CN116745054A - 旋转头加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转头加工装置，所述旋转头加工装置承载至少两个枢转工具以加工以所述旋转头的旋转轴线为中心的非旋转部件，用于枢转工具(4a‑4c)的支撑件安装在所述旋转头中，以便能够围绕平行于旋转轴线的相应轴线枢转，每个支撑件包括横向布置的控制杆(4j‑4l)。控制衬套(14)同轴地安装在机加工单元上，衬套(14)被布置成轴向滑动并且处于第一前进位置或第二缩回位置，控制衬套(14)在其一端支承椭圆形控制表面(20)，该椭圆形控制表面被布置成与连接到工具的螺旋引导表面(4d‑4f)协作以便执行工具(4a‑4c)的柱塞运动。提供了一种相位偏移装置，其被布置成围绕其轴线将所述控制衬套(14)移动到两个、三个或四个不同的预定角度位置。

Description

旋转头加工装置

技术领域

本发明涉及一种旋转头加工装置，该旋转头加工装置承载至少两个枢转刀具以加工以旋转头的旋转轴线为中心的非旋转部件，该旋转头加工装置包括框架，转子安装在该框架上，由两个外部轴承承载，所述转子具有轴向通道，并且联接到旋转驱动装置，用于所述非旋转部件的轴向引导装置，这些装置由转子中的轴承和固定支撑件承载，至少两个工具夹持器，所述至少两个工具夹持器安装在所述旋转头部中，以便围绕平行于旋转轴线的相应轴线枢转，每个夹持器包括横向布置的控制杆、与所述杆配合的枢转控制装置，并且所述枢转控制装置包括控制元件和成对的推动元件，所述控制元件能够在转子中轴向平移移动并且联接到平移控制装置，所述成对的推动元件分别布置在每个控制杆上和相应的控制元件上，每对推动器元件包括引导表面和推动表面，该推动表面在根据所述控制元件的平移而变化的位置上抵靠引导表面，所述引导表面位于工具保持器上，并且对应的推动表面位于控制元件上，并且每个引导表面对应于枢转工具保持器，该枢转工具保持器具有螺旋部分的形状，该螺旋部分的轴线与所述保持器的枢转轴线重合。

背景技术

欧洲专利NO.EP0869858中描述的这种类型的加工头包括配备有两个联接刀具的刀架主轴，该对刀具由数字轴控制。在该相同的发明中，待加工部件的进给由两个成型盘确保，所述两个成型盘紧密地配合在待加工部件周围，一个成型盘由轴线马达驱动，另一个成型盘由负责夹紧待加工部件的轴承载。

在现有技术的系统中，待加工的零件由进给系统中的夹头夹紧。如果待加工部件的直径小于约1至1.5mm，则由于加工引起的任何阻力都可能导致待加工部件在进给夹头和称为导套的引导系统之间弯曲，因为这两个元件之间的最小距离必须至少对应于待加工部件的长度。旋转盘进给允许进给系统和引导件之间的短且固定的距离，这使得能够加工直径为十分之几毫米的部件。

加工小尺寸零件还需要考虑由切削力引起的扭转：进给系统(其也保持零件旋转)与刀具之间的距离越大，扭转刚度越低，这可能对加工有害。最后，引导系统越长，其生产越昂贵。

这些考虑导致了当前的旋转加工头，其使用相对短的引导件(约100mm)，但是其工具数量限于两个。

到目前为止发现的为这种头配备多于两个工具的解决方案都需要长的结构，这使得它们在当前情况下不可用。

发明内容

本发明提供了解决方案，允许在与当前加工头相同的空间中实现能够在加工周期期间承载多达四个可选择的刀具的头，而不需要停止旋转。

该目的通过根据本发明的加工装置实现，其特征在于，该加工装置包括同轴地安装在所述主轴上的控制衬套，该衬套布置成轴向滑动并处于第一前进位置，处于第二缩回位置，该衬套在其一端承载具有椭圆形形状的控制表面，该控制表面布置成与螺旋引导表面配合并使工具插入，用于轴向移动所述控制衬套的装置和相移装置，所述相移装置布置成使所述控制衬套围绕其轴线处于三个或四个预定角位置。

根据优选实施例，用于移动控制衬套的装置包括由线性致动器驱动的两个杆，线性致动器相对于承载加工头的框架以后退方式安装。

优选地，两个杆通过两个预加载的角接触球轴承作用在安装在控制衬套上的盒上。

根据特别有利的实施例，相移系统以电子方式实现。它由两个单独的驱动马达组成，一个用于转子，另一个用于控制衬套。每个马达配备有测量其角位置的系统。数控装置的特定功能允许控制两个电机以确保完美同步的旋转，但是它还允许在旋转期间命令一个相对于另一个的角相移。选择该解决方案允许完全用复杂且昂贵的机械系统进行分配，并且极大地简化了构造。这是对技术可能性的深入审查以及对不同版本的成本的前瞻性分析的结果。

附图说明

参考附录中的附图，在不同实施例的说明书中将更好地揭示本发明及其主要优点，其中：

图1是根据本发明的加工装置的轴向截面图，示出了各种轴承和刀架轴线的内部结构。

图2A示出了控制衬套的轴向位移装置。

图2B表示具有以120度布置的三个工具夹持器的版本的前视图。

图3A示出了三个相同的工具夹持器轴线中的工具夹持器轴线的构造。

图3B和3C表示控制衬套在转子上滑动的局部视图，示出了参与衬套在转子上的纵向引导的元件。

图4A示出了处于后部位置的控制衬套。

图4B示出了其对所引用的工具夹持器的影响，即缩回位置。

图4C在与图4A相同的横截面中示出了处于前进位置的控制衬套。

图4D示出了其对所引用的工具夹持器的影响，也就是说，在待加工的零件中的最大插入位置。

图5是根据本发明的三刀具加工装置的横向截面图，示出了当衬套完全缩回时通过复位弹簧返回到缩回位置的三个刀架轴线。

图6A和6B示出了第一工具夹持器在最大插入深度处的位置、控制衬套上的椭圆形接触表面的角位置以及与工具夹持器轴线成一体的杠杆的枢转之间的对应关系。

图7A、图7B和图8A、图8B分别示出了第二工具保持器轴线和第三工具保持器轴线的相同情况，以及

图9示出了电子相移系统的结构。

具体实施方式

参考附图，三工具主轴由转子1制成，转子1由一对轴承3承载，整体安装在壳体2中。通过正时带13与齿形带轮12啮合来确保旋转驱动。

非旋转管22位于主轴的中心，并且在一端支撑在固定支撑件23中，固定支撑件23也用作图2A的控制杆10a、10b的引导件，并且在另一端由容纳在转子1中的一对精密轴承21支撑。将针对待加工部件的直径精确调节的导套24插入该管中。

三个相同的刀架轴4A、4b、4c安装在该转子中。位于主轴外部的每个端部处的六边形4g、4h、4i允许安装各种切削工具承载体5a、5b和5c。每个杠杆形后部4j、4k、4l承载将与控制衬套接触的螺旋部分4d、4e、4f。

每个轴由两个滚针轴承6a、6b、6c和7a、7b、7c径向支撑；轴向游隙由元件8a、8b、8c调节。

控制杆10a、10b的轴向运动被传递到卷轴11。该对轴承9连接非旋转线轴11和旋转控制衬套14，旋转控制衬套14在转子1的柄上滑动并与其一起转动。该衬套通过带16和滑轮15具有其自身的旋转驱动。三个销17A、17b、17c与滑轮15和衬套14成一体，并且彼此成120°定位(图3B和3C)。当控制衬套14处于缩回轴向位置时，它们到达位于转子1中的径向凹槽19中；在该位置，衬套14相对于转子1的角位移是可能的，因为销17A、17b、17c在凹槽19中是自由的。

在转子1中还设置有以120°加工的三个纵向凹槽18a、18b、18c。对于衬套14的三个角度位置，销17a、17b、17c将位于这些凹槽的前面；然后可以通过控制杆10a和10b向前移动衬套14，从而使工具中的一个插入。实际上，当衬套14前进时，接触点20将与选定的工具夹持器1、2、3的螺旋部分4d或4e或4f接触，从而使轴线4a、4b、4c枢转，使选定的工具插入待加工的零件中。

图4A至图4D示出了工具保持器2的这种功能。图4A示出了处于缩回位置的控制衬套14的横截面，该缩回位置对应于图4B上可见的工具2的尖端的缩回位置。在图4C中，衬套14完全前进，并且在图4D中，控制衬套14的该位置驱动工具2的尖端超过主轴的轴线，并且因此超过待加工部件的轴线。

在所选择的结构中，在每个工具夹持器轴线4a、4b、4c上，弹簧26a、26b、26c保持螺旋部分4d、4e、4f与衬套的点20的接触，即使衬套缩回。

然而，在衬套14的最大缩回位置，转子1上的凸台25a、25b、25c用作根据图5的每个工具夹持器轴线4a、4b、4c的止动件。因此，当衬套14达到其最大回缩时，它限制了轴线的角行程。在衬套14的该轴向位置中，螺旋部分4d、4e、4f与衬套14的接触点20之间不再存在任何接触。该位置还使销17a、17b、17c处于对应于凹槽19的位置。这两种情况使得衬套14可以相对于转子1自由旋转，而没有损坏接触点20和螺旋4d、4e、4f的风险。

总之，在缩回位置，衬套14可以相对于转子1自由转动。在以三个销17a、17b、17c位于纵向凹槽18a、18b、18c前面的方式成角度地定位衬套14之后，这对应于全部间隔120°的三种可能性，可以推进衬套14并因此使选定的工具插入。

事实上，这三个角度位置中的每一个允许轴向移动衬套14，以使尖端20与三个不同工具夹持器中的一个的螺旋部分4d或4e或4f接触。因此，这使得所选择的工具的插入成为可能，从而执行工具选择。

图6A和6B示出了第一工具夹持器轴线的情况，其工具末端完全插入。为此，接触点20已经被带到1号轴线的螺旋部分4d的前面，并且衬套14已经被向前推动。图6B示出了杠杆4j从止动件25a提升。另一方面，可以看出，另外两个轴线搁置在它们各自的止动件25b和25c上。

图7A和7B以及图8A和8B分别示出了第二和第三工具夹持器的情况，其中工具末端处于与图6A的位置类似的位置。图7B和8B清楚地示出了在每种情况下接触点20的不同角度位置以及仅受控轴从其止动件提升的事实。

当销接合在凹槽18a、18b、18c中时，相移不再可能，然后销17a、17b、17c用作纵向引导件。

在电子相移系统中，带13和16中的每一个分别由单独的马达27和29驱动，马达27和29分别配备有齿形带轮28和30。马达/主轴传动比优选地必须是整数；在特定情况下，所选择的比率等于1。每个马达具有电子编码器，该电子编码器测量其角位置并且每转提供一次参考索引。电子控制系统(CNC)允许以完全同步的方式驱动两个主轴元件，电机29在任何时间从电机27的角位置复制其角位置。它还包括允许指示马达29将其角位置相对于马达27的角位置移动限定值的命令，并且这在主轴工作时，也就是说在两个马达都旋转时。

因此，该功能使得可以在主轴旋转时自由选择与三个工具保持器4a或4b或4c中的一个一起工作。

由于可编程位置的数量没有限制，因此容易实现具有两个或四个工具夹持器而不是三个工具夹持器的主轴。

根据本发明的加工装置相对于现有技术的系统提供的优点如下：

决定性的点是主轴承3的具体布置。它在刚度和承载能力方面提供了主要优点。它还允许具有用于轴承3的特定润滑点，从而确保对所供应的润滑剂量的全面控制，并且因此确保对主轴的温度和操作条件的全面控制。

它还允许考虑容易地更换导套支撑管22的轴承21，这些轴承最容易受到切削切屑和加工力的影响。

它允许提供接收导套的该中心部分的方便且完全的更换。由此结果，可以在同一主轴上使用不同的导套类型；现有技术的系统，以及商用的可调节导套，以及在具有旋转杆的标准自动车床上使用的导套。这也是对用于待加工部件的引导系统的任何未来发展的开辟。

这种布置最终允许以简单的方式将切削油通过导套向上供应到工具，而不必经过由旋转工具在射流前面经过而产生的障碍物。

上述特征可以容易地应用于具有根据现有技术控制的两个工具的主轴的实现。仅这些就代表了一个重大的技术飞跃。

但是，这些修改也使得可以实现使用用于工具控制衬套的受控角度偏移系统相对于主轴的主轴，并且这在旋转期间。因此，可以考虑实现具有两个、三个或甚至四个工具的短主轴，这是由使用枢转工具保持器系统施加的限制。

所描述的解决方案是三工具系统的解决方案；具有受控角度偏移的双工具版本相对于经典解决方案没有提供显著优点。三种工具的益处更有趣，同时仍然保持与四工具版本相比不会太紧的布置。刀夹的形状有更大的自由度，并且有更多的空间用于切削切屑排出。

Claims (11)

1.一种旋转头加工装置，所述旋转头加工装置承载至少两个枢转工具以加工以所述旋转头的旋转轴线为中心的非旋转部件，所述旋转头加工装置包括框架(2)，转子(1)安装在所述框架(2)上，所述转子(1)由两个外部轴承(3)承载，所述转子(1)具有轴向通道，并且联接到旋转驱动装置(12)和(15)，用于所述非旋转部件(22)和(24)的轴向引导装置，这些装置由转子(1)中的轴承(21)和固定支撑件(23)承载，至少两个工具保持器(4a-4c)，其安装在所述旋转头部中，以便围绕平行于旋转轴线的相应轴线枢转，每个保持器包括横向布置的控制杆(4j-4l)、与所述杆配合的枢转控制装置，并且包括控制元件(14)，所述控制元件(14)能够在转子中轴向平移移动并联接到平移控制装置，以及分别布置在每个控制杆上和相应的控制元件上的成对推动元件，每对推动器元件包括引导表面(4d-4f)和推动表面(20)，所述推动表面在根据所述控制元件(14)的平移而变化的位置中抵靠所述引导表面，所述引导表面(4d-4f)位于所述工具保持器上，并且对应的推动表面(20)位于控制元件(14)上，并且每个引导表面对应于枢转工具保持器，所述枢转工具保持器具有螺旋部分的形状，所述螺旋部分的轴线与所述保持器的枢转轴线重合，其特征在于，它包括同轴地安装在所述主轴上的控制衬套(14)，所述衬套(14)布置成轴向滑动并处于第一前进位置、处于第二缩回位置，所述控制衬套(14)在其端部中的一个端部处承载具有椭圆形形状的控制表面(20)，所述控制表面布置成与螺旋引导表面(4d-4f)配合并使工具插入，用于轴向移动所述控制衬套(14)的装置和布置成使所述控制衬套(14)围绕其轴线处于两个、三个或四个预定角位置的相移装置。

2.如权利要求1所述的旋转头加工装置，其特征在于，相移系统由两个单独的驱动马达(27)和(29)构成，一个通过滑轮(28)、皮带(13)和滑轮(12)用于转子(1)，另一个通过滑轮(30)、皮带(16)和滑轮(15)用于衬套(14)，每个马达配备有测量其角位置的系统。

3.如权利要求1和2所述的旋转头加工装置，其特征在于，所述旋转头加工装置包括数控装置，所述数控装置允许控制两个马达以确保完全同步的旋转，但是所述数控装置还允许在旋转期间命令一个马达相对于另一个马达的任何角相移。

4.如权利要求1和2所述的加工装置，其特征在于，所述加工装置包括允许完全改变容纳轴向引导装置(24)的中心部分(22)和(21)的装置，从而允许容易地更换轴承(21)并可能适用于待加工部件的其他引导系统，而不必修改主轴本身。

5.根据前述权利要求所述的加工装置，其中，三个刀架轴线(4a，4b，4c)安装在转子中，所有刀架轴线(4a，4b，4c)都是相同的，其中位于主轴外侧的每个端部上的六边形(4g，4h，4i)允许安装各种切削刀具架(5a，5b，5c)。

6.如权利要求1所述的旋转头加工装置，其中，每个杠杆形后部(4j，4k，4l)承载将与控制衬套(14)接触的螺旋部分(4d，4e，4f)。

7.根据前述权利要求所述的旋转头加工装置，其特征在于，每个轴线由两个滚针轴承(6a，6b，6c)和(7a，7b，7c)径向支撑；所述轴向游隙通过元件(8a，8b，8c)调节。

8.根据前述权利要求所述的旋转头加工装置，其特征在于，控制杆(10a，10b)的轴向运动被传递到线轴(11)，并且所述一对轴承(9)连接非旋转线轴(11)和旋转控制衬套(14)，所述旋转控制衬套(14)在转子(1)的柄上滑动并与其一起转动。

9.如权利要求8所述的旋转头加工装置，其特征在于，旋转控制衬套(14)通过皮带(16)和皮带轮(15)具有其自身的旋转驱动，并且三个销(17A，17b，17c)与皮带轮(15)和衬套(14)成一体，并且彼此成120°。

10.如权利要求1所述的旋转头加工装置，其特征在于，用于移动控制衬套(14)的装置包括由线性致动器驱动的两个杆(10a和10b)，所述线性致动器相对于承载加工头的框架以后退方式安装。

11.如权利要求10所述的旋转头加工装置，其特征在于，所述两个杆通过两个预加载的角接触球轴承(9)作用在安装在控制衬套(14)上的箱(12)上。