专利名称：有主轴箱的机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括至少一个主轴箱的机床，主轴箱用于一根或多根有轴头的刀具主轴，其中，主轴箱可以沿主轴轴线方向移动，机床的加工腔以一个壁为界，主轴箱通过一个口进入加工腔内以及刀具主轴在其前端带一个伸入加工腔内的工具。
背景技术：
此类机床是已知的。其中常见的是，沿主轴的轴线方向可移动地在主轴箱内或在所谓的顶尖套筒(Pinole)内设计一根或多根刀具主轴。
由现有技术已知例如一种机床和一种调整这种机床主轴位置的方法。在此方案中建议了一种有至少一根可在空间内定位的主轴的机床。在这里，主轴通过杆支承在可移动的滑架上。滑架的移动促使主轴在空间内定位。这就是说，主轴本身不是轨道导引或以这样的方式支承，而是以一个固定的位置伸入加工腔内。确切地说，在所提及的方案中涉及一种具有杆运动学的机床。这类机床考虑用于特殊的加工需要，而不适用于能采用具有所涉及类型的主轴箱的机床实现的加工领域。
此外例如规定在顶尖套筒体上设一导轨，它沿顶尖套筒的全部长度延伸。在这里将结构设计为设一垂直的钢罩，顶尖套筒通过它伸入加工腔内。此外在现有技术中还已知，顶尖套筒支承所述的导轨，因为由此可以实现不变的轮廓形状，这正好对于在进入加工腔的开口处密封加工腔是有利的。在这里，导轨的前面部分伸入加工腔内，也就是说当主轴箱或顶尖套筒朝主轴方向向前移动时。若设顶尖套筒用的滑架，则滑架处于罩的后方，亦即不在加工腔内。
若现在需要沿主轴轴线方向应实施大的行程的主轴箱，则存在这样的问题，即，主轴箱比较长的区域成为悬臂的。其原因是，第一个滑架在导轨上必须后移得相当远，只有这样才有可能实施沿主轴轴线方向大的行程。然而这种悬臂的设计带来的问题是导致主轴区振动的倾向。在这里应当注意，工作主轴是以非常高的速度旋转的，以及这种悬臂的主轴区有一个在共振的情况下导致相应地激励这种振动倾向的固有频率。
其结果是可以观察到刀具在工件上所谓的颤振，这在任何情况下都是不希望发生的，因为由此不仅会损坏刀具而且会损伤工件。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种机床，机床包括一根优选地装在主轴箱内的刀具主轴，它一方面可以实施沿主轴纵轴线方向大的行程，以及另一方面有足够的稳定性，以避免产生不希望的振动。
本发明为达到此目的从前面已说明的现有技术出发并建议，提供一种有至少一个用于一根或多根有一轴头的刀具主轴的主轴箱的机床，其中，主轴箱可以沿主轴轴线方向移动，以及机床的加工腔以一个壁为界，主轴箱通过一个口进入加工腔内以及刀具主轴在其前端带一个伸入加工腔内的刀具，这种机床的特征在于，设至少一个可以在至少一根导轨上运动的用于主轴箱的滑架，以及主轴箱带所述的滑架。采用按本发明的机床设计，现在可以实施沿主轴纵轴线方向大的行程，与此同时主轴有足够的稳定性。现在避免了不希望的振动，因为滑架支承主轴箱并使之足够稳定。由此，尤其避免了基于主轴的起振运动造成刀具的起振(Aufschwingen)而导致不希望的所谓颤振或不希望的不平衡。主轴本身不再如在行程长度相同时按现有技术需要的那样在尺寸上设计为悬臂的。因此，现有技术中存在的如上面所述的问题以非常完美的方式得以解决，也就是说，令滑架由包括刀具主轴的主轴箱或顶尖套筒携带并由此获得足够的稳定性。导轨以相同的方式采取其他技术措施稳定化，这在下面还要详细说明。
与由现有技术已知的采用杆运动学的机床方案相比，按本发明现在所建议的方案的区别在于，主轴箱支承在导轨上。因此主轴箱不能在空间内自由定位，而是只能有导引地定位。但与有主轴箱的机床相比，在这里所建议的方案的优点是，主轴箱可以相当远地移出加工腔内部。这尤其可以在没有由现有技术已知的有害的振动或导致有害的起振的情况下实现。此外在采用杆运动学的机床中主轴或主轴箱装在固定板旁或上。固定板再通过杆与机架或在机架上导引的杆的滑架连接。定位通过移动滑架进行，由此可使杆作用在固定板上或主轴或主轴箱上。这是一种完全不同的机床设计方案，如上面已提及的那样，这种设计方案允许在加工腔内至少在不同的高度位置自由定位。与之相比，现在所建议的方案结构简单以及主轴可以更多地移入加工腔内，与此同时不损失其稳定性。与按现有技术的方案以及采用杆运动学的机床的方案相比，在目前所建议的方案中加工腔的密封也能简单得多地实现。在采用杆运动学的机床中例如要求设计相对于加工腔可伸缩的罩，只有这样才允许在不同的高度位置作不同的定位，与此同时又不弄脏驱动区或主轴支承装置。
按本发明的机床的一项进一步发展规定，一根或多根导轨伸入机床的加工腔内。由此达到在需要时主轴能足够远地移入加工腔内。导轨本身不妨碍加工过程，因为它们只是如此程度地伸入加工腔内，即一方面是按需要以及另一方面又不限制要加工的工件的运动自由度。此外，要加工的工件也可以定位在其中设有导轨的平面的上方，以避免冲突。这在技术上可以采用常见的形式实现。
按本发明的一项优选的方案规定，至少一个滑架通过壁的开口移动。采用按本发明的设计，现在滑架可以移入加工腔内，以及刀具主轴可以沿主轴的轴线方向(Z方向)实施大的行程长度。在已知的结构中滑架始终留在壁的后面，因为它位置固定地设置以及顶尖套筒带此导轨。由此还导致降低振动倾向的另一个贡献，因为在沿主轴Z方向的行程非常大的同时明显地缩短了主轴悬臂长度。
按本发明另一项进一步发展的特征在于，在壁上设一根伸入加工腔内的梁(Balkon)，它支承导轨。这项措施也在总体上有利于稳定化。尤其是它不同于大多设计为细长的导轨。采取这项措施更进一步减小振动的倾向。与此同时提供可能性，在行程长度很大的情况下可靠和稳定地支承导轨。优选地，基于稳定性的要求设法将这些导轨设计成整体。
与上述方案不同，按本发明的另一项修改规定，设一个支承导轨的托架或支座，在托架或支座上设一根伸入加工腔内的梁。主轴装置例如位置固定地设计在一支座上，以及只允许刀具沿主轴轴线方向，亦即沿Z方向运动。在这种情况下主轴设在一支座上。按另一种方案，导轨处于托架上，这种托架例如也称为横向移动的托架。由于或在支座上或尤其在托架上设梁，使梁准确地实施与其余的导轨相同的运动。
在这方面有利的是，壁例如由托架或支座固定。在这里壁例如设计为伸缩式的，这尤其在为支承主轴设一个托架的情况下。
上面所说明的本发明的方案既可以考虑用于有一根(必要时宽而稳定的)导轨的设计中，也可以考虑用于有多根导轨的设计中。因此按本发明的一项进一步发展规定，在机床上尤其在主轴箱的下面固定和彼此相隔距离地设两根或多根导轨。采取本措施达到整个主轴箱或旋转的主轴进一步地稳定化。由于支承在两根导轨上，保证有比例如只有一根导轨的设计中所提供的更好的支承。这在总体上也能更加有利于这种两侧导引的主轴箱的整个结构设计。
按本发明规定，不只是一根主轴随主轴箱一起运动，而是按本发明也完全可以在一个主轴箱内支承或定位多根主轴。
本发明的特征还在于，主轴箱有多个滑架，以及，布设在离刀具最近处的滑架相对于刀具后移。采取此措施达到，主轴箱可以很远地移入加工腔内，与此同时不会损失所必要的稳定性以及尽管如此也不会造成要不然必要的长的悬臂。
有利的是，梁有主轴箱的宽度。与前面说明的所有措施一样，这同样导致整个移动的结构进一步的稳定化。进一步减小振动和防止起振。采用有这种梁的机床设计，除了可能的行程加长外，还做到必要时不增大主轴箱的悬臂长度，相反可以减小主轴箱的悬臂长度。在这里，梁的长度尺寸确定为，使之大体等于反正要伸入加工腔内的轴头的再加上刀具的长度，并因而在维护工作时或更换工件时不受干扰。
按本发明的机床的另一方面在于，设至少一个与主轴箱一起移动的保护装置。它例如设计和布置为，能避免伸入加工腔内的导轨被弄脏。在这方面尤其重要的是，在滑架前移时清洁导轨。因此恰当的是，除了保护导轨外同时采取一些措施，这些措施使得在前移到加工腔内时同时清洁一根或多根导轨。本发明在这两方面都提供。
为此，例如根据按本发明的机床的一项有利的进一步发展规定，保护装置设计为罩，例如设计为U形的围绕主轴箱并向下开口的薄板件并固定在主轴箱上。采取此措施已经达到，由于加工释放出的切屑以及可能还有冷却或冲洗剂不会到导轨上和主轴箱上。
按上面说明的进一步发展的一项设计的特征在于，在罩上或在加工腔的壁上设一个至少部分遵循开口的轮廓形状的刮片。薄板罩与刮片的这种组合是非常有利的，因为由此可无需昂贵的机器技术方面的花费，以简单的方式不仅保证运动的机器部分的保护，而且保证其清洁。例如在主轴箱从加工腔返回时同时刮去可能在那里粘附的冷却或冲洗剂以及切屑。因此罩与刮片共同作用并保证主轴箱和导轨有始终清洁的表面，由此当然也不会损害滑架的可运动性。
与前面所说明的原理相反，按本发明的一项进一步发展规定，在壁上或在开口内为了主轴箱能进入加工腔内设一隧道作为保护装置，以及刮片固定在主轴箱上并随主轴箱移动。由此同样达到持续地保持主轴箱清洁。在这里只应保证刮片设在前端部上，也就是说设在面朝加工腔的端部，以防止切屑或冷却及冲洗液进入主轴箱的后部。
按本发明的机床的一项进一步发展规定，作为保护装置采用主轴箱的平滑的衬里，它由一块在主轴箱的侧面向下延伸的薄板构成，薄板也覆盖住导轨。为保护这两个机器部分这是一种非常完美的方案。
本发明的特征还在于，设一个随主轴箱移动的刮条，它与导轨或在加工腔的壁内用于主轴箱的开口的轮廓形状相对应。
在这方面有利的是，刮条设计为多部分组成。这在技术上可以简单地做到并保证完美地保护主轴箱和导轨。
按另一种方案规定，刮条由一块带刮具的特殊的型板构成。在这种情况下刮条设计为整体式的，其中，型板与期望的在导轨区域内和/或主轴箱下方的轮廓形状相匹配，以及此型材在其端侧与例如橡胶的相应的密封唇连接，以便构成刮具。本发明既包括所述刮条的整体式设计，也包括这种刮条由多部分组成的设计。
刮条在这里当然也可以有唇边。有利地还有如按本发明的一项进一步发展所规定的那样，刮条的另一个部分设在主轴箱下方。这同样是一项有效的结构性措施，它使刮条在主轴箱下部内的匹配易于进行，因为通常在此部分内轮廓形状比上部要复杂一些，在上部可以表示为平滑的轮廓形状。
还可以发现有利的是，在主轴箱朝加工腔方向指的端部设防污物的毛刷。这些毛刷尤其保护导轨与滑架在其中配合作用的区域。与此同时毛刷规定用于当它们前移和返回时清洁导轨。
为了增加应穿过刀具主轴的可能的运动轴线，按本发明设置一个托架，它支承用于主轴箱滑架的导轨和至少可以横向于主轴纵轴线移动。采取此措施可以达到主轴进一步的可移动性，例如除Z方向外可以沿机床的X和Y方向移动。
本发明还提供一种用于机床的主轴箱，它的特征在于，它带一个滑架，滑架可以在机床的尤其如前面已说明的机床的加工腔内的导轨上运动。这种主轴箱规定用于补充装备某些尚未配备此类主轴箱的机床。在前面针对机床说明的所有优点，当主轴箱安装在机床中时，以相同的方式对应到主轴箱。
特别有利的是，将按本发明的主轴箱设计为令主轴箱有多个滑架，以及布设在离刀具最近处的那个滑架相对于刀具后移。由此达到一定的悬臂长度。在这种情况下主轴箱有能力以这样的方式在导轨上运动，即，使滑架可以穿过构成加工腔边界的壁移动。
本发明还提供一种用于清洁导轨，尤其清洁在如前所述的机床中主轴箱导轨的方法。此按本发明的方法的特征在于下列工艺步骤的顺序-主轴箱移入机床的加工腔内；
-设在主轴箱上的刮条一直向前移动到导轨伸入加工腔内的端部，以及在此过程中同时刮除存留在导轨上的污物，以及-接着使主轴返回。
如前所述，此方法保证在正常的加工过程中在正常的主轴运动时清洁导轨。但按相同的方式也可以单独清洁，也就是说专门实施清洁的目的，此时相继实施前面已说明的工艺步骤。
上述方法的一项进一步发展的特征在于，设在主轴箱上的毛刷至少在主轴箱返回时保护或清刷导轨。
在这一方面特别指出，所有针对设备说明的特征和特性，在一定意义上来说，也可以转至有关按本发明的方法的表述中和可以在本发明的意义下加以利用并作为一起公开的内容。反过来也是如此，这意味着，只是针对方法列举的结构的亦即设备方面的特征也可以在设备的权利要求的范围内考虑和提出要求，并同样算作发明和公开的内容。
下面借助实施例进一步说明本发明。
其中图1 从加工腔看机床一部分的视图；图2 轴头的侧视图；图3 轴头处于另一个加工位置时的另一个侧视图。
具体实施例方式
图1表示从加工腔I方向看机床的一部分。在这里用符号1表示主轴箱。刀具主轴本身用数字2表示。轴头3最远伸到加工腔I内并支承加工刀具。加工腔I以壁4为界，壁4有开口11，主轴箱1可通过口11前移和返回。
按本发明，主轴箱1有能力沿Z方向，亦即沿主轴纵向，实施大的行程。为了使导轨5尽可能好地防止受在周围飞舞的切屑的污染，设一保护装置。
在本例中保护装置由一个罩8构成，它随主轴箱一起移动并因此固定在主轴箱上。
罩8例如用一块U形弯折的薄金属板加工而成，在这里，此U形板人上方套在主轴箱1上，使U形向下开口。罩8的侧面向下延伸到这样的程度，即，使罩向下超过导轨5伸出。
除了作为罩8装在主轴箱1上的这一块单独的U形薄板外，当然还可以相应地设计主轴箱1的外壳。
保护装置或罩8在这里与刮片13配合作用，它固定在壁4的L形板上以及依随开口11的轮廓形状。刮片13在这里覆盖在罩8与壁4之间可能的间隙。与此同时通过主轴箱1的前进和后退运动扫清处于罩8上的污物。
在主轴箱1下方设刮条9。它例如由一个或多个部分9/1组成。刮条本身有相应的装置用于密封一个可能的间隙。刮条9随主轴箱1移动。刮条9在这里既围绕着导轨5的轮廓也围绕着在主轴相1下方的其余下部区，亦即罩8留空的区域。
数字7表示梁，导轨5支承在梁7上。
图2表示按本发明的机床一部分的侧视图。这一部分主要涉及主轴箱1，按本发明它带一些滑架6。滑架6在导轨5上运动。导轨5再由梁7支承。梁7尤其伸入机床的加工区I内，因此主轴箱1可以相当远地向前移入加工腔I内，与此同时不必担忧悬臂过长造成的负面后果，亦即处于振动状况并与之相关联的起振(Aufschwingen)。主轴箱1可以沿用双向箭头表示的主轴纵轴线方向Z移动。梁7、各导轨5，在图示的实施例中设在一个托架14上，托架可以横向于Z方向移动。
符号12表示毛刷，它装在主轴箱1的前端部以及主要保护并与此同时清洁导轨5。数字9表示一个一起移动的刮条，它同样设置用于保护导轨5。数字4示意性地表示加工腔I的壁4。借助刮片13密封例如在主轴箱上边缘处向加工腔I方向的壁4。
图3表示图2的侧视图，但处于主轴箱1的主轴进一步前推后的位置。可以清楚看出，主轴箱1比例如图2中表示的远得多地伸入加工腔I内。借助图3的视图可以特别清楚地说明按本发明的优点，由图可以看出主轴或主轴箱1移入加工腔I内能有多远，与此同时又不必担忧起振(Aufschwingen)。按本发明的这种实施形式这一点还通过梁7达到，梁7支承导轨5，导轨5伸入加工腔I的距离大体相当于轴头3再加上刀具在加工腔I内处于最远的回撤位置时。由此按本发明的要求，亦即主轴具有更高的稳定性以及避免起振和刀具在工件上颤振，可以通过显著和有效的方式达到。所有其他的符号和特征已在前面的图中说明，所以不再重新介绍。
与该申请一起提出并后附的权利要求书，是为了表述一种寻求无偏见的保护的愿望。
在这里，如果在更详细地考查特别是相关的现有技术情况下，如果得出一个或者另一个特征对本发明的目的虽然有用，但并非是绝对重要的话，那么不言而喻，现采用的表述，特别是在独立权利要求中，不再具有这种特征。
在从属权利要求引用部分建立的引用关系，表示通过各从属权利要求的附加特征来限定独立权利要求的主题而得出的进一步结构。然而，它们不能理解为放弃对引用的从属权利要求的附加特征获得独立的、具体的保护。
到目前为止仅在说明书中公开的特征，在后续程序中，例如为划清与现有技术的界限，从本发明的重要意义上讲是可以加入权利要求请求保护的。
仅在说明书中公开的特征或者还有包括大量特征的权利要求中的单项特征，为划清与现有技术的界限，随时可以收入第一权利要求中，具体地说，这些特征可能是连同其他特征一起被提到的，或者与其他特征一起达到特别有益的结果。
权利要求
1.包括至少一个主轴箱(1)的机床，主轴箱用于一根或多根有轴头(3)的刀具主轴(2)，其中，主轴箱可以沿主轴轴线方向(Z)移动，机床的加工腔(I)以一壁(4)为界，主轴箱通过一个口进入加工腔内以及刀具主轴在其前端带一个伸入加工腔内的刀具，其特征为设有至少一个可以在至少一根导轨(5)上运动的用于主轴箱(1)的滑架(6)，以及主轴箱(1)承带着所述的滑架(6)。
2.按照权利要求1所述的机床，其特征为导轨(5)伸入加工腔(I)，和/或至少一个滑架(6)通过壁(4)的口(11)移动。
3.按照前列诸权利要求中一项或多项所述的机床，其特征为在壁(4)上设一根伸入加工腔(I)内的梁(7)，它支承导轨(5)。
4.按照前列诸权利要求中一项或多项所述的机床，其特征为在机床上尤其是在主轴箱(1)的下面固定地和彼此相隔距离地设至少两根导轨(5)。
5.按照前列诸权利要求中一项或多项所述的机床，其特征为设一个支承导轨(5)的托架(14)或支座，在托架(14)或支座上设一根伸入加工腔内的梁(7)，和/或壁(4)由托架(4)或支座固定。
6.按照前列诸权利要求中一项或多项所述的机床，其特征为主轴箱(1)有多个滑架(6)，以及，布设在离刀具最近处的滑架(6)相对于刀具后移。
7.按照前列诸权利要求中一项或多项所述的机床，其特征为梁(7)有主轴箱(1)的宽度，和/或梁(7)的长度尺寸确定为，使之大体等于伸入加工腔(I)内的轴头(3)的长度连同刀具的长度。
8.按照前列诸权利要求中一项或多项所述的机床，其特征为设至少一个与主轴箱(1)一起移动的保护装置，和/或保护装置设计为罩，例如设计为U形的围绕主轴箱(1)并向下开口的薄板件(8)，并固定在主轴箱(1)上，和/或在罩上或在加工腔(I)的壁(4)上设一个至少部分依随开口的轮廓形状的刮片(13)。
9.按照前列诸权利要求中一项或多项所述的机床，其特征为在壁(4)上或在开口内设一个隧道作为保护装置，以及刮片(13)固定在主轴箱(1)上并随主轴箱移动，和/或设一个平滑的主轴箱衬里作为保护装置，它由一块在主轴箱(1)侧面向下延伸的薄板(8)构成，薄板(8)也覆盖住导轨(5)。
10.按照前列诸权利要求中一项或多项所述的机床，其特征为设一个随主轴箱(1)移动的刮条(9)，它与导轨(5)或在加工腔(I)的壁(4)内用于主轴箱的开口(11)的轮廓形状相对应，和/或刮条(9)设计为多部分组成或由一块带刮具的特殊的型板构成，和/或刮条(9)有唇边，和/或刮条(9)的另一个部分(9/1)设在主轴箱(1)下方。
11.按照前列诸权利要求中一项或多项所述的机床，其特征为在主轴箱(1)朝加工腔(I)方向指的端部上设防污物的毛刷(12)，和/或设一个托架(14)，它支承用于主轴箱(1)滑架(6)的导轨(5)并至少可以横向于主轴纵轴线移动。
12.机床的主轴箱，用于安装一根或多根各带一刀具的刀具主轴，其特征为主轴箱(1)带至少一个滑架(6)，它可以在机床的尤其是按照前列诸权利要求中一项或多项所述的机床的加工腔(I)内的导轨(5)上运动。
13.按照上列权利要求12所述的主轴箱，其特征为主轴箱(1)有多个滑架(6)，以及，布设在离刀具最近处的那个滑架(6)相对于刀具后移。
14.用于清洁导轨尤其是按照权利要求1至12中一项或多项所述的机床内主轴箱导轨的方法，其特征为主轴箱移入机床的加工腔内，此时一个设在主轴箱上的刮条一直移动到导轨的伸入加工腔内的端部，以及在此过程中同时刮除存留在导轨上的污物，并且接着使主轴回移。
15.按照权利要求14所述的方法，其特征为设在主轴箱上的毛刷至少在主轴箱返回时保护或清刷导轨。
全文摘要
本发明涉及一种包括至少一个主轴箱的机床，主轴箱用于一根或多根有轴头的刀具主轴，其中，主轴箱可以沿主轴轴线方向移动，机床的加工腔以一个壁为界，主轴箱通过一个口进入加工腔内以及刀具主轴在其前端带一个伸入加工腔内的刀具。本发明的特征在于，设至少一个可以在至少一根导轨上运动用于主轴箱的滑架，以及主轴箱承带着所述的滑架。
文档编号B23Q1/01GK1654145SQ20051000827
公开日2005年8月17日 申请日期2005年2月7日 优先权日2004年2月13日
发明者海因里希·卢茨 申请人:格鲁博-工厂布克哈特格鲁博E.K.