具有机械化工具库的多轴加工中心的制作方法

具有机械化工具库的多轴加工中心
1.本发明涉及具有机械化工具库的多轴加工中心(multi-axis machining center)。
2.众所周知，多轴加工中心通常可包括安装在加工头上的机动化工具保持主轴，该加工头可相对于待加工的工件沿两个或更多个轴线移动，从而使工件经受不同的连续加工过程，例如铣削、镗孔、攻丝等。
3.主轴的轴线可以水平或竖直地布置。
4.还已知的是，为上述类型的加工中心提供机械化工具库(mechanized tool magazine)，主轴通过利用加工头的空间中的可移动性，从该工具库自动拾取要在各种加工步骤中使用的工具。
5.已知类型的工具库，尤其因其可靠性而受到赞赏，包括机动化工具保持滚筒(motorized tool holding drum)。在主轴具有水平轴线的情况下，工具保持滚筒可以布置成以其水平轴线面对主轴，并且与主轴的轴线成直角，以便将待拾取的工具提供给所述主轴。
6.为了提高生产率，加工中心还可以设置有安装在单个加工头上的多个平行主轴，以便同时加工多个工件。
7.尽管上述类型的加工中心因其加工精度和生产率两者而受到高度赞赏，因为它们能够在一次定位中对工件进行多次加工操作，但它们的局限性在于主要适用于加工中小型工件，例如汽车行业或工业部门的机械零件。
8.较大的工件，例如交通工具的底盘或车身的一部分，目前可以是在不同的机械工具上经历连续的加工过程，从而导致生产率和加工精度两者的急剧下降，因为工件每次从一个机械工具转移到下一个机械工具时都必须重新定位。
[0009]“多任务
″
机器是已知的，其能够在大型工件上执行不同的加工过程，但是它们在生产率方面也受到限制，因为它们设置有能够相对于多个轴线(例如五个轴线)移动的单个主轴。
[0010]
此外，已知的多任务机器尽管使用单个主轴，但非常笨重，因此难以放置在生产设施中。
[0011]
本发明的目的是提供具有机械化工具库的多轴加工中心，该加工中心能够加工大型工件，例如交通工具的底盘或车身的部分，同时具有与旨在加工中小型工件的加工中心基本上相同的加工多功能性和相同的尺寸。
[0012]
在这个目的内，本发明的目标是提供一种多轴加工中心，该多轴加工中心比目前已知的用于加工大型工件的多任务机器具有高得多的生产率。
[0013]
从下面的描述中变得更加明显的该目的和该目标以及其他目标通过具有权利要求1中描述的特征的加工中心实现，同时从属权利要求限定了本发明的其他有利的(尽管是次要的)特征。
[0014]
现在将参考本发明的一些优选但非排他的实施例更详细地描述本发明，这些实施例在附图中通过非限制性示例的方式示出，其中：
[0015]
图1是根据本发明的加工中心的示意性平面图；
[0016]
图2是图1的加工中心的示意性侧视图。
[0017]
参考图1和图2，根据本发明的加工中心10包括支撑结构12，该支撑结构在所示的示意性实施例中具有盒状轮廓，在支撑结构中限定了工作区ma。
[0018]
两个独立的滑架14
′
、14
″
由一对平行的水平轨道16a、16b滑动地支撑，该一对平行的水平轨道16a、16b固定在支撑结构12的升高位置，优选在上部端部处，并沿着纵向方向延伸。
[0019]
因此，两个滑架14
′
、14
″
中的每一个都可以沿着各自的纵向平移轴线x
′
、x
″
滑动。
[0020]
两个滑架14
′
、14
″
中的每一个支撑相应的滑动件18
′
、18
″
，滑动件18
′
、18
″
可以沿着相应的水平导向件20
′
、20
″
滑动，水平导向件20
′
、20
″
与滑架14
′
、14
″
是一体的并且沿着相应的横向平移轴线y
′
、y
″
延伸。
[0021]
每个滑动件18
′
、18
″
支撑各自的加工头22
′
、22
″
，加工头22
′
、22
″
又滑动地支撑在各自的竖直导向件24
′
、24
″
上，竖直导向件24
′
、24
″
与滑动件18
′
、18
″
是一体的并沿着各自的竖直平移轴线z
′
、z
″
延伸。
[0022]
特别地，加工头22
′
、22
″
在其下部端部处设置有叉形支撑件26
′
、26
″
(图2)，借助于叉形支撑件26
′
、26
″
，加工头22
′
、22
″
支撑工具保持主轴28
′
、28
″
，使得主轴28
′
、28
″
可以围绕水平旋转轴线yr
′
、yr
″
旋转。在该实施例中，水平旋转轴线yr
′
、yr
″
是固定的(相对于相应的加工头22
′
、22
″
)并且在横向方向上延伸。
[0023]
主轴28
′
、28
″
可以携带不同类型的工具用于诸如铣削、镗孔、攻丝等加工过程。
[0024]
根据本发明的优选实施例，支撑结构12具有基座，该基座包括通向排屑区的至少一个滑槽，有利地，该基座包括通向中心排屑区32的两个纵向互相相对的滑槽30
′
、30
″
。
[0025]
基座30
′
、30
″
支撑工件保持台34，在该实施例中，工件保持台34包括布置有竖直轴线并可围绕所述轴线旋转的盘状主体。
[0026]
在该实施例中，工件保持台34以纵向居中且横向偏移的位置布置，其目的将在下文中更详细地说明。
[0027]
以本身已知的方式，被加工的工件w(以虚线示意性示出)可以通过工件保持固定装置e(以虚线示意性示出)固定到工件保持台34。
[0028]
加工中心10设置有两个机械化工具库36
′
、36
″
，它们布置在支撑结构12的相对的纵向端部处，以便可分别被两个主轴28
′
、28
″
使用。
[0029]
在该实施例中，两个工具库36
′
、36
″
中的每一个都包括旋转工具保持滚筒38
′
、38
″
，旋转工具保持滚筒38
′
、38
″
在周边支撑多个工具40
′
、40
″
。旋转工具保持滚筒38
′
、38
″
被布置成使得它们的轴线是水平的并且平行于横向平移轴线y
′
、y
″
。在每个工具库36
′
、36
″
中，工具40
′
、40
″
沿着相应的工具保持滚筒38
′
、38
″
的两个成角度间隔开的行布置，所述行平行于相应的工具保持滚筒38
′
、38
″
的轴线延伸。
[0030]
主轴28
′
、28
″
利用各自的加工头22
′
、22
″
的空间中的可移动性，从各自的机械化工具库36
′
、36
″
中自动拾取要在各种加工步骤中使用的工具40
′
、40
″
。根据工具在工具夹持滚筒38
′
、38
″
上的位置，旋转该滚筒以便将一行或另一行工具提供给相应的主轴28
′
、28
″
。
[0031]
有利的是，工具库36
′
、36
″
中的每一者都设有护罩42
′
、42
″
，在该实施例中，护罩42
′
、42
″
固定到相应的工具保持滚筒38
′
、38
″
。在加工过程中，工具保持滚筒38
′
、38
″
旋转，
以将相应的护罩42
′
、42
″
导向工作区ma，从而隐藏相应的工具库36
′
、36
″
并保护其免受加工碎屑的影响。
[0032]
在替代实施例中，护罩可以独立于相应的滚筒移动。
[0033]
当然，加工中心的上述所有可移动部件都是通过常规类型的致动系统来机动化的，例如电动致动器、液压致动器和/或气动致动器，这些致动器以本领域常规的方式受到控制单元(未示出)的控制。
[0034]
电动/流体控制单元44(在图中用虚线示意性地示出)选择性地布置在支撑结构12的两个纵向端部中的一个处，处于间隔开的位置，以便形成接近工具库的操作者通道。
[0035]
自然地，支撑结构12可以在一个或更多个侧面上设置有检查门或窗(未示出)，其方式在本领域中是常规的。
[0036]
在操作中，待加工的工件w通过固定装置e固定在旋转台34上。
[0037]
工件w可以由两个主轴28
′
、28
″
同时加工，以便提高生产率，并且在某些情况下，甚至比已知的解决方案提高一倍。
[0038]
例如，主轴28
′
、28
″
可以在工件w的两个相对侧上执行相同的操作，或者通过从相应的工具库36
′
、36
″
拾取不同类型的工具来执行完全独立的不同的操作。
[0039]
在加工过程中，护罩42
′
、42
″
保护工具库36
′
、36
″
免受加工碎屑的影响，加工碎屑因此经由滑槽30
′
、30
″
落入碎屑收集区32。
[0040]
主轴28
′
、28
″
可以沿着三个笛卡尔轴移动，并且也围绕各自的横向旋转轴线yr
′
、yr
″
旋转。通过工件保持台34围绕其自身的竖直轴线的旋转提供了进一步的自由度，使得具有单一位置的任何大型工件可以基本上在任何方向和指向工作区ma的任何侧上被加工。
[0041]
在替代实施例中，叉形支撑件26
′
、26
″
可以围绕相应的竖直平移轴线z
′
、z
″
旋转(或者围绕平行于轴线z
′
、z
″
的相应的轴线旋转)。在这种情况下，工件保持台34可以是固定的或旋转的。
[0042]
如本领域技术人员可以理解的，本发明的一个优点是两个滑架14
′
、14
″
共享相同的轨道16a、16b，用于在纵向方向上平移。以这种方式，两个主轴28
′
、28
″
中的每一个都可以在纵向方向上“侵入
″
工作区的由另一个主轴占据的一半，从而提供高的多功能性。
[0043]
在该实施例中，旋转工作台的横向轴向偏移位置允许主轴28
′
、28
″
加工尺寸比水平导向件20
′
、20
″
的有效行程大(甚至基本上大两倍)的工件。
[0044]
已经描述了本发明的一些优选实施例，但是本领域技术人员当然可以在权利要求的范围内提供各种修改和变型。
[0045]
例如，每个滑架可以支撑两个滑动件，并且每个滑动件又可以支撑两个或更多个主轴，用于同时加工安装在工件保持台上的多个相对较小的工件。事实上，尽管其中描述和图示的加工中心已经被设想用于加工大型工件，例如汽车、航空、航海工业等中的底盘或车身零件，但是在实践中已经发现，相同的原理可以应用于加工中小型工件的加工中心，从而获得许多优点。
[0046]
此外，工件保持台的横向轴向偏移位置应被理解为本发明的有利但非必要的特征。
[0047]
允许加工中心的各种可移动元件平移或旋转的导向装置可以通过工业中常用的技术来提供，这些技术是本领域技术人员熟知的，例如使用滚子轴承的旋转支撑件或滑动
支撑件、低摩擦滑动件等。
[0048]
自然地，可旋转地支撑主轴28
′
、28
″
的叉形支撑件26
′
、26
″
可以由具有不同形状的旋转支撑装置代替，例如，旋转支撑件具有单个臂，而不是像叉子那样具有两个平行的臂。
[0049]
尽管上述类型的工具库因其可靠性而受到特别赞赏，但是一个或两个工具库当然可以是不同类型的，例如基于链的工具库。