专利名称：车床的制作方法
技术领域：
本发明涉及车床，并且更具体地涉及轧辊车床。
背景技术：
能够对主要是圓柱形类别的部件进行机加工(通常是但并非唯一地是 用于金刚石车削辊面的处理)的很多轧辊车床类型被配置为包括在一个头 架中以及(在有要求时) 一个尾架中夹持工件的一种装置。还提供了一种 车削刀具以及使刀具通过相对于一个或多个轴线的移动与工件相接合的装 置。采用了不同的轴线配置，这样使得刀具与工件之间的相对移动是通过 将刀具沿着和/或朝向工件传输来实现的、或者是通过工件相对于刀具的移 动、或者由刀具与工件两者的移动来实现。
轧辊车床还可以具有将多于一个刀具提供给工件的能力，有时通过增 加额外的轴线，从而提供在其他的线性或旋转运动中的平移。
发明内容
本发明提供了一种车床，该车床用于相对于车床的一个纵向轴线对一
个工件进行机加工，该车床包括 一个底座；由该底座支撑的一个车床头 和一个尾架，该车床头以及尾架用于安装该工件的对应端，这样使其围绕 所述纵向轴线是可转动的；以及一个承载架，该承载架用于承载一个刀具 以便与该工件接合，该承载架沿由该底座支撑的两个导轨平行于所述纵向 轴线是可移动的，其中这些导轨在使用时被定位在所述纵向轴线的每一侧 并且与所述纵向轴线水平地间隔开。这个配置提供了用于承载该刀具的一 个稳定的平台，以使其重量分布在该工件的每一侧。
实施本发明的一台车床可被配置为具有沿线性轴线"X"(垂直于该工 件的面或轴线)以及沿线性轴线"Z"(平行于该工件的面或轴线)的刀具 至零件的运动。增加一条"B"旋转轴线使之能够进行用于与该工件接合的 刀具的选择以及对刀具与该工件表面的角度关系的调整。
优选地，在该工件一侧(在使用时在该侧上安装了一个工具)上的导 轨是低于所述纵向轴线的，而在另一侧上的导轨是高于所述轴线的。更具 体地讲，这些导轨可被安置在相对于所述纵向轴线的大致直径上相对的位 置上。这样有助于减小穿过每个导轨的线与切削工具的位置之间的距离，由 此减小当承载架沿一个工件移动时由其任何横摇和/或纵摇运动造成的机力口工误差。
在一个优选的实施方案中，提供了两个位置传感器以感测沿该承载架 的相应侧的对应导轨的位置。
有利的是，该车床头以及尾架二者均可安装成用于平行于所述纵向轴 线的移动以容纳不同的工件尺寸，优选地在一个共同的线性导轨上。因为 它们二者均可移动，对于不同的工件尺寸能够实现在该底座上负载的基本 上对称的分布。
优选地，该车床头以及尾架被安装在由底座承载的一个支架上，其方 式为由于安装在该车床头以及该尾架中的一个工件的重量而引起的该底座 的变形基本得以避免。具体而言，该支架可被运动学地定位(或半运动学 地定位)在该底座上。
该车床可进一步包括一个外壳，该外壳用于在该车床运行过程中封闭 除该底座之外的车床的这些元件，这样它们拥有一个共同的环境。此外，可 以提供温度控制装置以便将该共同的环境维持在一个基本上恒定的温度 下。
现在将参见示意性附图通过举例对本发明的实施方案进行说明，在附
图中
图l是实施本发明的一种轧辊车床的透视图2是图1的轧辊车床的截面的末端视图3是图l的轧辊车床的第二支撑结构的透视图；以及
图4是图1的轧辊车床在车床中未安装工件时的又一透视图。
具体实施例方式
图l、图2和图4所示的轧辊车床包括一个第一结构或底座2，在该底座 上支撑着用于使承载架4沿该Z轴线或刀具横移轴线移动的导轨3和导轨 5。通过将该第一结构的这些导轨与工件8的重量的变形影响隔离开的多个 界面，从第一结构2上对第二结构6进行运动学地定位。
这个第二结构6承载车床头10,该车床头沿R轴线是可移动的同时支撑 该C轴线的芯轴。尾架12沿W轴线是可移动的，并且由该第二结构承载并进 而支撑D轴线的芯轴(见图3)。这些芯轴通过夹卡或类似的保持装置对该工 件进行定位。当该切削过程正在进行时，该头架和尾架(当有要求时)夹 持该工件，同时将围绕该车床的纵向轴线14的旋转运动赋予工件。
该工件在长度和直径上可有实质性的改变。虽然能够采用工具加工来 使得车床头10与尾架12之间的距离变窄以容纳较短的工件，优选的是将该
4车床头和尾架两者进行朝向对方移动。刀具支架16由一个组件来承载，该组 件具有彼此重叠的、并且能够在X和Z方向上平移的两个线性轴线。在这个 组件上提供一个转动的刀具安装座18，并且它围绕一个垂直轴线"B"是可 转动的。B轴线或台面轴线的刀具安装座进而具有多个安装特征，它们能够 接受一个或多个刀座的安装，这些刀座将用于选择性地与该工件相接合的 多件刀具(例如图2中的切削刀具24)进行定位。
可以采用其他车床配置，它们能够以相同的效果来容纳工件以及刀座 和刀座的能力。
承载主要的Z轴线导轨的第 一结构2是例如由 一种环氧花冈岩石材混合 物制成的一种在本质上自身刚度的结构。可替代的材料包括铸铁或天然花 冈岩。该第一结构的重量通过气动的隔振脚被传送至地基上。将这些Z导轨 安排为直的并且平行的并且与该第一结构相栓接以便通过多个静压轴承支 撑该Z承载架。 一个直接作用式线性电动机将该Z轴线推进到由参考传感器 20、 22与该车床控制系统共同确定的位置上。
承载架4在导轨3与5之间、围绕该车床的纵向轴线并且在其下横向延 伸。导轨3低于该轴线，而导轨5高于它，这样使得刀具支架16与导轨3在该 轴线同一侧。切削工具24与该轴线水平对齐。
将(例如为线性编码器的形式的)传感器20、 22安装在承载架4的每一 侧以监测其相对于车床底座2沿该Z轴线的位置。 一旦这些传感器已经^皮校 准，该承载架沿Z轴线没有任何偏摆误差运动的移动应从这些传感器中产生 完全相同的位置读出信号。如果该承载架发生偏摆，那么从这些传感器中 读出中将导致一个差异，能够利用该差异根据该切削工具在该两个传感器 之间的在X方向上的位置来补偿它在Z方向上的位置。为了计算在Z方向上的 偏移量的目的，这些传感器之一被指定为一个主传感器。
第二结构6经由多个滚动件或静压轴承在一个线性导轨上支撑C和D轴 线的芯轴。该导轨允许该两个轴线彼此被移向对方以容纳工件长度上的变 化。通过利用该Z承载架轴线驱动系统经过分别在车床头与尾架上的多个连 接器30、 32的一个系统以及在承载架4的每一侧的相应的夹具34、 36进而捕 获该C轴线和D轴线，该安排得以进一步优化。
底座2被设计为确保这些导轨的对齐不会由该Z轴线的移动所引起的负 载上的改变而受到不利影响。此外，Z导轨在车床的后部高于工件轴线、以 及在该车床的前部低于工件轴线14的位置极大地减小了由该Z轴线的横摇 所诱发的刀具定位中的误差。
这种配置用于将垂直于穿过前和后导轨两者的一条线l测量出的刀具 24的高度距离h (图2中所示)最小化。由此减小由于承载架4沿Z轴线的横 摇与纵摇运动？ I起的机加工误差。这些车床轴线固有的几何精度通过在该第一结构上安置的多个Z轴承 并且通过隔离这些轴线导轨与该工件负载的影响而净皮极大地改进。
在C和D轴线的上方与下方的这些Z轴承的位置使得在这些导轨的几何 形状中的变化所引起横摇误差的影响最小化。常规的轧辊车床将这些导轨 放置在便于机器床身制造的位置处。本设计克服了安装的困难并且减小了 当轧辊在该切削工具的高度上探出时引起的偏移误差。
C轴线(车床头芯轴40)以及D轴线(尾架芯轴42)轴承系统均是油静 压的并且被设计为当它围绕其轴线转动时支撑该工件的重量。该C芯轴包含 一个伺服电动机以及转动编码器，它们与该车床控制系统一起同时地维持 该工件的位置与速度。该D轴线芯轴是被动的并且被设计为是无推力的以避 免对该工件的过度驱^f吏。
隔离承载车床头以及尾架的第二结构6的方法被设计成使由于工件负 载导致的这些主车床导轨的变形幅值最小化。通过安排将车床头以及尾架 在一个精密导轨(该导轨一皮设计成用于维持该第二支撑结构的对称负载)上 4皮此相对地移动，完成了另一个改进。
车床元件彼ib;目对地移动并且维持在该第二li结构上的一个对称的负 载。保持该车床的平衡以进一步确保工件负载对几何误差的最小的影响。
器与夹具被附装在Z承载架上^以便设定这些芯轴的工作位i从而容纳工件
长度的一定范围。
该Z轴线承载架具有一对短的线性导轨以便通过第二组静压轴承携带 刀具支架16。用于移动该刀具支架的一个电动机配有其安装在这些X轴承之 间的定子并且被安排为将该X刀具支架向该工件推进。 一个线性编码器以类 似的方式通过使用车床控制系统确定该刀具支架到Z轴线的位置。
该刀具安装座(B轴18)包括被固定在该刀具支架上的一个定子组件以 及承载适于安装一个刀座的平台的一个转动的心轴。根据所希望的转动以 及径向与轴向刚度的精度，在该B轴线中安排的轴承能够任选地被设计为液 体静压式、气体静压式或滚动元件式。在所说明的实施方案中， 一种高刚 度、高精度的液体静压轴承的安排是优选的。与一种力矩电动机以及车床 控制系统相结合使用了 一种基于高分辨率栅格的编码器来确定该刀具安装 座的角度位置。该台面的角度位置可任选地由 一个手动分度机构或由全伺 服位置控制系统来确定。
轧辊机加工操作不要求X轴线的冲程延伸超出C与D轴线的中心线。因 此，该X轴承安排以及支撑性Z承载架的设计是更为紧凑的。
整个车床被安放在由第一结构2支撑的一个包容体(图中未示出)之中。该第一结构被安装在支脚的系统上，该系统支撑全部车床的重量的同 时将该组件与机械振动隔离开，这些机械振动否则的话会妨碍切削工具与 工件之间的关系的完整性。
用于轧辊车削的车床常规上是很大的，使其难以包容。在此描述的设 计是极其紧凑的，使之能够利用 一个单一的并且完全的覆盖组件。所封闭的 体积能够支持它自己的微气候，这简化了控制车床的几何稳定性的任务。该 微气候外面的温度可以变化很大，但是所包含的结构较为容易地维持在一 个基本恒定的温度下。
应当了解，在此提及的正交或平行的相对定向应被解释为是限定了在 实际7>差之内多个部件之间大致地正交或平行的关系。
权利要求
1、一种车床，该车床用于对关于该车床的一个纵向轴线的一个工件进行机加工，该车床包括一个底座；由该底座支撑的一个车床头和一个尾架，该车床头和尾架用于安装该工件的对应端这样使其围绕所述纵向轴线是可转动的；以及一个承载架，该承载架用于承载一个刀具以便接合该工件，该承载架平行于所述纵向轴线沿由该底座支撑的两个导轨是可移动的，其中这些导轨在使用时位于所述纵向轴线的每一侧上并且与所述纵向轴线水平地间隔开。
2、 如权利要求1所述的一种车床，其中这些导轨被安置于相对于所述 纵向轴线大致直径上相对的位置上。
3、 如权利要求1或权利要求2所述的一种车床，其中在该工件使用时 在其上安装一个刀具的一侧的导轨是低于所述纵向轴线的，而在另一侧的导轨是高于所述轴线的。
4、 如以上权利要求中任一项所述的一种车床，包括两个位置传感器，这 些位置传感器用于感测沿该承载架的相应侧的对应导轨的位置。
5、 如以上权利要求中任一项所述的一种车床，其中该车床头以及该尾 架均被安装成平行于所述纵向轴线移动以容纳不同的工件尺寸。
6、 如权利要求5所述的一种车床，其中该车床头以及该尾架被安装在 一个共同的线性导轨上。
7、 如权利要求5或权利要求6所述的一种车床，其中该车床头以及该 尾架可选择性地与该承载架相连接以使得该承载架能够改变它们的对应的 位置。
8、 如以上权利要求中任一项所述的一种车床，其中该车床头以及该尾 架被安装在由该底座承载的一个支架上，其方式为基本上避免了由于安装 在该车床头以及该尾架中的一个工件的重量而引起的该底座的变形。
9、 如权利要求8所述的一种车床，其中该支架被运动学地定位或半运 动学地定位在该底座上。
10、 如以上权利要求中任一项所述的一种车床，包括由该底座支撑的 一个外壳，该外壳用于在该车床运转期间封闭所述以上权利要求中除该底 座之外该车床的这些元件，这样使它们具有一个共同的环境。
11、 如权利要求IO所述的一种车床，包括温度控制装置，该温度控制 装置用于将该共同的环境维持在一个基本恒定的温度下。
12、 如以上权利要求中任一项所述的一种车床，该车床处于一种轧辊 车床的形式。
13、 一种车床，该车床基本上如在此参照附图所做的说明。
全文摘要
提供了一种车床，该车床用于对关于该车床的一个纵向轴线(14)的工件进行加工。该车床包括一个底座(2)；由该底座支撑的一个车床头(10)和尾架(12)，该车床头和尾架用于对该工件(8)的对应端进行安装使得其围绕所述纵向轴线是可转动的；以及一个承载架(4)，该承载架用于承载一个刀具(24)与该工件相接合。该承载架平行于所述纵向轴线沿底座上的两个导轨是可移动的，其中这些导轨在使用时位于所述纵向轴线的每一侧上并且与所述纵向轴线水平地隔开。该车床的配置寻求减小当承载架沿工件移动时发生的横摇和/或纵摇误差。
文档编号B23B5/08GK101636237SQ200880001792
公开日2010年1月27日 申请日期2008年1月25日 优先权日2007年1月30日
发明者戈兰恩·杰夫里·米勒 申请人:辛涅提克兰迪斯有限公司