专利名称：磨床和用于磨削纵向延伸工件的方法
技术领域：
本发明涉及一种磨床，带有与第一轴线定向的导轨，用于支承纵向延伸并在纵向上与第一轴线平行定向的工件的工件安装和固定装置，该装置可借助于作为进给传动装置构成的传动装置在导轨上移动，带有携带一定数量砂轮的至少一个主轴刀架，该刀架空间固定地设置在第一轴线的方向上并可与第二轴线和第三轴线平行移动，这两条轴线彼此并与第一轴线交叉分布，其中，主轴刀架在导轨纵向中心的区域内这样设置，使工件在工件安装和固定装置移动时借助于砂轮进行加工。
本发明还涉及一种用于在磨床上磨削纵向延伸的工件的方法。
背景技术：
DE880836公开了一种开头所述类型的磨床。
工具机床通常都在努力提高设备的生产能力。为此目的还尽可能将设备的装备时间降低到最低程度。在这种关系上公知各种各样的工具机床，其中同时处理两个工件，即一个在加工，而另一个在此加工期间装料或卸料。也就是说，利用加工时间首先将此前加工好的工件卸掉并装上一个未加工的新工件。在这些设备上因此需要两个工件保持装置，它们周期性交替设置在一个加工站和一个装/卸料站上。
在这种关系上例如公知使用旋转工作台，它们周期性对向以180°旋转并在彼此对角相对的位置上具有工件保持装置。刀具主轴的刀架或者刀具主轴在此方面处于旋转工作台的一侧上，而用于装卸工件的位置处于相对的侧面上。在这两个位置之间通常设置一个防溅壁，以便可以在装/卸料侧上操作工件，而不会使切削屑、钻孔冷却液和这类在此期间进入这一区域。
开头所述的DE 880 836公开了一种磨床，例如像在机床部件导轨的工具机床上所使用的用于磨削纵向延伸的导轨。这种公开的机床按照所谓的摆动式磨削法工作。在一种实施例中，所要磨削的导轨设置在水平工作台上，工作台在床身上可借助于未详细介绍的传动装置往复移动。移动方向在此方面与导轨的纵轴线相一致。大致在床身的半个长度上，在该床身的旁边竖立一个空间固定的立柱，上面设置一个从工作台上交叉突起的悬臂，可垂直移动以及环绕水平的和与导轨纵轴线平行的轴线回转。悬臂携带一个磨削主轴，该主轴可在悬臂上移动，环绕与主轴轴线垂直的轴线回转并在主轴轴线的方向上交叉进给。将所要加工的导轨在工作台上夹紧并在一个夹紧在磨削主轴上的砂轮上往复移动，直至达到所要求的最终尺寸。然后将加工好的导轨松开并夹紧一个未加工的新导轨。
这种公知磨床的缺点是，在夹紧未加工的导轨期间和在松开加工好的导轨期间不能进行加工，从而这种设备的生产率受到限制。
DE 40 15 570 A1公开了一种立式磨床。该设备以龙门结构构成。龙门具有多轴刀架，该刀架可沿龙门水平，也就是在所谓的Y-方向上以及垂直，也就是在所谓的Z-方向上移动。龙门跨越两个与龙门交叉分布的导轨，导轨也就是在所谓的X-方向上延伸。这些导轨上可移动设置各一个回转工作台。回转工作台具有一个工件保持装置以及一个传动装置，传动装置使回转工作台环绕垂直轴线转动。龙门在X-方向上固定并这样定位，使多轴刀架处于导轨一端的上面。这些末端构成一个加工站，而相对的末端构成一个装料站。
在这种公知的磨床上，将装料站上未加工的第一工件夹紧在回转工作台上。回转工作台然后借助于一未详细介绍的传动装置与该工件共同沿其导轨一直移动到相对端的挡块处，也就是一直移动到加工站并在那里定位。该传动装置因此仅为一个输送装置，而不是设备主轴，因为在输送回转工作台期间不进行加工。只是在回转工作台定位以后工件才借助于多轴刀架上存在的磨削刀具通过回转工作台环绕垂直轴线的旋转进行加工。在此加工过程期间，将未加工的第二工件在其装料站上的另一回转工作台上夹紧。只要第一工件的加工过程结束，一个回转工作台连同加工好的第一工件返回其装料站，而另一回转工作台连同第二工件在相反的方向上移动到其加工站内。然后反复这一过程。
这种公知磨床的缺点是，它仅适用于加工相当小的工件。此外，工件的加工只有在通过一个挡块确定的回转工作台通过定位固定的终端位置上才有可能，而与砂轮的相对运动通过单独旋转传动装置进行。工件的加工在回转工作台沿导轨移动运动期间既不具有也不可能，因为为此具有的传动装置不是位置可调的进给传动装置。
DE 32 11 170 A1公开了一种仿型磨床，其中，在一个空间固定的刀架上存在两个主轴。主轴在刀架上可以水平(Y)和垂直(Z)移动。处于刀架下面的是两个并排设置的工作台，它们可彼此独立或者共同沿一个第三轴线(Y)移动。主轴与各自一个工作台相对应。工作台在一个与刀架相距的位置上装载工件，其中，工件较大且扁平并也可以共同夹紧多个上下重叠置放的工件。各自的工作台在装料后连同处于其上面的工件移动到刀架区域内，并在那里在分配给该工作台的主轴和工作台的移动下加工工件。在此期间另一个工作台在其与刀架相距的位置上装料，并在另一个工件的加工过程结束后向刀架移动，其中，这些过程同样周期性反复。
这种公知磨床的缺点是，为每个工作台分配一个本身的主轴，从而增加了开支，而且主轴的加工能力仅利用了一半。工作台的可移动性因此受到限制，因为在这种磨床上仅能加工例如平面工件上的空隙这种有限的区域。
最后公知将各种各样的磨床用于磨削特别是导轨这种纵向延伸的工件。在Blohm公司销售的型号为“Profimat 2603K”的这种磨床上，带有三个砂轮的移动立柱处于X-导轨上。处于该导轨旁边的是一个空间固定的立柱，在其上端设置一个双工件保持装置。这种工件保持装置可环绕一个与X-轴线平行的轴线以180°步进式扭转。工件保持装置装有两个导轨，它们与X-轴线这样定向，使两个导轨之一具有砂轮，以便由该砂轮进行加工，而另一个导轨在远离加工侧的侧面上在加工完毕状态下卸料或装载毛坯件。移动立柱和空间固定的立柱与床身在此方面共同构成一个C形结构，它具有一定的弹性并因此使加工精度受到限制。
此外，公知也将龙门磨床用于加工导轨，其中，在龙门下面设置一个X-滑座。滑座上夹紧导轨，但不是直接，而是在由X-滑座的侧面输送的工件座上夹紧。这一点需要相当大的机械方面的开支。
发明内容
本发明的目的因此在于，对开头所述的磨床和方法作如下进一步构成，以避免这些缺点。特别是可以更高的精度和效率加工纵向延伸的工件。
在开头所述类型的磨床方面，该目的依据本发明由此得以实现，即在该导轨旁边具有与其平行的另一导轨，用于带有其他工件的其他工件安装和固定装置，导轨在其一个末端上构成装料站和加工站，用于由这些工件安装和固定装置保持的工件。
在开头所述类型的方法方面，本发明的目的依据本发明通过下列步骤得以实现j)将第一工件在处于第一导轨装料站的第一工件安装和固定装置上夹紧；k)将至少一个主轴刀架的至少一个砂轮调整到第一导轨上面的加工位置上；l)将第一导轨上的第一工件安装和固定装置在第一轴线的方向上一直移动到卸料站，与此同时借助于处于加工位置上的至少一个砂轮磨削第一工件的至少一个表面；m)基本上在步骤c)期间将第二工件在处于第二导轨装料站上的第二工件安装和固定装置上夹紧；n)将第一工件从第一工件安装和固定装置卸下；o)基本上在步骤e)期间将至少一个主轴刀架的至少一个砂轮调整到第二导轨上面的加工位置上；p)将第二导轨上的第二工件安装和固定装置在第一轴线的方向上一直移动到卸料站，与此同时借助于处于加工位置上的至少一个砂轮磨削第二工件的至少一个表面；q)基本上在步骤g)期间将第三工件在处于第一导轨装料站上的第一工件安装和固定装置上夹紧；以及r)循环反复步骤b)-h)。
本发明的目的因此完全得以实现。
本发明因此可以高精度和高加工能力加工特别是导轨这种纵向延伸的工件。工件利用工件安装和固定装置直接保持在处于机床上的X-导轨上，从而不存在明显的弹性。通过在X-导轨上周期性移动的工件安装和固定装置在装料站、加工站和卸料站之间的交替作业达到很高的生产能力，因为更换和夹紧时间减少到最低限度。两个工件保持装置仅使用一个主轴刀架或者一组主轴刀架形成主轴刀架的高度满负荷或最小开支。
一般工件在磨床的同一位置上装料和卸料。但在本发明的一种构成中，具有独立于装料站的卸料站。
这种措施的优点是，工件可以在一个方向上通过磨床，而且装料和卸料时的比例可以根据工件各自的状况确定。
在此方面，优选装料站和卸料站设置在主轴刀架的相对侧面上。
在本发明的实施例中，导轨的长度大于工件两倍以上。
这些措施的优点是，工件在装卸料时完全处于主轴刀架的外面并因此很容易接近。此外，可以使用更简单构成工件安装和保持装置所需返回运动的长导轨。
在依据本发明磨床的第一实施方式中，主轴刀架设置在龙门上。
这种措施的优点是，可将龙门造型稳定的结构用于非常高的加工质量。
而在一种可选择的实施方式中，主轴刀架设置在立柱上。
这种措施的优点是减少结构开支。
优选地在主轴刀架上设置可沿一个或者多个轴线移动的至少一个磨削主轴，作为选择或者补充，它也可以环绕一个或者多个轴线回转。
这种措施的优点是达到数字控制的主轴高度的灵活性。
在依据本发明磨床另一优选的构成中，至少一个修整器设置在纵向上与工件对中心的位置上。
这种措施的优点是，本来存在的运动单元同时也可以用于砂轮的修整。修整器对中心设置的优点是，可以在一道工序中加工并在此前或者此后直接位置精确地进行修整。
此外，在导轨之间设置一个防溅壁可以取得良好的效果。
优选工件磁性固定在工件安装和固定装置上。
作为选择，工件也可以固定在工件安装和固定装置上的工件座内。
在依据本发明磨床的实施方式中，刀架主轴作为多轴刀架构成。也可以具有至少两个，最好三个主轴刀架。
虽然本发明并不局限于此，但工件最好为导轨。
其他优点来自说明书和附图。
不言而喻，前面所述的和下面还要介绍的特征不仅在各自所列举的组合中，而且也可以其他组合或者单独应用，而不会偏离本发明的框架。
下面借助附图的实施例对本发明作详细说明。其中图1示出按照现有技术导轨的局部透视图；图2示出图1导轨按照现有技术进行磨削过程的透视示意图；图3示出龙门结构依据本发明磨床第一实施例的示意俯视图；图4示出依据图3磨床的侧视图；以及图5示出立式结构依据本发明第二实施例的示意侧视图。
具体实施例方式
图1采用10标注出现有技术中公知的工件，在所示的优选实施例中为导轨。工件10具有一个上面12、一个底面14以及一个第一导轨面16、一个第二导轨面18和一个第三导轨面20。对于导轨的功能来说重要的是，导轨面16、18、20处于相对于底面14的一个精确位置上，在该位置上以后旋接在例如床身上。
为磨削表面在现有技术中例如使用依据图2的砂轮设置。该设置包括一个第一砂轮22a、一个第二砂轮22b和一个第三砂轮26。第一和第二砂轮22a、22b为成型砂轮并在这种情况下与两侧对称的导轨相同。它们磨削三个导轨面。第三砂轮26为碗形砂轮并磨削底面14。按照这种方式所称的面在夹紧下磨削，从而其相对位置精确地与预先规定的数据相一致。
图3和4示出龙门结构构成的依据本发明磨床30的第一实施例。
磨床30具有一个床身32。处于床身32上的是龙门34，它与床身32固定连接并与所谓的水平Y-轴线平行延伸。龙门34跨越两个导轨35和35′，它们并排并与所谓的水平X-轴线平行分布，后者与Y-轴线交叉设置。垂直的第三轴线称为Z-轴线。磨床因此具有三个直线轴线X、Y和Z。
导轨35和35′各自具有两个导轨36a、36b或36a′、36b′。导轨35和35′上各自运行一个工件安装和固定装置38或38′，该装置按照滑座的方式可在导轨36a、36b或36a′、36b′上移动。为此目的，工件安装和固定装置38、38′各自具有一个本身的传动装置40或40′，由工具机床30的数控装置(未示出)控制。传动装置40不仅用于工件安装和固定装置从一个站向另一个站的移动。确切地说传动装置40是进给传动装置，它将预先规定进给的各工件在加工时沿各自的工件运动。
工件安装和固定装置38和38′结构相同。它们各自具有一个例如磁性夹紧装置这样的夹紧装置42或42′，用于接收工件44或44′。工件44或44′最好为图1中所示类型的导轨。出于这一原因工件安装和固定装置38和夹紧装置42相应纵向延伸构成。
在与工件44或44′对中心的位置上，工件安装和固定装置38和38′或者床身32上设置一个修整器46。
龙门34上引导一个主轴刀架50。主轴刀架50最好为多个砂轮的多轴刀架，例如与床身32的纵轴线对称设置的所示的第一砂轮52a和第二砂轮52b。其主轴利用轴线54a和54b表示。此外，第三砂轮56具有主轴58。三个砂轮52a、52b和56例如按图2中所示设置。但不言而喻也可以采用砂轮的其他配置。也可以将多个砂轮分布在多个主轴刀架上。
主轴刀架50整体可在三个轴线X、Y和Z上相对于龙门34移动。作为选择或者补充，单个主轴54a、54b和58也可以在这些轴线上移动和/或相对于这些轴线回转。
正如从图3可清楚地看到的那样，主轴刀架50基本处于导轨35和35′的中心。其长度在图3中采用L标注。主轴刀架50在图3的图示中与导轨35、35′左端的距离为k1，其中，数值k不必精确为0.5。重要的是工件44、44′无论是向右还是向左均可这样移动，使它们直接靠近那里以便例如装料和卸料。
在图3中导轨35、35′的中心区域作为加工站60或60′标注。处于其右侧的是装料站62或62′，而处于其左侧的是卸料站64或64′。
在导轨35和35′之间最好还有一个防溅壁66。
磨床30的工作原理如下
开始时工件安装和固定装置38移动到导轨35的右端(未示出)。第一工件44在那里的装料站62上在安装和固定装置38上夹紧。在此期间主轴刀架50连同主轴54a、54b和58进入图3所示的位置，该位置相当于工件44的加工位置。安装和固定装置38现在向左移动(X1)，并在工件44经过砂轮52a、52b和56时在加工站60上进行加工。工件44完全穿过加工站60，直至进入图3所示的位置。在该位置(卸料站64)上，可以将工件从安装和固定装置38上卸下。作为选择安装和固定装置38也可以向右返回移动，直至进入装料站62，该装料站然后为一个组合的装卸料站。
在工件44的加工期间，下个工件44′在装料站62′已经夹紧在第二安装和固定装置38′上。只要第一工件44的加工过程结束，主轴刀架50或主轴54a、54b和58就会进入导轨35′上面的加工位置内，从而下个工件′44通过安装和固定装置38′在导轨35′(XZ)上的移动可以在那里加工，而第一工件44被卸料。
这些过程周期性反复。
利用修整器46和46′可以在安装和固定装置38、38′移动通过时对砂轮进行必要的修整过程。
图5示出以立式结构构成的依据本发明磨床70的第二实施例。磨床70具有床身72，上面基本在纵向中心固定安装一个垂直立柱74。床身72上此外设置导轨75和75′，它们各自具有导轨76a、76b或76a′、76b′。导轨75和75′上运行安装和固定装置78和78′(轴线X1和XZ)，工件84和84′可以在上面夹紧。
主轴刀架90在立柱74上可在Z-方向上移动。主轴刀架上的主轴和砂轮出于概览的原因没有再次示出。就此而言和加工过程方面可以参照图3和4的说明。
权利要求
1.磨床，带有与第一轴线(X)定向的导轨(35；75)，用于支承纵向延伸并在纵向上与第一轴线(X)平行定向的工件(10；44；48)的工件安装和固定装置(38；78)，该装置可借助于作为进给传动装置构成的传动装置(40)在导轨(35；75)上移动，带有携带一定数量砂轮(22a、22b、26；52a、52b、56)的至少一个主轴刀架(50；90)，该刀架空间固定地设置在第一轴线(X)的方向上并可与第二轴线(Y)和第三轴线(Z)平行移动，这两条轴线彼此并与第一轴线(X)交叉分布，其中，主轴刀架(50；90)在导轨(35、35′；75、75′)纵向中心的区域内这样设置，使工件(44；84)在工件安装和固定装置(38；78)移动时借助于砂轮(52a、52b、56)进行加工，其特征在于，导轨(35；75)旁边具有与其平行的另一导轨(35′；75′)，用于带有其他工件(44′；84′)的其他工件安装和固定装置(38′；78′)；导轨(35、35′；75、75′)在其一端上构成装料站(62)以及加工站(60)，用于由工件安装和固定装置(38；78)所保持的工件(10；44；84)。
2.按权利要求1所述的磨床，其中，具有独立于装料站(62)的卸料站(64)。
3.按权利要求2所述的磨床，其中，装料站(62)和卸料站(64)设置在主轴刀架(50)的相对侧面上。
4.按权利要求1-3之一或多条所述的磨床，其中，导轨(35、35′；75、75′)的长度大于工件(44；84)两倍以上。
5.按权利要求1-4之一或多条所述的磨床，其中，主轴刀架(50)设置在龙门支架(34)上。
6.按权利要求1-4之一或多条所述的磨床，其中，主轴刀架(50)设置在立柱(74)上。
7.按权利要求1-6之一或多条所述的磨床，其中，主轴刀架(50)设置在可沿一个或者多个轴线(X、Y、Z)移动的至少一个磨削主轴(54a、54b、58)上。
8.按权利要求1-7之一或多条所述的磨床，其中，主轴刀架设置在可环绕一个或者多个轴线(X、Y、Z)回转的至少一个磨削主轴上。
9.按权利要求1-8之一或多条所述的磨床，其中，至少一个修整器(46)设置在纵向上与工件(44)对中心的位置上。
10.按权利要求1-9之一或多条所述的磨床，其中，在导轨(35、35′)之间设置防溅壁(64)。
11.按权利要求1-10之一或多条所述的磨床，其中，工件(44；84)磁性固定在工件安装和固定装置(38；78)上。
12.按权利要求1-10之一或多条所述的磨床，其中，工件固定在工件安装和固定装置上的工件座内。
13.按权利要求1-12之一或多条所述的磨床，其中，刀架主轴(50)作为多轴刀架构成。
14.按权利要求1-13之一或多条所述的磨床，其中，具有至少两个，优选三个主轴刀架。
15.按权利要求1-14之一或多条所述的磨床，其中，工件(44；84)为导轨。
16.一方法，用于在按权利要求1-12之一或多条所述磨床(30；70)上磨削纵向延伸的工件(44；84)，其特征在于以下步骤a)将第一工件(44)夹紧在处于第一导轨(35)装料站(62)上的第一工件安装和固定装置(38)上；b)将至少一个主轴刀架(50)的至少一个砂轮(52a、52b、56)调整到第一导轨(35)上面的加工位置上；c)将第一导轨(35)上的第一工件安装和固定装置(38)在第一轴线(X)的方向上一直移动到卸料站(64)，与此同时借助于处于加工位置上的至少一个砂轮(52a、52b、56)磨削第一工件(44)的至少一个表面；d)基本上在步骤c)期间将第二工件(44′)夹紧在处于第二导轨(35′)装料站(62′)上的第二工件安装和固定装置(38′)上；e)将第一工件(44)从第一工件安装和固定装置(38)卸下；f)基本上在步骤e)期间将至少一个主轴刀架(50)的至少一个砂轮(52a、52b、56)调整到第二导轨(35′)上面的加工位置上；g)将第二导轨(35′)上的第二工件安装和固定装置(38′)在第一轴线(X)的方向上一直移动到卸料站(64′)，与此同时借助于处于加工位置上的至少一个砂轮(52a、52b、56)磨削第二工件(44′)的至少一个表面；h)基本上在步骤g)期间将第三工件夹紧在处于第一导轨(35)装料站(62)上的第一工件安装和固定装置(38)上；以及i)周期性反复步骤b)-h)。
17.按权利要求16所述的方法，其中，工件(44)在同一站(62)上装料和卸料。
18.按权利要求16所述的方法，其中，工件(44)在主轴刀架(50)的一侧(62)上装料并在主轴刀架(50)的相对侧(64)上卸料。
全文摘要
磨床具有用于工件安装和固定装置(38)且与第一轴线(X)定向的导轨(35)。该工件安装和固定装置(38)支撑纵向延伸并在纵向上与第一轴线(X)平行定向的工件(44)，并可借助于作为进给传动装置构成的传动装置(40)在导轨(35)上移动。携带一定数量砂轮(52a、52b)的至少一个主轴刀架(50)空间固定地设置在第一轴线(X)的方向上并可与第二轴线(Y)和第三轴线(Z)平行移动。轴线(X、Y、Z)彼此交叉分布。主轴刀架(50)在导轨(35、35′)纵向中心的区域内这样设置,使工件(44)在工件安装和固定装置(38)移动时借助于砂轮(52a、52b、56)进行加工。导轨(35)旁边具有与其平行的另一导轨(35′)，用于带有其他工件(44′)的其他工件安装和固定装置(38′)。导轨(35、35′)在其一端上构成装料站(62)以及加工站(60)，用于由工件安装和固定装置(38)所保持的工件(44)。
文档编号B24B41/00GK1751852SQ200510106918
公开日2006年3月29日 申请日期2005年9月23日 优先权日2004年9月24日
发明者海因里希·穆沙特 申请人:克贝尔磨床有限公司