本发明涉及一种带有用于在工件内执行切分的旋转式切割盘的切割机和一种用于该切割机的工件定位装置。
背景技术：
切割机、例如湿式磨削切割机可以用于多种多样的切割任务。这种切割机的例子有brillant系列设备，如本申请人的brillant275型切割机，在此可以参考该切割机。
这种切割机的示例性应用领域是，例如在汽车工业中将试件与有待检验的样品分离。以此可以选择性地在样品的不同的部位上例如检验组织结构。为此用切割机将试件从样品中切割出来。用湿式切割法能这样将试件取出，使得在之后的试验表面上的因切分而造成的组织结构受损保持很小。
在许多情况下，一次或两次切分就足以使试件与样品脱开。针对所述情况使用标准化的夹具，以便将样品紧固在切割机中并且然后安置和实施切分。由于例如在汽车工业中在构件的紧凑的构造方式、重量和材料特性、制造工艺等方面对构件的要求变得越来越高，并且同时对构件的质量和可靠性的要求提高，检验规范当然也变得越来越耗费和广泛。由此可以例如产生切割任务，在所述切割任务中，视构件而定，应当从一个样品中取出多个、例如5至10个试件，这相应地要求必要时在不同的角位置中的多次切分。
在迄今为止公知的切割机中，缺陷在于，这种复杂的切割任务可能要求手动的用户介入，尤其可能要求必要时甚至多次重新夹紧样品或工件，这既烦琐又费时。在此开始了本发明。
技术实现要素：
因此本发明提出的任务是，提供一种切割机，用该切割机使用户用很少的手动耗费就能执行复杂的切割任务。
本发明的另一个任务是，提供一种切割机，用该切割机能快速且简单地在不同的角位置中执行切分。
本发明还有一个任务是，可以为现有的切割机加装更好的功能性。
本发明的任务通过独立权利要求的技术方案解决。本发明的有利的扩展设计在从属权利要求中限定。
按照本发明，提供一种用于加工工件的切割机，该切割机包括用于在工件中、例如样品中执行切分的切割盘和用于驱动该切割盘的驱动马达。
所述切割机包括用于固定有待加工的工件的工作台，其中，该工作台限定了一个x-z平面，例如水平的平面。
借助第一移动装置可以实行工件和切割盘之间沿x-z平面内的第一方向的相对移动，以便将用于用切割盘切分的工件沿x-z平面内的第一方向相对切割盘定位。移动可以视切割机而定例如通过工作台的直线移动或通过切割盘的直线移动完成。
所述切割机还包括工件定位装置，所述工件定位装置带有用于夹紧工件的夹紧装置。该工件定位装置包括第一机械式转动装置，借助该第一机械式转动装置可以使夹紧到夹紧装置中的工件在执行切分之前或执行切分期间围绕第一转动轴线d转动或围绕第一轴线d转动地定位。
在工件相对切割盘直线和转动地定位之后，切割盘借助直动机构沿横向于x-z平面的y方向靠到工件上，以便用切割盘在工件内执行切分。以如下方式在工件内实施切分，即，将旋转的切割盘尤其沿运动方向垂直于切割盘的旋转轴线地导入到工件中并且在此在工件上发生了磨削/切割过程。用切割盘的切分尤其通过工件材料的磨削性或研磨性去除完成。因此切割机有时也被称为磨削切割机。切割盘优选例如通过枢转运动下沉到工件上，不过也可以将运动过程反过来并且将工作台横向于x-z平面地朝着切割盘运动，以便使切割盘靠到工件上。优选在垂直于切割盘的旋转轴线的平面中在进给和切割时完成旋转的切割盘的运动。切割盘优选不能围绕一条垂直于切割盘的旋转轴线的轴线转动。此外，优选尤其仅在工作台x-z平面中固定不动在直动机构沿y方向的运动的情况下进行切割盘的进给或进行切分。
因此工件为了执行切分以有利的方式不仅能相对切割盘直线地定位，而且也可以转动，这使实施带有在不同的角度下的切分的复杂切割任务成为可能。不同的切分的起动可以自动进行并且必要时可以无需重新夹紧工件。此外，可以有利地降低或免去用于复杂的工件取出指示的耗费。由此能节省时间和减少手动介入。可以进一步有利地减少夹具的数量并且尽管如此仍能执行经精确定位的切分。此外还可以最小化错误风险。
所述工件定位装置优选还包括用于围绕第二转动轴线e在执行切分之前或执行切分期间对夹紧在夹紧装置中的工件转动地定位的第二机械式转动装置。所述第二转动轴线优选横向于、特别是垂直于第一转动轴线d延伸。
由此可以进一步提高定位的灵活性和自动化程度、进一步缩短加工时间以及进一步减少手动介入的次数和夹具的数量。
第一转动轴线d优选垂直于工作台的x-z平面延伸和/或第二转动轴线e平行于工作台的x-z平面延伸。
第一和/或第二机械式转动装置优选能实现工件围绕第一或第二转动轴线分别转动至少90°、特别优选至少180°。已经表明，沿两个转动方向各180°加上各10°的过转动的可转动性对大多数切割任务来说都够用了。
切割机优选包括用于产生工件和切割盘之间沿x-z平面中横向于、特别是垂直于第一方向的第二方向的相对移动的第二移动装置，以便将用于用切割盘切分的所述工件可以沿第一和第二方向，也就是说沿在x-z平面内的两个方向相对切割盘定位。工作台为此可以例如包括一个二维的x-z移动机构或工作台设计成能沿方向x或z移动并且切割盘可以沿垂直于此的第二方向移动，以便实现切割盘和工件之间在x-z平面内的二维的直线的相对定位。
特别是当给定了在x-z平面内的二维的可移动性和围绕两个轴线d和e的可转动性时，工件可以自动地相对切割盘定位在几乎全部的直线位置和转动位置中，因而可以无需用户介入并且无需重新夹紧地在工件内执行几乎每一次任意的切分。与之关联的是节省了手动工作时间和加工周期。在这种情况下可以称为是一种5轴切割机，其中，两个轴由x-z移动形成，两个轴由两条转动轴线d和e形成且第五个轴由进给方向y形成。
优选在直动机构沿y方向运动时实现切割盘的进给或实现切分，其中，工件在执行切分期间没有围绕第一和/或第二转动轴线转动。换句话说，仅为了在执行切分之前以及不在执行切分期间对工件定位而优选完成工件沿x方向、沿y方向、围绕第一转动轴线和/或围绕第二转动轴线相对切割盘的定位。优选仅通过操纵直动机构以使旋转的切割盘进给到工件上并且进入工件中来执行切分。
按照本发明的一种优选的实施方式，所述工件定位装置能可拆卸地夹固在工作台上，例如夹固在典型地在工作台中存在的夹紧槽或安装槽中。这样做的优点在于，已经存在的切割机可以加装所述工件定位装置，并且该工件定位装置例如可以为了保养作业或清洁作业而拆除。此外，所述工件定位装置例如在夹紧槽或安装槽中也可以夹固在不同的部位上。尽管如此，工件仍能稳定且少振地夹固在所述工件定位装置上。
工件尤其从由工作台限定的平面伸出并且因此在夹紧状态下在切割盘靠到工件上之前处在工作台和切割盘之间的空间区域内。
所述工件定位装置优选包括各一个步进马达和被该步进马达驱动的蜗轮蜗杆传动装置以使夹紧在夹紧装置中的工件围绕第一和/或第二转动轴旋转地定位。第一和/或第二机械式转动装置因此被构造成自锁式。由此可以确保稳定地夹持工件。
按照本发明的一种优选的实施方式，所述工件定位装置包括固定板和转动壳体。所述工件定位装置的固定板例如借助在工作台的夹紧槽或安装槽中的夹紧螺钉可拆卸地夹固在工作台上。所述转动壳体能围绕固定板转动地被支承，并且为了围绕第一转动轴线d转动地定位工件，所述转动壳体、特别是连同用于第一和第二机械式转动装置的第一和/或第二驱动马达一起围绕所述固定板转动。换句话说，为了围绕第一转动轴线d转动，几乎整个工件定位装置直至夹固的固定板，都发生了转动。这能实现所述工件定位装置的稳定的结构和精确的转动。
所述工件定位装置优选具有电馈入线，所述电馈入线例如用有时也称为能量链的弯曲电缆链柔性地围绕横向于x-z平面的y方向引导。
所述工件定位装置优选包括快速更换装置，夹紧装置能卡锁在该快速更换装置中，因而不同的夹紧装置能固定在所述工件定位装置上，但也能快速且简单地更换。
所述切割机优选还包括设备壳体，该设备壳体容纳切割盘、工作台、工件定位装置和/或被柔性地引导的馈入线并且限定了一个可封闭的工作室。所述设备壳体为此具有封闭罩，该封闭罩在执行切分期间封闭所述工作室，但在执行切分之前和之后能通过用户动用工件定位装置和工件。所述切割机因此有利地满足了高度的安全性要求并且使用高冷却剂压力的作业成为可能，因而确保了对切割盘和工件的充分的冷却。
所述切割机优选包括用于自动控制切分的程序控制装置。对所述工件定位装置的控制或对第一和/或第二转动装置的控制优选集成到了所述切割机的现有的程序控制装置中，因而该程序控制装置在切分之前以及在切分期间自动控制沿第一和/或第二方向的相对移动以及工件围绕第一和/或第二轴的转动，因而可以在x-z平面内的不同位置上并且带有工件的不同的转动位置的多次切分被前后相继地自动由所述程序控制装置操控。
所述切割机还优选具有带一个或多个按钮、例如旋钮和/或所谓的操纵杆的操作面板用于手动地操控第一和/或第二移动装置以及第一和/或第二机械式转动装置，以便能手动地起动针对期望的切分的起始位置。
尤其可以为了对期望的切分编程而手动地用一个或多个按钮起动沿在x-z-平面中的第一和/或第二方向以及关于工件的第一和/或第二转动位置的用于相应的切分的起始位置，并且将所述起始位置储存在程序控制装置中。相关的切割路径和必要时其它的切割参数如进给速度和/或脉冲式进给可以例如作为数值或检查框经由操作面板作为程序编入程序控制装置中。
所述切割机优选还包括针对切割盘的直径测量装置，该直径测量装置自动地例如在带有多次切分的切割任务内的每一次切分之前或按照用户要求在切分之间测量切割盘的直径。所述程序控制装置然后可以使程序控制装置的之前已经储存的针对在每一次测量后还有待执行的切分的起动行程和切割路径自动地在线与所测得的直径值相匹配，以便也在伴随多次单独切分的切割任务内补偿切割盘的不断的磨损。
本发明的主题也涉及一种用于固定在切割机的工作台上的工件定位装置，例如作为用于已经存在的切割机的加装部分。所述工件定位装置包括：用于将该工件定位装置夹固在切割机的工作台上的夹固装置；用于夹紧工件的夹紧装置；以及在执行切分之前或执行切分期间用于围绕第一转动轴线d对夹紧在夹紧装置中的工件转动地定位的第一机械式转动装置和/或用于围绕第二转动轴线e对夹紧在夹紧装置中的工件转动地定位的第二机械式转动装置，以便在不同的转动位置中执行切分，而无需手动重新夹紧工件。
本发明因此提供了了一种用于用旋转的切割盘加工工件的切割机，该切割机包括：
切割盘和用于驱动该切割盘的驱动马达，
用于夹紧工件的夹紧装置，
用于沿着一条或两条直线的方向以及额外围绕一条或两条转动轴线对工件机械地定位的机构，以及
用于使切割盘靠到工件上的直动机构，以便用切割盘在定位好的工件内执行切分。
下文中借助实施例并参考附图详细阐述本发明，其中，相同的和相似的元件部分地用相同的附图标注并且不同的实施例的特征可以相互组合。
附图说明
图中：
图1是本申请人的brillant275型切割机的立体图；
图2是按照本发明的一个实施例的切割机的局部立体图；
图3和图2一样，带有围绕竖直的轴线d转动的工件定位装置；
图4以前视图示出了图3的切割机；
图5和图2一样，带有已夹紧的工件；
图6是示例性的工件的立体图，伴随12次绘出的有待实施的切分作为复杂的切割任务；
图7是安装在切割机的工作台上的工件定位装置的立体图；
图8是工件定位装置的第一机械式转动装置的局部透明的俯视图；
图9是沿图8中的线9-9的竖直的横截面；
图10是沿图9中的线10-10的横截面；
图11是从下方观察工件定位装置的第二机械式转动装置的局部透明的视图；
图12是从上方观察图11的第二机械式转动装置的局部透明的视图；
图13是沿图12中线13-13的竖直的横截面；
图14是沿图13中线14-14的横截面；
图15是工件定位装置的立体图；
图16是用于圆柱形的工件的夹紧装置的立体图，带有用于快速更换装置的连接螺栓；
图17是图16的夹紧装置的局部剖切后的视图。
具体实施方式
图1示出切割机，更准确地说示出了本申请人的brillant275型湿式磨削切割机，该湿式磨削切割机可以如借助图2至5看到的那样用本发明加装。
参照图1至5，所述切割机10具有设备壳体12，该设备壳体限定了一个工作室14，该工作室可以借助能移动的封闭罩16被打开和封闭，以便获得对工作室14的动用权。在该工作室14中布置着一个切割盘22，在本例中是金刚石切割盘22，该切割盘由处在所述设备壳体12中的驱动马达驱动(在图中不可见)。在执行切分时，冷却剂喷嘴24负责相应地冷却切割盘22和工件。所述切割盘22由在本例中构造成枢转机构的直动机构26沿着y轴的方向下沉，以便靠到工件上以及执行期望的切分。
在工作室14中布置着工作台32，该工作台借助x-z移动装置34、36以能在x-z平面中二维地移动的方式被支承。通过一种程序控制装置42自动控制对所述工作台32沿x方向和z方向的机械的移动的操控以及切割盘22沿y方向的进给，其中，也可以手动地借助操纵杆44执行对各次切分的起始位置的操控。用操纵杆44可以使工作台32手动地沿x方向和z方向移动。可以通过触摸屏显示器46输入数值，例如期望的切削行程或切削深度。
在每一次切分之前，可以借助激光测量装置48自动或通过用户请求测量切割盘22的当前的直径，以便将切割盘22的累进的磨损自动地计入之前经编程的切分以及因此可以在正在运行的切割任务期间自动补偿在各次切分之间切割盘22的磨损。
工件定位装置50被夹固在工作台32上，该工件定位装置承载着快速更换板60，用于有待加工的工件80的夹紧装置70借助快速夹紧卡锁机构又固定在该快速更换板中。该工件定位装置50包括第一机械式转动装置52，该第一转动装置使所述工件定位装置50围绕竖直的第一转动轴线d转动，用箭头54象征性示出了所述转动。此外，该工件定位装置50还包括第二机械式转动装置56，该第二转动装置使夹紧装置70围绕垂直于第一转动轴线d的水平的第二转动轴线e旋转，用箭头58象征性地示出所述旋转。
因此夹紧到夹紧装置70中的工件80(图5)可以借助工作台32沿工作台平面x-z的两个方向x和z通过所述工作台32的移动而移动，并且额外可以借助所述工件定位装置50围绕两个轴线d和e转动，这意味着工件80的多种多样的定位可能性。由此即使在有多次切分的复杂的切割任务时也可以在不同的角度下以及沿不同的方向自动执行相应的切分，而无需手动的用户介入，特别是无需重新夹紧工件80。
图6示出了形式为内燃机的凸轮套的样品作为示例性的工件，在该凸轮套上作为复杂的切割任务应当执行总共12次切分a)至l)，例如用于在凸轮套的不同的部位上执行结构检验。用按本发明的切割机10能够使全部12次的切分a)至l)完全自动化并且无需重新夹紧工件80。凸轮套80在此在区段82的区域中夹紧到夹紧装置70中，如在图5和7中示出的那样。
参照图8至10，所述工件定位装置50具有下方的转动装置52。两相步进马达102经由马达轴104驱动蜗杆106，蜗杆又驱动蜗轮108。蜗轮108围绕齿轮圈110运行。顶板114用夹紧元件116牢牢地夹紧在工作台的槽118中，由此使所述工件定位装置50牢固地夹紧在工作台32上。通过蜗轮108到齿轮圈110的啮合，整个工件定位装置50通过步进马达102的驱动用其转动壳体51围绕顶板114或围绕转动轴线d转动。
用燕尾形引导结构120、121使第二转动装置56(图11至14)刚性地与第一转动装置52连接。
参照图11至14，第二转动装置56包括两相步进马达132，该两相步进马达通过马达轴134驱动小齿轮136。所述小齿轮136通过中间齿轮138和小齿轮140驱动蜗杆轴142。安放在该蜗杆轴142上的蜗杆144驱动蜗轮146，该蜗轮与驱动板148连接并且使该驱动板围绕转动轴线e转动。
参照图15至17，在驱动板148上固定着带有快速卡锁容纳部152的快速更换板60。所述夹紧装置70具有带快速夹紧销156的连接板154，所述快速夹紧销能卡锁在所述快速卡锁容纳部152中并且能方便地再次拆卸。由此可以以简单且快速的方式随相关的夹紧装置70使用和更换不同的工件。
对第一和第二机械式转动装置52、56的控制集成到了所述切割机10的程序控制装置42中。切割机10的操作面板161除了用于工作台32的x-z操控的操纵杆44外还具有两个旋钮162、164，用所述旋钮可以手动地控制第一和第二机械式转动装置52、56。因此可以对例如与图6中的凸轮套80的切割任务一样复杂的切割任务以如下方式进行编程，即，借助手动的操作元件44、162、164手动地起动各有待执行的切分的每一个起始位置。程序控制装置42然后自动储存手动起动的位置作为针对每一次有待执行的切分的相应的起始位置。然后可以通过触摸屏显示器46将切分的深度作为程序输入。紧接着关闭罩16，并且完全自动化地实施包括执行12次切分a)至l)在内的整个切割任务。程序控制装置42因此包括多位置进程，该多位置进程能实现前后相继地对多次切分步骤进行编程并且自动实施多次切分步骤，其中，编程可以逐步进行。
按本发明的切割机因此可以称为5轴切割机10。直线的轴x和z在此表示工作台32的二维的移动，y轴表示在切割盘22和工件80之间的进给方向，附加的轴线d和e表示两条转动轴线，工件80除了x-z移动外可以围绕所述两条转动轴线转动。
技术人员清楚之前说明的实施方式是示例性的并且本发明并不局限于这些实施方式，而是可以以多样化的方式变化，而不会脱离权利要求的保护范围。此外，结合切割机公开的所有特征也被认为与工件定位装置相关地公开，反之亦然。可知这些特征与它们是在说明书、权利要求和附图中公开还是另行公开无关，也与是否单独限定了本发明的重要的组成部分无关，即使这些特征和其它特征一起共同被说明。