專利名稱：高效銑－車機(jī)床及加工特別是眼鏡鏡片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一高效銑—車機(jī)床(Fras-und Drehmaschine)及加工特別眼鏡鏡片的方法。本發(fā)明在這里特別涉及工業(yè)上加工諸如聚碳酸脂、CR39和所謂的“高指數(shù)(High Index)”材料的塑料眼鏡鏡片上的處方配鏡表面(Rezeptflache)。
背景技術(shù)：
通常在加工塑料眼鏡鏡片時(shí)，存在有塑料注塑成的眼鏡鏡片毛坯，也稱之為“坯料”，它具有一標(biāo)準(zhǔn)化最終加工成帶有諸如球面形或漸進(jìn)形式的外凸表面。一般呈凹陷的內(nèi)表面或處方配鏡表面借助于切削加工可獲得一球面形、非球面形、復(fù)曲面形、非復(fù)曲面形、漸進(jìn)形或自由形式幾何形(例如，滑視表面(Gleitsichtflache))，視所希望達(dá)到的光學(xué)作用而定。在內(nèi)表面加工時(shí)，典型的傳統(tǒng)工序根據(jù)具有其外表面的眼鏡鏡片毛坯的下料，在坯料上進(jìn)行一銑削或車削加工工序，以形成光學(xué)作用的形式，一般地，其后接著進(jìn)行精磨或拋光加工工序，以達(dá)到必要的表面質(zhì)量。
在眼鏡鏡片的工業(yè)生產(chǎn)中為了加快加工工序，人們已經(jīng)知道將兩片眼鏡鏡片同時(shí)進(jìn)行加工。于是，如本申請(qǐng)人一樣，日本的Haruchika公司(US 4,662,119)和意大利的Come公司(見公司EFOP的EP 0 090 752 A1)已經(jīng)在八十年代制造了加工球面形眼鏡鏡片的機(jī)器；本申請(qǐng)人還生產(chǎn)出用于加工復(fù)曲面形眼鏡鏡片的多工位自動(dòng)線。該多工位的設(shè)備由用于磨削、精磨和拋光的個(gè)別的機(jī)器組成，借助于一體的或外部的裝載系統(tǒng)對(duì)它們進(jìn)行送料。為了將眼鏡鏡片從一個(gè)加工工位傳送到下一個(gè)工位，需要設(shè)置皮帶、線性氣缸或?qū)к?傳動(dòng)桿。機(jī)器部分地安裝在一共同的底架上，這是對(duì)工件的傳輸需保證單元彼此位置精確定位的部分。然而，還涉及到具有單獨(dú)工作空間的個(gè)別機(jī)器，它們總借助于單獨(dú)的裝載設(shè)備進(jìn)行送料，它們又必須用來將工件從一個(gè)加工工位傳輸?shù)较乱粋€(gè)附加的設(shè)備。
此外，還知道特別用于眼鏡鏡片預(yù)加工的銑削機(jī)床(EP 0 758 571 A1)和用于塑料眼鏡鏡片精加工的高速刀具車床(Fast-Tool-Drehmaschine)，在該種車床中，車刀不是線性地作往復(fù)運(yùn)動(dòng)(WO 02/06005 A1)就是轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(WO 99/33611 A1)，進(jìn)行高動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)，以便能用車床加工方法制造出非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的透鏡表面，以及組合的銑削-車削機(jī)床(EP 1 291 106 A2)。于是，完全在一機(jī)器中完成銑削和車削，連續(xù)系列地加工眼鏡鏡片先進(jìn)行銑削，接著進(jìn)行車削。在銑削工序中，機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)部分不被利用或不能被利用，相反，在車削工序中，銑削部分不被利用或不能被利用，這樣，在每一加工單元中，產(chǎn)生很大的靜止停車時(shí)間。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的上述狀況，需要進(jìn)一步尋找解決方案，它能利用機(jī)器內(nèi)部計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)-軸系，大大地降低迄今為止特別用于工件操作所必需的費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一盡可能價(jià)格有利、全自動(dòng)的高效銑—車機(jī)床，并給出一同樣價(jià)廉高效的方法，憑借這樣的機(jī)床和方法，可在極其短的時(shí)間內(nèi)，以高的切削效率和高的表面精度和表面質(zhì)量加工包括所有通用的眼鏡鏡片塑料材料和所有形狀在內(nèi)的自由形狀和/或邊緣的加工。
該任務(wù)通過權(quán)利要求1、2或3所給出的特征予以解決。較佳地或有目的地是，本發(fā)明的拓寬在于權(quán)利要求4至15的內(nèi)容。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在用一機(jī)器加工作為一工件的特別是眼鏡鏡片時(shí)，該機(jī)器在一共同的工作空間內(nèi)具有至少一個(gè)銑削單元(Fraseinheit)和至少一個(gè)車削單元，至少兩個(gè)工件可同時(shí)在該工作空間內(nèi)加工，其中一個(gè)進(jìn)行銑削，而另一個(gè)進(jìn)行車削。于是，在眼鏡鏡片借助于銑削單元進(jìn)行預(yù)加工時(shí)，它可實(shí)現(xiàn)高效的切削，同時(shí)，另一眼鏡鏡片可借助于車削單元以高的表面精度和表面質(zhì)量進(jìn)行深加工或成品加工。其結(jié)果，眼鏡鏡片獲得特別高的產(chǎn)量或通過量，由此，本發(fā)明的方法和本發(fā)明的機(jī)器特別適合于眼鏡鏡片的工業(yè)生產(chǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一用來加工作為一工件的特別是眼鏡鏡片的機(jī)器具有至少一個(gè)包括一機(jī)器底架的銑削單元，以及至少一個(gè)包括機(jī)器底架的車削單元，其中，銑削單元和車削單元的機(jī)器底架基本上是彼此振動(dòng)隔離的(schwingungsentkoppelt)，并限制了一共同的工作空間，工件在此空間中同時(shí)用銑削單元和車削單元進(jìn)行加工。如上所述，眼鏡鏡片可能同時(shí)進(jìn)行銑削和車削是考慮到了眼鏡鏡片非常高的產(chǎn)量(例如，每小時(shí)140個(gè)眼鏡鏡片)。由于機(jī)器底架采用本發(fā)明的很大程度的振動(dòng)隔離，由此，表面可造成非常高的質(zhì)量，此時(shí)，不再需要后續(xù)的重又提高個(gè)別眼鏡鏡片加工時(shí)間的拋光工序。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一用來加工作為一工件的特別是眼鏡鏡片的機(jī)器具有至少兩個(gè)加工單元，其中每一單元具有一刀具以及一工件主軸單元，待加工的工件借助于工件主軸單元可橫向于各個(gè)刀具的軸線方向運(yùn)動(dòng)，其中，工件主軸單元彼此這樣布置，即，使所述軸線方向基本上彼此垂直。工件主軸單元通過這樣的布置，本發(fā)明的機(jī)器有利地構(gòu)造成緊湊的結(jié)構(gòu)。另一方面，工件主軸連同其上保持的眼鏡鏡片彼此非常緊密地靠近或彼此重疊地定位，由此，由于工件能同時(shí)而自動(dòng)地變換，所以，變得更為簡(jiǎn)單和特別快速。
考慮到要最大程度地實(shí)現(xiàn)振動(dòng)隔離，最好使加工單元的機(jī)器底架互不接觸。在進(jìn)一步遵循本發(fā)明思路的工序中，加工單元的機(jī)器底架經(jīng)振動(dòng)隔離元件安裝到一共同的機(jī)器框架上?；旧弦部蛇@樣構(gòu)思只一個(gè)機(jī)器底架經(jīng)振動(dòng)隔離元件安裝到一共同的機(jī)器框架上，而另一個(gè)機(jī)器底架直接地?cái)R置在機(jī)器框架上。在振動(dòng)隔離元件中，最好使用市場(chǎng)上流行的空氣彈簧元件。如果加工單元的機(jī)器底架由聚合物混凝土構(gòu)成，它可起到高的阻尼作用，則對(duì)于機(jī)器良好的振動(dòng)特性更具優(yōu)點(diǎn)。
此外，每一加工單元可有一工件主軸單元，工件主軸單元包括一具有一工件轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的工件主軸，其中，每一工件主軸借助于一交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)(kreuztischanordnung)在一平面內(nèi)由計(jì)算機(jī)數(shù)控位置調(diào)整地運(yùn)動(dòng)，所述平面包含工件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。盡管原則上也可考慮將在所述平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)分解到工件和刀具上，以便在工件和刀具之間產(chǎn)生對(duì)于工件加工所需要的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但又鑒于最佳振動(dòng)特性的考慮，帶有運(yùn)動(dòng)的該結(jié)構(gòu)最好置于工件側(cè)，此時(shí)，工件的運(yùn)動(dòng)沒有或只有最小可能地作用于刀具的運(yùn)動(dòng)上，反之亦然。
較佳地，每一工件主軸單元的交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)軌和滑板，其中，至少這些元件，即，工件主軸單元的導(dǎo)軌和滑板被構(gòu)造成相同的零件，這特別地帶來成本的好處。
此外，一個(gè)加工單元涉及到帶有至少兩個(gè)高速刀具結(jié)構(gòu)(Fast-Tool-Anordnung)的一車削單元，其各具有一借助于一致動(dòng)器、用于一車刀的沿軸向運(yùn)動(dòng)的滑板，以使車刀在一高速刀具的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。利用這樣的高速刀具結(jié)構(gòu)，尤其使塑料的眼鏡鏡片以高的表面精度和表面質(zhì)量非?？斓丶庸こ鋈我獾膸缀涡螤?。如果高速刀具結(jié)構(gòu)的滑板運(yùn)動(dòng)可彼此獨(dú)立地調(diào)整，則滑板可特別地對(duì)向運(yùn)動(dòng)，以便進(jìn)一步補(bǔ)償振動(dòng)。基本上也可考慮采用旋轉(zhuǎn)的高速刀具結(jié)構(gòu)。
當(dāng)加工單元借助于一裝料機(jī)同時(shí)地輸送工件時(shí)，還可促進(jìn)高的工件通過量。這里，裝料機(jī)也可有目的地具有一加載頭(Kopt)，該加載頭可從它與一工作箱或工件傳輸帶相對(duì)定位的位置、圍繞一轉(zhuǎn)向軸朝向機(jī)器的工作空間偏轉(zhuǎn)，反之亦然。裝料機(jī)的加載頭還可具有多個(gè)吸頭，這些吸頭布置在一共同的圍繞一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤加料器上，并通過氣缸可沿軸向移出而借助于真空用來抽吸和保持住工件。尤其是，考慮到在工件較少受到損壞的風(fēng)險(xiǎn)下工件有高的變換速度，對(duì)于這樣的“氣動(dòng)”方案，可選擇帶有夾持器或諸如此類夾具的同樣可想像到的“機(jī)械”的方案。最后，可這樣設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置，即，加工單元的工件主軸借助于其橫向于工件旋轉(zhuǎn)軸的交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)可在一加載/下載位置上運(yùn)動(dòng)，工件旋轉(zhuǎn)軸在此位置與在工作空間內(nèi)定位的裝料機(jī)的加載頭的一氣缸沿軸向?qū)R，由此，工件主軸借助于交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)沿工件旋轉(zhuǎn)軸可沿著裝料機(jī)加載頭的方向運(yùn)動(dòng)，以便變換工件，這樣，機(jī)器現(xiàn)有的CNC軸有利地也可用于工件的轉(zhuǎn)換，因此，裝料機(jī)不必再需要自己的CNC軸。
從下文中對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述，可得出本發(fā)明進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)。


下面將參照部分示意的附圖，根據(jù)一優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)地解釋本發(fā)明，在諸附圖中圖1示出一用于加工眼鏡鏡片的、根據(jù)本發(fā)明的高效銑—車機(jī)床的、從前面右上方斜視的立體圖，機(jī)器的刀具構(gòu)造有一銑削單元和兩個(gè)組成一車削單元的高速刀具結(jié)構(gòu)，其中，一第一工件主軸單元屬于車削單元，而一第二工件主軸單元屬于銑削單元；圖2示出圖1所示機(jī)床的、從前面右上方斜視的立體圖，該機(jī)器附加地設(shè)置一用于工件變換的裝載設(shè)備；圖3示出圖2所示機(jī)器的正視圖；圖4示出圖2所示機(jī)器的、從圖3中的左側(cè)觀看的側(cè)視圖；圖5示出圖2所示機(jī)器的、從圖3的上方俯瞰的俯視圖；圖6至10示出圖2所示機(jī)器的、從前面左上方斜視的立體圖，可見工件的變換；以及圖11示出沿圖3中的線XI-XI截取的、如圖2所示機(jī)器的示意的截面圖，圖中可見用于將加工單元擱置在共同機(jī)器框架上而設(shè)置的空氣彈簧元件。
具體實(shí)施例方式
圖1至11部分地示出一計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)高效的銑—車機(jī)床10的示意圖，該機(jī)床在一笛卡爾直角坐標(biāo)系內(nèi)加工塑料眼鏡鏡片L，在該坐標(biāo)系中，用小寫字母x、y和z表示機(jī)器10的寬度方向(x)、長度方向(y)和高度方向(z)。為了更加清楚明了，機(jī)器10的擋板和注塑保護(hù)裝置在圖中略去一半。
根據(jù)圖1至5，機(jī)器10具有一用標(biāo)號(hào)11表示的車削單元和一用標(biāo)號(hào)12表示的銑削單元，它們彼此隔振。車削單元11具有一用聚合混凝土構(gòu)成的第一機(jī)器底架13，而銑削單元12具有一同樣由聚合混凝土構(gòu)成的第二機(jī)器底架14。第一機(jī)器底架13和第二機(jī)器底架14彼此不接觸，它們通過合適的振動(dòng)隔離元件，大致如空氣彈簧元件15安裝在一共同的機(jī)器框架16上，所述空氣彈簧元件可以商標(biāo)名“Level Mount”從德國的Raunheim市的EFFBE GmbH出品的產(chǎn)品中購得。第一機(jī)器底架13和第二機(jī)器底架14限定了一共同的工作空間17，在該空間里既可進(jìn)行車削加工也可進(jìn)行銑削加工。
特別地如圖11所示，第一機(jī)器底架13具有一基本上矩形的截面，而第二機(jī)器底架14具有一大致L形截面。相對(duì)于公共機(jī)器框架16支承互相間隔的機(jī)器底架13、14的空氣彈簧元件15的數(shù)量和位置應(yīng)這樣選擇對(duì)于第一機(jī)器底架13設(shè)置4個(gè)空氣彈簧元件15，它們位于第一機(jī)器底架13的基本上矩形截面的四個(gè)角的區(qū)域內(nèi)，而對(duì)于第二機(jī)器底架14設(shè)置3個(gè)空氣彈簧元件15，第二機(jī)器底架14的基本上L形截面的每個(gè)腿的端部上各設(shè)置一個(gè)空氣彈簧元件15，在通過截面兩個(gè)腿構(gòu)成的角的區(qū)域內(nèi)設(shè)置1個(gè)空氣彈簧元件15。用于第一機(jī)器底架13的空氣彈簧元件15與用于第二機(jī)器底架14的空氣彈簧元件15彼此可以不同，而且，尤其是可以這樣安排較之于屬于銑削單元12的第二機(jī)器底架14，屬于車削單元11的第一機(jī)器底架13相對(duì)于機(jī)器框架16可擱置得較軟一些。空氣彈簧元件15還經(jīng)設(shè)置的調(diào)節(jié)閥(未示出)與一壓縮空氣源(同樣未示出)連接，以使空氣彈簧元件15可有選擇地被充氣加載或卸載，以便在對(duì)應(yīng)于用各加工單元11、12實(shí)施加工而變化載荷時(shí)調(diào)整限定的位置，即，其時(shí)空氣彈簧元件15的工作高度。
對(duì)于加工單元11、12，現(xiàn)首先詳細(xì)地描述車削單元11。在圖1中，工作空間17的左側(cè)是兩個(gè)導(dǎo)軌18，它兩在(水平)寬度方向x上彼此平行地延伸并固定在第一機(jī)器底架13的一個(gè)上安裝表面上(圖1)。一X向滑板19可移動(dòng)地?cái)R置在兩導(dǎo)軌18上，該X向滑板19通過設(shè)置的CNC驅(qū)動(dòng)和控制元件(未示出)可沿X軸線的兩個(gè)方向計(jì)算機(jī)數(shù)控地進(jìn)行調(diào)節(jié)。
另外兩個(gè)導(dǎo)軌20固定在X向滑板19的一上安裝表面上(圖1)，它兩在(同樣地在水平)長度方向y上彼此平行并垂直于導(dǎo)軌18延伸。在一交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，Y向滑板22可移動(dòng)地?cái)R置在兩導(dǎo)軌20上，它通過設(shè)置的CNC驅(qū)動(dòng)和控制元件(同樣未示出)可沿Y軸的兩個(gè)方向計(jì)算機(jī)數(shù)控地進(jìn)行調(diào)節(jié)。
一工件主軸24固定在圖1至4中Y向滑板22下面的一安裝表面上，該工件主軸借助于一電機(jī)26計(jì)算機(jī)數(shù)控轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)角、圍繞一工件旋轉(zhuǎn)軸B可轉(zhuǎn)動(dòng)地被驅(qū)動(dòng)。工件旋轉(zhuǎn)軸B與Y軸線對(duì)齊。在工件主軸24上，準(zhǔn)確地說，在工件主軸24伸入工作空間17的端部上以熟知的方式安裝上卡在一塊體上的眼鏡鏡片L，以便加工眼鏡鏡片L的處方配鏡面，安裝的方式要求做到鏡片與工件主軸24同軸線地轉(zhuǎn)動(dòng)。
從以上的描述可見，工件主軸24借助于交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)(X向滑板19、Y向滑板22)計(jì)算機(jī)數(shù)控地在一包含工件旋轉(zhuǎn)軸B的X-Y平面內(nèi)可移動(dòng)，而眼鏡鏡片L圍繞工件旋轉(zhuǎn)軸B在轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)角度上受計(jì)算機(jī)數(shù)控地轉(zhuǎn)動(dòng)。這些構(gòu)件構(gòu)成一第一工件主軸單元27，該單元屬于車削單元11。
在所示的實(shí)施例中，至少一個(gè)或兩個(gè)高速刀具結(jié)構(gòu)28、30設(shè)置在圖1、2、3和5中的工作空間17右側(cè)(多于兩個(gè)以上的高速刀具結(jié)構(gòu)基本上同樣可以考慮)。就如WO 02/06005A1中所了解的，每個(gè)高速刀具結(jié)構(gòu)28、30具有一致動(dòng)器32、34以及各一個(gè)滑板36、38(也稱之為“穿梭”)。當(dāng)?shù)谝桓咚俚毒呓Y(jié)構(gòu)28的滑板36借助于致動(dòng)器32沿第一高速刀具軸線F1的兩個(gè)方向軸向地移動(dòng)時(shí)，第二高速刀具結(jié)構(gòu)30的滑板38借助于致動(dòng)器34沿一平行于第一高速刀具軸線F1的第二高速刀具軸線F2的兩個(gè)方向軸向地移動(dòng)。這里，滑板36、38的位置或移動(dòng)借助于CNC彼此獨(dú)立地可調(diào)整。如圖5所示，在該俯視圖中可見第一高速刀具軸線F1、第二高速刀具軸線F2、Y軸線和工件旋轉(zhuǎn)軸B沿同一方向走向。在圖3的正視圖中可見，Y軸線的方向和工件旋轉(zhuǎn)軸B的方向既不同于第一高速刀具軸線F1的方向又不同于第二高速刀具軸線F2的方向。
在所示實(shí)施例中，每一滑板36、38在其朝向工作空間17的端部上裝有一車刀40、42(見圖3和5以及6至10)，車刀40、42以沒有詳細(xì)示出的方式和方法固定于各個(gè)滑板36、38以在高速刀具運(yùn)動(dòng)平面(X-F1-平面或X-F2-平面)內(nèi)可運(yùn)動(dòng)。一小刀片(Schneidplattchen)(未詳細(xì)示出)可拆卸地或作為一涂層設(shè)置在各個(gè)車刀40、42上，該小刀片構(gòu)成一刀刃，并適應(yīng)于當(dāng)時(shí)的需要，尤其是，專用于待加工的材料，可由多晶體鉆石(PKD)、CVD、天然鉆石，或也可是帶有或不帶有耐磨涂層的硬質(zhì)金屬構(gòu)成。
借助于車削單元11的高速刀具結(jié)構(gòu)28(和30)，通過銑削單元12預(yù)加工的眼鏡鏡片L的處方配鏡面可以采用車削方法進(jìn)行后加工，這可通過控制眼鏡鏡片L沿X軸線和/或Y軸線，即在X-Y平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)以及控制車刀40(或42)沿F1軸線(或F2軸線)，即在X-F1平面(或X-F2平面)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。這里，高速刀具結(jié)構(gòu)28、30可以(但不是必須)這樣被控制，即，使不參與車削加工的滑板沿著與參與車削加工的滑板相對(duì)的方向移動(dòng)，這樣，兩個(gè)滑板似相對(duì)運(yùn)動(dòng)或推挽地?cái)[動(dòng)，以便通過質(zhì)量補(bǔ)償來阻止干擾的振動(dòng)傳遞到第一機(jī)器底架13內(nèi)，或如WO 02/06005A1中所揭示的，減小這種振動(dòng)。其結(jié)果，車削加工中達(dá)到的表面質(zhì)量幾乎可與用傳統(tǒng)拋光方法所達(dá)到的表面質(zhì)量相媲美。
上述機(jī)器10的特別之處還在于就如以上在一般介紹中所描述的，高速刀具結(jié)構(gòu)28、30安裝在第一機(jī)器底架13的一安裝表面上，該刀具結(jié)構(gòu)28、30相對(duì)于交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)(X向滑板19、Y向滑板22)的安裝表面或工件主軸24傾斜成或安裝成一角度α(見圖3)，這樣，高速刀具運(yùn)動(dòng)平面(X-F1平面或X-F2平面)相對(duì)于工件主軸24的、包含工件旋轉(zhuǎn)軸B的運(yùn)動(dòng)平面(X-Y平面)傾斜布置。該角度α在所示實(shí)施例中約為5°，但也可略大于或小于5°，例如在2°至10°的范圍內(nèi)。
通過這樣的措施，車刀40借助于F1軸線內(nèi)的高速刀具結(jié)構(gòu)28進(jìn)行調(diào)整，或車刀42借助于F2軸線內(nèi)的高速刀具結(jié)構(gòu)30進(jìn)行調(diào)整，這樣，各個(gè)刀刃的運(yùn)動(dòng)具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)分量，即，一沿機(jī)器10的長度方向y的運(yùn)動(dòng)分量，一沿機(jī)器10的高度方向z的運(yùn)動(dòng)分量。后一運(yùn)動(dòng)分量可用來將各車刀40、42的刀刃工作點(diǎn)對(duì)齊于工件主軸24的工件旋轉(zhuǎn)軸B，以補(bǔ)償?shù)度醒馗叨确较虻母叨日`差或偏差。
對(duì)于理解本發(fā)明來說，描述銑削單元12是必要的，下面應(yīng)對(duì)銑削單元12進(jìn)行描述。一第二工件主軸單元44屬于該銑削單元12，它安裝在第二機(jī)器底架14上，這特別地在圖4和6至10中可見。鑒于第二工件主軸單元44在結(jié)構(gòu)和功能上原則上對(duì)應(yīng)于第一工件主軸單元27，所以，對(duì)于兩個(gè)工件主軸單元可采用相同的零件(例如導(dǎo)軌、滑板、工件主軸、驅(qū)動(dòng)和控制元件)，這里將只涉及它們的特殊之處。這里一重要的觀點(diǎn)是第二工件主軸單元44借助于其交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，使工件主軸24’在包含工件主軸24’的工件旋轉(zhuǎn)軸B’的Y’-Z’平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)沿軸線Y’和Z的CNC可控制定位的運(yùn)動(dòng)，而眼鏡鏡片L’圍繞工件旋轉(zhuǎn)軸B’的轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)角受CNC控制地轉(zhuǎn)動(dòng)，該第二工件主軸單元44垂直地對(duì)齊于在所示實(shí)施例中呈水平走向的第一工件主軸單元27，這樣，工件主軸24、24’的各個(gè)運(yùn)動(dòng)平面(X-Y平面或Y’-Z平面)彼此垂直地走向。由此，可實(shí)現(xiàn)一特別緊湊的結(jié)構(gòu)。另一方面，如下文中還將詳細(xì)地描述的，借助于一個(gè)三重抽吸裝料機(jī)(Dreifach-Sauger-Ladeeinrichtung)46，機(jī)器10可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)加工單元11和12全自動(dòng)、快速、同時(shí)地送料。
在圖1至3和6至10中，在工作空間17前方，一銑削主軸單元48安裝在第二機(jī)器底架14的一上表面上，其結(jié)構(gòu)和功能基本上可從本申請(qǐng)人的EP 0758571A1中得到了解。特別參照?qǐng)D5至10，該銑削主軸單元48具有一借助于電機(jī)50圍繞一銑削轉(zhuǎn)動(dòng)軸C可控制轉(zhuǎn)速地驅(qū)動(dòng)的銑削主軸52，一銑削刀具54安裝在銑削主軸朝向工作空間17突出的端部上。
借助于銑削主軸單元48，可在眼鏡鏡片L’上實(shí)施銑削加工工序，與EP 0 758571 A1相對(duì)應(yīng)，該加工工序包括一切入加工工序(Einstech-Arbeitsgang)，在此工序中，轉(zhuǎn)速控制的圍繞銑削轉(zhuǎn)動(dòng)軸C旋轉(zhuǎn)的銑削刀具54以及轉(zhuǎn)角控制的圍繞工件旋轉(zhuǎn)軸B’轉(zhuǎn)動(dòng)的眼鏡鏡片L’沿兩個(gè)軸線方向Y’和Z中的至少一個(gè)方向可控制定位地彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣，通過控制眼鏡鏡片L’沿Y’軸線和Z軸線，即在Y’-Z平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)路線，在銑削刀具54在一成形加工工序中沿著一螺旋形路徑經(jīng)眼鏡鏡片L’從外向內(nèi)導(dǎo)向之前，使銑削刀具54的切削至少在眼鏡鏡片L’外邊緣的區(qū)域內(nèi)形成一環(huán)形凹陷形的空隙，以便除掉其它的材料?？v然在該銑削加工工序中偏向于同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的工序，則眼鏡鏡片L’的邊緣加工和磨平面加工可自由選擇。在邊緣加工時(shí)，借助于旋轉(zhuǎn)的銑削刀具54可實(shí)施眼鏡鏡片坯料的加工，例如，根據(jù)預(yù)先給定的眼鏡架對(duì)鏡片的外圍輪廓進(jìn)行加工，而在平面加工時(shí)，借助于旋轉(zhuǎn)的銑削刀具54，可斜切或倒圓眼鏡鏡片坯料的上或內(nèi)外圍棱邊。由于技術(shù)人員十分熟悉該加工步驟，所以，在此不再深入討論。
從以上的描述中可見，兩種加工—銑削(預(yù)加工)和車削(成品加工)—在一共同的工作空間17內(nèi)發(fā)生，其中，銑削單元12和車削單元11只需一共同的操作、一公共的控制和一操作盤(未示出)。此時(shí)，“雙機(jī)器(Zwillingsmaschine)”10構(gòu)造得不比一單個(gè)機(jī)器大一倍，相反，它具有一基本上對(duì)應(yīng)于單個(gè)機(jī)器的調(diào)整表面。在眼鏡鏡片L’通過銑削單元12進(jìn)行銑削加工時(shí)，一第二眼鏡鏡片L可在車削單元11上進(jìn)行加工，由此，可保證機(jī)器10有高的產(chǎn)量。這里，銑削單元12和車削單元11的布置可致使兩個(gè)工件襯墊在工作空間17內(nèi)非常靠近地或重疊地定位，還顯著地簡(jiǎn)化了操作，即工件的轉(zhuǎn)換操作。
然后，這對(duì)于降低成本和簡(jiǎn)化自動(dòng)化工序有利的措施，對(duì)于加工帶來很大的問題在眼鏡鏡片用高速刀具進(jìn)行精車削加工時(shí)，涉及到一超精度車削加工方法，該加工方法對(duì)于外部的振動(dòng)會(huì)非常靈敏地作出反應(yīng)。車削的眼鏡鏡片表面所要求的精度由此在亞微米范圍內(nèi)游移，而Ra值在二位的毫微米范圍內(nèi)游移。在相鄰的機(jī)器單元12上進(jìn)行銑削加工時(shí)，約80kg的第二工件主軸單元44的不是微不足道的質(zhì)量以相對(duì)高的加速度和高達(dá)14mm的行程運(yùn)動(dòng)，這又導(dǎo)致在第二機(jī)器底架14中發(fā)生振動(dòng)。在光學(xué)表面進(jìn)行精車削時(shí)，車削單元11必須避開該干擾的振動(dòng)。由此，作為振動(dòng)吸收的手段，本文開頭所提及的空氣彈簧15可設(shè)置在共同的機(jī)器框架16和車削單元11以及銑削單元12的機(jī)器底架13、14之間。
如以上已提及的，彼此交叉運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)通過直角布局的結(jié)構(gòu)承載了機(jī)器單元11、12的各個(gè)工件主軸24、24’，，使用于自動(dòng)輸送的帶有工件L、L’的兩個(gè)工件主軸24、24’可非常緊密地彼此重疊定位，以保證一簡(jiǎn)單和快速的加載和卸載的工序。為了實(shí)現(xiàn)加載和卸載，現(xiàn)設(shè)置一裝料機(jī)46作為操作系統(tǒng)，根據(jù)圖6至10可作詳細(xì)的描述。
裝料機(jī)46利用三個(gè)吸頭58進(jìn)行工作，它們布置在一共同的轉(zhuǎn)盤送料器56上，經(jīng)氣缸57可沿軸向方向伸出，總而言之，可稱之為短抽吸頭59，它們可同時(shí)地接納坯料、磨好的鏡片以及車削加工的鏡片。對(duì)于一快速零件變換，只位于兩個(gè)彼此平行定位的工件接受裝置(Werkstuckaufnahme)上的抽吸頭59必須引導(dǎo)到工件主軸24、24’上，工件主軸取下、標(biāo)記加工過的鏡片，其后，將坯料接納在銑削單元12的工件主軸24’上，并將銑削過的鏡片放置到車削單元11的工件主軸24上的接受裝置內(nèi)。在三重抽吸頭(Dreifach-Saugerkopf)59的回程之后，圖中未示出的機(jī)器10的噴射保護(hù)裝置關(guān)閉起來，然后，開始兩個(gè)鏡片的銑削和車削加工。在加工時(shí)，抽吸頭59將加工的鏡片放置在一工作箱60內(nèi)，并抽吸一新的坯料用于下一加工，此后，抽吸頭59移動(dòng)到等待位置內(nèi)。兩個(gè)鏡片的加工一結(jié)束，就進(jìn)行一新的加載和卸載的工序。該加載和卸載的工序在圖2和6至10中已詳細(xì)示出。
在圖2和6中，半成品零件(右斜影線)被接納在銑削單元12的工件主軸24’上，而成品零件(十字影線)被接納在車削單元11的工件主軸24上。兩個(gè)工件主軸24、24’位于加載/卸載位置中，這兩位置涉及沿x方向(工件主軸24)或z方向(工件主軸24’)的位置。工作箱60以半制品(未畫影線)位于加載和卸載位置。
一氣缸57立于半制品上方，氣缸伸出并用其吸頭58利用真空吸住半制品。此后，氣缸57又縮進(jìn)。其結(jié)果，抽吸頭59圍繞一旋轉(zhuǎn)軸S轉(zhuǎn)過90°擺動(dòng)進(jìn)入工作空間17內(nèi)。到達(dá)90°位置之后，圖7中所示的抽吸頭59的兩個(gè)左氣缸位于朝向車削單元11或銑削單元12的工件主軸24、24’的工件旋轉(zhuǎn)軸B、B’的沿軸向伸出的位置。全部的氣缸57處于伸出的狀態(tài)。
現(xiàn)在，如圖8所示，通過對(duì)應(yīng)地控制工件主軸單元27的Y軸或第二工件主軸單元44的Y’軸，工件主軸24、24’沿抽吸頭59的方向運(yùn)動(dòng)。各個(gè)氣缸57上的吸頭58現(xiàn)立于半成品零件或成品零件上。
半成品零件或成品零件通過吸頭58而被吸住，通過沿Y軸或Y’軸控制工件釋放之后，工件主軸24、24’重又返回。半成品零件或成品零件現(xiàn)保持在吸頭58上(圖9)。
其結(jié)果，轉(zhuǎn)盤送料器56圍繞其旋轉(zhuǎn)軸D轉(zhuǎn)過120°。在半制品到達(dá)銑削單元12的工件旋轉(zhuǎn)軸B’的位置時(shí)，半成品零件到達(dá)車削單元11的工件旋轉(zhuǎn)軸B的位置。同時(shí)，成品零件從車削單元11的工件旋轉(zhuǎn)軸B的位置擺動(dòng)到“自由”位置?，F(xiàn)在，半制品可放在銑削單元12的工件主軸24’上，同時(shí)，半成品零件可放在車削單元11的工件主軸24上，由此，可對(duì)應(yīng)地控制Y軸或Y’軸。
半制品和半成品零件在工件主軸24或24’上夾緊之后，控制沿Y軸或Y’軸返回，于是形成圖10所示的狀態(tài)。其結(jié)果，氣缸57縮進(jìn)，而抽吸頭59通過圍繞旋轉(zhuǎn)軸S擺動(dòng)而從工作空間17跑出，于是，通過對(duì)應(yīng)地控制氣缸57，成品零件可放入到工作箱60內(nèi)，而半制品在銑削單元12被銑削加工，半成品零件在車削單元11內(nèi)被車削加工。
加工之后，可重新開始加載和卸載工序。由此，一新的工作箱60可借助于裝料機(jī)46的傳輸帶62朝向抽吸頭59下方移動(dòng)，而舊的工作箱60由傳輸帶62同時(shí)從加載/卸載位置移開。
本發(fā)明揭示一種用一機(jī)器加工特別是眼鏡鏡片用的方法，該機(jī)器在一共同的工作空間內(nèi)具有至少一個(gè)銑削單元和至少一個(gè)車削單元，其中，至少兩個(gè)眼鏡鏡片同時(shí)在工作空間內(nèi)加工，其中一個(gè)進(jìn)行銑削，而另一個(gè)進(jìn)行車削。所述機(jī)器的其它方面在于，銑削單元和車削單元的機(jī)器底架基本上彼此振動(dòng)隔離，和/或機(jī)器的至少兩個(gè)加工單元具有工件主軸單元，它們相對(duì)于刀具產(chǎn)生待加工眼鏡鏡片的橫向運(yùn)動(dòng)，工件主軸單元基本上彼此垂直。其結(jié)果，可在極短的時(shí)間內(nèi)以高的切削效率和高的表面精度和表面質(zhì)量實(shí)現(xiàn)眼鏡鏡片的加工。
權(quán)利要求
1.一種用一機(jī)器(10)加工作為工件(L、L’)的、特別是眼鏡鏡片用的方法，該機(jī)器在一共同的工作空間(17)內(nèi)具有至少一個(gè)銑削單元(12)和至少一個(gè)車削單元(11)，這樣，至少兩個(gè)工件(L、L’)同時(shí)在該工作空間(17)內(nèi)被加工，在其中一個(gè)內(nèi)進(jìn)行銑削，而在另一個(gè)內(nèi)進(jìn)行車削。
2.一種用來加工作為工件(L、L’)的、特別是眼鏡鏡片的機(jī)器(10)，該機(jī)器具有至少一個(gè)包括一機(jī)器底架(14)的銑削單元(12)以及至少一個(gè)包括一機(jī)器底架(13)的車削單元(11)，這樣，該銑削單元(12)和該車削單元(11)的機(jī)器底架(13、14)基本上彼此振動(dòng)隔離并限制了一共同的工作空間(17)，工件(L、L’)在此空間中同時(shí)用銑削單元(12)和車削單元(11)進(jìn)行加工。
3.一種用來加工作為工件(L、L’)的、特別是眼鏡鏡片的機(jī)器(10)，該機(jī)器具有至少兩個(gè)加工單元(11、12)，其中每一單元具有至少一個(gè)刀具(40、42、54)以及一工件主軸單元(27、44)，待加工的工件(L、L’)借助于該工件主軸單元可至少沿橫向于各個(gè)刀具(40、42、54)走向的軸線方向(X、Z)運(yùn)動(dòng)，這樣，工件主軸單元(27、44)被布置成使所述軸線方向(X、Z)基本上彼此垂直。
4.如權(quán)利要求2或3所述的機(jī)器(10)，其特征在于，加工單元(11、12)的機(jī)器底架(13、14)互相不接觸。
5.如權(quán)利要求2至4中任何一項(xiàng)所述的機(jī)器(10)，其特征在于，加工單元(11、12)的機(jī)器底架(13、14)經(jīng)振動(dòng)隔離元件(15)安裝在一共同的機(jī)器框架(16)上。
6.如權(quán)利要求5所述的機(jī)器(10)，其特征在于，在振動(dòng)隔離元件中涉及到空氣彈簧元件(15)。
7.如權(quán)利要求2至6中任何一項(xiàng)所述的機(jī)器(10)，其特征在于，加工單元(11、12)的機(jī)器底架(13、14)由聚合物混凝土構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求2至7中任何一項(xiàng)所述的機(jī)器(10)，其特征在于，每一加工單元(11、12)配置一工件主軸單元(27、44)，該工件主軸單元具有一帶有一工件旋轉(zhuǎn)軸(B、B’)的一工件主軸(24、24’)，這樣，每個(gè)工件主軸(24、24’)借助于交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)(18-22)被計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)可控制位置地沿一平面(X-Y、Y’-Z)運(yùn)動(dòng)，所述平面包含各個(gè)工件旋轉(zhuǎn)軸(B、B’)。
9.如權(quán)利要求8所述的機(jī)器(10)，其特征在于，工件主軸單元(27、44)的交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)(18-22)包括導(dǎo)軌(18、20)和滑板(19、22)，其中，至少工件主軸單元(27、44)的導(dǎo)軌(18、20)和滑板(19、22)被構(gòu)造成相同的零件。
10.如權(quán)利要求2至9中任何一項(xiàng)所述的機(jī)器(10)，其特征在于，一個(gè)加工單元是帶有至少兩個(gè)高速刀具結(jié)構(gòu)(28、30)的車削單元(11)，高速刀具結(jié)構(gòu)(28、30)各具有一借助于一致動(dòng)器(32、34)可沿軸向移動(dòng)的、用于一車刀(40、42)的滑板(36、38)，以使車刀可在高速刀具運(yùn)動(dòng)平面(X-F1、X-F2)內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
11.如權(quán)利要求10所述的機(jī)器(10)，其特征在于，高速刀具結(jié)構(gòu)(28、30)的滑板(36、38)的運(yùn)動(dòng)可彼此獨(dú)立地調(diào)整，以使兩滑板(36、38)特別可對(duì)向地運(yùn)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求2至11中任何一項(xiàng)所述的機(jī)器(10)，其特征在于，加工單元(11、12)借助于一裝料機(jī)(46)可同時(shí)輸送工件(L、L’)。
13.如權(quán)利要求12所述的機(jī)器(10)，其特征在于，裝料機(jī)(46)具有一加載頭(59)，該加載頭從其與一工作箱(60)或一用于工件(L、L’)的傳輸帶(62)相對(duì)定位的位置圍繞一轉(zhuǎn)向軸(S)可朝向機(jī)器(10)的工作空間(17)偏轉(zhuǎn)，反之亦然。
14.如權(quán)利要求12或13所述的機(jī)器(10)，其特征在于，裝料機(jī)(46)具有一加載頭(59)，該加載頭具有多個(gè)吸頭(58)，它們布置在一共同的圍繞一旋轉(zhuǎn)軸(D)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤加料器(56)上，并通過氣缸(57)可沿軸向移出以借助于真空用來抽吸和保持住工件(L、L’)。
15.如權(quán)利要求14所述的機(jī)器(10)，其特征在于，加工單元(11、12)的工件主軸(24、24’)借助于其橫向于工件旋轉(zhuǎn)軸(B、B’)的交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)(18-22)可在一加載/下載位置上運(yùn)動(dòng)，工件旋轉(zhuǎn)軸(B、B’)在此位置與在工作空間(17)內(nèi)定位的裝料機(jī)(46)的加載頭(59)的一氣缸(57)沿軸向?qū)R，由此，工件主軸(24、24’)借助于交叉運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)(18-22)沿工件旋轉(zhuǎn)軸(B、B’)可沿著裝料機(jī)(46)的加載頭(59)的方向運(yùn)動(dòng)，以便變換工件(L、L’)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用一機(jī)器(10)加工特別是眼鏡鏡片(L、L’)用的方法，該機(jī)器在一共同的工作空間(17)內(nèi)具有至少一個(gè)銑削單元(12)和至少一個(gè)車削單元(11)，其特點(diǎn)在于至少兩個(gè)眼鏡鏡片同時(shí)在該工作空間內(nèi)加工，其中一個(gè)被銑削，而另一個(gè)被車削。所述機(jī)器的其它方面特點(diǎn)在于銑削單元和車削單元的機(jī)器底架(13、14)基本上彼此振動(dòng)隔離，和/或機(jī)器的至少兩個(gè)加工單元具有工件主軸單元(27、44)，它們相對(duì)于刀具(36、54)產(chǎn)生待加工眼鏡鏡片的橫向運(yùn)動(dòng)，兩工件主軸單元(27、44)基本上彼此垂直。其結(jié)果，可在極短的時(shí)間內(nèi)以高的切削效率和高的表面精度和表面質(zhì)量實(shí)現(xiàn)眼鏡鏡片的加工。
文檔編號(hào)B23Q7/00GK1857852SQ20061007991
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2006年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月6日
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