用于金屬工件的切削加工的方法和機(jī)床的制作方法
【專利摘要】在用于金屬工件的切削加工的方法和機(jī)床中，設(shè)置有用于輸送低溫冷卻介質(zhì)（38）到第一刀具（16）的冷卻裝置（35）和用于輸送低溫冷卻介質(zhì)（38）到第二刀具（27）的預(yù)冷卻裝置（26）。第一刀具（16）夾持在第一刀具–夾具（13）中并且加工工件，其中，第一刀具（16）在加工過程中借助于低溫冷卻介質(zhì)（38）冷卻。第二刀具（27）夾持在第二刀具夾具（26）中，并且應(yīng)用于后續(xù)加工工件。為此，借助于預(yù)冷卻裝置（36）向第二刀具（27）輸送低溫冷卻介質(zhì)（38）并因此預(yù)冷卻到加工所需的運(yùn)行溫度。因?yàn)榈诙毒撸?7）在刀具更換以后已經(jīng)具有運(yùn)行溫度，可以直接繼續(xù)進(jìn)行工件的加工。通過基本加工時(shí)間并行地預(yù)冷卻，減小了機(jī)器基本加工時(shí)間，由此機(jī)床具有更高的生產(chǎn)率。
【專利說明】用于金屬工件的切削加工的方法和機(jī)床
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于金屬工件的切削加工的方法。另外，本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求9所述的、用于金屬工件的切削加工的機(jī)床。
【背景技術(shù)】
[0002]由DE601 11 162T2 (對(duì)應(yīng)于EP1208940B1)已知有一種機(jī)床，帶有用于金屬工件的切削加工的轉(zhuǎn)塔刀架。該轉(zhuǎn)塔刀架具有多個(gè)刀具夾具，在各刀具夾具中分別設(shè)置有一個(gè)設(shè)計(jì)用于加工工件的刀具。通過該轉(zhuǎn)塔刀架將低溫冷卻介質(zhì)導(dǎo)引到正與待加工的工件嚙合的刀具。通過借助于低溫冷卻介質(zhì)的有效冷卻，在工件加工時(shí)實(shí)現(xiàn)了較高的生產(chǎn)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種方法，該方法能夠在金屬工件的切削加工時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)率。
[0004]該技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求1的特征的方法解決。通過按本發(fā)明的方法由此提高工件加工時(shí)的生產(chǎn)率，使得在借助于第一刀具加工工件的過程中，借助于低溫冷卻介質(zhì)基本加工時(shí)間并行地對(duì)設(shè)計(jì)用于后續(xù)加工的第二刀具進(jìn)行預(yù)冷卻。為了實(shí)現(xiàn)低溫的工件加工，刀具必須在切削過程可以開始之前被首先冷卻到所需的低運(yùn)行溫度。在用于低溫工件加工的已知方法和機(jī)床中，只有當(dāng)設(shè)計(jì)用于加工的刀具位于加工位置或位于設(shè)計(jì)用于加工的刀具夾具中時(shí)，才開始該冷卻過程。例如，在已知的方法和機(jī)床中，只有當(dāng)設(shè)計(jì)用于加工的刀具位于連接在用于低溫冷卻介質(zhì)的輸送管的刀具軸時(shí)，才開始該冷卻過程。
[0005]通過在借助于第一刀具的工件加工過程中就已經(jīng)借助于低溫冷卻介質(zhì)冷卻設(shè)計(jì)用于后續(xù)加工的第二刀具，將第二刀具所需的預(yù)冷卻時(shí)間從機(jī)器基本加工時(shí)間移到機(jī)器非加工/輔助加工時(shí)間。通過該與基本加工時(shí)間并行的預(yù)冷卻，工件可以在其借助于第一刀具加工之后直接借助于已經(jīng)預(yù)冷卻的第二刀具繼續(xù)加工，而不需要額外的預(yù)冷卻。由此，不必?fù)p失機(jī)器基本加工時(shí)間來將第二刀具冷卻到低的加工溫度。低溫的工件加工因此可以直接在刀具更換之后繼續(xù)進(jìn)行，其中，第二刀具在加工過程中借助于低溫冷卻介質(zhì)被冷卻。
[0006]設(shè)計(jì)用于后續(xù)加工的刀具的預(yù)冷卻例如借助于預(yù)冷卻裝置進(jìn)行，其可與刀具庫、轉(zhuǎn)塔刀架或者任意其它的刀具夾具耦聯(lián)/聯(lián)接。按本發(fā)明的方法可以按照權(quán)利要求2至8，尤其按照權(quán)利要求9至15擴(kuò)展設(shè)計(jì)。
[0007]按權(quán)利要求2的方法確保了設(shè)計(jì)用于加工的第二刀具簡(jiǎn)單且有效的預(yù)冷卻。例如液態(tài)或氣態(tài)的氮、液態(tài)或氣態(tài)的氧、氣態(tài)的氫、氣態(tài)的氦、液態(tài)或氣態(tài)的氬、氣態(tài)的二氧化碳和液態(tài)或氣態(tài)的天然氣可用作低溫冷卻介質(zhì)。優(yōu)選在刀具的預(yù)冷卻和后續(xù)加工時(shí)的冷卻中使用相同的低溫冷卻介質(zhì)，優(yōu)選氮。
[0008]按權(quán)利要求3的方法確保了設(shè)計(jì)用于后續(xù)加工的刀具迅速且有效的預(yù)冷卻。優(yōu)選為，冷卻介質(zhì)碰到待預(yù)冷卻的刀具或者流過刀具時(shí)，該低溫冷卻介質(zhì)任然具有低溫。
[0009]按權(quán)利要求4的方法可以確保在刀具更換之后直接繼續(xù)進(jìn)行工件加工。例如可以通過將預(yù)冷卻的第二刀具更換到第一刀具夾具中，進(jìn)行刀具更換，該刀具夾具例如可以設(shè)計(jì)為刀具軸。備選地，可以通過將第二刀具夾具連同夾持在其中的并且預(yù)冷卻過的第二刀具一起從預(yù)夾持位置移動(dòng)到加工位置來實(shí)現(xiàn)刀具更換。例如在轉(zhuǎn)塔刀架中就是這種情況，在轉(zhuǎn)塔刀架中，各個(gè)刀具通過轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)從預(yù)夾緊位置被置于加工位置。預(yù)冷卻裝置尤其這樣設(shè)計(jì)，使得刀具更換迅速地進(jìn)行，即，設(shè)計(jì)用于加工的第二刀具直至更換到加工位置都基本上不變熱。
[0010]按權(quán)利要求5所述的方法確保了設(shè)計(jì)用于加工的刀具的有效的預(yù)冷卻。
[0011]按權(quán)利要求6所述的方法以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)了預(yù)冷卻。預(yù)冷卻裝置例如具有隔熱設(shè)計(jì)的、用于提供低溫冷卻介質(zhì)的存儲(chǔ)器和配屬的、用于冷卻低溫冷卻介質(zhì)的冷卻單元以及用于將低溫冷卻介質(zhì)從存儲(chǔ)器輸送到第二刀具夾具的預(yù)冷卻輸送導(dǎo)管。該預(yù)冷卻輸送導(dǎo)管優(yōu)選隔熱地設(shè)計(jì)。預(yù)冷卻裝置優(yōu)選與用于在加工過程中冷卻刀具的低溫冷卻裝置這樣耦聯(lián)，使得在加工過程中，從同一存儲(chǔ)器中提取用于預(yù)冷卻和冷卻的低溫冷卻介質(zhì)。
[0012]按權(quán)利要求7所述的方法以簡(jiǎn)單的方式確保，在刀具更換時(shí)沒有低溫冷卻介質(zhì)不受控地從預(yù)冷卻裝置流出。由此，確保了機(jī)床較長的持續(xù)工作時(shí)間，因?yàn)閮H當(dāng)預(yù)冷卻的刀具與預(yù)冷卻裝置耦聯(lián)時(shí)，低溫冷卻介質(zhì)才從預(yù)冷卻裝置流出。
[0013]按權(quán)利要求8的方法確保設(shè)計(jì)用于加工的刀具簡(jiǎn)單且有效的預(yù)冷卻。僅當(dāng)待預(yù)冷卻的刀具與預(yù)冷卻裝置耦聯(lián)時(shí)，才由預(yù)冷卻裝置允許低溫冷卻介質(zhì)的流入。
[0014]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還在于，進(jìn)一步擴(kuò)展設(shè)計(jì)這種類型的機(jī)床，使其能夠在金屬工件的切削加工時(shí)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率的提高。
[0015]該技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求9的特征的機(jī)床解決。按本發(fā)明的機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)與已經(jīng)描述的按本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)一致。按本發(fā)明的機(jī)床具有用于低溫冷卻的、與待加工的工件嚙合中的第一刀具的冷卻裝置。此外，機(jī)床具有預(yù)冷卻裝置，該預(yù)冷卻裝置預(yù)夾持在第二刀具夾具中并設(shè)計(jì)用于工件的后續(xù)加工。借助于控制裝置這樣控制低溫的冷卻裝置和低溫的預(yù)冷卻裝置，使得在借助于第一刀具加工工件的過程中預(yù)冷卻設(shè)計(jì)用于后續(xù)加工工件的第二刀具并且將其冷卻至所需的低加工溫度。由此，以所述的方式將用于第二刀具的預(yù)冷卻時(shí)間從機(jī)器基本加工時(shí)間移到機(jī)器非加工時(shí)間中。因此可以在第二刀具更換到設(shè)計(jì)用于加工工件的位置后，直接繼續(xù)進(jìn)行工件的加工。由此減少了用于工件加工的機(jī)器基本加工時(shí)間或循環(huán)時(shí)間，并且提高了機(jī)床的生產(chǎn)率。按本發(fā)明的機(jī)床可以按照權(quán)利要求1至8和10至15的特征擴(kuò)展設(shè)計(jì)。
[0016]按權(quán)利要求10的機(jī)床確保了設(shè)計(jì)用于加工的刀具簡(jiǎn)單的預(yù)冷卻。存儲(chǔ)器和所屬的冷卻單元優(yōu)選既是預(yù)冷卻裝置的部分也是冷卻裝置的部分，使得以相同的低溫冷卻介質(zhì)實(shí)現(xiàn)加工中的工件的刀具的冷卻和準(zhǔn)備進(jìn)行加工的刀具的預(yù)冷卻。為此，預(yù)冷卻輸送管從存儲(chǔ)器通向第二刀具夾具，而冷卻輸送管從存儲(chǔ)器通向第一刀具夾具。
[0017]按權(quán)利要求11的機(jī)床確保了設(shè)計(jì)用于加工的刀具有效的預(yù)冷卻。僅當(dāng)?shù)毒吲c耦聯(lián)單元機(jī)械地耦聯(lián)時(shí)，才釋放/開啟低溫冷卻介質(zhì)到待預(yù)冷卻的刀具的輸送。低溫冷卻介質(zhì)的釋放可以機(jī)械或電機(jī)械地進(jìn)行。
[0018]按權(quán)利要求12的機(jī)床以簡(jiǎn)單的方式確保了預(yù)冷卻裝置與或和第二刀具夾具的耦聯(lián)和脫耦/分離。為此，預(yù)冷卻裝置可以固定地設(shè)置在機(jī)床的基架上，而第二刀具夾具可移動(dòng)，或反之。[0019]按權(quán)利要求13的機(jī)床以簡(jiǎn)單的方式確保了多個(gè)不同的刀具的預(yù)冷卻。第一刀具夾具例如可以設(shè)計(jì)為常見的刀具軸，其以“拾起”的方式執(zhí)行刀具更換，即，在此將第一刀具放到刀具庫中并且從第二刀具夾具接收預(yù)冷卻的第二刀具。備選地，為此可以采用常見的刀具更換器。
[0020]按權(quán)利要求14的機(jī)床確保了有效的刀具預(yù)冷卻，并且在加工過程中也確保了有效的刀具冷卻。存儲(chǔ)器既是預(yù)冷卻裝置的部分，也是冷卻裝置的部分，使得僅需要一個(gè)存儲(chǔ)器，來將低溫冷卻介質(zhì)經(jīng)由預(yù)冷卻輸送管導(dǎo)引到第二刀具夾具，將低溫冷卻介質(zhì)通過冷卻輸送管導(dǎo)引到第一刀具夾具。
[0021]按權(quán)利要求15的機(jī)床確保了相應(yīng)的刀具有效的預(yù)冷卻和冷卻。輸送管在(TC時(shí)優(yōu)選具有最高0.4W/ (mK)，尤其是最高0.30W/ (mK)，并且特別是最高0.20W/ (mK)的固有導(dǎo)熱率。通過隔熱的設(shè)計(jì)，避免了低溫冷卻介質(zhì)在到第一或第二刀具夾具的路途中不希望地變熱。以這種方式可以非常有效地預(yù)冷卻或冷卻相應(yīng)的刀具。輸送管優(yōu)選完全隔熱地設(shè)計(jì)，也就是在整個(gè)長度上隔熱地設(shè)計(jì)。此外，輸送管優(yōu)選真空隔熱地設(shè)計(jì)。為此，該輸送管具有內(nèi)管和包圍內(nèi)管的外管，所述內(nèi)管和外管在端側(cè)相互連接并且限定出真空的隔熱腔。在真空隔熱的設(shè)計(jì)中，輸送管在0°C時(shí)優(yōu)選具有最高0.0lff/ (mK)的固有導(dǎo)熱率。在真空隔熱的設(shè)計(jì)中，優(yōu)選只是一個(gè)管的長度可變，因此能夠補(bǔ)償內(nèi)管和外管的各種長度變化。如果輸送導(dǎo)管由低溫冷卻介質(zhì)流過，內(nèi)管基本上處于冷卻介質(zhì)的溫度，反之，相應(yīng)的外管由于設(shè)置在兩個(gè)管之間的隔熱介質(zhì)明顯更少地被冷卻。因此，內(nèi)管的長度變化明顯比外管更多。為了避免輸送管的損壞，至少一個(gè)管的長度是可變的。優(yōu)選外管具有彎曲的金屬波紋管，用于熱力學(xué)的長度補(bǔ)償。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)由以下實(shí)施例的描述得出。圖中示出:
[0023]圖1:帶有刀具庫和與之共同作用的預(yù)冷卻裝置的機(jī)床；
[0024]圖2:圖1中的機(jī)床的俯視圖；
[0025]圖3:與刀具庫共同作用的預(yù)冷卻裝置的示意圖；
[0026]圖4:刀具庫的正視圖；
[0027]圖5:預(yù)冷卻裝置與待預(yù)冷卻的刀具耦聯(lián)的耦聯(lián)單元的剖視圖；
[0028]圖6:圖5中的耦聯(lián)單元的放大視圖；
[0029]圖7:預(yù)冷卻裝置與待預(yù)冷卻的刀具脫耦的耦聯(lián)單元的剖視圖；以及
[0030]圖8:圖7中的耦聯(lián)單元放大的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]機(jī)床I具有基架2，該基架帶有機(jī)座3和設(shè)置在機(jī)座上的立柱4。機(jī)座3基本上在水平的X方向和水平的Z方向延伸。立柱4在端側(cè)固定在機(jī)座3上并且基本上在X方向和垂直的y方向延伸。基架2固定在基板5上。x,y和z方向分別相互垂直地延伸并且形成笛卡爾坐標(biāo)系。
[0032]在立柱4上設(shè)置有X-滑塊6，該滑塊可在所屬的X-導(dǎo)軌7上借助于X-驅(qū)動(dòng)電機(jī)8平行于X方向線性地移動(dòng)。在X-滑塊6上又設(shè)置有y-滑塊9，該滑塊9可借助于y驅(qū)動(dòng)電機(jī)11在y導(dǎo)軌10上平行于I方向線性地移動(dòng)。在I滑塊9上固定有刀具軸12，該刀具軸具有設(shè)計(jì)為夾緊組件的第一刀具夾具13，該第一刀具夾具可借助于驅(qū)動(dòng)電機(jī)14圍繞平行于z方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸15旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在第一刀具夾具13中夾持有用于切削加工金屬的工件17的第一刀具16。
[0033]機(jī)床I在刀具軸12之前具有加工區(qū)域18，在該加工區(qū)域中用于待加工的工件17的工件-支架19設(shè)置在機(jī)座3上。工件-支架19支承在Z-導(dǎo)軌20上并且可借助于驅(qū)動(dòng)電機(jī)21平行于z方向線性移動(dòng)。工件支架19設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)臺(tái)(Drehteller)，并且可借助于驅(qū)動(dòng)電機(jī)22可圍繞平行于I方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸23旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)盤給料機(jī)19上例如可以固定工件-安裝板以及夾緊在其上的工件17。
[0034]機(jī)床I具有固定在支柱4上的刀具庫24。刀具庫24設(shè)計(jì)為刀具盤式刀具庫。刀具庫24相應(yīng)具有帶有多個(gè)設(shè)置在其上的刀具夾具26的刀具盤25。在刀具夾具26中設(shè)置有用于工件17的后續(xù)加工的各種第二刀具27。刀具盤25可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在刀具庫滑塊28上并且可借助于驅(qū)動(dòng)電機(jī)29圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸30相對(duì)刀具庫滑塊28旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。刀具庫滑塊28平行于z方向可移動(dòng)地設(shè)置在刀具庫支架31上，刀具庫支架又固定在立柱4上。為此，在刀具庫支架31上設(shè)置有z導(dǎo)軌32，刀具庫滑塊28可在該z導(dǎo)軌上借助于驅(qū)動(dòng)電機(jī)33平行于z方向線性地移動(dòng)。該刀具盤25由刀具庫殼體34部分包圍。
[0035]機(jī)床I為了低溫冷卻刀具16，17具有冷卻裝置35以及所屬的預(yù)冷卻裝置36。冷卻裝置35和預(yù)冷卻裝置36具有公共的存儲(chǔ)器37，該存儲(chǔ)器用于提供低溫冷卻介質(zhì)38且隔熱地設(shè)計(jì)。為了冷卻低溫冷卻介質(zhì)38，設(shè)置有冷卻單元39。借助于第一輸送泵40可將低溫冷卻介質(zhì)38通過冷卻輸送管41從存儲(chǔ)器37輸送到第一刀具夾具13或夾緊在其中的刀具16。為了中斷到刀具夾具13的低溫冷卻介質(zhì)的輸送，在冷卻-輸送管41中設(shè)置有第一截止閥42。冷卻裝置35包括存儲(chǔ)器37、冷卻單元39、輸送泵40、冷卻輸送管41和截止閥42。
[0036]為了預(yù)冷卻第二刀具27，低溫冷卻介質(zhì)38可借助于第二輸送泵43從存儲(chǔ)器37經(jīng)由預(yù)冷卻輸送管44輸送到刀具庫24的第二刀具夾具26。為了中斷低溫冷卻介質(zhì)38的輸送，在預(yù)冷卻輸送管44中設(shè)置第二截止閥45。預(yù)冷卻裝置36包括存儲(chǔ)器37、冷卻單元39、輸送泵43、預(yù)冷卻輸送管44、截止閥45和后面還將描述的耦聯(lián)單元46。輸送管41，44為了避免低溫冷卻介質(zhì)38不希望地變熱設(shè)計(jì)為真空隔熱的。
[0037]耦聯(lián)單元46在端側(cè)設(shè)置在預(yù)冷卻輸送管44上并且這樣設(shè)計(jì)，使得在刀具27與耦聯(lián)單元46機(jī)械耦聯(lián)時(shí)，低溫冷卻介質(zhì)38到相應(yīng)的第二刀具27的輸送被釋放，而當(dāng)?shù)毒?7從耦聯(lián)單元46脫耦時(shí)，低溫冷卻介質(zhì)38到相應(yīng)的刀具27的輸送被中斷。為了將相應(yīng)的刀具27與耦聯(lián)單元46機(jī)械地耦聯(lián)或脫耦，刀具庫24的刀具夾具26可借助于驅(qū)動(dòng)電機(jī)33相對(duì)于耦聯(lián)單元46線性移動(dòng)。
[0038]耦聯(lián)單元46固定在刀具庫殼體34上并且設(shè)計(jì)為彈簧加載的滑閥。為此，耦聯(lián)單元46具有內(nèi)部的滑閥部件47和外部的滑閥部件48，所述滑閥部件相互插套地可滑動(dòng)地導(dǎo)引并且借助于彈簧元件49預(yù)緊?；y部件47，48和彈簧元件49設(shè)置在配屬的殼體50內(nèi)?；y部件47，48限定出一個(gè)內(nèi)腔51，預(yù)冷卻輸送管44通向該內(nèi)腔。殼體50在朝向刀具27的側(cè)面具有通孔52，耦聯(lián)管53經(jīng)過該通孔從內(nèi)腔51通向外部。耦聯(lián)管53在設(shè)置在內(nèi)腔51中的端部的端側(cè)封閉，然而在該端的環(huán)周側(cè)具有入口 60。內(nèi)部的滑閥部件47為了釋放/打開或關(guān)閉該入口 60在朝向耦聯(lián)管53的側(cè)面具有釋放部段54和關(guān)閉部段55。
[0039]這樣設(shè)計(jì)耦聯(lián)單元46:該耦聯(lián)單元可插入到刀具27的夾持凹槽56中并且耦聯(lián)管53可與在刀具27中延伸的冷卻通道57連接。為此，在冷卻通道57的端側(cè)設(shè)置有密封插入件58，借助于該密封插入件可在刀具27耦聯(lián)時(shí)操縱外部的滑閥部件48。
[0040]為了控制機(jī)床I，該機(jī)床具有控制裝置59，該控制裝置這樣設(shè)計(jì)，使得在借助于第一刀具16加工工件17過程中，可借助于低溫冷卻介質(zhì)38預(yù)冷卻設(shè)計(jì)用于工件17的后續(xù)加工的第二刀具27。
[0041]為了加工工件17，將該工件以常見的方式夾緊在工件-支架19中并且將第一刀具16夾緊在刀具軸12的第一刀具夾具13中。通常，用刀具16加工工件17，其中，工件支架19和/或刀具軸12沿x，y和/或z方向線性地移動(dòng)。在加工過程中借助于低溫冷卻介質(zhì)38冷卻第一刀具16。為此,借助于輸送泵40從存儲(chǔ)器37經(jīng)由冷卻輸送管41將低溫冷卻介質(zhì)38輸送到刀具軸12。冷卻輸送管41與刀具16的冷卻通道57耦聯(lián)，使得刀具16在加工過程中由低溫冷卻介質(zhì)38流過并冷卻。低溫冷卻介質(zhì)38在此是氮、氧、氫、氦、氬、二氧化碳和天然氣中的至少一種。低溫冷卻介質(zhì)38優(yōu)選是氮。低溫冷卻介質(zhì)38在從刀具16流出時(shí)優(yōu)選具有低于_60°C，尤其是低于_120°C，特別是低于_150°C，并且尤其是低于_180°C的溫度。
[0042]在加工工件17的過程中，刀具庫24中的、設(shè)計(jì)用于后續(xù)加工工件17的第二刀具27設(shè)置在預(yù)冷卻位置并且借助于耦聯(lián)單元46連接在預(yù)冷卻裝置36上。這在圖5和6中示出。借助于輸送泵43從存儲(chǔ)器37經(jīng)由預(yù)冷卻輸送管44將低溫冷卻介質(zhì)38輸送到耦聯(lián)單元46，該耦聯(lián)單元由于與刀具27的機(jī)械耦聯(lián)釋放低溫冷卻介質(zhì)38的輸送。為此，密封插入件58抵靠在外部的滑閥部件48上，因此該入口 60通到耦聯(lián)管53，從而釋放到刀具27的低溫冷卻介質(zhì)38的輸送。因此，低溫冷卻介質(zhì)38流經(jīng)刀具27并且將刀具冷卻到加工所需的運(yùn)行溫度。該預(yù)冷卻過程與工件17的加工并行地進(jìn)行。低溫冷卻介質(zhì)38在預(yù)冷卻刀具27時(shí)具有低于_60°C，尤其是低于_120°C，特別是低于_150°C并且尤其是低于_180°C的溫度。
[0043]如果工件17借助于刀具16的加工結(jié)束，則進(jìn)行刀具更換。為此，刀具盤25與刀具夾具26和接納在其中的刀具27首先平行于Z-方向借助于驅(qū)動(dòng)電機(jī)33移動(dòng)，使得耦聯(lián)單元46與預(yù)冷卻的刀具27脫耦。外部的滑閥部件48通過預(yù)緊的彈簧元件49這樣地移動(dòng)，使得封閉部段55設(shè)置在耦聯(lián)管53的入口 60的區(qū)域內(nèi)，從而中斷到耦聯(lián)管53的低溫介質(zhì)38的輸送。接著，刀具盤25這樣地圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸30轉(zhuǎn)動(dòng)，使得空閑的刀具夾具26設(shè)置在刀具更換位置上。刀具軸12然后被移動(dòng)到刀具庫24中并且刀具16放到空閑的刀具夾具26中。
[0044]接著，刀具盤25這樣地圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸30移動(dòng)，把預(yù)冷卻的刀具27放置在刀具更換位置上并且在此由空閑的刀具軸12接納。通過刀具軸12的移動(dòng)，第二刀具27被移動(dòng)到待進(jìn)一步加工的工件17的加工位置中。第二刀具27在工件17的加工開始時(shí)具有最高_(dá)60°C，尤其是最高_(dá)120°C，尤其是最高_(dá)150°C并且尤其是最高_(dá)180°C的溫度。假如第二刀具27在與預(yù)冷卻裝置36脫耦后有顯著的變熱，可以在加工工件17之前就已經(jīng)在刀具軸12中借助于冷卻裝置35冷卻該第二刀具。
[0045]在借助于第二刀具27加工工件17時(shí)，借助于低溫冷卻介質(zhì)38以已經(jīng)描述的方式冷卻該第二刀具。
[0046]在用刀具27加工工件17的過程中，刀具盤25這樣地圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸30轉(zhuǎn)動(dòng)，使得設(shè)計(jì)用于后續(xù)加工工件17的刀具27重新設(shè)置在預(yù)冷卻位置。通過刀具盤25的線性移動(dòng)，位于預(yù)冷卻位置的刀具27與耦聯(lián)單元46機(jī)械耦聯(lián)。在此，刀具27的密封插入件58克服彈簧元件49的彈力操縱外部的滑閥部件48，使得釋放部段54處在耦聯(lián)管53的入口 60的區(qū)域并且釋放到刀具27的低溫冷卻介質(zhì)38的輸送。低溫冷卻介質(zhì)38流過耦聯(lián)管53和冷卻通道57并且將接下來設(shè)計(jì)用于加工的刀具27冷卻到所需的運(yùn)行溫度。
【權(quán)利要求】
1.一種用于金屬工件的切削加工的方法，具有以下步驟: -借助于第一刀具(16)加工工件(17)，其中， -借助于第一刀具夾具(13)夾持所述第一刀具(16)，以及 -在加工過程中借助于低溫冷卻介質(zhì)(38)冷卻所述第一刀具(16)， -預(yù)冷卻設(shè)計(jì)用于加工所述工件(17)的第二刀具(27)，其中， -借助于第二刀具夾具(26)夾持所述第二刀具(27)以及 -在借助于第一刀具(26)加工工件(17)的過程中，借助于低溫冷卻介質(zhì)(38)冷卻所述第二刀具(27)， -借助于預(yù)冷卻過的第二刀具(27)加工所述工件(17)，其中，在加工過程中借助于低溫冷卻介質(zhì)(38)冷卻所述第二刀具(27)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)(38)是氮、氧、氫、氦、氬、二氧化碳和天然氣中的至少一種介質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述低溫冷卻介質(zhì)(38)在預(yù)冷卻第二刀具(27)時(shí)具有低于_60°C，尤其是低于_120°C，特別是低于_150°C并且尤其是低于-180°C的溫度。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述第二刀具(27)在加工位置具有最高-60°C，尤其是最高_(dá)120°C，特別是最高_(dá)150°C并且尤其是最高_(dá)180°C的溫度。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述第二刀具(27)在預(yù)冷卻時(shí)由低溫冷卻介質(zhì)(38 )流過。`
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述第二刀具(27)在預(yù)冷卻時(shí)與用于存儲(chǔ)和輸送低溫冷卻介質(zhì)(38)的預(yù)冷卻裝置(36)機(jī)械耦聯(lián)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二刀具(27)通過第二刀具夾具(26)和預(yù)冷卻裝置(36)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與該預(yù)冷卻裝置脫耦并且中斷低溫冷卻介質(zhì)(38)從預(yù)冷卻裝置(36)的流出。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，設(shè)計(jì)用于后續(xù)加工工件(17)的刀具(27)通過刀具夾具(26)和預(yù)冷卻裝置(36)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與該預(yù)冷卻裝置耦聯(lián)并且允許低溫冷卻介質(zhì)(38)流向刀具(27)。
9.一種用于金屬工件的切削加工的機(jī)床，包括: -用于切削待加工的工件(17)的工件-支架(19)， -用于夾持第一刀具(16)的第一刀具夾具(13)， -用于輸送低溫冷卻介質(zhì)(38)到夾持在第一刀具夾具(13)中的第一刀具(16)的冷卻裝置(35)，和 -用于預(yù)夾持設(shè)計(jì)用于加工的第二刀具(27)的第二刀具夾具(26)，其特征在于， -用于輸送低溫冷卻介質(zhì)(38)到夾持在第二刀具夾具(26)中的第二刀具(27)的預(yù)冷卻裝置(36)，和 -控制裝置(59)，該控制裝置這樣設(shè)計(jì)，使得在借助于第一刀具(16)加工工件(17)的過程中，借助于低溫冷卻介質(zhì)(38)可預(yù)冷卻設(shè)計(jì)用于后續(xù)加工工件(17)的第二刀具(27)。
10.如權(quán)利要求9所述的機(jī)床，其特征在于，所述預(yù)冷卻裝置(36)包括: -隔熱設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器(37 )，用于提供低溫冷卻介質(zhì)(38 )，-冷卻單元(39)，用于冷卻低溫冷卻介質(zhì)(38)，和 -預(yù)冷卻輸送管(44)，用于將低溫冷卻介質(zhì)(38)從存儲(chǔ)器(37)輸送到第二刀具夾具(26)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的機(jī)床，其特征在于，所述預(yù)冷卻裝置(36)具有耦聯(lián)單元(46)，該耦聯(lián)單元這樣設(shè)計(jì)，使得: -當(dāng)所述刀具(27)與耦聯(lián)單元(46)機(jī)械耦聯(lián)時(shí)，到所述刀具(27)的低溫冷卻介質(zhì)(38)的輸送被釋放；以及 -當(dāng)所述刀具(27)與所述耦聯(lián)單元(46)機(jī)械脫耦時(shí)，到所述刀具(27)的低溫冷卻介質(zhì)(38)的輸送被中斷。
12.如權(quán)利要求9至11之一所述的機(jī)床，其特征在于，所述預(yù)冷卻裝置(36)可相對(duì)第二刀具夾具(26)移動(dòng)。
13.如權(quán)利要求9至12之一所述的機(jī)床，其特征在于，所述第二刀具夾具(26)是刀具庫(24)、尤其刀具盤式刀具庫的一部分。
14.如權(quán)利要求10至13之一所述 的機(jī)床，其特征在于，低溫冷卻介質(zhì)冷卻-輸送管(41)從存儲(chǔ)器(37)延伸到第一刀具夾具(13)，從而將低溫冷卻介質(zhì)(38)輸送到第一刀具(16)。
15.如權(quán)利要10至14之一所述的機(jī)床，其特征在于，至少一個(gè)輸送管(41，44)隔熱地設(shè)計(jì)。
【文檔編號(hào)】B23Q11/10GK103687694SQ201280033659
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月8日
【發(fā)明者】M·I·梅達(dá)爾, H·朗, W·霍恩, H·科爾博, D·沃茨 申請(qǐng)人:美格工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司