主轴轴并且轴向设置在第二主轴单元的刀具侧的主轴轴承和第二主轴轴的刀具侧的端部之间。

也就是说，如果刀具容纳在第一主轴轴和第二主轴轴之间，那么第一和/或第二平衡装置在相应的主轴轴外部轴向设置在相关联的主轴单元的刀具侧的主轴轴承和刀具之间。通过所提出的设置，变得可行的是，有效地平衡甚至是小直径的刀具。通过将至少一个平衡装置优选这两个平衡装置围绕主轴轴设置的方式，与当这两个平衡装置都设置在刀具内部或主轴轴内部时相比，可用于平衡元件的空间大得多。由此也能够校正相对大的不平衡。通过将相应的平衡装置轴向设置在刀具侧的主轴轴承和刀具之间，借助于该平衡装置的平衡不仅靠近刀具而且靠近相应的轴承部位进行。由此非常精确的平衡变得可能。

相应的主轴单元往往具有一个以上的主轴轴承。于是，将“刀具侧的主轴轴承”理解为如下主轴轴承，其在有关的主轴单元内沿着刀具主轴轴线距离刀具最近地设置。

尤其地，相对于这两个主轴单元的轴承平面，能够存在平衡平面的如下设置：刀具侧的第一主轴轴承限定垂直于刀具主轴轴线的第一轴承平面，而刀具侧的第二主轴轴线限定垂直于刀具主轴轴线的第二轴承平面。第一平衡装置限定垂直于刀具主轴轴线的第一平衡平面，而第二平衡装置限定垂直于刀具主轴轴线的第二平衡平面。优选的是，第一平衡平面设置在第一轴承平面和第二平衡平面之间(尤其地，与距离第二平衡平面相比更接近第一轴承平面)和/或第二平衡平面设置在第二轴承平面和第一平衡平面之间(尤其地，与距离第一平衡平面相比更接近第二轴承平面)。

如果刀具容纳在这两个主轴轴之间，那么刀具限定垂直于刀具主轴轴的重心平面，所述重心平面包含刀具的重心。于是，第一平衡平面优选位于第一轴承平面和重心平面之间，和/或第二平衡平面优选位于第二轴承平面和重心平面之间。在此优选的是，相应的平衡平面与距离重心平面相比更靠近相应的轴承平面。

通过平衡平面的这种设置实现有效的双平面平衡。

在优选的实施方式中，第一平衡装置和/或第二平衡装置构成为环平衡系统。环平衡系统长久以来从现有技术中已知(例如参见DE4337001A1，US5757662A)，并且实现非常精确的自动平衡，而无需停止主轴的旋转。所述环平衡系统在市场上以不同的设计方案获得。然而，替代于此，也能够使用另一类型的平衡系统，例如，具有可以电马达驱动的方式运动的平衡配重的平衡系统或液压平衡系统。

平衡装置能够构成用于以NC控制的方式工作。为此，第一和/或第二平衡装置能够具有至少一个执行器，以便以NC控制的方式调整有关的平衡装置的校正不平衡。

在刀具头上能够设有至少一个振动传感器，所述振动传感器用于检测由不平衡引起的振动。该传感器能够集成到平衡装置之一中或单独地构成。此外，控制装置也能够与刀具头相关联，所述控制装置构成用于检测至少一个振动传感器的信号并且操控第一和/或第二平衡装置中的执行器，以便根据所检测到的信号调整第一和/或第二平衡装置中的校正不平衡。这种调整能够自动进行，使得减少不平衡。优选的是，控制装置构成用于执行自动的双平面平衡。相应的算法从现有技术中是充分已知的。控制装置能够是机器控制系统的一部分或者也能够是单独的单元。

第一和/或第二平衡装置优选设置在相应的主轴单元的壳体之外。尤其地，第一主轴单元能够具有第一壳体而第二主轴单元能够具有第二壳体。于是，第一和/或第二平衡装置优选设置在第一和第二壳体之外。替选地，第一和第二主轴单元能够具有共同的主轴壳体，并且于是第一和/或第二平衡装置优选设置在共同的主轴壳体之外。

尤其地，第一平衡装置优选轴向地设置在包围第一主轴单元的(第一或共同)主轴壳体和刀具之间，而第二平衡装置轴向地设置在包围第二主轴单元的(第二或共同)主轴壳体和刀具之间，如果刀具容纳在第一主轴轴和第二主轴轴之间的话。

平衡装置的外轮廓优选被优化为，使得在机器的工件主轴上加工工件时将干扰轮廓最小化。具体来说有利的是，第一和/或第二平衡装置具有如下外轮廓，所述外轮廓朝向刀具渐缩。

刀具头还能够包括已经提到的刀具，其中刀具于是轴向地容纳在第一主轴轴和第二主轴轴之间并且优选轴向夹紧。刀具能够是磨削刀具、尤其用于齿部磨削的刀具。具体来说，刀具能够构成为磨削蜗杆或成型砂轮，或者包括至少一个磨削蜗杆和/或至少一个成型砂轮。刀具能够是一件式的(例如呈不可修整的磨削蜗杆的形式，其具有涂覆硬材料的基体，所述基体直接容纳在主轴轴之间)，或者能够是两件或多件式的(例如呈可修整的磨削蜗杆或具有一个以上磨削体的组合刀具的形式，其中一个或多个磨削体保持在单独的刀具容纳部上，并且刀具容纳部容纳在主轴轴之间)。

本发明还提供一种机床，所述机床包括上述类型的刀具头和至少一个工件主轴，所述工件主轴用于驱动工件围绕工件轴线旋转。机床能够构成为齿轮加工机，尤其磨齿机。为此，机床能够具有机器控制装置，所述机器控制装置构成用于(尤其以相应编程的方式)促使机器通过刀具加工工件的齿部，所述工件容纳在至少一个工件主轴上。尤其地，机器控制装置能够构成用于促使机器通过成型磨削或滚动磨削来加工工件的齿部。出于该目的，机器控制装置能够构成用于在工件主轴和刀具主轴之间建立适合的滚动耦联。

本发明还提供一种用于运行上述类型的刀具头的方法。所述方法包括：

在加工过程期间连接第一主轴轴承和第二主轴轴承并且在加工间歇时释放所述连接；和/或

在第一主轴轴承和第二主轴轴承之间产生轴向预紧力。

上面关于刀具头的讨论的进一步考虑也相应地适用于所述方法。

附图说明

下面根据附图描述本发明的优选的实施方式，所述附图仅用于阐述并且不理解为是限制性的。在附图中示出：

图1在示意性立体视图中示出通过滚动磨削对齿轮进行硬性精加工的机床的一个示例，具有根据第一实施方式的刀具头；

图2在示意立体视图中示出第一实施方式的刀具头；

图3在示意立体视图中示出第一实施方式的刀具头；

图4在示意立体视图中示出在移除刀具后第一实施方式的刀具头；

图5在示意立体视图中示出第二实施方式的刀具头；

图6在示意立体视图中示出第二实施方式的刀具头；

图7在示意立体视图中示出在移除刀具后第二实施方式的刀具头；

图8在中央纵剖面中示出第二实施方式的刀具头的夹紧装置；

图9在立体剖视图中示出根据第三实施方式的刀具头；

图10在示意立体视图中示出在移除刀具头后第三实施方式的刀具头；

图11在示意立体视图中示出根据第四实施方式的刀具头；

图12在立体剖视图中示出第四实施方式的刀具头；

图13示出夹紧螺母中央纵剖面；以及

图14示出图13的夹紧螺母的立体视图。

具体实施方式

定义

齿轮加工机：构成用于生产或加工工件上的齿部，尤其齿轮上的内齿部或外齿部的机器。例如，在此能够涉及精加工机器，通过所述精加工机器来加工预设齿部的工件，尤其涉及硬精加工机器，通过所述硬精加工机器来加工硬化后的预设齿部的工件。齿轮加工机具有机器控制装置，所述机器控制装置被编程为，使得其能够控制齿部的自动加工。

滚动加工：齿部加工的一种类型，其中刀具在工件上滚动并且在此产生切削运动。已知不同的滚动加工方法，其中在借助于几何形状上不确定的刀刃的方法如滚动磨削或滚动珩磨以及借助于几何形状上确定的刀刃的方法如滚动铣削、滚动刮削、滚动剃齿或滚动插齿之间进行区分。

滚动磨削：滚动磨削方法是借助于几何形状上不确定的刀刃用于制造轴向对称的周期性结构的连续的切削加工式方法，其中使用具有蜗杆状成型的外轮廓的砂轮(“磨削蜗杆”)作为刀具。刀具和工件容纳在旋转主轴上。通过刀具和工件围绕旋转轴线的旋转运动的耦合，实现方法典型的滚动运动。通过这种滚动运动和刀具或工件沿着工件轴线的轴向进给运动产生切削运动。

刀具头：在本文件中，如下组件称为术语“刀具头”，所述组件构成用于容纳加工刀具并且驱动其进行旋转。尤其地，刀具头能够安装在枢转体和/或一个或多个滑块上，以便使刀具相对于工件定向和定位。

主轴单元：在机床构造中，刀具或工件可在其上夹紧的可旋转的轴通常称为“主轴”。然而，除了可旋转的轴之外，还包括用于可旋转地支承轴的所属的主轴轴承和所属的壳体的组件通常也称为“主轴”。在本文件中，使用该意义下的术语“主轴”。轴本身被称为“主轴轴”。除了主轴轴外，至少还包括所属的主轴轴承的组件被称为“主轴单元”。“主轴单元”能够包括自身的壳体，但其也能够与另一主轴单元容纳在共同的壳体中。

环平衡系统：环平衡系统具有两个相邻设置的平衡环，所述平衡环围绕轴并且由其带动。每个平衡环都具有预设的相同大小的附加不平衡。平衡环围绕轴的旋转轴线的取向是可调整的。如果这两个平衡环的附加不平衡沿直径对置，那么其作用相互抵消。如果这两个附加不平衡具有相同的角位置，那么实现最大的平衡能力。通过设定到其他角度，所产生的校正不平衡能够在这些边界内根据大小和方向来自由设定。

示例性的机床的构造

在图1中示例性地示出通过滚动磨削对齿轮进行硬精加工的机床。机器具有床身100，刀具承载件200沿着水平的进给方向X可移动地设置在所述床身上。Z滑块210沿着竖直方向Z可移动地设置在刀具承载件200上。Z滑块210承载枢转体220，所述枢转体相对于Z滑块210可围绕水平的枢转轴线A枢转。枢转轴线A与进给方向X平行地伸展。仅象征性地示出的刀具头300设置在枢转体220上，所述刀具头将在下文中详细描述。

在床身100上还设置有呈旋转塔400形式的可枢转的工件承载件。旋转塔400可围绕竖直的枢转轴线C3在多个旋转位置之间枢转。所述旋转塔承载两个工件主轴500，在所述主轴上可分别夹紧有工件510。每个工件主轴500都可被驱动以围绕工件轴线旋转。在图1中，可见的工件主轴500的工件轴线用C2表示。在图1中不可见的工件主轴的工件轴线称为C1轴线。这两个工件主轴在旋转塔400上处于沿直径对置的位置(即相对于枢转轴线C3错开180°)。通过这种方式，这两个工件主轴之一能够被装载和卸载，而在另一工件主轴上加工工件。由此在很大程度上避免了所不期望的辅助时间。这样的机器设计理念是已知的，例如从WO00/035621A1已知。

机器具有仅象征性地示出的机器控制装置700，所述机器控制装置包括多个控制模块710和控制面板720。每个控制模块710操控机器轴和/或接收传感器的信号。

根据第一实施方式的刀具头

在图2至图4中图解说明根据第一实施方式的刀具头。刀具头包括基座310，所述基座与枢轴体220刚性连接。线性引导部311在基座310上构成。主轴壳体380在线性引导部311上沿着移动方向Y可移动地引导。为此，主轴壳体380具有相应的引导靴386。移动方向Y垂直于X轴线伸展并且与Z轴线以围绕A轴线可调整的角度伸展。为了受控地调整主轴壳体380沿着移动方向Y的位置，使用滚珠丝杠驱动器312，所述滚珠丝杠驱动器与图中未示出的移动驱动器共同作用。

两个主轴单元320、330容纳在主轴壳体380中。刀具340保持在主轴单元320、330之间。在本例中，刀具340是磨削蜗杆。

主轴单元的构造

在图3和图4中详细地图解说明主轴单元320、330的构造。

在本例中，主轴单元320是具有驱动马达324的马达主轴，所述驱动马达直接驱动第一主轴轴322以围绕刀具主轴轴线B旋转。刀具主轴轴线B与移动方向Y平行地伸展。

第一主轴轴322在三个轴承位置上支承在主轴轴承323中。这些轴承位置位于沿着第一主轴轴322的不同轴向位置上。这些轴承位置中的两个位于驱动马达324和第一主轴单元320的刀具侧的端部之间。相应的主轴轴承形成固定-浮动轴承或支撑轴承，即在这些轴承位置的至少一个上，主轴轴承能够吸收径向力和轴向力。另一轴承位置位于驱动马达324的背离刀具的一侧上。设置在这个轴承位置上的主轴轴承构成为浮动轴承，即其吸收径向力但实现轴向运动。所有三个主轴轴承323位置固定地设置在主轴壳体380中。尤其地，所述主轴轴承不能相对于主轴壳体380轴向移动。

在本例中，第二主轴单元330是非驱动的配对主轴。第二主轴单元330具有第二主轴轴332，所述第二主轴轴在主轴壳体380中在两个轴承位置处沿着主轴轴支承在主轴轴承333中。这些主轴轴承又形成了固定-浮动轴承或支撑轴承，即在这些轴承位置的至少一个处，主轴轴承333能够吸收径向力和轴向力。

第二主轴单元330可相对于主轴壳体380在运行位置(如在图3中所示出的那样)和刀具更换位置(如在图4中所示出的那样)之间进行轴向移动。为此，第二主轴单元330的主轴轴承333容纳在轴承容纳部391中。在本例中，轴承容纳部是轴承套筒，所述轴承套筒例如能够构成为滑动套筒或滚珠套筒。轴承容纳部391在主轴壳体380中轴向可移动地引导。在图3的运行位置中，第二主轴单元330朝向第一主轴单元320被推进直至刀具340保持在第一主轴轴322和第二主轴轴332之间。相反，在图4的刀具更换位置中，第二主轴单元330在轴向上已经足够远地后移，使得刀具340能够被取出。

刀具的轴向夹紧

在本例中，刀具340具有刀具容纳部341，所述刀具容纳部承载蜗杆状成型的、可修整的磨削体342。在本例中，刀具容纳部341构成为用于根据DIN ISO 666:2013-12的磨削体的容纳法兰。为了与主轴轴322、332连接，刀具容纳部341在两端分别具有锥形容纳部，所述锥形容纳部具有平坦贴靠部，例如根据DIN ISO 702-1:2010-04的短锥形容纳部1:4。

在主轴轴322、332的刀具侧的两端处构成相对置的主轴突出部325、335。主轴突出部324、325的形状与刀具容纳部341的锥形容纳部的形状互补。所述主轴突出部分别具有朝向刀具340逐渐变为圆锥形的形状并且在其相应的端侧上具有平坦支承面。例如，每个主轴突出部能够构成为根据DIN ISO 702-1:2010-04的锥形柄1:4。

也就是说，在图3的运行位置中，在刀具340和主轴轴322、332之间分别产生具有平坦贴靠部的锥形连接部。锥形连接部在刀具的这两端处能够有不同的直径，以便保证刀具340仅能够以正确的取向容纳在主轴轴322、332之间。

刀具340通过拉杆370和夹紧螺母372轴向受压地在主轴轴332、332之间夹紧。为此，刀具340和第二主轴轴332分别具有贯通的中央的轴向孔。在其刀具侧的一端处，第一主轴轴322也具有中央的轴向孔。在本例中，该孔不是贯通的。其在刀具侧是敞开的，并且在该孔中构成内螺纹。拉杆370被推动穿过主轴轴332和刀具340的中央孔。拉杆370在其朝向第一主轴单元320的端部处具有外螺纹，所述外螺纹被拧入第一主轴轴322的内螺纹中。在其另一端处，拉杆同样具有外螺纹。夹紧螺母372被拧在该外螺纹上。通过拧紧夹紧螺母372，夹紧螺母372朝向刀具340将轴向压力施加到第二主轴轴332上。由此，刀具340轴向地在主轴轴332、332之间夹紧。结果是，因此产生具有高刚性的唯一的连续轴。

轴承容纳部的轴向夹紧

第二主轴单元330的轴承容纳部391与容纳在其中的主轴轴承333能够相对于主轴壳体380轴向夹紧。总的来说，第二主轴单元330因此不仅在主轴轴322、323处经由刀具340相对于第一主轴单元320轴向夹紧而且也在轴承侧轴向夹紧。通过这种方式，在第一主轴单元320的主轴轴承323和第二主轴单元的前部的主轴轴承333之间能够产生轴向压力或拉力，以便将其预紧。在本例中构成为气动执行器的环形执行器390用于产生轴向压力或拉力。执行器390具有环形的执行器壳体393，所述执行器壳体与主轴壳体380刚性连接。同样环形的活塞元件392在执行器壳体393中可移动地引导。活塞元件392与轴承容纳部391刚性连接。执行器壳体393和活塞元件392共同限定环形空间，所述环形空间的体积与活塞元件392在执行器壳体393中的轴向位置相关。通过将压缩空气引入环形空间中，活塞元件392被压向或压离第一主轴单元320，从而在刀具340夹紧时，在第二主轴单元330的保持在轴承容纳部391中的主轴轴承333和第一主轴单元320的主轴轴承323之间产生轴向压力或拉力。

控制装置730以本身已知的方式控制执行器390。例如，控制装置730与未在图中示出的在通向执行器390的压力管线中的气动阀共同作用，以便改变执行器390中的压力。

通过执行器390环形地构成的方式，第二主轴轴332的后端保持可从外部起穿过执行器390触及，以便使刀具340能够轴向地在第一主轴轴322和第二主轴轴332之间夹紧。夹紧螺母372在此能够位于如下区域中，所述区域被环形执行器390包围。

刀具主轴的运行

为了使刀具340在主轴单元320、330之间夹紧，首先将第二主轴单元330送入图4的刀具更换位置中，并且将夹紧螺母372从拉杆370处移除。插入刀具340，并且拉杆370穿过刀具引入第一主轴轴322的孔中并且通过拧入固定在该处。现在，将第二主轴单元330送入图3的运行位置中。在该位置中，夹紧螺母372安置在拉杆370上，并且刀具340借助于夹紧螺母372与第一主轴轴321和第二主轴轴332轴向夹紧。执行器390至此保持不起作用，以便不妨碍第二主轴单元330的轴向可移动性。在刀具340夹紧后，执行器390被激活，以便将第二主轴单元330的主轴轴承333轴向地向着主轴壳体380夹紧。

刀具340现在通过驱动马达324进入旋转并且用于加工工件。在加工期间，主轴壳体380和由这两个主轴轴322、332和在其间轴向夹紧的刀具340构成的单元都会发热。因此，主轴壳体380和所述单元热膨胀。这些部件的热膨胀通常是不同的。在加工期间，在执行器中起作用的气动压力保持恒定。通过这种方式，第二主轴单元330的主轴轴承333能够跟随主轴轴322、332和转子340的热膨胀，并且即使热膨胀不同时作用到主轴轴承上的轴向夹紧力也保持恒定。

可选地，控制装置730能够构成用于根据一个或多个测量变量改变执行器390中的压力。为此，例如能够将仅以象征性方式示出的传感器731安置在主轴壳体380上，所述传感器由控制装置370读取。传感器731例如能够是温度传感器、振动传感器、应力计或用于测量轴向夹紧力的力传感器。然后，控制装置730能够根据传感器731的测量变量改变执行器中的压力，以便例如减少振动或在主轴负荷提高的情况下，如因温度提高或热膨胀而所表现出的那样，有针对性地提高轴向夹紧力。

气动夹紧的替选方案

也能够使用另一类型的执行器代替气动执行器在主轴轴承之间产生轴向压力或拉力，例如，也能够使用液压执行器。上述关于气动执行器的考虑类似地也适用于液压执行器。然而，执行器也能够是机械执行器。例如，该执行器能够具有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧在主轴壳体380和轴承容纳部391之间产生轴向拉力或压力。螺旋弹簧的压缩程度从而由其产生的轴向力于是能够通过适合的执行器来改变。替选地，轴向力通过压电元件产生。多个其他设计方案是可考虑的。

附加于或者替选于通过执行器使轴承容纳部391轴向夹紧外，可考虑的是，以受控的方式将轴承容纳部391轴向地相对于主轴壳体380固定(“夹紧”)。为此，能够设有未在图中示出的夹紧装置，例如膨胀夹紧套筒，所述夹紧装置安置在主轴壳体380中并且围绕轴承容纳部391。借助于夹紧装置，在工件加工期间，轴承容纳部391能够有针对性地固定在主轴壳体380上，以便将振动降低到最小，并且在加工间歇时，例如在每个刀具行程之后或每个工件的加工之后，这种固定能够短暂释放，以便减少过度的轴向轴承力。为此又能够使用控制装置730。所述释放能够根据测量变量来控制。例如，控制装置730为此又能够通过传感器731来检测温度、振动、热膨胀和/或主轴轴承之间的轴向力，并且根据检测到的测量变量不时地释放夹紧装置。如果用于产生轴向力的执行器和夹紧装置都存在，那么能够在借助执行器使主轴轴承323、333预紧之后进行夹紧。

执行器390也能够运行为，使得其引起可释放的夹紧，而不产生轴向预紧力。如果执行器是气动或液压执行器，那么流体将同时产生与阻尼相结合的弹性的回置作用，即夹紧具有有限的硬度。这能够附加地有助于避免主轴轴承的过载。有利的是，在更刀具更换具时，也能够通过执行器390使轴承容纳部391后移。

第二实施方式

在图5至8中图解说明根据第二实施方式的刀具头。相同或起相同作用的部件与在第一实施方式中设有相同的附图标记。

与第一实施方式相反，第一主轴单元320有自身的第一壳体321，而第二主轴单元330有自身的第二壳体331。壳体321、331彼此无关地在基座310的线性引导部311上沿着移动方向Y引导。为此，相应的壳体具有引导靴326、336。第一壳体321的位置可借助于未在图中示出的移动驱动器和滚珠丝杠312沿着移动方向Y调整。第二壳体331能够以下面将详细描述的方式与第一壳体321耦联，使得其在第一壳体321沿着移动方向Y移动时通过该第一壳体321带动。主轴轴承在轴向上不可移动地保持在相应的壳体321、323中。与第一实施方式相反，省去用于第二主轴单元330的主轴轴承的轴向可移动的轴承容纳部。也省去用于轴向调整可移动的轴承容纳部的执行器。这两个主轴单元320、330在其他方面与第一实施方式中相同地构造。

为了受控地使壳体321、331彼此耦联或脱耦，本实施例中的刀具头具有两个夹紧装置600。夹紧装置之一设置在刀具头的中央的中间平面之上，另一个夹紧装置在该中间平面之下。在此如下的在X-Y方向上的平面称作中央的中间平面，所述平面包含工件主轴轴线B。在图6和图7中可看到仅上部的夹紧装置。在图8中单独示出夹紧装置600。

夹紧装置600包括在轴向方向上延伸的杆620，所述杆经由安装法兰621与第二主轴壳体331连接。阻尼环622设置在安装法兰621和第二主轴壳体331之间。另一阻尼环622'位于安装法兰621和压力环623之间的另一轴向侧上。在通过螺丝624安装杆620时，阻尼环622、622'在轴向方向上被压缩并且阻尼杆620和第二主轴壳体331之间的振动。所述阻尼环也能够被省去。

夹紧装置600还包括膨胀夹紧套筒610，所述膨胀夹紧套筒经由螺丝614与第一主轴壳体621连接。膨胀夹紧套筒610能够液压地操作，以便选择性地引起杆620在膨胀夹紧套筒610中的夹紧或者释放这种夹紧。

夹紧装置600通过控制装置730控制。可选地，为此在第一和/或第二主轴壳体321、331上又能够安置有传感器731，所述传感器由控制装置370读取。例如，传感器731能够如在第一实施方式中那样是温度传感器、振动传感器、应变传感器或力传感器。于是，控制装置730能够构成用于根据传感器的一个或多个测量变量来操作夹紧装置600。这两个夹紧装置600能够共同地或者彼此无关地操作。例如，在一定的振动形式中，可能有意义的是，仅操作这两个夹紧装置600中的一个。

当这两个夹紧装置600的夹紧被释放时，第二主轴单元320能够手动地沿着Y方向在图5和6的运行位置和图7的刀具更换位置之间移动。

刀具主轴的运行

在开始工件加工之前，激活夹紧装置600，以便将第二主轴壳体331固定在第一主轴壳体321上。此时，刀具340通过驱动马达324进入旋转并且用于加工工件。在加工期间，第二主轴壳体331保持固定在第一主轴壳体321上，以便防止振动。然而，主轴壳体321、331和由两个主轴轴322、332和在其间轴向夹紧的刀具340构成的单元都会发热。为了避免因不同的热膨胀而产生的过度的轴向轴承力，控制装置730在加工间歇中不时地释放夹紧装置600，例如在每个刀具行程之后或加工每个工件之后。这能够可选地根据测量变量来进行。例如，控制装置730为此能够检测温度、纵向膨胀或轴向轴承力，并且根据检测到的测量变量不时地释放夹紧装置600。

平衡装置

第一平衡单元350在第一主轴轴322上在轴向区域中设置在第一主轴单元320的壳体321和刀具340之间。第二平衡单元360在第二主轴轴332上轴向地设置在第二主轴单元330的壳体331和刀具340之间。平衡单元350、360在相应的主轴单元320、330的壳体之外围绕相应的主轴轴322、332。所述平衡单元分别具有从相关联的主轴单元朝向刀具340渐缩的壳体。通过平衡单元350、360的渐缩的外轮廓减少了平衡单元和工件510之间碰撞的风险。

每个平衡单元350、360构成为环平衡系统。为此，每个平衡单元350、360具有转子，所述转子具有两个平衡环，所述平衡环围绕相应的主轴轴并且由主轴轴带动。每个平衡单元350、360还具有定子。该定子与相应的主轴壳体321、331连接。一方面，定子包含用于检测相应的主轴壳体的振动、相应的主轴轴的转速和每个平衡环的角度位置的传感器。另一方面，定子包含具有线圈装置的执行器，以便无接触地改变相应的主轴轴上平衡环的角度位置。

通过平衡单元能够补偿由刀具340和与其夹紧的主轴轴322、332构成的系统的静态和动态不平衡，以便使系统在两个平衡平面中平衡。

用于自动的双平面平衡的环平衡系统本身是已知的，并且能够从不同的供应商处市售地获得。例如德国的普丰施塔特的Hofmann Mess-und Auswuchttechnik GmbH&Co.KG的AB 9000电磁环平衡系统。

这样的平衡单元也能够在第一实施方式中设置。为了能够使第二主轴单元330后移以进行刀具更换，第二平衡单元360的转子能够相对于该平衡单元的定子轴向移动。转子的外径能够选择为小于主轴壳体380的如下区域的内径，在所述区域中轴承容纳部391被引导。当第二主轴单元330轴向地从主轴壳体380中后移时，所述第二主轴单元在轴向方向上带动第二平衡单元360的转子，使得该转子与第二主轴单元330一起后移到主轴壳体380中。相反，第二平衡单元360的定子固定在主轴壳体380上并且在第二主轴单元330后移时保持不动。

替选地，也可考虑的是，将第二平衡单元360设置为，使得整个第二平衡单元360，即转子和定子，能够和第二主轴单元330一起后移，以便更换刀具。

在此所描述的类型的平衡单元也存在于下文将阐述的其他实施方式中。

第三实施方式

在图9和10图解说明第三实施方式。第三实施例与第二实施方式的不同之处在于，第二主轴壳体320并非通过以受控的方式可释放的夹紧固定在第一主轴壳体310上，而是相对于第一主轴壳体310轴向张紧。为了产生相应的轴向压力或拉力，使用两个气动执行器630，其替代夹紧装置600设置在两个主轴壳体310、320之间。在图9和图10中仅可见这两个执行器中的一个。

对于运行的进一步考虑而言，关于主轴轴承的轴向张紧的作用，以及用于产生轴向力的气动执行器的替选方案，参考关于第一实施方式的实施。

夹紧和轴向张紧也能够组合。为此，刀具头能够具有如在第二实施方式中那样可以受控的方式释放的夹紧装置和用于产生轴向力的执行器。夹紧能够在主轴轴承323、333借助执行器预紧后进行。

可选地，执行器630也能够被运行为，使得其引起可释放的夹紧，而不产生轴向预紧力。如果执行器是气动或液压执行器，那么流体在夹紧时产生一定的与阻尼相结合的弹簧作用，即夹紧具有有限的硬度。这能够附加地有助于避免主轴轴承过载。有利的是，通过执行器630也能够使第二主轴单元330在刀具更换时后移。

第四实施方式

在图11至13中图解说明根据第四实施方式的刀具头。

第一和第二主轴单元320、330又分别具有自身的主轴壳体321、331，并且主轴壳体通过引导靴326、336彼此无关地在线性引导部311上引导。每个主轴单元具有自身的调整驱动器328、338，以便使得相应的主轴单元沿着Y方向与另一主轴单元无关地运动。为此，相应的调整驱动器328、338具有扭矩马达，其驱动无间隙的、预紧的滚珠丝杠螺母以进行围绕旋转轴线B'的旋转。滚珠丝杠螺母在固定的滚珠丝杠313上运行，所述固定的滚珠丝杠沿着旋转轴线B'设置。旋转轴线B'与Y方向平行并且与刀具主轴轴线B平行地伸展。

这两个主轴壳体321、322中的每一个能够可选地经由夹紧装置327、337与基座310夹紧地连接。在一些设计方案中，通过夹紧装置327、337建立相应的主轴壳体和基座之间的连接，所述连接并非是完全刚性的而是在轴向方向上以弹性地被阻尼的方式构成。为此，这两个主轴壳体中的每一个都具有辅助体和至少一个减振器，所述辅助体可通过夹紧可释放地固定在基座310上并且在释放状态下，可与相应的主轴壳体321、331一起相对于基座310运动，所述减振器设置在辅助体与可运动的体部之间。对于这种设计方案的细节，参考W02020038751A1。

为了工件加工，第二主轴壳体331如在第二或第三实施方式中那样可以受控的方式可释放地通过夹紧固定在第一主轴壳体321上和/或相对于第一主轴壳体321轴向张紧。对于主轴壳体之间的连接的可能的设计方案以及对于运行的考虑，参照上述对第二和第三实施方式的实施。

在工件加工期间，能够可选地激活夹紧装置327、337，以便将这两个主轴壳体321、331固定到基座310上。为了改变刀具340沿着Y轴线相对于工件的位置，释放夹紧装置327、337，并且同步操控两个调整驱动器328、338，以便使两个主轴壳体321、331相对于基座310同步移动。

第二主轴轴332通过第二驱动马达334单独驱动。优选地，第二驱动马达334与第一驱动马达324相比更小地定尺寸，使得第二驱动马达产生作用到刀具340上的小于总扭矩的一半的扭矩，例如在总扭矩的30％到45％之间。通过在两个驱动马达324、334之间产生扭矩的不对称分布，避免了干扰性的共振。然而，第二个驱动马达也能够省去。

夹紧螺母

在图13和14中示例性图解说明如在上述实施方式中能够使用的夹紧螺母372。

夹紧螺母372具有基座元件373，所述基座元件限定具有内螺纹的中央孔，以便将基座元件373拧到具有相应的外螺纹的拉杆上。在一端处，基座元件373在外侧以六边形螺母的方式构成。支撑环374安置在基座元件373上。所述支撑环贴靠在基座元件373的凸缘上，使得防止其在一个方向上的轴向运动(在图9中向左)。此外，环形的轴向压力元件375轴向可移动地在基座373上引导。多个呈压力螺丝形式的操作元件376被拧入轴向压力元件375中并且在轴向上支撑在支撑环374上，使得防止操作元件在一个方向的轴向运动(在图9中向左)。通过从轴向压力元件375上拧下压力螺丝的方式，轴向压力元件375相对于基座元件373沿着与支撑方向相反的方向(在图9中向右)前推。

为了使刀具340在这两个主轴轴322、332之间夹紧，首先通过将压力螺丝尽可能地拧入轴向压力元件375中的方式，使轴向压力元件375相对于基座元件373完全向回运动。现在，夹紧螺母372被拧到拉杆370上并且借助于基座元件373上的外侧的六棱边调整到第二主轴轴332上。这通过相对低的扭矩进行。然后，借助于压力螺丝，环形的轴向压力元件375朝向第二主轴轴332以受控的方式前推，直到所期望的夹紧力作用于刀具340。在此，轴向压力元件375通过环形接触面贴靠在第二主轴轴332上。

当然，也可使用其他结构的夹紧螺母，如从现有技术中本身已知的那样。例如，力传输能够用与图示不同的方式实现。尤其地，能够使用液压的夹紧螺母。

也能够通过夹紧元件来代替具有内螺纹的夹紧螺母，所述夹紧元件可通过螺丝连接以外的方式与拉杆连接，例如经由卡口或经由夹紧套筒。

其他变型形式

主轴轴322、332和刀具340之间的接口也能够以不同于上述实施方式的方式构成。尤其地，能够使用不同类型的锥形连接部和/或平坦贴靠部。尤其地，能够使用任何已知的锥形连接部，例如在DIN ISO 666:2013-12中提到的实施方案A、BF、BM、CF或CM。详情请参考DIN ISO 666:2013-12以及其中提到的其他标准DIN EN ISO 1119:2012-04、DIN ISO 702-1:2010-04、ISO 12164-1:2001-12和ISO 12164-2:2001-12。

在所有的实施方式中，拉杆370能够延伸穿过第一主轴轴322而不穿过第二主轴轴332，并且能够在其端部处与第二主轴轴332连接。然后，夹紧元件相应地朝向第二主轴轴将轴向力施加到第一主轴轴上。

为了使刀具340轴向地在第一主轴轴322和第二主轴轴332之间夹紧，替代于中央的拉杆或者补充于此也能够使用两个或更多的拉杆，所述拉杆彼此平行并且与刀具主轴轴线B径向间隔开地伸展以及相对于刀具主轴轴线B设置在不同的角度位置中。

刀具在第一主轴轴和第二主轴轴之间的固定也能够通过借助于连续拉杆以外的方式进行，例如通过设置在相应的主轴轴内的夹紧系统。为此，刀具和主轴轴之间的连接例如能够经由根据ISO 12164-1:2001-12和ISO 12164-2:2001-12的空心锥柄来实现。

在刀具两侧上在主轴轴承之间的夹紧也能够通过借助于液压膨胀夹紧元件以外的方式进行，例如机械地借助于由齿条和齿轮的组合、通过偏心的旋转杆、通过棘爪等进行，或者电磁地进行。

在上述的实施方式中，刀具340具有蜗杆状地成型的可修整的磨削体342，所述磨削体可更换地安装在刀具容纳部341上。然而，刀具也能够不同地构成，尤其一件式地构成。例如，该刀具能够是不可修整的CBN磨削蜗杆，其CBN覆层直接施加在刀具基体上。然后在刀具基体上构成至主轴突出部325、335的接口。刀具不一定是磨削蜗杆。其例如也能够是成型砂轮、两个或更多个成型砂轮的组合或一个或多个磨削蜗杆和一个或多个成型砂轮的组合。

在上述的实施方式中，主轴轴承323是滚动轴承。替代于此，也能够使用其他类型的主轴轴承，例如静压轴承、动压轴承或气动轴承，如在现有技术中已知的那样。

在上述的实施方式中，直接驱动器被用作为驱动马达。替代于此，也可考虑的是，使用传动马达。

在第一至第三实施方式中也能够设置如在第四实施方式中那样的第二驱动马达。

虽然环平衡系统优选用作为平衡装置，但其他类型的平衡装置也是可考虑的，例如从现有技术中已知的液压平衡系统。在这种平衡系统中，平衡通过将液体注入平衡室中来进行的，所述平衡室在环周方向上分布式地设置。

附图标记列表

100床身

200刀具承载件

210Z滑块

220枢转体

300刀具头

310基座

311线性引导部

312滚珠丝杠传动机构

313滚珠丝杠主轴

320第一主轴单元

321第一主轴壳体

322第一主轴轴

323第一主轴轴承

324第一驱动马达

325第一主轴突出部

326引导靴

327夹紧装置

328调整驱动器

330第二主轴单元

321第二主轴壳体

332第二主轴轴

333第二主轴轴承

334第二驱动马达

335第二主轴突出部

336引导靴

337夹紧装置

338调整驱动器

340刀具

341刀具容纳部

342磨削体

350第一平衡单元

351振动传感器

352执行器

360第二平衡单元

361振动传感器

362执行器

370拉杆

372夹紧螺母

373基座元件

374支撑环

375轴向压力元件

376操作元件

380共同的主轴壳体

386引导靴

390轴承夹紧装置

391轴承引导部

392轴承容纳部

400旋转塔

500工件主轴

510工件

600夹紧装置

610膨胀夹紧套筒

620杆

621安装法兰

622阻尼环

623压力环

630执行器

700机器控制装置

710控制模块

720操作面板

730控制装置

X、Y、Z线性轴线

A 旋转轴线

B刀具轴线

C1、C2工件轴线

C3塔的枢转轴线

Claims (25)

1.一种用于机床、尤其用于齿轮加工机的刀具头(300)，具有：

第一主轴单元(320)，所述第一主轴单元具有至少一个第一主轴轴承(323)和第一主轴轴(322)，所述第一主轴轴围绕刀具主轴轴线(B)可旋转地支承在所述第一主轴轴承(323)中，其中所述第一主轴轴承(323)构成用于吸收径向力和轴向力；和

第二主轴单元(330)，所述第二主轴单元具有至少一个第二主轴轴承(333)和第二主轴轴(332)，所述第二主轴轴围绕刀具主轴轴(B)可旋转地支承在所述第二主轴轴承(333)中，其中第二主轴轴承(333)构成用于吸收径向力和轴向力，

其中所述第一主轴单元(320)和所述第二主轴单元(330)彼此同轴设置，使得刀具(340)能够轴向地容纳在所述第一主轴轴(322)和所述第二主轴轴(332)之间，

其特征在于，

所述刀具头(300)具有受控的夹紧装置(600)，以便以受控方式使所述第一主轴轴承(323)和所述第二主轴轴承(333)彼此连接，并且

所述刀具头(300)关联有控制装置(730)，所述控制装置构成用于在加工过程期间激活所述夹紧装置(600)而在加工间歇中停用所述夹紧装置。

2.根据权利要求1所述的刀具头(300)，具有至少一个用于监测所述刀具头(300)的运行状态的传感器(731)，尤其温度传感器、振动传感器、应变传感器、力传感器或压力传感器，其中所述控制装置(730)构成用于读取传感器(731)并且在考虑由所述传感器(731)确定的测量变量的情况下停用所述夹紧装置(600)。

3.根据权利要求1或2所述的刀具头(300)，其中所述夹紧装置(600)包括膨胀夹紧元件(610)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的刀具头(300)，其中所述夹紧装置构成用于在所述夹紧装置(600)的激活状态下衰减所述第一和第二主轴单元(320，330)之间的振动。

5.根据上述权利要求中任一项所述的刀具头(300)，具有：

共同的主轴壳体(380)，所述第一主轴单元(310)和所述第二主轴单元(320)容纳在所述共同的主轴壳体中，

可相对于所述共同的主轴壳体(380)轴向移动的轴承容纳部(391)，至少一个第二主轴轴承(333)保持在所述轴承容纳部中，

其中所述夹紧装置(600)构成用于受控地固定所述轴承容纳部(391)，以便使所述第一主轴轴承(323)和所述第二主轴轴承(333)彼此连接。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的刀具头(300)，

其中所述第一主轴单元(320)具有第一主轴壳体(321)，至少一个第一主轴轴承(323)保持在所述第一主轴壳体中，

其中所述第二主轴单元(330)具有第二主轴壳体(331)，至少一个第二主轴轴承(333)保持在所述第二主轴壳体中，并且

其中所述夹紧装置(600)构成用于受控地使所述第一主轴壳体(321)和第二主轴壳体(331)彼此耦联，以便使所述第一主轴轴承(323)和第二主轴轴承(333)彼此连接。

7.一种用于机床、尤其用于齿轮加工机的刀具头(300)，具有：

第一主轴单元(320)，所述第一主轴单元具有至少一个第一主轴轴承(323)和第一主轴轴(322)，所述第一主轴轴围绕刀具主轴轴线(B)可旋转地支承在所述第一主轴轴承(323)中，其中所述至少一个第一主轴轴承(323)构成用于吸收径向力和轴向力；和

第二主轴单元(330)，所述第二主轴单元具有第二主轴轴承(333)和第二主轴轴(332)，所述第二主轴轴围绕所述刀具主轴轴线(B)可旋转地支承在所述第二主轴轴承(333)中，其中至少一个所述第二主轴轴承(333)构成用于吸收径向力和轴向力，

其中所述第一主轴单元(320)和所述第二主轴单元(330)彼此同轴设置，使得刀具(340)能够轴向地容纳在所述第一主轴轴(322)和所述第二主轴轴(332)之间，

所述刀具头尤其是根据上述权利要求之一的刀具头(300)，

其特征在于，

所述刀具头(300)具有轴向力元件(390；630)，所述轴向力元件构成用于在所述第一主轴轴承(323)和所述第二主轴轴承(333)之间产生轴向预紧力。

8.根据权利要求7所述的刀具头，其中所述轴向力元件(390；630)具有执行器、尤其气动或液压执行器，以便以受控的方式改变、尤其有针对性地释放所述轴向预紧力。

9.根据权利要求8所述的刀具头(300)，其中所述刀具头(300)关联有控制装置(730)，所述控制装置构成用于操控所述执行器，以便调节和/或受控地改变所述轴向预紧力，尤其以便在加工过程期间激活所述轴向力元件(390；630)而在加工间歇中停用所述轴向力元件。

10.根据权利要求9所述的刀具头(300)，具有：

至少一个用于监测所述刀具头(300)的运行状态的传感器(731)，尤其温度传感器、振动传感器、应变传感器、力传感器或压力传感器，

其中所述控制装置(730)构成用于读取传感器(731)并且在考虑由传感器(731)确定的测量变量的情况下改变所述轴向预紧力。

11.根据权利要求7至10中任一项的所述刀具头(300)，具有：

主轴壳体(380)，所述第一主轴单元(310)和所述第二主轴单元(320)容纳在所述主轴壳体中，

相对于所述主轴壳体(380)可轴向移动的轴承容纳部(391)，至少一个所述第二主轴轴承(333)容纳在所述轴承容纳部中，

其中所述轴向力元件(390)构成用于将轴向力施加到所述轴承容纳部(391)上，以便产生所述轴向预紧力。

12.根据权利要求11所述的刀具头(300)，其中所述轴向力元件(390)是环形的并且围绕夹紧元件(372)，所述夹紧元件用于将所述刀具(340)借助所述第一主轴轴(322)和所述第二主轴轴(332)轴向地夹紧。

13.根据权利要求7至10中任一项所述的刀具头(300)，

其中所述第一主轴单元(310)具有第一主轴壳体(311)，

其中所述第二主轴单元(310)具有第二主轴壳体(311)，并且

其中所述轴向力元件(630)使所述第一主轴壳体(311)和第二主轴壳体(312)彼此连接并且构成用于在所述第一主轴壳体(311)和所述第二主轴壳体(312)之间施加轴向力以产生所述轴向预紧力。

14.根据上述权利要求中任一项所述的刀具头(300)，其中所述刀具(340)可轴向地在所述第一主轴轴(322)和所述第二主轴轴(332)之间夹紧，使得在所述第一主轴轴(322)和所述第二主轴轴(332)之间产生作用到所述刀具(340)上轴向压力。

15.根据权利要求14所述的刀具头(300)，

其中所述第二主轴轴(332)具有至少一个轴向孔，

其中所述刀具头(300)具有至少一个拉杆(370)，所述拉杆延伸穿过所述第二主轴轴(332)的轴向孔，其中所述拉杆(370)能在一个端部处在拉力下与所述第一主轴轴(322)连接，并且

其中所述拉杆(370)在第二端部处能与所述第二主轴轴(332)连接，使得在所述第一主轴轴(322)和所述第二主轴轴(332)之间能产生作用到所述刀具(340)的轴向压力。

16.根据权利要求15所述的刀具头，其中所述刀具头(300)具有夹紧元件(372)，所述夹紧元件能与所述拉杆(370)在其第二端部处连接并且构成用于将所述第二主轴轴(332)轴向地压向所述第一主轴轴(322)。

17.根据权利要求16所述的刀具头，其中所述夹紧元件具有：

壳体，所述壳体能与拉杆(370)刚性连接；

轴向压力元件，所述轴向压力元件能相对于壳体轴向地朝向所述第二主轴轴(332)移动，以便将所述第二主轴轴(332)轴向地压向所述第一主轴轴(322)；和

至少一个操作元件，所述操作元件能相对于所述壳体运动，以便相对于所述壳体产生作用到所述轴向压力元件的轴向压力。

18.根据上述权利要求中任一项所述的刀具头(300)，

其中在所述第一主轴轴(322)的刀具侧的端部上构成第一主轴突出部(325)，使得在所述第一主轴突出部(325)上通过轴向压力能建立与所述刀具(340)的力配合的和/或形状配合的连接、尤其锥形连接、优选具有平坦贴靠的锥形连接，并且

其中在所述第二主轴轴(332)的刀具侧的端部上构成第二主轴突出部(335)，使得在所述第二主轴突出部(335)上通过轴向压力能建立与所述刀具(340)的力配合的和/或形状配合的连接、尤其锥形连接、优选具有平坦贴靠的锥形连接。

19.根据上述权利要求中任一项所述的刀具头(300)，

其中所述第一主轴单元(320)具有第一驱动马达(324)，所述第一驱动马达构成用于驱动所述第一主轴轴(322)围绕刀具主轴轴线(B)旋转，和/或

其中所述第二主轴单元(330)具有第二驱动马达(334)，所述第二驱动马达构成用于驱动所述第二主轴轴(332)围绕刀具主轴轴线(B)旋转。

20.根据上述权利要求中任一项所述的刀具头(300)，具有：

与所述第一主轴单元(320)相关联的第一平衡装置(350)；和

与所述第二主轴单元(330)相关联的第二平衡装置(360)。

21.根据权利要求20所述的刀具头(300)，

其中所述第一平衡装置(350)径向地围绕所述第一主轴轴(322)并且轴向地设置在所述第一主轴单元(320)的刀具侧的主轴轴承(323)和所述第一主轴轴(322)的刀具侧的端部之间，和/或

其中所述第二平衡装置(350)径向地围绕所述第二主轴轴(332)并且轴向设置在所述第二主轴单元(330)的刀具侧的主轴轴承(333)和所述第二主轴轴(332)的刀具侧的端部之间。

22.根据权利要求21所述的刀具头(300)，其中所述第一和/或第二平衡装置(350，360)构成为环平衡系统。

23.根据上述权利要求中任一项所述的刀具头(300)，还具有刀具(340)、尤其磨削刀具、优选用于磨齿的磨削刀具，所述刀具轴向地容纳在所述第一主轴轴(322)和所述第二主轴轴(332)之间并且尤其轴向地夹紧，使得在所述第一主轴轴(322)和所述第二主轴轴(332)之间轴向压力作用到所述刀具(340)上。

24.一种机床，具有：

根据上述权利要求中任一项所述的刀具头(300)；和

至少一个工件主轴(500)，以便驱动工件(510)围绕工件轴线(C1)旋转，

其中所述机床优选是齿轮加工机、尤其磨齿机。

25.一种用于运行根据权利要求1至23中任一项所述的刀具头(300)的方法，包括：

在加工过程期间连接第一主轴轴承(323)和第二主轴轴承(333)，而在加工间歇中释放所述连接；和/或

在所述第一主轴轴承(323)和所述第二主轴轴承(333)之间产生轴向预紧力。