专利名称：用于机床可驱动刀具主轴上的刀具无级调节夹固装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机床可驱动的刀具主轴上的刀具无级调节夹固装置。
为了在机床上，例如在车床上，无级地调节刀具，现有技术为所谓的车平面滑板。这种车平面滑板有一个作平移运动的滑台，刀具可经此滑台在工件上运动。为了平衡移动滑板造成的离心力性失衡，公知的车平面滑板有一个用反向运动的滑板进行的补偿或者有一个用配重进行的补偿。
这种公知的在机床的可驱动的主轴上的刀具无级调节夹固装置的缺点是，一方面，刀具只能作平移运动，另一方面，由于存在不平衡和离心力，在加工转速高的时候不能达到微米范围的无级调节。
本发明旨在创造一种在机床的可驱动的主轴上的刀具无级调节夹固装置，它在接近完美地补偿离心力平衡时可以进行刀具的微米范围多方面调节。
根据本发明，上述任务解决的特征在于，刀具可交换地固定在一个刀具架上，刀具架可以绕刀具架旋转轴线摆动地支承在一个壳中，刀具架旋转轴线以一角度，优选地以直角对着主轴旋转轴线走行。通过刀具架绕一个与刀具主轴旋转轴线以一角度，优选地以直角，相切的轴摆动，提供刀具架和刀具在摆动轴两侧的质量以通过下面的技术补偿的可能性，即，质点在摆动轴和旋转轴的相切点上，从而使在壳中可调节地支承的刀具架在旋转时不会因为离心力产生不平衡。只有避免了离心力式的不平衡，才有可能如此灵敏地调节刀具架，从而调节刀具，使之可以在微米范围内改变运动，这是连续调节，尤其是通过小型计算机数控进行连续调节的前提。
由于刀具架的可摆动支承，根据本发明的装置还可以不限于纯平移地运动刀具。
根据本发明的一个优选实际实施例，建议壳中的刀具架可以通过一个马达磁力或者通过一个压力驱动装置摆动。根据本发明的一个优选实施例，刀具架上设有一个布置在壳的缸筒摆动活塞，并在对侧施加压力媒质。在这种压力媒质操纵的活塞的布置中，可以通过变换泵压力媒质实现用较大的作用力对刀具架进行灵敏而轻易的摆动。
根据本发明的一个设有摆动活塞的刀具架的优选实施形式，刀具架是盘式的，带有形成于其上的活塞，活塞形成圆圈形的截面，布置在壳的有圆形截面的缸筒中。在此实施形式中，圆环形截面的摆动活塞代表整个刀具的夹固本身的配重，它反过来又在进行质量补偿作用。
本发明还提出，刀具和摆动活塞的安装面和端面构成为对壳的引导面。在这种布置中，安装面和端面同时还代表设压力媒质驱动摆动活塞时的密封面。
为了能够无间隙且无传输失误地调节刀具架，从而调节刀具，根据本发明的一个优选实施例，在壳和刀具架之间安置一个直接测量系统。这里“直接”指的是系统直接地记录刀具架的调节，中间不经过传输元件的转换。
最后，本发明提出，刀具通过一个高重复准确性的快速换刀系统可拆卸地，非旋转地固定在刀具架上。通过使用这样的快速换刀系统，可以确保在一方面不需要长时间停车地全自动换刀具，另一方面通过重复准确性和刀具的非旋转性固定保证了不用再重新对齐和测量刀具，以公知的几何形状就可以继续进行加工。
根据本发明的一个优选实施例，刀具速换系统和/或刀具可以通过刀具架引入气体或者液体的媒质进行冷却、切削，或者清洁等。使用的气体和/或液体的媒质，可以例如是通过压力气体进行清洁、用润滑油进行切削和冷却，或者用氮气冷却等。
下图是本发明的图解，在此图解中介绍了可驱动主轴上刀具无级调节夹固装置的一个优选实施例，通过阅读此图，可了解本发明的其它特点和优点。图中
图1为一个机床的示意图，带有一个工件主轴，和轴线平行安设的刀具主轴，而图2根据本发明的刀具夹固无级调节的顶视平面示意图。
图1为一个机床的构造原理示意图。图中未加详示的，有至少一个刀具的夹具的机床有一个可驱动的工件主轴1，经此轴工件可绕工件旋转轴2旋转。机床还包含一个滑台3，通过此滑台刀具主轴4可以径向对工件旋转轴2也可以轴向对着工件旋转轴的纵方向行进，为此驱动刀具主轴4绕刀具主旋转轴线旋转。
图1中可见，刀具主轴4有一个刀具架6，在刀具架上固定一个可更换的刀具7，刀具架6可绕一个与主轴旋转轴线5成一角度的刀具架旋转轴8摆动地支承在一个壳9中。
通过如此把刀具架6可摆动地支承在刀具主轴4的壳9中，在如此构成的机床中能够实现不仅可以经滑台3在工件旋转轴2上调节刀具主轴4平移运动刀具7，还可以相对于工件旋转轴2摆动刀具7。
刀具架6的准确结构示意于图2中。为夹固刀具7，刀具架6有一个快速换刀系统10，在其上可准确重复地，不可摆动地固定各个要使用的刀具7。可准确重复地固定刀具7是保持一致的加工精度必不可少的，因为各个刀具7的几何尺度输入在机床的计算机控制加工程序中，作为输出值使用。如果刀具7在刀具架6上放置的位置不正确，它对旋转轴2、5和8的位置也不精确。尽管所用的刀具有公知的几何形状，也可以产生不符合要求的废品。
图示的在机床的可驱动的主轴4上的刀具7无级调节夹固装置的实施例中，刀具架6设有一个摆动活塞11，此活塞布置在壳9的缸筒12中，用于在压力媒质的作用下摆动刀具架6。其上形成有圆环截面的摆动活塞11的盘状构形的刀具架6可以绕刀具架旋转轴8摆动，在图示的实施例中，此旋转轴与刀具主轴旋转轴5成直角走行。
刀具架6的摆动是通过在图中未详示的导入压力媒质实现的。通过从缸筒12的一个室12A到另一个室12B转换压力媒质的泵入，可以对摆动活塞11的端面11施加不同的压力，从而使摆动活塞绕刀具架旋转轴8摆动。
在图示的实施例中，刀具架6和摆动活塞11的安装面6A和11B以及摆动活塞11的端面11A都起对壳9的引导面的作用。同时这些平面6A、11A和11B起引入到缸筒中的压力媒质的密封面的作用。为了能够在壳中实现磨擦尽可能小的轴承支承，可以在刀具架6和摆动活塞11的安装面6A和11B的至少一个上设置磨擦阻力降低覆层。
通过在壳9和刀具架6之间布置一个直接测量系统13，能够无间隙且无传输失误地测量刀具架6摆动角度。所述直接测量系统13可以通过例如布置在摆动活塞11的安装面11B上的测量带形成，由布置在壳9中的扫描系统直接地扫描。
通过刀具架6绕与刀具主轴旋转轴5以一个角度，优选地以直角相切的刀具架旋转轴8摆动，可以使刀具架和刀具7在刀具架旋转轴8两侧的质量通过把质心放在刀具架旋转轴8和工件主轴旋转轴5的切点上得到平衡。在旋转可调节地支承在壳9中的刀具架6时不出现由离心力造成的不平衡，如果有这样的不平衡就不可能准确地引导刀具7。
只有在避免了离心力引起的不平衡后，才有可能如此灵敏地调节刀具架6和刀具7，实现微米范围的运动改变。
为了进一步补偿在刀具主轴旋转轴5在每分钟1，500转以上的转速时出现的离心力，壳9可以由一个外压套筒140包围，如图中的实施所示。
当然上述调节刀具7的夹固的装置可以用于领域内的各种加工中心，而不仅仅用于图示实施例中。
标号表1工件主轴2工件旋转轴3滑台4刀具主轴5刀具主轴旋转轴6刀具架6a安装面7刀具8刀具架旋转轴9壳10快速换刀系统11摆动活塞11a端面
12缸筒12A室12B室13测量系统14压力套筒
权利要求
1．一种用于机床可驱动主轴(4)上的刀具无级调节夹固装置，其特征在于，刀具(7)可更换地固定在一个刀具架(6)上，刀具架可摆动地安装在一个壳(9)中，刀具架可绕其旋转轴线(8)摆动，刀具架旋转轴线与该主轴旋转轴线成一角度，优选地为直角。
2．权利要求1所述的装置，其特征在于，刀具架(6)在壳(9)中可以通过一个马达，磁力地或者通过压力媒质驱动其摆动。
3．权利要求1所述的装置，其特征在于，刀具架(6)设有一个摆动活塞(11)，此摆动活塞布置在壳(9)中的缸筒(12)中，并且可以在其对侧用压力媒质推动。
4．权利要求3所述的装置，其特征在于，其上形成有摆动活塞(11)的盘状刀具架(3)构成一个圆环形的截面，它密封地布置在壳(9)的圆环截面的缸筒(12)中。
5．权利要求4所述的装置，其特征在于，刀具架(6)和摆动活塞(11)的安装面(6A、11B)和端面(11A)构成对壳(9)的引导面。
6．权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，在壳(9)和刀具架(6)之间布置一个直接测量系统(13)。
7．权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，刀具(7)利用一个具有重复精确度的快速换刀系统(10)非转动地，可拆卸地固定在刀具架(6)上。
8．权利要求7所述的装置，其特征在于，气态或者液态的媒质可以通过刀具架(6)供应给快速换刀系统(10)和/或刀具(7)。
全文摘要
本发明涉及一种用于机床可驱动主轴(4)上的刀具无级调节夹固装置。为了提供一种可以在微米范围内调节刀具并且同时避免离心力相关的不平衡,本发明提供一种可更换地固定在一个刀具架(6)上的刀具(7),刀具架可绕刀具架旋转轴(8)摆动地支承在一个壳(9)中,刀具架旋转轴(8)与刀具架主轴旋转轴线(5)成一角度,优选地成直角。
文档编号B23Q1/52GK1281399SQ98811890
公开日2001年1月24日 申请日期1998年12月2日 优先权日1997年12月6日
发明者吉多·科赫斯伊科 申请人:伊普奥泰科机械及不锈钢产品有限公司