专利名称：多轴线机床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及多轴线机床，本实用新型描述了其实质特征。更具体地， 本实用新型有关用于执行高速铣削操作的数控多轴线机床技术领域。
背景技术：
通常，这种机床尤其在航天工业中用于由铝和复合材料制成的部件的外形 加工和铣削，且在汽车领域用于生产主模型、用于车体的模型、内部零件和模具。所述类型的多轴线机器包括由两竖直构件组成的框架、或门架，竖直构件 具有可滑动地或其它方式锚定在床体端部的第一端；所述机器还包括在与两竖 直构件的第二端之间延伸并与它们刚性关联的水平横跨构件。这种机器还包括在竖直构件上滑动并从而可定位成更靠近或更远离床体 的移动的水平构件、或梁。该床体提供工件固定的加工台。移动的梁通过其两相对端可滑动地联接到竖直构件并用于支撑可沿梁水 平穿过的车架。车架又承载具有刀夹的加工头，最适于加工操作的刀具夹持在 刀夹上。更具体地说，第一常规类型的多轴线机器装备有刀架，刀架具有一定自由 度，即相对可沿移动梁横向穿过的车架的旋转。在该情况下，加工台相对于机床的门架有两个自由度，其中该位置可相对 于门架平移和旋转。因而，机床具有五个自由度并能够正确地对工件执行需要的操作。但是实际上，这种类型的机床不能加工处理特别大的工件，因为在加工台 旋转期间，这么大的物件会与门架的竖直件干涉并实际上阻止工件相对于刀架 正确定位。在另一常规类型的机床中，刀架相对于可沿移动量横向穿过的车架具有两个自由度。具体地说，刀架安装在相对于车架沿垂直轴线延伸并可围绕该相同垂直轴 线旋转的空心轴上。在该情况下，加工台仅具有相对于门架的一个自由度，在于门架和位置之 间的相对平移。因而，机床具有五个自由度并能正确地对工件执行需要的操作。但是，对于第二类型的设计，刀具和机器之间连接的刚性由空心轴的刚性 提供，且因为当与车架和移动梁时相比，从车架延伸时空心轴的刚度明显较低， 不能确保高的加工精度。此外，因为所述刚度取决于空心轴从车架突出的部分，与给定水平的加工 精度一致的从刀具可传递到工件的负载不是恒定的，必须根据空心轴从刀架延 伸的距离计算加工时施加到工件的最大负载。申请人发现现有技术的多轴线机床在很多方面可以改进，尤其关于它们能 够达到的加工精度和适应性。实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种允许处理相当大的工件的多轴线机床，在 加工台旋转期间，避免这么大的物件与门架的竖直件干涉并阻止工件相对于刀 架正确定位。本实用新型的另一目的是提供一种能够确保高加工精度的多轴线机床。 本实用新型的多轴线机床，包括门架，与床体关联并具有容纳工件的加 工台；移动梁，沿水平方向延伸并可滑动地与门架关联并能够沿垂直方向运动； 车架，可滑动地与移动梁关联并能够沿水平方向运动；以及刀架，安装在车架 上，其中，刀架包括联接部分，附连到车架并且相对于车架围绕平行于垂直 方向的第一轴线可旋转；连接到联接部分的中心体以及与中心体关联的支撑 件，加工刀具保持在支撑件中；中心体相对于联接部分围绕平行于水平方向的 第二轴线可旋转。本发明可以获得以下优点由于刀架能够围绕两条正交的轴线转动，因此 可以直接安装在车架上，不需要使用任何的伸縮构件或空心轴型连接。因此，本实用新型的机床中的刀架刚度在整个加工过程中保持不变，藉此提供更高的精度。
另外，工具采用这样嵌入的刀架确保了刀具可把地址定在工件、甚至相当 大的物件上的任一点，因为工件和刀架都不会与机器的结构干涉。 此外，与机床刚性关联的门架可进一步提高加工精度。
最后，使用单件门架，及类似的单件车架和单件梁，可使机器可通过设计 成承载非常规负载的车辆方便地运输，并确保了现场的方便安装。
现以实例方式，借助于附图详细描述本实用新型，其中 图1示出了根据本实用新型的多轴线机床的侧视图； 图2是图l所示机器的正视图； 图3是图1的机器的细节的立体图。
具体实施方式
参照附图，标号1表示多轴线机床整体。
如图1所示，机床1具有与床体3相关联的门架2，床体又装备有加工台 4以容纳工件100。
具体地说，门架2包括在垂直方向"Z"延伸的第一竖直构件5和第二竖 直构件6，其中相应的第一端5a和6a沿床体3的两相对侧3a和3b设置。门 架2还包括刚性地与两竖直构件5和6关联、沿相同的构件5和6的第二端 5b和6b之间的基本水平方向延伸的第三构件7。
机床1还包括沿水平方向"X"延伸的梁8，可滑动地与门架2关联并因 此能够沿垂直方向"Z"移动。梁8通过可滑动地与两竖直构件5和6联接的 相对端8a和8b附连到门架2。门架2内的运动较佳地通过线性电动机产生。
如图1清晰的看出的那样，梁8从门架2悬伸以相对于门架在与竖直构件 5和6对齐的竖直轴线平行和隔开的平面上垂直滑动。
梁8装备有沿水平轴线"X"可滑动地安装的车架9，其底部9a承载具有 刀架10的加工头。车架9在远离两竖直构件5和6的一侧从梁8悬伸，如图1所示。
有利的是，刀架10可相对于车架9围绕表示为"C"和"D"的两相互垂 直轴线旋转。
这样构造的机床1具有五个自由度且能够实际上在工件IOO上执行任何加 工操作。
刀架10的五个自由度由围绕两轴线或旋转线"C"和"D"的两个角运动、 沿水平方向"X"和沿垂直轴线"Z"的平移运动、和沿"Y"表示的纵向方向 的平移运动给出。
最后指出的平移运动可由通过例如线性电动机使门架沿纵向方向"Y"相 对于床体3，因此也相对于加工台4横移得到。
在附图的较佳实施例中，沿纵向方向"Y"的平移通过使加工台4能够相 对于床体3移动得到。具体地说，加工台4包括工件IOO稳定地锚定在其上的 桌板ll，可沿床体3具有的沿平行于纵向方向"Y"的方向延伸的轨道12滑 动。因此，桌板11能够穿过门架2具有的开口，且工件IOO可设置在具有刀 架IO下方其表面的任何给定点。
因此门架2相对于床体3保持固定，且由于该技术方案消除了由于可滑动 门架2和相对床体3之间的复杂联接在刀架IO和工件IOO之间发生的校准(不 总是线性的)误差，可提高加工精度。
不考虑纵向方向"Y"的自由度是怎样确保的，无论如何，如上所述刀架 10可相对于门架9围绕两相互垂直轴线"C"和"D"旋转的技术方案确保了 在相同刀架10的部件上的较高刚性和加工精度。
实际上，刀架10直接安装在车架9上，不需要使用任何伸縮构件或空心 轴型连接；这样，刀架10—直保持与车架9相同的距离，无论采取什么操作 位置。
更具体地说，参见图1和3，刀架可围绕平行于垂直方向"Z"延伸的第 一轴线"C"旋转，并围绕平行于水平方向"X"延伸的第二轴线"D"旋转。
刀架10的两旋转轴线"C"和"D"是不相交的，第一轴线"C"位于比 第二轴线"D"更远离移动梁8，这样，刀架IO可采用适当过程描述的操作位置。在所示较佳实施例中，且尤其参照图3，刀架IO包括附连到车架9的底 部9a的联接部分13、连接到联接部分13与车架9相对的一侧的中心体14、 和附连到中心体14的支撑件15，加工刀具16保持在支撑件15中。
联接部分13可枢转地锚定在车架9上并因此可围绕第一轴线"C"相对 于车架9旋转，中心体14可枢转地锚定在联接部分13上并可围绕第二轴线"D" 相对于相同部分13旋转，且支撑件15与中心体14刚性地关联。
有利的是，支撑件15固定在中心体14上并悬伸成当围绕不相交的垂直轴 线"C"和"D"旋转时，加工刀具16保持在刀架10的尺寸包络面(dimensional envelope)的外侧，如图1和2所示。这样，刀具16不会与刀架10、车架9、 梁8或门架2干涉，且可加工工件100的所有部分，包括侧边缘和端部边缘。
此外，在所示较佳实施例中，门架2体现为一件，换言之，形成整体的第 一、第二和第三构件5、 6和7相互间没有其它连接构件。同样，移动梁体现 为一件，车架9也是同样。该特征有助于增加设备的加工精度，此外还在于不 需要对构件的任何热的和机械的变形进行计算和留余地，在现有技术中，这被 用于结合门架、移动梁和车架的各部件。
通过本实用新型克服了开始时指出的缺点，且适当地实现了所述目的。
首先且最重要的是，能够围绕两垂直轴线旋转的刀架可直接安装在车架 上，不需要可延伸的空心轴或其它这种构件。因而，根据本实用新型机器中刀 架的刚性在整个加工操作中保持恒定，于是提供更大的精确性。
此外，采用这样嵌入的刀架确保了刀具可把地址定在工件、甚至相当大的 物件上的任一点，因为工件和刀架都不会与机器的结构干涉。
因此本实用新型有几个重要的优点。
实际上，与机床刚性关联的门架可进一步提高加工精度。
此外，由于单件门架，同样单件车架和单件梁，可使机器可通过设计成承 载非常规负载的车辆方便地运输，并确保了现场的方便安装。
要指出的是，所述和所示的机床1能够处理长达2.5米宽达1.5米的工件。 机床1的额定心轴功率是45-50kW级。
权利要求1. 一种多轴线机床，包括门架(2)，与床体(3)关联并具有容纳工件(100)的加工台(4)；移动梁(8)，沿水平方向(X)延伸并可滑动地与所述门架(2)关联并能够沿垂直方向(Z)运动；车架(9)，可滑动地与所述移动梁(8)关联并能够沿水平方向(X)运动；以及刀架(10)，安装在所述车架(9)上，其特征在于，所述刀架(10)包括联接部分(13)，所述联接部分附连到所述车架(9)并且相对于所述车架(9)围绕平行于所述垂直方向(Z)的第一轴线(C)可旋转；连接到所述联接部分(13)的中心体(14)以及与所述中心体(14)关联的支撑件(15)，加工刀具(16)保持在所述支撑件(15)中；所述中心体(14)相对于所述联接部分(13)围绕平行于所述水平方向(X)的第二轴线(D)可旋转。
2. 如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述刀架(10)直接安装在 所述车架(9)的底部(9a)。
3. 如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述支撑件(15)刚性地与 所述中心体(14)关联并从所述中心体(14)悬伸。
4. 如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述刀架(10)的所述第一 旋转轴线(C)设置成到所述门架(2)的距离大于所述刀架(10)的所述第 二旋转轴线(D)到所述门架(2)的距离。
5. 如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述支撑件(15)围绕所述 第一轴线(C)和所述第二轴线(D)在多个位置之间旋转，其中关联的加工 刀具(16)保持在所述刀架(10)的尺寸包络面的外侧。
6. 如权利要求l所述的机床，其特征在于，所述移动梁(8)从所述门架 (2)悬伸。
7. 如权利要求l所述的机床，其特征在于，所述车架(9)在远离所述门架(2)的一侧从所述移动梁(8)悬伸。
8. 如权利要求l所述的机床，其特征在于，所述加工台(4)和所述门架 (2)具有相对于彼此沿垂直于所述水平方向(X)和所述垂直方向(Z)的纵向方向(Y)的平移自由度。
9. 如权利要求8所述的机床，其特征在于，所述门架(2)相对于所述床 体(3)固定，且所述加工台(4)能够相对于所述床体(3)沿所述纵向方向(Y)移动。
10. 如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述门架(2)包括平行于 所述垂直方向(Z)延伸的第一竖直构件(5)和第二竖直构件(6)，并具有 位于沿所述床体(3)相对两侧(3a， 3b)的相应第一端(5a， 6a)，还有刚 性地与所述第一和第二构件(5， 6)关联的第三构件(7)，该第三构件(7) 平行于所述水平方向(X)延伸，并在相对两端锚定在所述第一和第二构件(5, 6)上。
11. 如权利要求IO所述的机床，其特征在于，所述移动梁(8)从所述第 一和第二竖直构件(5， 6)悬伸并可在所述第一和第二竖直构件(5， 6)上滑 动。
12. 如权利要求9所述的机床，其特征在于，所述加工台(4)包括容纳 工件(100)的桌板(11)，所述桌板(11)沿着由所述床体提供的沿平行于 所述纵向方向(Y)的方向延伸的轨道(12)可滑动。
13. 如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述门架(2)实施为一单件。
14. 如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述移动梁(8)实施为一 单件。
15. 如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述车架(9)实施为一单件。
专利摘要本实用新型涉及一种多轴线机床，包括门架(2)，与床体(3)关联并具有容纳工件(100)的加工台(4)；移动梁(8)，沿水平方向(X)延伸并可滑动地与门架(2)关联并能沿垂直方向(Z)运动；车架(9)，可滑动地与移动梁(8)关联并能够沿水平方向(X)运动；以及安装在车架(9)上的刀架(10)。刀架(10)包括联接部分(13)，附连到车架(9)并且相对于车架(9)围绕平行于垂直方向(Z)的第一轴线(C)可旋转；连接到联接部分(13)的中心体(14)以及与中心体(14)关联的支撑件(15)，加工刀具(16)保持在支撑件(15)中；中心体(14)相对于联接部分(13)围绕平行于水平方向(X)的第二轴线(D)可旋转。
文档编号B23Q1/25GK201120551SQ20072014622
公开日2008年9月24日 申请日期2007年6月28日 优先权日2006年6月29日
发明者M·S·费拉里 申请人:Jobs股份公司