CN116745065A - 具有两个独立托架的机床 - Google Patents

Abstract

一种机床，具有：沿着第一轴线(A1)延伸的基本上直的引导件(2)；两个托架(3，4)，沿着引导件(2)彼此以固定距离(D)布置，并且能够沿着引导件(3)一起滑动；滑动件(5)，介于两个托架(3，4)之间，由两个托架(3，4)承载，并且能够沿着垂直于第一轴线(A1)的第二轴线(A2)相对于两个托架(3，4)滑动；以及加工头(6)，由滑动件(5)承载并且配置为承载铣具。

Description

具有两个独立托架的机床

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2020年8月5日提交的意大利专利申请号为102020000019342的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种机床(machine tool)。

本发明优选应用于计算机数控(computerized numerical control，CNC)铣床(milling machine)，该计算机数控铣床具有沿坐标轴可移动的构件，以便在工作体积内移动铣具(milling tool)，在下面的描述中将提及该构件，但不会因为这样而失去一般性。

背景技术

在过去的几十年中，CNC铣床被开发出来，该铣床配备了具有不同自由度的可移动构件，以便在加工待加工工件时具有极大的灵活性。特别地，已知的铣床可以被编程，以便根据具体需要执行各种不同的加工操作。

为了满足上述要求，已知的铣床包括根据坐标轴可移动的多个构件。这些构件可以包括：例如，托架(carriage)，其可以在第一方向(例如水平方向)上沿着导轨(guide)滑动；以及滑动件(slide)，其由托架以突出的方式承载，并且相对于托架沿着垂直于第一方向的第二方向(例如垂直方向)可移动。

因此，托架通常具有“十字形”形状，因为托架在其第一面上具有沿着轴线用于与导轨接合的第一基座，以及在其与第一面相对的第二面上具有与与第一基座垂直的用于与滑动件接合的第二基座。

由于两个基座不能彼此相交，这必然导致滑动件(以及因此铣头)相对于托架的导轨的突出布置。因此，托架和滑块的重量，以及在加工过程中与工件交换的力，决定了相对于导轨的显著弯曲力矩，对加工精度有潜在负面影响。为了避免这些影响，机器的构件需要适当的尺寸，以确保其必要的刚度，这导致部件的重量和成本的增加以及动力问题。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服现有技术的缺点。

特别地，本发明的目的是提供一种成本更小的更轻的机床，其能够执行高速加工操作，同时确保适当的加工质量。

根据本发明，提供了一种机床，包括：

引导件，其基本上直的，并沿着第一轴线延伸；

两个托架，其沿着引导件彼此以固定的距离布置并且能够沿着引导件一起滑动；和

滑动件，介于两个托架之间，由两个托架承载，并且可以沿着基本上垂直于第一轴线的第二轴线相对于两个托架滑动；

其中所述托架是独立的并且通过所述滑动件仅彼此机械地连接。

由于本发明，作用在引导件上的弯曲力矩受到设置在两个托架之间的滑动件的事实的限制，因此可以靠近引导件放置。

以这种方式，引导件和相对支撑结构不会受到显著变形，从而确保了在加工精度方面的更好的性能。

替代地，在所需精度相同的情况下，可以降低机器的重量和成本。

此外，由于两个托架彼此独立的事实，通过控制两个托架沿引导件的滑动，可以确保机器具有足够的刚度，以满足由不同操作条件设定的要求。

上述技术优点在根据本发明设计的大型机床中更为明显。

根据本发明的优选实施例，滑动件承载加工头(machining head)。

根据本发明的一个实施例，引导件包括在平行于第一轴线的方向上延伸的至少一个轨道(rail)，并且每个托架包括至少一个滑行件(runner)，滑行件沿着第一轴线的方向以滑动方式与轨道接合，并在垂直于第一轴线的方向以刚性方式与轨道接合。

以这种方式，由于引导系统不需要在其他方向上的其他约束元件，因此引导系统占用的空间被最小化。

特别地，引导件包括在基本上平行于第一轴线的方向上延伸的第一齿轨；两个托架中的至少一个包括至少一个电机，电机设置有齿轮，齿轮与第一齿轨啮合以控制托架沿着第一齿轨的滑动。

特别地，两个托架中的一个包括第一电机，且两个托架中的另一个包括第二电机，第一电机和第二电机设置有与第一齿轨啮合的相应的齿轮，并被配置为在相应的齿轮上以相反方向施加相应的扭矩。

以这种方式，可以限制齿轮和第一齿轨之间的接合的间隙，并且可以确保托架移动的适当精度。

更详细地，第一电机和第二电机被配置为以协调的方式控制施加在相应的齿轮上的扭矩，以便在基本上平行于第一轴线的方向上调节托架和滑动件之间的连接的刚度。

基本上，在涉及大的力的粗铣操作期间，两个电机被控制，以便在相应的齿轮上施加具有高模量的相反扭矩，从而在托架和滑动件之间获得高刚度连接。

在涉及较小力的表面精加工操作期间，两个电机被配置为在相应的齿轮上施加具有较小模量的相反扭矩，从而获得具有较小刚度的托架和滑动件之间的连接，从而限制磨损。

特别地，滑动件包括在基本上平行于第二轴线的方向上延伸的第二齿轨；两个托架中的至少一个包括至少一个电机，电机设置有齿轮，齿轮与第二齿轨啮合以控制滑动件沿第二齿轨的滑动。

特别地，两个托架中的一个包括第三电机和第四电机，第三电机和第四电机设置有与第二齿轨啮合的相应的齿轮，并被配置为在相应的齿轮上以相反方向施加相应的扭矩。

以这种方式，可以限制齿轮和第二齿轨之间的接合的间隙，并且可以确保滑动件移动的适当精度。

替代地，两个托架中的一个包括第三电机，而两个托架中的另一个包括第四电机，所述第三电机和第四电机设置有与第二齿轨啮合的相应的齿轮，并被配置为在相应的齿轮上以相反方向施加相应的扭矩。

在这种配置中，齿轮和齿轨之间的间隙受滑动件的重力限制。

附图说明

在参考附图阅读本发明的非限制性实施例的以下描述后，将最好地理解本发明的其他特征和优点，其中：

图1是根据本发明的机床的局部透视图；

图2是图1中机床的前视图；

图3是图1中机床的侧视图；

图4是图1中机床的俯视图；

图5是图1中机床沿剖面线V-V的截面图；

图6是图1中机床沿剖面线VI-VI的截面图；和

图7是图1中机床的另一变体的部分截面平面图。

具体实施例

参考图1和图2，数字1总体上表示机床，特别是铣床，优选是CNC铣床。铣床1包括：基本上直的引导件2，其沿着轴线A1(例如水平轴线)延伸；两个托架3和4，它们沿着引导件2彼此以固定距离D布置并且能够沿着引导件2一起滑动；滑动件5，其介于托架3和4之间，由托架3和4承载，并且能够沿着垂直于轴线A1的轴线A2(特别是垂直轴线)相对于托架3和4滑动；以及铣头6，其由滑动件5承载，并被配置为承载铣具(附图中未示出)。

引导件2由固定的或可移动的支撑结构支撑，该支撑结构在附图中未示出，因为它不是本发明的一部分。特别地，该支撑结构可以采取不同的配置。例如，支撑结构包括两个垂直的支撑件，每个垂直的支撑件固定到引导件2的相应的端部，从而限定龙门铣床(gantry milling machine)1。

参考图1-3，引导件2包括轨道7和轨道8，每个轨道在基本上平行于轴线A1的方向上延伸。特别地，轨道7和8具有形状类似燕尾(dovetail)的截面。

根据本发明的一个变体(附图中未示出)，引导件2可以仅包括一个沿平行于轴线A1的方向延伸的轨道。引导件2的轨道的数量可以改变，并且不受本发明的限制。

参考图3和图5，引导件2包括齿轨9，齿轨9沿平行于轴线A1的方向延伸，因此平行于轨道7和8。

参考图3，4和6，托架3和4中的每一个都包括四个滑行件10，其中两个滑行件配置为在轨道7上滑动，并且另外两个滑行件配置为在轨道8上滑动。特别地，每个滑行件10被成形为沿着轴线A1的方向以滑动的方式与轨道7和8的燕尾形部分接合并在与轴线A1垂直的方向上以刚性的方式与轨道7和8的燕尾形部分接合，从而仅允许托架3和4沿着轨道7和8滑动，并且避免托架3和4在所有其他方向上相对于引导件2的相对移动。

根据本发明的变体(附图中未示出)，每个托架3和4仅设置有两个滑行件10，其中一个滑行件配置为在轨道7上滑动，并且另一个滑行件配置为在轨道8上滑动。两个托架3和4的滑行件10的数量可以改变，并且不受本发明的限制。

参考图1-5，托架3包括电动机11，托架4包括电动机12。每个电动机11和12都设置有相应的齿轮13(图3和图5)，齿轮13与齿轨9啮合(图3和图5)。

特别地，电机11和12被配置为在相应的齿轮13(图3和图5)上以相反方向施加相应的扭矩，以限制齿轮13(图3和5)和齿轨9(图3和图5)之间的接合的间隙。

参考图1-7，滑动件5在方向A2上是长方形的，具有基本上矩形的截面，并且包括至少两个轨道14和15，每个轨道面向相应的托架3和4，并且在平行于轴线A2的方向上延伸。特别地，轨道14和15具有形状类似燕尾的截面。

每个托架3和4包括至少一个滑块16，滑块16被配置为沿着相应的轨道14和15滑动。特别地，每个滑块16被成形为沿着轴线A2的方向以滑动的方式与轨道14和15的燕尾形部分接合并在与轴线A2垂直的方向上以刚性的方式与轨道14和15的燕尾形部分接合，从而仅允许滑动件5沿着轴线A2滑动，并且避免滑动件5在所有其他方向上相对于托架3和4的相对移动。

在本文描述和示出的具体情况中，滑动件5包括两个轨道14和两个轨道15。托架3包括八个滑块16，其中四个滑块被配置为在两个轨道14中的一个上滑动，且四个滑块被配置为在两个轨道14中的另一个上滑动。托架4包括八个滑块16，其中四个滑块被配置为在两个轨道15中的一个上滑动，且四个滑块被配置为在两个轨道15中的另一个上滑动。轨道14和15以及滑块16的数量可以改变，并且不受本发明的限制。

参考图4，滑动件5包括两个齿轨17，每个齿轨沿平行于轴线A2的方向延伸，因此平行于轨道14和15。

此外，托架3包括电动机18，托架4包括电动机19。每个电动机18和19设置有相应的齿轮20，齿轮20与相应的齿轨17啮合。

特别地，电机18和19被配置为在相应的齿轮20上以相反方向施加相应的扭矩，从而限制齿轮20和齿轨17之间的接合的间隙。

根据附图中未示出的本发明的一变体，唯一的(sole)托架3包括电机。

参考图1-3，铣头6包括：两个彼此铰接的主体21和22；以及由主体22承载的铣具(附图中未示出)。

特别地，主体21连接到滑动件5，以便围绕轴线A2相对于滑动件5旋转，并且主体22连接到主体21，以便围绕垂直于轴线A2的轴线A3相对于主体21滑动。

此外，铣头6包括电机和/或致动器，其在附图中未示出，并且被配置为移动主体21和22并启动铣具的旋转(附图中未示出)。

在图1-7中，引导件2的轴线A1是水平的，且轴线A2是垂直的；根据本发明的一变体(附图中未示出)，轴线A1可以是垂直的，轴线A2可以是水平的。

在使用中，参考图1-4，电机11和12启动托架3和4沿引导件2的滑动。特别地，为了启动托架3和4在第一方向上的滑动，电机11和12中的一个的功率增加，从而增加两个电机11和12中的一个相比于两个电机11和12中的另一个的扭矩。为了启动托架3和4在与第一方向相反的第二方向的滑动，增加两个电机11和12中的另一个的功率。

特别地，电机11和12以协调的方式控制施加在相应的齿轮13上的扭矩，以便根据所包括的力来调节托架3和4与滑动件5之间的连接的刚度。

类似地，电机18和19启动滑动件5相对于托架3和4在线轴A2方向上的滑动。

主体21和22被定向成使得铣具(在附图中未示出)在基于具体加工需求的工作体积内移动。

图7显示了一种变体，其中滑动件5具有锥形截面，而不是基本上矩形的截面；因此，在滑动件5的相对侧上的两个轨道14和两个轨道15彼此不共面，而是在平行于轴线A1的方向上错开。托架3和4在其面向滑动件5的一侧上以相对应的方式成形，并且每个托架3和4的滑块16布置在依次交错的平面上，以便与相应的轨道14或15配合。

最后，本发明显然可以对本文所述实施例做进一步变体，只要不超出所附权利要求中提出的保护范围。

例如，控制托架3和4沿轴线A1的移动和滑动件5沿轴线A2的滑动的电机可以是液压电机或气动电机。

Claims (10)

1.一种机床，包括：

引导件(2)，其基本上直的，沿着第一轴线(A1)延伸；

两个托架(3，4)，其沿所述引导件(2)相对于彼此以固定距离(D)布置，并且能够沿所述引导件(2)一起滑动；和

滑动件(5)，介于两个所述托架(3，4)之间，由两个所述托架(3，4)承载，并且沿垂直于所述第一轴线(A1)的第二轴线(A2)相对于两个所述托架(3，4)可滑动；

其中所述托架(3，4)是独立的并且仅通过所述滑动件(5)机械地连接在一起。

2.根据权利要求1所述的机床，包括加工头(6)，其由所述滑动件(5)承载，并被配置为承载加工工具。

3.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中，所述引导件(2)包括在平行于所述第一轴线(A1)的方向上延伸的至少一个轨道(7，8)，并且所述托架(3，4)中的每一个包括至少一个滑行件(10)，所述滑行件(10)沿着所述第一轴线(A1)的方向与所述轨道(7，8)可滑动地接合并且在垂直于所述第一轴线(A1)的方向上与所述轨道(7，8)刚性地接合。

4.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中，所述引导件(2)包括在平行于所述第一轴线(A1)的方向上延伸的第一齿轨(9)；两个所述托架(3，4)中的至少一个包括至少一个电机(11，12)，所述电机装配有与所述第一齿轨(9)啮合的齿轮(13)。

5.根据权利要求4所述的机床，其中，两个所述托架(3，4)中的一个包括第一电机(11)，且两个所述托架(3，4)中的另一个包括第二电机(12)，所述第一电机和第二电机(11，12)装配有与所述第一齿轨(9)啮合的相应的齿轮(13)，并配置为在相应的齿轮(13)上以相反方向施加扭矩。

6.根据权利要求5所述的机床，其中，所述第一电机和第二电机(11，12)被配置为以协调的方式控制施加在相应的齿轮(13)上的扭矩，以便在基本上平行于所述第一轴线(A1)的方向上调节所述托架(3，4)和所述滑动件(5)之间的连接的刚度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中，所述滑动件(5)包括至少两个轨道(14，15)，每个轨道面向相应的托架(3，4)，并在平行于所述第二轴线(A2)的方向上延伸；每个托架(3，4)装配有至少一个滑块(16)，所述滑块(16)在沿着所述第二轴线(A2)的方向以滑动的方式与相应的轨道(14，15)接合并在垂直于所述第二轴线(A2)的方向上基本上刚性地与相应的轨道(14，15)接合。

8.根据前述权利要求中任一项所述的机床，其中，所述滑动件(5)包括在平行于所述第二轴线(A2)的方向上延伸的第二齿轨(17)；两个所述托架(3，4)中的至少一个包括至少一个电机(18，19)，所述电机装配有与所述第二齿轨(17)啮合的齿轮(20)。

9.根据权利要求8所述的机床，其中，两个所述托架(3，4)中的一个包括第三电机(18)和第四电机(19)，所述第三电机(18)和所述第四电机(19)装配有与所述第二齿轨(17)啮合的各自相应的齿轮(20)，并且被配置为在相应的齿轮(20)上以相反方向施加各自相应的扭矩。

10.根据权利要求8所述的机床，其中，两个所述托架(3，4)中的一个包括第三电机(18)，且两个所述托架(3，4)中的另一个包括第四电机(19)，所述第三电机和所述第四电机(18，19)装配有与所述第二齿轨(17)啮合的相应的齿轮(20)，并且设计为在相应的齿轮(20)上以相反方向施加相应的扭矩。