專利名稱：機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機床，用于對夾持中的工件進行多軸線加工，其包括一個形狀固定的機架，一個借助支座可活動地設(shè)置在該機架上的工件臺，一個安裝在機架上可在水平面上運動的交叉滑座，一個在該交叉滑座上可垂直運動的垂直銑頭以及一個用于各部件不同操作順序的可編程控制單元。
工件加工時的主要問題是，多種加工要在工件的不同部位并在不同的座標軸上用相同或不同的工具在一次工件夾持中來實現(xiàn)，以避免工作臺上的工件調(diào)換和提高加工精度。從這一觀點出發(fā)，已經(jīng)開發(fā)出各種已知的萬能銑、鉆床及相應(yīng)的加工中心機床，以便進行工件切削加工。這些設(shè)備通過一個水平的和一個垂直的鉆、銑頭進行工作，在工作位置這些鉆、銑頭可更換地安裝在主軸箱上，并且可以在一次工件夾持中實現(xiàn)多座標軸工件加工。另外，機器結(jié)構(gòu)是公知的，其中一個單獨的銑頭安裝在一個活動支架上，該支架設(shè)置在主軸箱的端面上，工作軸可以在垂直、水平方向及傾斜的中間位置上運動。另外，切削工作的機床也是公知的，它的繞中軸線可電動轉(zhuǎn)動的工件臺(圓臺)安裝在一個特制的支座上。該支座具有一個用于驅(qū)動工件臺繞水平座標軸運動的機構(gòu)，并且，支座垂直可調(diào)地安裝在機架的端面上。這種已知的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要相當高的投資和工作成本。另外，在加工精度要求高的情況下，由于大量的支承結(jié)構(gòu)和各種包括相應(yīng)固定件在內(nèi)的接合結(jié)構(gòu)的存在，可能出現(xiàn)某些問題。
DE-OS2833145公開了一種在機座上的水平(臥式)銑床，其中，在一個形狀固定的較長的機座之一有一個加工單元可動地安裝于其后端面上，水平的工作軸在電機驅(qū)動下可以沿垂直的和水平的座標軸運動。在機座的上側(cè)面安裝有一個臺結(jié)構(gòu)，其在電機驅(qū)動下可沿水平座標軸運動，該臺結(jié)構(gòu)具有一個特殊的臺座，臺座上帶有一個朝機架向下傾斜的斜面。該斜面上安裝有一個用于工件臺的支座，支座可繞中軸線轉(zhuǎn)動。由于加工單元設(shè)置在縱向延伸的機座的后部的狹窄側(cè)面上，這種機床需要很大的占地面積。另外，工件臺的夾持面位于不適當?shù)母叨任恢蒙希植灰捉咏?，尤其對夾持結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件來說更是如此。再者，還有散落的切屑問題，這些切屑會堆積在機座和導(dǎo)軌的水平面上。
DE-T13590093揭示了一種雙架結(jié)構(gòu)的立式銑床，其中一個垂直的主軸頭通過一個支座可動地安置在一個橫梁上，該橫梁由馬達驅(qū)動可以在兩個機架的上導(dǎo)軌上運行。在這兩個機架之間設(shè)有一個用于工件臺的支承結(jié)構(gòu)，其可繞一水平軸運動。該支承結(jié)構(gòu)的下部安裝有一個驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動工件臺繞其高軸轉(zhuǎn)動。該機床也存在問題，在預(yù)先調(diào)制水平位置的工件臺上要夾持工件是比較困難的，該工件臺位于上述兩個機架之間。另外，當工件臺傾斜或垂直時不可能對工件進行高精度地加工，因為加工時產(chǎn)生的力會使處于傾斜位置的準懸掛的工件臺錯位。
US4644635還公開了一種用于對工件進行垂直切削加工的加工中心機床，該機也是雙架結(jié)構(gòu)，其中在上部橫梁的端面上安裝有一個具有內(nèi)藏式加工主軸的垂直銑頭，該主軸可在馬達驅(qū)動下沿多條軸線運動。在兩個機架共同的機座上有個臺結(jié)構(gòu)設(shè)置在上述兩機架之間，該臺結(jié)構(gòu)可沿縱向?qū)к壴跈C座上水平運動，并且該臺結(jié)構(gòu)有一個支座，支座上有45°傾斜的支承面。該支座上裝有一個截面呈三角形的臺座，該臺座可繞一條與45°支承面垂直的軸線轉(zhuǎn)動，這樣，安裝在支承件的較大側(cè)面上的臺板可以和夾持的工件起，通過將工件臺支承件轉(zhuǎn)動半圈，從水平位置轉(zhuǎn)換到垂直位置，或者反過來轉(zhuǎn)換位置。這種公知設(shè)備也需要大的占地面積，還有其他缺點如制造成本高昂、切屑難于清除。
本發(fā)明的目的是提供一種機床，其結(jié)構(gòu)比較簡單，占地需求小，高的固有剛性使工件僅在一次夾持中就可以進行精確的多軸線加工。
根據(jù)本發(fā)明，上述發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的上述機架的前端面上有一個凹陷，它的向前下方傾斜45°的底部構(gòu)成了一個用于工件臺的支座的支架，其中支座具有一個俯視呈圓形的底部以及一個與該底部制成一體的承物臺，承物臺上安裝有工件臺的支承面，該支承面與支座轉(zhuǎn)動軸線呈45°角延伸。
為了上述目的，在機架的前側(cè)面專門設(shè)置了具有傾斜底部的凹陷，支座位于該凹陷中的這種特別結(jié)構(gòu)帶來了許多實用益處，而這些益處是任何公知的機床所不能實現(xiàn)的。一個非常重要的優(yōu)點在于工件臺在其水平位置上很容易接近，這就大大簡化了工件的裝拆和工件在工件臺上的夾緊工作，并且還極大地方便了對各個加工過程的觀察。另一個優(yōu)點是整個機床剛性高，結(jié)構(gòu)十分緊湊，一方面可使機床在車間中占地少，另一方面可以實現(xiàn)最高的加工精度。上述優(yōu)點是依靠該朝機架內(nèi)凹入的、具有傾斜底部的凹陷而獲得的。另外，根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)方案可使機床所需的零部件大為減少，就工件的五軸加工而言，與現(xiàn)有的擺頭加工機床相比本發(fā)明機床的零部件減少了2/3。最后，由于本發(fā)明的工件臺支座的結(jié)構(gòu)和布置，導(dǎo)致了對實踐來說格外有益的優(yōu)點，切屑被特別良好地排除，原因是加工時產(chǎn)生的切屑與沖洗流體一起可以自由下落，不會在導(dǎo)引表面和/或滑動表面上滯留。
采用本發(fā)明的措施，工件臺可以迅速地從水平位置轉(zhuǎn)換到垂直位置，并通過適當?shù)毓潭ㄑb置，例如夾具、定位柱和/或位置控制電機，精確而穩(wěn)定地固定在每個終端位置上，以及中間位置上。為此，只有下述措施是必須的，支座在一個最好呈環(huán)形的支架上旋轉(zhuǎn)180°，各個固定裝置在終端位置上啟動工作或者電機的自制動剎車功能在終端位置上得到利用。這對操作順序自動化來說是特別有利的，在自動運行的動作循環(huán)中，必要時裝在貨板上的工件被傳遞到上述先處于水平位置的工件臺上，并可以被夾緊，然后簡單地控制支座轉(zhuǎn)動，使工件臺可以運動到其垂直位置上，這些動作過程在很短的時間內(nèi)完成，從而可以進一步避免機床的停機時間。
本發(fā)明的工件臺結(jié)構(gòu)除具有良好的場地狀況外，與現(xiàn)有的帶有準懸臂支承在機器端面上的支座的支座機床相比還具有其他的優(yōu)點，本發(fā)明的支座是用其底面支承的，因此支座的自重、工件臺的重量、工件的重量以及加工時產(chǎn)生的壓力載荷都通過支座底部大面積地傳遞到機床的下部結(jié)構(gòu)，即機架上。支座底部的充分支承、例如支承在一個環(huán)形支承件上，會促進上述效果，同時該支承件還可以作為支座繞其中軸線轉(zhuǎn)動的導(dǎo)軌而構(gòu)成。為使支座繞其轉(zhuǎn)動中軸線轉(zhuǎn)動，可以采用現(xiàn)有的驅(qū)動裝置，如液力馬達、帶有或不帶有傳動機構(gòu)的電機。如果工件臺不僅要固定在其水平和垂直兩終端位置，而且還要固定在某些中間位置上，以便能對工件進行相應(yīng)的加工，那么推薦采用步進電機或數(shù)控驅(qū)動電機作為支座的驅(qū)動裝置，它從程控單元獲得相應(yīng)的指令，必要時還要通過一個內(nèi)部的傳動機構(gòu)產(chǎn)生一個有效的自鎖功能。通過這種自鎖，工件臺不用其他固定裝置也能在其預(yù)定的加工位置上可靠和高精度地定位。該驅(qū)動裝置可以安裝在機架內(nèi)部或者還可以安裝在支座的底部。
支座的特殊形狀具有特殊的技術(shù)意義，這種支座形狀可以在水平的和垂直的工件臺上實現(xiàn)一個大致不變的工作區(qū)。為此目的，支座具有一個俯視圖中呈圓形的底部和一個在轉(zhuǎn)動軸線側(cè)邊設(shè)置的承物臺，其用來放置工件臺的上表面與上述轉(zhuǎn)動軸線呈45°角延伸。該承物臺的大小與形狀這樣選擇，使工件臺始終位于上述轉(zhuǎn)動軸線的側(cè)面。通過工件臺始終布置以及與之相連的特殊形狀的支座，可以讓工件臺的中軸線與支座的轉(zhuǎn)動軸線相交于P點并與支座的各個轉(zhuǎn)動位置無關(guān)。上述工件臺最好是由電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動的圓臺。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在一個相應(yīng)加寬的機架上可以安裝上兩個本發(fā)明的工件臺結(jié)構(gòu)，這兩個工件臺以預(yù)定間隔相鄰設(shè)置。夾持在這對工作臺上的工件可由加工單元相應(yīng)地移動，并相繼由唯一的垂直主軸進行加工。另外，該結(jié)構(gòu)還可在其中一個工作臺上將工件夾緊，而與此同時，在另一工件臺上夾緊的第二個工件正在被加工。為使工件的高精度夾緊工作不受干擾，可以在上述兩工作臺之間設(shè)立保護壁，該壁最好設(shè)置在機架或其他位置固定的部件上，使銑頭的運動不受影響。
本發(fā)明的其他優(yōu)點和特點在下面將結(jié)合圖示的實施例加以說明。圖中

圖1A和1B是銑、鉆床的側(cè)面示意圖，其具有水平的和垂直布置的工作臺；圖2是圖1所示鉆、銑床的正視圖，表示其他的細節(jié)；圖3是一個銑、鉆床的示意圖，其具有兩個在前面相鄰設(shè)置的工件臺。
圖中所示的機床是一種可編程控制的銑、鉆床，用于對工件進行多軸線的自動加工。該機床包括一個直接支承在位置和形狀均固定的機架上的工件臺。如圖1A和1B所示，該銑、鉆床的形狀固定的機架通過若干需要時可調(diào)整的地腳2設(shè)立在車間地面或基座上。機架1的上方固定安裝著垂直于圖面延伸的導(dǎo)軌3，其上導(dǎo)引著馬達驅(qū)動的橫滑座4。橫滑座4由一個貫穿的中部4a和兩個側(cè)壁4b構(gòu)成，其上分別安裝有在圖1A平面內(nèi)水平延伸的導(dǎo)軌5。借助側(cè)導(dǎo)軌6a，縱滑座6在上述兩導(dǎo)軌5上運行，其中，縱滑座6的中部6b伸入到橫滑座4的兩個側(cè)壁4b之間。該縱滑座具有一個延長的上部件6c，其端面上還具有一個垂直的導(dǎo)引件8，一個垂直的主軸箱9作為加工單元可由馬達驅(qū)動沿導(dǎo)引件8運行。主軸箱9中設(shè)有一個未示出的用于主工作軸11的驅(qū)動馬達。上述滑座4、6及主軸箱9通過未示出的伺服驅(qū)動裝置、需要時由鋼球絲杠調(diào)整可在各自的軸線上運動。
機架的前端面上有一個凹陷12，它由一個彎曲的周壁12a(參見圖2)和一個平底13構(gòu)成，該平底向前下方傾斜45°角。在機架中設(shè)有未示出的內(nèi)部加強結(jié)構(gòu)，其沿著平底13的方向延伸，提供高的支承剛性。平底13上設(shè)有一個支架14，支架14上支承著一個支座15，該支座15可借助一個未示出的驅(qū)動裝置繞支架中軸線16轉(zhuǎn)動。在圖1和2所示的實施例中，支座15具有一個在俯視圖中呈圓形的底部17，以及一個與該底部17制成一體的承物臺18。該承物臺18大致平行于中軸線16并在該軸線側(cè)面延伸，并且具有一個與該中軸線16呈45°角延伸的支承面19。在承物臺18的支承面19上安裝有一個工件臺，在圖示實例中它是一個轉(zhuǎn)動驅(qū)動的圓臺。該圓臺20的軸線21與支架14或支座15的轉(zhuǎn)動中軸線16保持相交于P點，并且與支座15的各轉(zhuǎn)動位置及工件臺20的活動位置無關(guān)。如圖2所示，該銑、鉆床帶有程控裝置，它可以與一臺中央計算機連接或者擁有自己的計算機，其程序編制將通過具有屏幕顯示器26的輸入裝置25來實現(xiàn)。機床工作空間的側(cè)面用薄板簾27封圍，工作空間的操作側(cè)則用帶有門窗的艙室28封閉起來。特別參見圖1A和1B，在所示的機床上，處于圖1A所示位置上的工件、即工件臺20為水平狀態(tài)，以及處于圖1B所示位置上的工件、即工件臺20處于垂直狀態(tài)下，可以用垂直的主軸11進行加工。工件臺及其支座15在機架凹陷12中的這種復(fù)位結(jié)構(gòu)布置，在縱滑座6在機架結(jié)構(gòu)上方伸出較小的距離時，就可獲得較大的工作區(qū)。除了在所示的兩個端位置上，加工還可以在中間位置上進行，即工件在傾斜位置上亦可加工。當支座15和控制單元的驅(qū)動裝置相應(yīng)地布設(shè)時，加工過程還可以在支座15轉(zhuǎn)動期間執(zhí)行，從而開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域，例如球面的壓光或拋光。由于采用了轉(zhuǎn)動驅(qū)動的圓臺20作為工件臺，使工件加工還有其他的變化可能性。經(jīng)驗表明，大部分加工是由垂直主軸對一個夾持于水平工件臺上的工件進行加工而實現(xiàn)的，因此，在圖1A所示的加工過程中，加工工件時作用于工件臺的垂直力通過支座15和傾斜的支架14極為有利地引入到高剛度的機架1上。
為了順利地進行多種加工工作，擁有各種不同的加工過程是特別有益的，只要簡單地將支座15轉(zhuǎn)動半圈，工作臺便可從圖1A所示位置調(diào)整到圖1B所示垂直位置，而幾何關(guān)系無需作重要改變，在兩個位置上支座15及工作臺20的中軸線16及21不變地相交于點P。
圖3所示的機床與圖1和2的實施例的機床結(jié)構(gòu)基本相同，相同的零件仍以相同的標號來表示。所不同的是其具有一個加長的機架并且設(shè)置有兩個在圖1和2中已作過詳細說明的工件臺結(jié)構(gòu)。這兩個工件臺以預(yù)定間隔設(shè)置在機架的前側(cè)，其中每個工件臺結(jié)構(gòu)都包括各自的具有傾斜底部13的凹陷12，每個工件臺結(jié)構(gòu)與根據(jù)圖1和2描述的結(jié)構(gòu)相同。
另外，在圖3中機架的左端示出了一個工具箱，該工具箱顯然也可以裝備于圖1和2所示的機床上。為了得到充足的工具存放位置，最好在一個共同的承載臂31上沿該圖的觀察方向前后安裝兩個這樣的盤狀工具架30，承載臂31以后端固定于機架1的端臂上并自由地伸向前方的空間中。每個工具架30都具有一個用于容納轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置的管座32以及一個形狀固定的柱子33，該柱的上端可轉(zhuǎn)動地支承著一個工具盤34。通過上述這對工具架30的結(jié)構(gòu)與布置，使各刀具35有可能直接地、不經(jīng)特殊的刀具更換器就在工作主軸上進行更換，其中所有更換過程所必需的運動均由主軸11來完成。
本發(fā)明并不局限于所示的實施例，而是還可以用于其他類型的機床，在這些機床上可以對工件進行多軸線加工。舉例來說，本發(fā)明可用于磨床、以能量輻射工作的電蝕機床、電蝕機床及可比較的加工中心機床。另外，在某些特殊場合，賦予承物臺18相應(yīng)的形狀使支座的上部具有兩個工件臺可能是有益的，其中一個工件臺安裝于轉(zhuǎn)動軸線的一側(cè)，而另一工件臺則安裝于轉(zhuǎn)動軸線的另一側(cè)。這樣，支座的上表面可以完全是平面的，以便讓這對工件臺在同一平面內(nèi)，或著，支座的上表面還可以沿轉(zhuǎn)動軸線上的中點彎折為直角，在每一側(cè)部分上可以安裝一個工件臺。
權(quán)利要求
1.用于對夾持中的工件進行多軸線加工的機床，包括一個形狀固定的機架(1)，一個借助支座(15)可活動地設(shè)置在該機架上的工件臺(20)，一個安裝在機架上可在水平面上運動的交叉滑座(6)，一個在該交叉滑座上可垂直運動的垂直銑頭(9)，以及一個用于不同操作順序的可編程控制單元；其特征在于上述機架(1)的前端面上有一個凹陷(12)，其向前下方傾斜45°的底部(13)構(gòu)成了一個用于工件臺(20)的支座(15)的支架(14)，其中支座(15)具有一個俯視呈圓形的底部(17)以及一個與該底部制成一體的承物臺(18)，承物臺上安裝有工件臺(20)的支承面(19)，該支承面與支座轉(zhuǎn)動軸線(16)呈45°角延伸。
2.如權(quán)利要求1的銑、鉆床，其特征在于上述在支架(14)上可由馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)動的支座(15)可以固定在預(yù)定的加工位置上。
3.如權(quán)利要求1或2的銑、鉆床，其特征在于上述支座(15)的承物臺(18)具有一個彎曲的外表面，當工作臺(20)處于垂直位置(圖1B)的情況下，該外表面與凹陷(12)的上壁(12a)的曲線相適配。
4.如權(quán)利要求1至3之一的機床，其特征在于上述支架(14)上的支座(15)的支承面比承物臺(18)的支承面(19)上的工件臺(20)的支承面至少大兩倍。
5.如權(quán)利要求1至4之一的機床，其特征在于在上述機架的前端面上，在凹陷(12)旁邊至少設(shè)置有一個盤式工具架(30)。
6.如權(quán)利要求1至5之一的機床，其特征在于上述機架(1)和導(dǎo)軌(3)被加長，機架(1，2)的前端面上設(shè)有若干凹陷(21)，每一凹陷均帶有傾斜底部(13)，在每一凹陷中各設(shè)置一個工件臺結(jié)構(gòu)(14至20)。
7.如權(quán)利要求6的機床，其特征在于上述加長的機架(1)、上術(shù)那對工件臺結(jié)構(gòu)(14至20)及工具架由一個共同的機床罩蓋住，在機床罩內(nèi)部，上述兩工件臺結(jié)構(gòu)之間設(shè)有一個可活動的分隔壁。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對夾持中的工件進行多軸線加工的機床，其包括一個形狀固定的機架(1)；一個借助支座(15)可活動地設(shè)置在該機架上的工件臺(20)；一個安裝在機架上可在水平面上運動的交叉滑座(6)；一個在交叉滑座上可垂直運動的銑頭(9)；以及一個用于不同操作順序的可編程控制單元；在上述機架(1)的前端面上有一個凹陷(12)，其向前下方傾斜45°的底部(13)構(gòu)成了一個用于工件臺(20)的支座(15)的支架(14)。支座(15)具有一個俯視呈圓形的底部(17)，以及一個與之制成一體的承物臺(18)。承物臺上安裝有工件臺(20)的支承面(19)，該支承面與支座轉(zhuǎn)動軸線(16)呈45°角。
文檔編號B23Q1/54GK1131078SQ95121688
公開日1996年9月18日 申請日期1995年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月14日
發(fā)明者G·霍帕 申請人:德克爾馬霍有限公司