具有能枢转的刀具主轴的加工机床的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于切削加工工件的加工机床，其中，该加工机床具有用于绕主 轴轴线旋转驱动刀具的电机主轴，并且该电机主轴由支架承载。
【背景技术】
[0002] 同类型的加工机床长久W来是已知的。其用于对工件、例如对气缸盖或变速器壳 体进行很多通常也复杂的切削加工。同类型的加工机床在此用作通过相应的联结机构或运 输机构相互连接的加工线的一部分或者也单独用作万能机床。在此，对于有效地加工工件 有利的是，工件能被相对于刀具沿着多条轴线高度精确地定位和加工。在此也已知，直线轴 线和旋转轴线分配在工件和电机主轴之间。加工例如通过钻孔刀具或锐削刀具进行，该钻 孔刀具或锐削刀具被电机主轴保持和驱动。在此通常选择笛卡尔实施方案，也就是说，=条 彼此成直角的空间轴线也描绘=条直线轴线，刀具和/或工件能沿着运=条直线轴线定位。 另外也设有旋转轴线，W便避免例如在多侧加工时围犹工件，运相应地缩短了工件的加工 持续时间。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于，运样改进已知的加工机床，使得其能够更柔性地应用或者能 够成本更低地实现。
[0004] 所述目的通过根据权利要求1的加工机床实现。本发明的优选实施方式是从属权 利要求的技术方案。
[0005] 本申请主题是一种加工机床，在该加工机床中，在支架上设有转动支座，电机主轴 能在该转动支座上通过可控的转动驱动装置绕第一转动轴线枢转和定位，并且在电机主轴 上设有直线导向装置，该直线导向装置通过可控的直线驱动装置允许刀具平行于主轴轴线 做直线运动并且在切削加工期间转动运动和直线运动相叠加。
[0006] 通过转动运动和直线运动相叠加实现按照本发明的加工机床的高的柔性，其中， 该柔性能够利用结构小并且因而成本低的驱动装置实现，因为要运动的重量小。一方面仅 须转动电机主轴的重量并且另一方面也仅须使电机主轴的一部分重量直线运动。不仅转动 驱动装置而且直线驱动装置分别配置成可控的并且因而允许非常高的加工精度。借助在现 有技术中已知的可用作机床控制装置的NC-控制装置也可W成本低地实施高度复杂的加 工。
[0007] 清楚的是，为了电机主轴绕转动支座的第一转动轴线定位而设有相应的转动驱动 装置用于运动和定位。
[000引在现有技术中已知，在工件台中实现旋转轴线。运特别是在大且重的工件中导致 显著的结构耗费。在设计所述旋转轴线时必须相应地考虑工件的大的重量，运导致相应的 耗费。但最终通过所述旋转轴线仅仅提供工件相对于电机主轴的主轴轴线或刀具的相对位 置，在运里得到的优点是，明显更小的重量要运动，运在实现按照本发明的加工机床时是成 本低的、但也在按照本发明的加工机床运行时是成本更低的。
[0009] 加工机床可W如下修改，即：在支架上设有转动支座，电机主轴能在该转动支座上 绕第一转动轴线枢转和定位，并且在电机主轴上设有直线导向装置，该直线导向装置允许 刀具平行于主轴轴线进给运动，并且加工机床具有工件托架，该工件托架能沿着描绘第一 直线轴线的、优选水平定向的工件导向装置运动和定位，并且在支架上沿优选竖直定向的 第二直线轴线的方向为转动支座设有导向装置或双导向装置，并且转动支座沿着该导向装 置或双导向装置可动和能定位，特别是工件托架能绕第二转动轴线转动和定位。运种实施 方式将相应的直线轴线分成刀具的运动和工件托架的运动。因此降低了相应的结构耗费， 因为不同的运动或者说转动轴线在不同元件中的设计实现最终更有利，如在一个元件中实 现一个直线和转动轴线。在刀具方面、亦即在支架上，在此设有两个直线运动和一个转动运 动。工件至少沿一条直线轴线可动。在一种改进的建议中，为工件也还设有一条转动轴线， 在运里规定，实现一条竖直定向的第二转动轴线，工件由此能在水平平面内转动和定位。运 样的方案特别适合于重的工件，对于所述重的工件来说抬升要求很大的力W及还有能量。 在运样的应用情况下更合适的是，将消耗高能量的轴线布置到较轻的元件中、在运种情况 下布置到电机主轴中。
[0010] 此外规定，在电机主轴中设有直线导向装置，该直线导向装置允许刀具例如平行 于主轴轴线做进给运动。合适地，在电机主轴上设有直线导向装置，该直线导向装置通过可 控的直线驱动装置允许刀具平行于主轴轴线做直线运动。例如顶尖座套筒式的实施方案具 有显著的优点，因为电机主轴仅能沿着一条轴线运动，W便实现刀具在工件中的进给。要运 动的重量又是非常小的，运就是说，在相对小的且有利的驱动装置中可W实现高的速度和 高的效率。
[0011] 电机主轴沿着直线导向装置的通过自己的驱动装置实现的可运动性在电机主轴 相对于转动轴线的每个转角位置中提供了一种有效的解决方案。在此也仅仅使实际上对于 进给运动所需的重量运动。支架和/或加工机床的其它重的元件为此不必如在现有技术中 在两条轴线的运动也已知叠加时所规定的那样运动。在运里，通过两个独立运动的叠加实 现了一种合成运动，不过两个驱动装置必须被激活并且相应更大的重量必须运动，运导致 更高的成本和更差的效率和精度。
[0012] 此外，能实现与工件在工件台中的转动轴线或者说旋转轴线的组合。由此可W用 小的耗费在倾斜角度的情况下实现多侧切削加工。
[0013] 此外，在所述建议中有利地规定，在电机主轴上设有直线导向装置，该直线导向装 置通过可控的直线驱动装置允许刀具平行于主轴轴线做直线运动。
[0014] 在所述建议的一种优选的实施方案中规定，在切削加工期间，转动运动和直线运 动相叠加。通过转动运动和直线运动的有利地建议的叠加，实现加工机床的高的柔性，其 中，该柔性能够W结构小的并且因而成本低的驱动装置实现，因为要运动的质量小。一方面 仅须转动电机主轴的重量并且另一方面仅须使电机主轴的一部分重量直线运动。不仅转动 驱动装置而且直线驱动装置分别配置成可控的并且因而允许非常高的加工精度。借助在现 有技术中已知的可用作机床控制装置的NC-控制装置也可W成本低地实施高度复杂的加 工。在运里要注意:术语"直线运动"在此不仅包括进给运动、而且包括撤回运动，其中，进给 和撤回分别设及朝向工件和远离工件的运动。
[0015] 此外规定，在主轴轴线水平定向的情况下，转动支座的转动轴线位于主轴轴线下 方。通常规定，转动轴线和主轴轴线相对彼此成直角地定向。但运不是自动决定转动轴线和 主轴轴线也必须相交。各轴线的位置可运样可变地选择，使得转动轴线和主轴轴线相交，在 另一种方案中转动轴线设置在主轴轴线上方，或者如优选说明的，转动轴线设置在主轴轴 线下方。特别是当工件的加工应从上方进行，亦即加工例如沿竖直方向从上向下进行时，运 样的实施方案便具有优点。因为转动轴线在运种情况下设置在主轴轴线下方，所W没有行 程长度在竖直方向上由于枢转运动而枢转。
[0016]在一种有利的实施方案中规定，转动轴线位于撤回的电机主轴的刀夹附近。电机 主轴在其朝向工件的端部上具有刀夹，该刀夹由固定刀具的夹紧装置形成。此外规定，电机 主轴具有平行于主轴轴线延伸的直线导向装置，可控的转动驱动装置通过该直线导向装置 能够使刀具平行于主轴轴线定位。通过刀具的定位自然也使刀夹相应地运动和定位。因此， 刀具相对于工件处于进给的或撤回的终端位置。电机主轴的撤回的位置因此描述电机主轴 的在刀具离工件最远时的位置。在一种实施例中，转动轴线相对于刀夹的位置通过参照主 轴轴线的轴向位置和通过同样参照主轴轴线的径向位置描述。因此，在该示例性的建议中， 转动轴线最多W电机主轴的一个至两个直径位于主轴轴线下方。轴向位置例如在撤回的、 亦即未伸出的电机主轴的总长度上、例如在该长度的0至50%之间参照刀夹的电机主轴的 前端部定义。在此，转动轴线的轴向位置不仅可W在电机主轴的中点和刀夹之间、也可W在 刀夹前面，由此在枢转时特别是在竖直位置中得到电机主轴的向上翻起，由此获得沿竖直 方向的行程长度。
[0017] 优选地，转动支座的转动轴线因此在刀夹前面、附近、在主轴轴线下方。转动轴线 在刀夹前面、附近、在主轴轴线下方的位置引起例如在利用刀头锐削时产生的横向力仅产 生小的力矩。运些力矩必须被可靠地支撑，W便实现高的加工精度。此外，主轴轴线在枢转 时在竖直位置方面接近工件，例如当转动轴线不伸出于刀夹前端部时便是运种情况。因此， 在水平位置中主轴凸起(刀夹)离竖直导向装置的距离小，在竖直位置中可W加工超过工件 托架的中屯、。
[0018]在一种优选的方案中规定，在支架上沿第二直线轴线(Y)的方向设有用于转动支 座的导向装置并且转动支座能沿着该导向装置运动和定位。为了转动支座沿着该第二直线 轴线运动而设有可调且可控的驱动装置，通过该驱动装置实现转动支座的精确定位并且因 而也实现电机主轴位置的精确定位。
[0019] 通常，该第二直线轴线描绘竖直轴线或者说Y轴。由此，所述建议实现电机主轴在 其高度位置方面及其相对于水平线的斜度方面由于绕转动支座的可枢转性是可调和可定 位的。
[0020] 合适地规定，支架由两个彼此间隔开距离的部分支架形成并且转动支座能经由导 向滑座在部分支架的导向装置上同步运动和定位。具有两个间隔开距离的部分支架的该实 施方案导致支架的高的稳定性。转动支座在此经由至少各一个导向滑座支撑在两个部分支 架上，其中，每个部分支架具有一个自己的驱动装置，运些驱动装置彼此同步。
[0021] 在另一优选的实施方式中规定，转动支座设置在所述两个部分支架之间或者在双 导向装置的各单导向装置