CN1824439A - 加工机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于切削加工工件(11)的加工机床，其具有带有至少两个并列设置的主轴部件(13a－13d)的主轴组(14)，其中每个主轴部件(13a－13d)具有用于容纳切削刀具的主轴(17)。按照本发明规定，每个主轴部件(13a－13d)在导向装置(21)上在各主轴(17)的主轴轴线(22)方向上可纵向移动地在用于主轴组(14)的保持装置(23)上导引，每个导向装置具有大于各主轴(17)的宽度(28)的外距离(27)，主轴组(14)的每两个直接相邻的主轴部件(13a－13d)的导向装置(21)设在保持装置(23)的彼此不同的侧面上，从而主轴(17)的主轴轴线(22)比导向装置(21)设在保持装置(23)的相同侧面上时彼此更靠近。

Description

加工机床
技术领域
本发明涉及一种用于以主轴组(Spindelgruppe)切削加工工件的加工机床，主轴组具有至少两个并列设置的主轴部件，其中每个主轴部件具有用于容纳切削刀具的主轴。
背景技术
申请人生产这种加工机床。加工机床例如适于车削、铣削、钻削等。并列设置的主轴或套筒能同时多轴加工一个或多个工件。主轴组的所有的主轴同时运动，例如在主轴轴线方向上向工件推进或水平和/或竖直移动。
就高效和快速的工件加工来说这虽然是合适的。但单个主轴的单独的在主轴轴线方向的纵向运动不能实现，这例如对于补偿刀具误差和/或工件误差、对于制造不同深度的孔等是合适的。
发明内容
因此本发明的任务在于，对于开始所述类型的加工机床使主轴组的主轴可在其各自主轴轴线方向纵向移动，其中应当实现紧凑的结构和在相邻的主轴部件的主轴轴线之间小的距离。
为解决该任务，在开始所述类型的加工机床中规定，每个主轴部件可在导向装置上沿各主轴的主轴轴线纵向移动并在主轴组的保持装置上导向，并且每个导向装置具有大于相应主轴宽度的外距离，主轴组的相应的每两个直接相邻的主轴的导向装置设在保持装置彼此不同的侧面上，从而主轴的主轴轴线比导向装置设在保持装置相同的侧面上时彼此靠得更近。导向装置的外距离合适地通过相应的导向装置的两条导轨限定。
对于根据本发明的加工机床，套筒或主轴部件及由此主轴可彼此独立地在对应的主轴轴线方向移动，从而可单独地加工工件。导向装置的导轨彼此距离较大并总是宽于相应主轴的宽度。由此主轴被可靠地导引并固定在保持装置上。尽管导轨间距大地分开布置，相邻主轴部件的主轴轴线彼此靠近，因为相应导向装置固定在保持装置的不同侧面上。即相邻的主轴部件不设在保持装置的相同侧面上，而是设在保持装置的彼此不同的侧面上，例如侧壁上。
相邻的主轴部件或其导向装置例如设在保持装置的彼此相向的侧面上。彼此相向的侧面可彼此对置或相互成一定角度，例如钝角、锐角或直角。合适地主轴组的对应的相邻主轴部件设在保持装置的对置侧面上。
对于加工机床的所有的提到的变形方案，各相邻主轴部件的主轴轴线比相邻主轴部件设在保持装置的相同侧面上时彼此更靠近。
主轴部件并排列式排列的根据本发明的加工机床的结构是特别有利的。主轴部件的主轴轴线在此沿着列轴线延伸或至少靠近该列轴线。在此例如主轴交替地设在保持装置的第一侧面上及保持装置的与第一侧面对置的第二侧面上，并在其主轴轴线方向上可单独纵向移动。列轴线合适地基本竖直或水平地延伸，其中也可倾斜延伸。
合适地在对应导向装置的导轨之间装有驱动装置，用于在其主轴轴线方向上驱动相应的主轴。导轨之间的宽距离提供用于驱动装置的相当大的安装空间。合适地该驱动装置是直线驱动装置或包含直线驱动装置。
直线驱动装置优选由直线电机构成，其中直线电机的初级件设在主轴上，次级件设在导轨之间或反过来。初级件例如具有可产生电行波场的绕组。次级件优选由磁性板构成。直线电机的初级件和/或次级件优选位于相应导向装置的相应导轨之间。
用于主轴装置在其主轴轴线方向上单独纵向移动的驱动装置的替代驱动构思可规定主轴驱动装置，例如球循环驱动装置。
保持装置，例如固定框架，合适地支承在加工机床上的机架上并可在至少一个横向于主轴轴线的方向上移动，例如水平地或竖直地移动。如果主轴轴线方向对应加工机床的Z轴线，保持装置可在机架上例如沿X方向和/或Y方向移动。
保持装置优选由竖直滑块或水平滑块构成，或设在这种滑块上，滑块可在机架上竖直或水平移动。合适地机架具有机架水平滑块或机架竖直滑块，其相对于加工机床的基件，例如床身，可水平或竖直地移动。在机架水平滑块或机架竖直滑块上保持装置有利地可竖直或水平移动。
在本发明的工作机床中保持装置和优选机架或机架的滑块例如机架水平滑块或机架竖直滑块的框架构思是特别有利的。在此框架-框架构思或箱-箱构思是合适的，即框架可以说相互嵌套。
例如保持装置由设有主轴组的固定框架构成。框架具有高稳定性，并包围主轴组的主轴部件。该固定框架设在同样是框架式的机架水平滑块或机架竖直滑块上并合适地可竖直或水平地移动。机架水平滑块或机架竖直滑块有利地设在机架的基框架上并可水平或竖直地移动。
按照本发明的加工机床的有利构思规定，设有两个或多个按照本发明的主轴组，其中各主轴设在对应相应主轴组的保持装置的彼此不同的侧面上。各这样的主轴组的主轴轴线优选并列设在列方向上。优选地所有可彼此相对移动的主轴组的主轴轴线并列设在该列方向上。当然，可有不同的列方向，例如根据本发明的第一主轴组的主轴轴线水平并排布置，根据本发明的第二主轴组的主轴轴线竖直并排布置。
附图说明
下面借助附图示例性地说明本发明的实施例。附图为：
图1按照本发明的加工机床的第一实施例，其具有垂直叠置的主轴部件或顶尖套筒，
图2按照本发明的加工机床的第二实施例，其具有主轴组的水平并列布置的主轴，
图3按照图1或2的具有四个主轴部件的加工机床的主轴组的细节图，
图4根据图3的主轴组的变换方案，其具有按照本发明构造主轴组的三个并列布置的主轴，
图5按照本发明的主轴组中的两个可彼此相对移动的位于第一位置的主轴分组，其中分组近距离相邻设置，
图6按照图5的主轴组，其处于分组彼此分离的位置，
图7按照本发明的具有三个主轴的主轴组，三个主轴设在保持装置的三个彼此不同的例如彼此垂直的侧面上，
图8具有两个主轴的主轴组，即设在保持装置的彼此成钝角的侧面上的主轴。
具体实施方式
图1中的加工机床10设计用于切削加工由工件夹具或工件保持装置12保持的工件11。加工机床10是多主轴机床，其具有主轴组14的多个、在本图中为四个套筒或主轴部件13a至13d。主轴部件13a至13d在列方向15上彼此相邻、在加工机床10中彼此垂直上下设置。
主轴单元或主轴部件13a至13d分别具有设在主轴箱16中的主轴17，主轴可通过图中未示出的例如集成在主轴17中或设在主轴17后的的电机驱动。原则上根据本发明设置的主轴部件也是可能的，其中主轴部件的主轴箱包括两个主轴。
在主轴部件13a至13d的主轴轴心19的向着工件11的前端上的对应的主轴头18上可夹入未示出的刀具例如钻头、铣刀、车刀或其他用于切削工件11的刀具，例如夹在主轴头18上的刀夹20上。
主轴部件13a至13d支承在导向装置21上并可在主轴17的主轴轴线22的方向上相应于Z方向在保持装置23上移动。从而主轴17可单独地在其主轴轴线22的方向上定位，就是说在加工机床10的Z方向上向前或向后朝着或离开工件11定位。
每个导向装置21具有两个用于导引导向元件25的导轨24。在此导轨24设在主轴箱16上而导向元件25设在保持装置23上，其中也可相反设计。导轨25分别侧向向外设在主轴箱16的底侧或基侧上。基侧26比主轴17宽。导轨24的外距离27大于主轴17的宽度28。由此主轴部件13a至13d可靠地固定在保持装置23上并在其上导引。此外在相应导轨24之间设有足够大的用于例如为直线驱动装置或直线电机30形式的驱动装置29的安装空间。
但不利的是，由于导向装置21的大的外部间距27或宽度，主轴部件13a至13d及由此主轴轴线22必须彼此远离。为了解决该问题，在加工机床10中主轴部件13a至13d设在保持装置23的彼此不同的在本实施例中相互对置的侧面31和32上。
主轴部件13a至13d交替地设置在侧面31和侧面32上，从而主轴轴线22沿列轴线33垂直或对于图2的加工机床100水平地并列设置。主轴部件13b例如位于主轴部件13a至13c之间，其中通过在保持装置23的侧面31和32交替地设置，各主轴轴线22相邻更近设置，在本实施例中即在列方向15上彼此间距小于图中未示出的设在保持装置23的相同侧面上的主轴部件13a至13d的列结构。
直线电机30构造的虽然较平坦，但需要较大的安装宽度。对于电机存在尺寸和功率之间的关系，从而通过按照本发明的主轴组14的设计或主轴组14中在保持装置23的对置侧31，32上的主轴17的布局，提供直线电机30所需的大的安装空间，其相应地高效、快速。直线电机30的相应初级件60设在主轴箱16的下基侧26上。初级件60例如包含电绕组。附属于初级件60的次级件，在此在直线电机30的定子中，设在导轨24之间。次级件61例如包含磁体盘。
保持装置23由固定框架34构成，主轴部件13a至13d设置在其中。侧面31和32例如是很坚固并抗扭的固定框架34的彼此对置的侧壁35、36的内侧。
固定框架34可水平及垂直运动地支承在加工机床10的具有脚46的床身上或机架37上。
在机架37的塔式基框架38上水平滑块39在前面水平地，在图中X方向上可移动地导向。在水平滑块39上固定框架34垂直地相应于Y方向可移动地导向，从而固定框架34形成垂直滑块。在水平滑块39的背侧上面或下面设置的导向元件40在水平导轨41上导向，水平导轨在前面设在基框架38的上横梁和下横梁42、43上。在横梁42、43的区域中水平滑块39覆盖基框架38，并可由此最佳地支承在其上。图中不可见的驱动装置，优选直线电机，用于相对于基框架38驱动水平滑块39。所述驱动装置如驱动装置29及加工机床10的其他驱动装置一样通过未示出的控制装置，例如数字控制装置、程序存储式控制器等控制。
基框架38的下前侧上设有一种保护罩45，保护罩45后设有下水平导轨41，保护罩45盖住水平滑块39的下区域。在罩45后例如构造用于加工屑的接收槽。
固定框架34置于水平滑块39内并在Z方向上延伸进基框架38中。水平滑块39的侧立柱47在前侧设有用于竖直导向固定框架34的竖直导轨48。竖直导轨48的区域中固定框架34的前面侧区段49覆盖竖直导轨48。在所述区段49上在后部设有在竖直导轨48上导向的导向元件。因此固定框架34也可从前面支承在水平滑块39上，这有助于装置的稳定性。水平滑块39借助未示出的驱动装置，例如直线电机，可竖直驱动。行程测量系统51用于测量固定框架34的相应竖直位置。
侧壁35、36向后延伸进基框架38的区域，从而借助导向装置21可实现主轴17在Z方向上大移动行程。
工件装在加工机床10的前区域的加工站53上。对于加工站53基本上可采用任意设计方案，如后面结合按照图2的加工机床100所示的。
对于加工机床10的加工站53，例如由转台构成的工件台55设在用于加工屑，特别是金属切屑等的容纳箱54中。替代工作台55装置，例如还可设有两个固定在摆动臂上的工件台，其交替地可摆动到容纳箱54的区域中，其中在各向外摆动的工件台上可更换工件11。在工件台55上在上侧设有固定装置56，该固定装置在本实施例中固定有板57，例如通过螺栓固定。在板57或工件台55上装有塔式或柜式工件保持器12。替代工件保持器12也可直接在板57或工件台55上固定工件，工件可同时或依次借助主轴17加工。在此Z方向上的加工深度可单独调节，因为主轴17在Z方向上借助导向装置21可单独调节。因此例如由不同供货商的工件、刀具、刀具磨损等引起的误差是可补偿的。
在加工工件11时掉落的加工屑、金属切屑等可在导出槽58中在切屑导出通道59的方向上导出，导出槽由相应的容纳箱54的斜壁构成。在切屑导出通道59中可设有图中未示出的切屑导出带。
按照图2的加工机床100具有部分与加工机床10相似的组件，从而与加工机床10相同或同类的组件在下面不详细说明并使用相同的附图标记。特别地，对于加工机床100，主轴组14也有根据本发明设置的主轴部件13a至13d，但其区别在于，列方向15或列轴线33不是竖直的而是水平的。在图2中特别示出，主轴17可单独地在Z方向，即向着或离开工件11地移动。
在加工机床100的床身或基框架138上塔式水平滑块139在水平导轨141上可水平移动地导向。水平导轨141在加工机床100的Z方向上相互隔开，并在X方向上延伸在加工机床100的后区域中的基框架138的上壁142上。在水平滑块139的下侧上设有导引在水平导轨141上的导向元件140。为水平移动水平滑块139设有未示出的驱动装置，例如直线电机，其设在水平滑块139的下侧或基框架138的上壁142上。行程测量系统143用于测量水平滑块139相对于基框架138的水平位置。
在水平滑块139上固定框架134作为用于主轴组14的按照本发明的保持装置23可竖直移动并构成竖直滑块。固定框架134在Z方向上伸进水平滑块134中，从而在Z方向上可进行比较长的主轴17的移动行程同时可靠地导引导向装置21。
水平滑块139的立柱147上在前面设有竖直导轨148，其至少部分地被固定框架134的前面侧区段149覆盖。该区段149的背侧上有在竖直导轨148上导向的导向元件150。竖直驱动装置151用作竖直地相对于水平滑块139驱动固定框架134。驱动装置151例如是直线电机30类型的直线电机，其中在此磁性板152设在立柱147的向着固定框架134的内侧上，磁性板与固定框架134上的相应初级件153共同作用。图中未示出的竖直行程测量系统用于测量固定框架134相对于水平滑块139的竖直位置。
在其前区域中基框架138被设计作为容纳箱154用于容纳加工屑，特别是金属切屑。在容纳箱154的下区域中延伸有切屑排出通道159，其中可设有切屑排出带。切屑排出通道159平行于主轴17的水平的列轴线133并位于主轴17下。
设在加工区域中的主轴17之前的工件摆动保持装置162用于提供借助主轴17加工的工件11。两个工件板或工件保持装置163与主轴17的列轴线133的方向相同并可转动地支承在摆动臂对164上。摆动臂对164可摆动地支承在侧向的臂状的摆动保持装置165上，摆动保持装置向上延伸在基框架138的前区域。因此工件保持装置163之一可分别交替地向着主轴17摆动，从而在相应工件保持装置或工件板163中的工件11可由主轴17加工。在摆离主轴17的工件保持装置163上可更换工件11。通过形成摆动装置的摆动臂对164或摆动保持装置165，工件保持装置或工件板163可相对于主轴组14转动定位。在工件保持装置163的四个侧面上可分别装有工件11。
当然，替代工件保持装置163，相应的图中未示出的工件也可直接可转动地固定在摆动臂164上。此外例如工件摆动板之一可由刀具板替代，从而可实现主轴17的自动换刀。
下面介绍按照本发明构思的并排的主轴的另一种设置。
按照图4的主轴组414中，主轴部件413a至413c相邻设在列方向415上。主轴部件413a至413c的构造方式对应于主轴部件13a至13c的构造方式。主轴部件413a和413c设在由固定框架434构成的保持装置423的第一侧431上，相反地，位于主轴部件413a至413c之间的主轴部件413b固定在与侧面431对置的侧面432上。通过主轴部件413a至413c在保持装置423的彼此对置的侧面431、432上的交替布置，主轴轴线22比设在保持装置423的相同侧面上时彼此更靠近。当然不同于前面的例子的是主轴轴线22不在主轴组414的共同列轴线433上，而是在列轴线433附近，例如交替地在列轴线433上面及下面。主轴箱16关于基侧26为轻度锥形，从而由于主轴轴线22与列轴线433的目前距离，主轴轴线22在列方向415上距离特别近。
对于按照图5和6的第四实施例，根据本发明的主轴组514在此被分为或分成两个分组510和511。在此主轴部件513a及513b设在第一固定框架534中，主轴部件513c及513d设在保持装置523的第二固定框架535中。主轴部件513a至513d交替地设置在保持装置523的彼此对置的侧面531、532上，其中主轴轴线22在列轴线533上并排布置。两个固定框架534、535及由此分组510、511可彼此相对移动，在此即沿着列轴线533。在图5中固定框架534、535彼此靠近。在图6中固定框架534、535彼此分离。为了移动固定框架534、535合适地设有在图中未示出的驱动装置。主轴部件513a和513b或513c和513d的主轴轴线22在分组510或511内在列轴线533上靠近并列，因为各主轴部件513a至513d设在各固定框架534、535的彼此对置的侧壁536和537上。但在不同的分组510、511中设置的主轴部件513b和513c也可如图5所示按照本发明也临近地并排设置，总是比主轴部件513b和513c设在保持装置523的相同侧面上时彼此更近。为了使固定框架534、535可彼此靠近定位，靠近主轴部件513b和513c的固定框架534、535的侧壁538对应于相邻的各主轴箱16的外轮廓倾斜，并允许主轴部件513b和513c特别靠近地定位。
当然，作为按照图5和6的实施例的变换方案，一个分组的主轴部件可设在相应的保持装置的第一侧上，第二分组的主轴部件可设在相应的保持装置的不同于第一侧的第二侧上。相对于按照图5和6的实施例，例如主轴部件513a和513b可设在保持装置的第一侧上，主轴部件513c和513d可设在保持装置的与第一侧对置的第二侧上。
此外按照本发明可实现模块原理。例如单个主轴部件、主轴组或分组按照本发明可设在保持装置的不同侧上并且优选可相互相对移动。
对于按照图7的主轴组714，主轴部件713a至713c可设在形式为固定框架734的保持装置723的彼此垂直的侧壁735、736、737上，并可在其相应主轴轴线22方向上纵向移动。主轴部件713a至713c在其构造上对应于主轴部件13a至13d。
在根据图8的主轴组814中，在其结构上相应于主轴部件13a至13b的主轴部件813a和813b支承在保持装置823的彼此成钝角延伸的侧壁835和836上并纵向可在其主轴轴线22方向上移动。
在按照图7和8的实施例中，主轴部件713a至713c或主轴部件813a和813b的主轴轴线22比相应主轴装置设在对应保持装置723、823的相同侧面上时彼此更靠近。
对于根据本发明的主轴部件的变换结构，导向机构的对应相应主轴的构件也可直接固定在主轴上，从而不需要如在实施例中的主轴箱。例如在此导轨24直接固定在主轴17上，例如螺栓紧固、焊接、粘接等。

Claims (14)

1.用于切削加工工件(11)的加工机床，其具有带有至少两个并列设置的主轴部件(13a-d；413a-d；513a-d；713a-d；813a-d)的主轴组(14；414；514；714；814)，其中每个主轴部件(13a-d；413a-d；513a-d；713a-d；813a-d)具有用于容纳切削刀具的主轴(17)，其特征在于，每个主轴部件(13a-d；413a-d；513a-d；713a-d；813a-d)在导向装置(21)上在各主轴(17)的主轴轴线(22)方向上可纵向移动地在用于主轴组(14；414；514；714；814)的保持装置(23；423；523；723；823)上导引，每个导向装置具有大于相应主轴(17)的宽度(28)的外距离(27)，主轴组(14；414；514；714；814)的每两个直接相邻的主轴部件(13a-d；413a-d；513a-d；713a-d；813a-d)的导向装置(21)设在保持装置(23；423；523；723；823)的彼此不同的侧面上，从而主轴(17)的主轴轴线(22)比导向装置(21)设在保持装置(23；423；523；723；823)的相同侧面上时彼此更靠近。
2.根据权利要求1的加工机床，其特征在于，每个导向装置(21)具有两个导轨(24)，导轨的距离限定导向装置(21)的外距离(27)。
3.根据权利要求1或2的加工机床，其特征在于，保持装置(23；423；523；723；823)的彼此不同的侧面彼此对置。
4.根据权利要求3的加工机床，其特征在于，至少两个主轴部件(13a-d；413a-d；513a-d；713a-d；813a-d)成列并排布置，其中主轴轴线(22)并排设在列轴线(33；133；433；533)上或列轴线(33；133；433；533)附近。
5.根据权利要求4的加工机床，其特征在于，列轴线(33；133；433；533)基本上水平或竖直延伸。
6.根据权利要求1或2的加工机床，其特征在于，保持装置(23；423；523；723；823)的彼此不同的侧面彼此成角度，特别是成直角。
7.根据前述权利要求之一的加工机床，其特征在于，各导向装置(21)的导轨(24)之间设有用于在主轴轴线(22)方向上驱动相应主轴(17)的驱动装置(29)。
8.根据权利要求7的加工机床，其特征在于，驱动装置(29)包含直线驱动装置。
9.根据权利要求8的加工机床，其特征在于，直线驱动装置具有直线电机(30)，直线电机(30)具有主轴(17)上的初级件和导轨(24)之间的次级件或反过来。
10.根据权利要求9的加工机床，其特征在于，直线驱动装置(30)的初级件和/或次级件设在各导向装置(21)的导轨(24)之间。
11.根据前述权利要求之一的加工机床，其特征在于，保持装置(23；423；523；723；823)具有或形成用于主轴组(14；414；514；714；814)的固定框架(34)。
12.根据前述权利要求之一的加工机床，其特征在于，其具有用于保持保持装置(23；423；523；723；823)的机架(37，138)，并且保持装置(23；423；523；723；823)支承在机架(37，138)上并在至少一个横向于主轴轴线(22)的方向上可移动。
13.根据权利要求12的加工机床，其特征在于，保持装置(23；423；523；723；823)可竖直移动地设在机架(37)的水平可移动的水平滑块(39；139)上或可水平移动地设在机架(37)的可竖直移动的竖直滑块上。
14.根据前述权利要求之一的加工机床，其特征在于，主轴组(14；414；514；714；814)可相对于第二个这样的主轴组(14；414；514；714；814)或可相对于加工机床(10)的主轴部件(13a-d；413a-d；513a-d；713a-d；813a-d)移动。
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