專利名稱：用于綜合加工過程的模塊化多功能機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于綜合加工過程的模塊化多功能機床，該類型的機床具有至少兩個工作単元，它們能在一次夾緊的エ件上執(zhí)行兩種不同的加工過程。
背景技術(shù)：
在機械切削形成加工領(lǐng)域內(nèi)，特別需要有可供的單ー機床，其能夠在要加工的エ件上執(zhí)行一系列不同的加工過程。正如大家容易理解的，在生產(chǎn)需要不同加工過程的機械エ件的過程中，例如，車肖|J、切齒和其它類型的銑削，g在特定加工過程的將各個エ件定位在機床上的步驟需要花費相當多的時間。因此，使用不同的機床，在單ーエ件上進行連續(xù)的加工過程，會占用很長時間，由此使生產(chǎn)率大大下降。 即使使用自動移動的系統(tǒng)也不見得完全有效，因為這樣的系統(tǒng)成本和復(fù)雜程度都很高，還因為對于下一加工過程不可避免地在機床上定位時必須提供一定的公差。因此，近年來，機床發(fā)展成使得機床在一次夾緊的待加工的エ件上執(zhí)行ー個以上的加工過程成為可能，即無需移動エ件和在另ーエ位上執(zhí)行另外的定位操作。在本申請同一發(fā)明人所作出的歐洲專利EP 832 716中，描述了此種機床的ー個實例。特別是，描述了數(shù)字控制的機床，其能夠在一次夾緊的エ件上執(zhí)行車削和切齒的操作。除了用于夾緊和旋轉(zhuǎn)エ件的機床主軸箱和尾架之外，機床還包括兩對導向裝置，它們分別支承車削單元(或用于其它類型加工過程的刀夾架)和支承滾刀的切齒單元。然而，盡管解決了針對需要車削或銑削加工過程的那些エ件的上述諸多問題，但對切齒加工來說，如果不使用錐形滾刀就不可能執(zhí)行斜齒輪的滾齒加工，不同于以上所列的其它類型加工過程也存在這樣的情況。因此，曾特別地設(shè)計了機床的結(jié)構(gòu)來滿足特殊的操作要求，但還不太容易適應(yīng)各種需要。歐洲專利EP I 910 003描述了允許不同類型加工過程的機床的另ー實例，其也具有兩個不同的導向裝置，這兩個導向裝置分別包括車床和滾齒單元，在此情形中，滾齒單元借助于刀具來加工斜齒輪。為了提供該種能力，用于生產(chǎn)斜齒輪的工作単元可相對于機械エ件長度的形成母線傾斜，因此，允許工具根據(jù)所需要的加工過程來進行定位。然而，在該情形中，只允許刀具來切齒，并且，它還是缺乏按照要求來使自己適應(yīng)不同加工過程的能力。歐洲專利申請EP 810 048還描述了一種多功能機床，其中，多個工具安裝在工作単元上，ー個工具放置在另ー工具之頂上。然而，如此的結(jié)構(gòu)需要對工作単元進行專門的設(shè)計，根據(jù)所需加工過程的類型而定，或者，在工具不需要的時候，存在著太多數(shù)量的工具。換句話說，機床不具備任何模塊化的能力，這可以理解為形成単一結(jié)構(gòu)的機床的可能性，其能夠借助于在公共基座結(jié)構(gòu)上使用特定工作単元而對構(gòu)件執(zhí)行特定加工過程。此外，機床不允許在エ件上同時使用多個工作単元。另ー方面，該專利并未描述工具對于特定加工過程如何進行運動，同時，所述結(jié)構(gòu)似乎不能夠在エ件上執(zhí)行多個加工操作。美國專利US 6，618，917描述了多功能機床的又ー實例，其中，機床顯示出包括布置在同一機架上的刀夾架和滾齒單元，該刀夾架例如用于車削。該兩個単元可在垂直于エ件轉(zhuǎn)動軸線的導向裝置上移動，以便能夠交替地接近エ件并在エ件上執(zhí)行加工。在此情形中，既不對機床提供模塊化，也不允許在エ件上同時使用多個工作単元。此外，由該兩個単元形成的組件的運動牽涉到很大的困難，組件作為ー個元件具有非標準的特征，該元件尺寸大重量重。
此外，一般來說，在上述這些多功能機床中，以及其它類型的機床中，例如，在WO2006/106317、EP I 574 273、EP I 726 387、EP I 190 792 以及 US5, 127，140 中所描述的那些機床，不可能獲得與借助于使用兩個單獨機床獲得的特性相比擬的工作特性，這種不可能性在于，這些工作特性需要有合適的多功能的工作単元，由于工作単元體積大重量重以及技術(shù)上的特征，這些工作単元不能達到與傳統(tǒng)機床相同的特性。與上述機床相關(guān)聯(lián)的或無論如何可從以上所列專利中獲知的另ー問題在于，不可能獲得同時要求車削、滾齒和螺紋銑削等加工過程的復(fù)雜エ件，沒有ー個上述機床能夠在一次夾緊的エ件上對機械部件進行車削、滾齒和螺紋銑削操作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，擺在本發(fā)明面前的技術(shù)問題是提供ー種切削機床，其能夠彌補以上對于現(xiàn)有技術(shù)所述的各種缺點。該問題由根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于綜合加工過程的模塊化多功能機床來予以解決。本發(fā)明其次的特征定義在對應(yīng)的從屬權(quán)利要求書中。本發(fā)明具有某些顯著優(yōu)點。主要優(yōu)點在干，根據(jù)本發(fā)明的多功能機床能夠獲得復(fù)雜的加工過程，包括滾齒和螺紋切割，這些過程借助于銑削，借助于能夠加工エ件的多個單元的組合來進行，這些單元彼此合作，只需一次夾緊エ件，因此無需對エ件進行任何重新的定位。根據(jù)特定的生產(chǎn)要求，該機床結(jié)構(gòu)能以簡單方式和所含相對低的成本獲得エ件在加エ中的很大靈活性。因此，根據(jù)本發(fā)明的多功能機床在エ件的復(fù)雜加工中還提供了很大的經(jīng)濟性，這是由于加工過程的集成性,無需再將エ件移動到其它的機床上去。最后，根據(jù)本發(fā)明的機床能夠獲得可與使用兩個單獨機床所獲得的性能相比擬或超過它的性能。另ー優(yōu)點是本發(fā)明機床使用了簡單的工作単元和エ件夾持系統(tǒng)而提供的，因此無需形成專用的單元以集成的方式來執(zhí)行加工過程。出于同樣的原因，根據(jù)本發(fā)明的機床可容易地適應(yīng)幾乎全部范圍的加工過程，能夠以模塊化的方式形成，因此，在一個部門里就可實現(xiàn)所有可能的要求。


從以下對借助于非限制性實例給出的某些形式實施例的詳細描述中，本發(fā)明其它的優(yōu)點、特征和實施方式將會變得更加清晰?，F(xiàn)將參照附圖中諸圖，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明示范實施例的機床示意圖；圖2A、2B是根據(jù)兩個不同形式實施例的兩個示意圖，它們示出第一工作単元和相應(yīng)的運動方向；圖3是圖示切齒單元和相應(yīng)運動方向的示意圖，其顯示圖I機床的細節(jié)；圖4A、4B是根據(jù)兩個不同形式實施例的兩個示意圖，它們示出磨輪中心和相應(yīng)的運動方向；圖5A、5B是根據(jù)兩個不同形式實施例的兩個示意圖，它們示出多用切齒單元和相應(yīng)的運動方向；圖6是顯示具有軌道旋轉(zhuǎn)滾齒主軸箱的一單元和相應(yīng)運動方向的示意圖； 圖7是顯示用于熱處理的單元和相應(yīng)運動方向的示意圖；圖8A、8B和8C分別是平面圖中的支承支架示意圖和側(cè)視圖中的該支承支架兩個相應(yīng)形式實施例的兩個示意圖；圖9A至9C是顯示根據(jù)本發(fā)明的機床功能的示意圖；以及圖10是顯示本發(fā)明第二形式實施例的螺紋銑削以及正齒輪和斜齒輪切齒單元的示意圖。
具體實施例方式先參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的機床包括床身(圖中未示出)，其具有主軸箱導向裝置43，在主軸箱導向裝置43上放置(最好能滑動地放置)主軸箱30，該主軸箱30借助于合適的夾緊裝置301能夠安裝待加工的エ件P。例如，借助于ー對成型導向構(gòu)件(圖中未予示出)來形成主軸箱導向裝置43，它允許機架在其上滑動。主軸箱30至少允許エ件P圍繞軸線ZZl的轉(zhuǎn)動CCl，該軸線ZZl基本上平行于エ件P本身的長度。エ件的夾緊裝置301示意地顯示在圖I中，夾緊裝置301既可以是適于直接從棒材來進行加工的類型，也可以是帶有夾頭或爪式卡盤型的系統(tǒng)以對已經(jīng)切割的エ件形成外部或內(nèi)部的夾持。因此，エ件P可以從棒材來形成，也可從已經(jīng)切割的個別エ件中來形成。如下文中將可看到的，除了上述CCl轉(zhuǎn)動之外，主軸箱30還可執(zhí)行沿著其它軸線的運動，它們將在下文中予以說明。較佳地，根據(jù)本發(fā)明的機床還包括也安裝在導向裝置43上的尾架31，其能夠執(zhí)行圍繞基本上平行于上述軸線CCl的軸線ZZ2的轉(zhuǎn)動CC2，尾架31設(shè)置有夾緊裝置311。如下文中將更詳細地可看到的，尾架31還可回撒，以釋放開エ件P并允許在先前嚙合在尾架31內(nèi)的エ件P的端部區(qū)域內(nèi)進行加工。為此，尾架31可在導向裝置43上滑動，以便可撤回并能夠移離エ件P。參照圖I，應(yīng)該指出的是，在使用兩個工作單元導向裝置41和42的情形中，證明本發(fā)明特別地有利。工作單元導向裝置41和42還固定到床身上，并彼此平行地并平行于主軸箱導向裝置43布置。三個導向裝置41、42和43可定位在単一平面上或多個面上，也可以彼此成一定角度，以便于床身本身的構(gòu)造。多個工作單元導向裝置中的第一導向裝置41支承能夠執(zhí)行至少車削操作的工作単元10，至少兩個不同的工作単元放置在第二導向裝置42內(nèi)，尤其是螺紋銑削和切齒單元21以及另一正齒輪切齒單元22。尤其是，在圖I所示的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的機床包括至少兩個工作単元，它們用來在機械エ件上執(zhí)行不同的加工過程，分別是螺紋的銼齒和銑齒以及滾齒，兩個工作單元由在第二工作單元導向裝置42上滑動的兩個機架支承。工作單元導向裝置還可具有主軸箱導向裝置43的特征，因此包括一對可讓機架在其上滑動的成型導向構(gòu)件。如下文中將會變得明白的那樣，這里所描述的那些工作単元的組合排他地代表了這樣機床實施例的ー個實例，該機床能夠在一次夾緊的エ件上執(zhí)行車削、螺紋銑削以及正齒輪和斜齒輪切齒，這在機械加工過程的領(lǐng)域內(nèi)是非常迫切的要求。然而，除了以上所述的單元之外，在本發(fā)明所能獲得的各種組合中，應(yīng)該注意到也可在同一個導向裝置上或在相對的導向裝置上安裝兩個相同或相似的單元。例如，可采用兩個車削單元10或11 (例如，像傳統(tǒng)的4軸車床)。
在特殊情形中，也可有兩個其它類型的相同工作単元，例如銼齒單元。此外，単元10和11能夠支承另一中心(圖中未予示出)，尤其是在銑削螺紋過程中用來支承正在加工的エ件，這樣有利于總體的尺寸。如此的操作對于傳統(tǒng)的前中心的機架來說是不可能的，如前所述，即使使用可從尾架的孔中撤回的中心，也會有很大的難度。因此現(xiàn)將給出對于上述形式實施例的描述，其基本上能夠車削、銼斜齒輪和正齒輪以及銑削螺紋，顯然，本發(fā)明同樣的理念還可應(yīng)用于許多其他的加工過程，然而，其中某些過程將在下文清晰地予以描述。參照圖1，第一工作單元導向裝置41支承著用于車削和/或銑削和/或鉆孔加工過程的単元10，該單元用有多個位置的旋轉(zhuǎn)刀夾架來表示。應(yīng)該指出的是，刀夾架10類似于與現(xiàn)代CNC車床中使用的刀夾架相同的那種刀夾架，因此，將不再作詳細描述。然而，使用標準元件可以簡單方式來生產(chǎn)出機床，無需合適地設(shè)計部件。較佳地，刀夾架10可執(zhí)行沿著軸線X、軸線Z和軸線Y的運動,所述軸線X垂直于エ件P的轉(zhuǎn)動軸線，而軸線Z平行于エ件P的轉(zhuǎn)動軸線,軸線Y垂直于前兩根軸線。此外，還可執(zhí)行圍繞水平軸線的轉(zhuǎn)動B和存在于工具旋轉(zhuǎn)馬達驅(qū)動中的轉(zhuǎn)動C。因此，應(yīng)該指出的是，沿軸線X的運動包括執(zhí)行接近エ件P/遠離エ件P的運動。作為刀夾架的替代方案，可借助于在某ーエ位內(nèi)旋轉(zhuǎn)的主軸箱，來提供用于車削和/或銑削和/或鉆孔加工過程的単元10，所述エ位具有工具變換和綜合的多工具庫。顯然，在此情形中，將會有工具的轉(zhuǎn)動C，然而，該工具將個別地取自工具庫中，其優(yōu)點在于能夠提供任何數(shù)量不同的工具。在任何一種情形中，如前所述，単元10和11可彼此交替使用，也可彼此組合地使用，例如，設(shè)置在單ー導向裝置上和分開的導向裝置上。由于單元11的工具庫也可具有上百個工具的容量，這可證明是有利的。借助于兩個可在同一導向裝置上滑動的分開的機架，可在第二工作單元導向裝置42上布置螺紋銑削和斜齒輪切齒單元21以及正齒輪切齒單元22。兩個單元21和22可獨立地在導向裝置42上滑動，以使它們可彼此交替地和獨立地設(shè)置在工作空間A之內(nèi)或之外。所謂工作空間A —般地定義為ー個區(qū)域，工作単元可在該區(qū)域內(nèi)對エ件P操作。顯然，工作空間會根據(jù)要執(zhí)行的加工過程類型而變化，如果必要的話，可根據(jù)加工過程所涉及的エ件P的部分來變化。換句話說，顯然，當必須進行局部的加エ過程時，例如在エ件P的一部分上進行銼齒時，工作空間A將圍繞該部分定位，而當要在エ件P的全長上執(zhí)行螺紋切割的情形中，工作空間A基本上對于整個エ件P而延伸。因此，根據(jù)本發(fā)明的機床可與多個工作単元一起工作，工作単元具有彼此不同的特征，使工作單元進出該工作空間A。在圖I中，工作空間A與エ件的整個長度相一致，這樣確保在每個工作単元處對エ件進行完整的加工。然而，如以上所強調(diào)的，也可形成較為局部的工作空間A。為了能夠?qū)⒐ぷ鲉卧獛牍ぷ骺臻g之內(nèi)或之外，每個單元因此可獨立地在導向裝置42上移動，與已知的機床不同，該導向裝置42具有一定的長度，以便延伸超過主軸箱30和尾架31所占據(jù)的位置，這樣，就能夠移動工作単元遠離工作空間A。換句話說，導向裝置42將具有工作部分42’和兩個停留部分42”，在工作部分42’，每個工作単元21和22可在エ件P上執(zhí)行相應(yīng)的加工過程，而在停留部分42”，工作単元可放置成允許另ー個單元進入到工作部分內(nèi)。正如將會容易地理解的那樣，示范實施例描述了導向裝置42支承兩個工作単元 的情形；然而，可提供任何數(shù)量的工作単元，只要提供有足夠長度來容納ー個以上工作単元的停留部分42”。為了能夠執(zhí)行所要求的加工過程，工作単元的運動將至少與エ件P的轉(zhuǎn)動相協(xié)調(diào)，但最好每個工作単元的運動還與其它單元的運動相協(xié)調(diào)，這樣，能夠在エ件P上執(zhí)行同步的和/或同時的加工過程。尤其是，在本示范的實施例中，切齒單元22將能執(zhí)行沿著軸線XI、軸線Zl和軸線Yl的運動，所述軸線Xl垂直于エ件P的轉(zhuǎn)動軸線，而軸線Zl平行于エ件P的轉(zhuǎn)動軸線,軸線Yl垂直于前兩根軸線。此外，還可執(zhí)行圍繞軸線Yl的轉(zhuǎn)動BI，該轉(zhuǎn)動實現(xiàn)工具的轉(zhuǎn)動，并執(zhí)行允許工具支架轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動Al。因此，應(yīng)該指出的是，沿軸線Xl的運動包括執(zhí)行接近エ件P/遠離エ件P的運動，而沿軸線Zl的運動除了在加工エ件P的過程中使用之外，其還能夠?qū)⒐ぷ鲉卧獛牍ぷ骺臻gA之內(nèi)或之外。尤其是，在圖I中，単元22放置在工作空間A之外，在導向裝置42的停留部分42”內(nèi)。因此，切齒單元22包括銑削和滾刀心軸，有可能可同時安裝用于螺紋滾銑的銑刀或用于盤或螺紋磨削的磨輪。工具的轉(zhuǎn)動BI與主軸箱和尾架的軸線CC1、CC2同步地發(fā)生，以便能夠執(zhí)行隨工具的銑削和/磨削操作，產(chǎn)生連續(xù)的螺紋，獲得各種類型的齒輪。轉(zhuǎn)動BI還可與刀夾架10的軸線C同歩，以便能夠進行銼齒，同時，借助于兩個加工過程對同一エ件的輪齒倒角，所述加工過程由彼此同步的2個不同単元同時進行。仍然根據(jù)優(yōu)選形式的實施例，螺紋銑削単元21可沿著軸線X3、軸線Z3和軸線Y3運動，所述軸線X3垂直于エ件P的轉(zhuǎn)動軸線,而軸線Z3平行于エ件P的轉(zhuǎn)動軸線,軸線Y3垂直于前兩根軸線。此外，還可執(zhí)行轉(zhuǎn)動C3，并實現(xiàn)切齒工具210的轉(zhuǎn)動和另外兩個轉(zhuǎn)動C3和D3，它們使切齒工具能夠相對于エ件P的轉(zhuǎn)動軸線ZZl傾斜成角度和β。因此，應(yīng)該指出的是，沿軸線Χ3的運動包括執(zhí)行接近エ件P/遠離エ件P的運動，而沿軸線Ζ3的運動除了在加工エ件P的過程中使用之外，其還能夠?qū)⒐ぷ鲉卧獛牍ぷ骺臻gA之內(nèi)或之外。尤其是，在圖I中，単元21放置在工作空間A之內(nèi)，在導向裝置42的工作部分42’內(nèi)。根據(jù)所執(zhí)行加工類型和/或加工過程本身，來改變工具210軸線ZZl和待加工エ件P的主軸線之間的傾斜角度和β的可能性，使得有可能不同于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的機床而在エ件P上執(zhí)行任何類型的加工過程，包括用錐形滾刀加工循環(huán)螺紋、斜齒輪切齒，以及其它類型復(fù)雜的齒輪切齒。例如，根據(jù)“GleasoWKlingeinberg-Pallod”系統(tǒng)或類似系統(tǒng)，就可執(zhí)行對帶有直的或螺旋形的輪齒斜齒輪的銼齒。因此，一般地說，切齒單元21使得能夠生產(chǎn)出帶有直的或螺旋形齒的斜齒輪，并且，在實踐中，根據(jù)輪齒和用于控制的軟件，可執(zhí)行所有已知類型的不同斜齒輪的切齒。從理論上說，以懸臂方式地安裝有滾刀的同樣的単元21可制造正齒輪，但很顯然，產(chǎn)量通常不低于專用的正齒輪切齒單元22。還應(yīng)該指出的是，根據(jù)本發(fā)明的機床能夠使用特征類似于那些專用于單ー類型加エ過程的個別機床的特征的工作単元，該機床可容易地受到控制，因此，為了獲得所要求的加工過程，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將可進行編程。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的機床部件的運動可彼此協(xié)調(diào)，從而，根據(jù)預(yù)定的順序，取得為執(zhí)行不同的加工過程而進行的運動的同步性。

為了控制先前針對主軸箱和尾架以及針對個別工作単元所說明的運動軸線，機床還包括控制裝置，最好是CNC型的控制裝置，其控制運動軸線以便執(zhí)行所要求的操作和獲得所要求的加工順序。能夠管理和協(xié)調(diào)機床各個軸線的控制裝置在業(yè)內(nèi)是公知的，例如，由Siemens AG出品的數(shù)控Sinumerik 840D，在其標準版本中允許控制31根軸線，因此，足以實現(xiàn)前述的各種功能。然而，在任何情形中，總要提供能夠增加受控軸線數(shù)的集成模塊單元。因此，即使在機床提供數(shù)量比前述三個實例多的工作単元的情形中，仍能夠容易地控制它們的運動。因此，以上說明的操作原理也可容易地應(yīng)用于與以上所述的結(jié)合使用或是作為替代形式的其它工作単元中。尤其是，該特征使得能夠形成容易地適應(yīng)不同加工要求的模塊化機床。此外，使用單ー控制器允許同樣的控制軟件應(yīng)用于所生產(chǎn)的不同機床版本里。例如，機床可具有単一的軟件版本，其能夠管理可被執(zhí)行的所有各種加工過程。因此，根據(jù)所呈現(xiàn)的工作単元模塊，就可達到特定的功能，或者相反。一般來說，根據(jù)本發(fā)明的機床可用于車削、在各種單元上的螺紋銑削和銑削、各種現(xiàn)有類型的正齒輪和斜齒輪的切齒、圓柱形和輪廓磨削、齒輪和螺紋的磨削、旋轉(zhuǎn)和熱處理的加工過程。該清單不應(yīng)看作窮舉，通過應(yīng)用本發(fā)明的原理，還可獲得其他可能的加工過程。不管怎樣，現(xiàn)將參照圖2A至SC給出與可用于機床中的主要単元有關(guān)的某些特征，它們與同一導向裝置上成組的兩個或更多個單元相連。如先前已經(jīng)強調(diào)過的，除了使棒材和/或エ件旋轉(zhuǎn)的沿兩個方向的轉(zhuǎn)動運動CCl之外，主軸箱30還可具有多種運動。第二種運動其實可以是沿主軸箱自身軸線ZZl的方向，使其可無約束地移動，第三種運動是沿水平平面上的正交軸線XXl的運動，以使其在水平平面內(nèi)位移，而第四種運動是沿著垂直軸線YYi的位移，以使軸線進入不同的垂直位置。這些運動可以是個別的運動，或是I根至4根軸線彼此組合起來的運動。還在該情形中，對機床的控制將能確保各種運動完全的同步；然而，顯然，從理論上來講，如此的運動可用齒輪或皮帶傳動來實現(xiàn)。就尾架31來說，它可具有與主軸箱30相同的沿相應(yīng)軸線XX2、TLl、YY2和CC2的運動。而且，還可能提供第五軸線BB2，用于相對于垂直的軸線Y的圓周轉(zhuǎn)動。
如上已經(jīng)強調(diào)的，尾架31有利地具有沿著軸線ZZ2的運動，這允許尾架沿該方向離開工件而撤回。此外，尾架可具有可撤回的中心(圖中未予示出)，它與轉(zhuǎn)動軸線成一體，并可移動而允許其沿軸線Z撤回，留下尾架自身的夾緊系統(tǒng)。這樣，尾架的夾緊系統(tǒng)可抓住尾架而不是工件本身，從而就可在正在加工的工件上使用尾架。因此，通過致使中心回移，就可脫開夾緊系統(tǒng)，該夾緊系統(tǒng)可用來使自身在正在加工的工件上關(guān)閉。該種可能性再次允許不同的加工過程有最大的靈活性，根據(jù)本發(fā)明的機床就有可能獲得這樣的靈活性。就機床的工作單元來說，現(xiàn)將給出其某些特征的綜述，這些特征涉及根據(jù)本發(fā)明的機床優(yōu)選形式實施例已經(jīng)描述的那些工作單元，還將指出它們可能擁有的某些較佳的特征。首先，單元10用于主軸箱單元和/或刀夾架所執(zhí)行的車削和/或銑削和/或鉆孔等加工過程，這些過程可以基本上類似于現(xiàn)代CNC車床的方式來進行，因此具有標準化的特征，為此原因，將不再作詳細的描述。 因此，螺紋銑削和斜齒輪切齒單元21能夠加工夾緊在主軸箱和尾架上的工件，執(zhí)行與機床上的單元轉(zhuǎn)動C相同步的加工過程，或者也與切齒和銑削單元的轉(zhuǎn)動B同步的加工過程，以便能夠同時地工作。還可存在有與用于斜齒輪切齒的單元相類似的其它單元(圖中未示出)，該其它單元有相同的運動軸線，代之以對切削工具的安裝，該單元可安裝特定形狀的磨輪用于磨削斜齒輪，而不是安裝切削成形工具。除了已經(jīng)指出過的之外，切齒和螺紋銑削單元22還可安裝帶有多個工具的心軸，心軸可按照其自身軸線BI移動，例如，用于預(yù)磨削或預(yù)研磨的銑刀，然后，安裝用于研磨的銑刀或用于磨削的螺紋磨輪，以便能夠用單一單元就可獲得兩種加工過程，既不變換工具也不傳送到其它單元。作為一種替代方式或與上述單元相關(guān)聯(lián)的方式，根據(jù)兩個替代形式的實施例，可以有磨削單元23和23’，它們圖示在圖4A和4B中。如此的單元使得能夠在圓柱形上磨削，或在其它形狀的工件上磨削(帶有成型的圓盤形磨輪)，和/或使得能夠安裝借助于與主軸箱和尾架軸線的同步而用來磨削諸如齒輪、花鍵和自由外形之類的外形的螺紋型和/或槽形磨輪。此外，通過使用連續(xù)的螺紋磨削器，就能磨削漸開線輪廓的齒輪型式。該單元還可與合適的研磨裝置互鎖起來，以重新定形連續(xù)的磨輪。還是在該情形中，該單元安裝在工作單元導向裝置41、42之一上，其有可能沿著平行于導向裝置的軸線Z2運動，以便交替地設(shè)置在工作空間A之內(nèi)和之外。除了軸線Z2之外，還可有沿著軸線X2和Y2的位移，前一種運動能作接近/移離待加工工件的運動，而第二種運動垂直于另兩個運動。較佳地，除了磨輪的轉(zhuǎn)動C2之外，還可提供圍繞軸線Y的轉(zhuǎn)動B2。該單元還可與控制器接口，以使轉(zhuǎn)動C2與主軸箱的轉(zhuǎn)動CCl和切齒單元22的轉(zhuǎn)動BI同步。這使得能夠在工件P上同時地執(zhí)行切齒操作和磨削操作。因此，磨削單元23或23’的存在使得有可能提供根據(jù)本發(fā)明的帶有磨削能力的機床，該磨削能力基本上對應(yīng)于現(xiàn)代CNC磨床的那些能力。作為另一替代方案，并可如在圖6中注意到的，機床可具有軌道轉(zhuǎn)動單元24，該單元用來執(zhí)行螺紋加工過程的旋轉(zhuǎn)過程，或在與主軸箱和尾架的轉(zhuǎn)動CCl和CC2協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)動的軸線上的成形，并以可選的方式實施運動X4、Z4、C4、A4、Y4。顯然，單元24還可安裝在導向裝置41和42之一上，并連同其他單元的軸線Z上的其它導向裝置，其它單元既可以是上面的也可以是下面的。作為另一替代的或附加的形式，可提供特殊單元25，其仍安裝在導向裝置41和42之一上，并且可例如支承用于感應(yīng)硬化熱處理的感應(yīng)器250。這將使得能夠在待加工的工件上執(zhí)行熱處理，以便用該單元來熱處理由其它單元粗加工的工件，以便然后仍在單一的加工循環(huán)過程中，借助于用另一單元的磨削或研磨來拋光它。在該情形中，所需要的運動軸線是軸線Z5、X5，以及在各種應(yīng)用中的轉(zhuǎn)動B5 (圍繞垂直軸線的轉(zhuǎn)動)和Y5軸線(垂直運動)，以便能夠跟從工件的任何位置。最后，支承單元26的存在是特別地有用，或者基于加工過程類型而為合適形狀的單元，其包括支架260，可以是特別地有用。尤其是，可以有既是剛性的又帶有回轉(zhuǎn)軸承的轉(zhuǎn)動支架260，或是滑動支架260’。支承單元安裝在機架上，機架至少具有沿著軸線X6和Z6運動的可能性以及可選的沿軸線Y6的運動，以便可垂直地將自身插入。借助于支承單元，可支承待要加工的工件，以使工件P的撓度為最小，尤其是在長 工件或懸臂形式加工過程的情形中。因此，由于互相協(xié)調(diào)的緣故，在與切齒單元21和/或22相連時，該單元證明是特別地有利，這可確保機床最大的靈活性。例如，在加工小工件的過程中或在不需要進一步支承的加工過程的情形中，可將其保持在工作空間A之外，如果需要的話，則可帶到工作空間A內(nèi)，以便與其它單元相協(xié)調(diào)。最后，機床可包括“費洛(Fellow)”切齒單元27，其可執(zhí)行沿著軸線X7和Z7的運動，這兩根軸線分別垂直于和平行于導向裝置42。該單元還包括切齒主軸箱，該主軸箱允許在軸線X7和Z7定義的并支承切齒工具的平面內(nèi)作轉(zhuǎn)動B。在此情形中，工具可執(zhí)行縱向方向沿軸線ZZ7的運動，以及按照轉(zhuǎn)動C7與主軸箱的轉(zhuǎn)動CCl同步的轉(zhuǎn)動，以及與工具沿著軸線ZZ7的移動同步的轉(zhuǎn)動CC7。這樣，形成螺旋形的導向裝置，其為如此類型的加工過程所需要。導向裝置可借助于機械系統(tǒng)或電氣系統(tǒng)來形成，借助于與專用于“費洛”切齒的機床相類似的實施例來形成，因此，它們的特征為本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所公知。為了提高如此單元的應(yīng)用靈活性，還可設(shè)置有沿軸線Y的運動，以便能夠提升和下降整個加工主軸箱。有了該單元，就有可能進行所有盲式切齒內(nèi)部和外部的、偶聯(lián)的、還有斜的、正交的或傾斜的前切齒操作(這歸因于軸線B、主軸箱轉(zhuǎn)動)?？梢哉J為，主軸箱具有用于工具的機械標準空間，但也可以是電子式的，通過使用線性馬達，就能夠使用軸線X或Z，或組合起來使用，這根據(jù)工具工作軸線的方向來定，在任何情形中提供也與軸線X和Z無關(guān)的運動。如以上已經(jīng)強調(diào)的，有軸線C和B的所有單元彼此同步，因為加工過程也是同時進行的，或在任何情形中具有相同的極軸。除了如此的單元之外，還可提供埋頭單元，并且可有與合適的加載/卸載單元形成一體的入口，用以代替加工好的工件。應(yīng)該指出的是，前面所述的單元可以任何方式和任何數(shù)量組合在根據(jù)本發(fā)明的機床上，將兩個或更多個單元安裝在同一導向裝置上。該特征使得能夠在機床內(nèi)提供模塊化，模塊可根據(jù)所要求的加工過程來形成。尤其是，應(yīng)該理解到，通過將所有的單元安裝在單一的導向裝置42上，便可形成同樣的發(fā)明理念。特別是，根據(jù)優(yōu)選形式的實施例，模塊單元將安裝在導向裝置42上，而主要的車削和/或銑削和/或鉆孔單元將安裝在另外的導向裝置41上。因此，參照圖10，就可得到根據(jù)本發(fā)明機床的另一實施例形式的詳圖，其中，銑削工具210和正齒輪切齒工具220安裝在同一單元22’上。尤其是，如此的加工過程可借助于單一工具200來執(zhí)行，該工具200包括銑刀210和滾刀220，它們可圍繞同一軸線轉(zhuǎn)動。銑刀210的直徑大于滾刀220的直徑，這樣，在螺紋銑削或斜齒輪切齒加工過程中，滾刀220不會干預(yù)工作空間A。因此，如此單元的結(jié)構(gòu)使得能夠借助于轉(zhuǎn)動運動和/或平移運動來彼此獨立和交替地利用兩個工具210和220，這就有可能使工具交替地進入工作空間A內(nèi)。在特殊的情形中，單元22’具有細長的支承件222，其使得在整個工具200的一端被支承的同時另一端連接到主軸箱221。諸部件因此借助于基座223而安裝到導向裝置42上，尤其是，這使得上述的轉(zhuǎn)動運動和平移運動能夠執(zhí)行。該方案的優(yōu)點在于，允許滾銑單元強度很大，同時，還能執(zhí)行斜齒輪和螺紋的加工。還應(yīng)該指出的是，就上述構(gòu)造來說，該單元還能執(zhí)行圍繞另一軸線的轉(zhuǎn)動運動Cl， 以使兩個工具210和220獨立地在工件上進行加工，尤其是，還執(zhí)行前面的加工過程。一般來說，根據(jù)生產(chǎn)要求，多個單元的組合因此能使同一工件上的加工過程具有最大的靈活性。由于對所有的加工過程采用了一次性的夾緊，就能大大地減少加工過程循環(huán)的時間，否則的話，加工過程會需要好幾臺機床和/或設(shè)備物件。此外，該特點還允許加工過程的集成化，不再需要移到其它機床上。這樣，還降低了整個安裝成本，因為單個多功能機床的成本小于多個機床和相應(yīng)設(shè)備的總成本。還應(yīng)該記住，對于單一加工過程來說，許多加工過程要比在機床上進行加載/卸載的時間快。另一方面，由于夾緊系統(tǒng)的緣故，能確保加工過程有更高的精度，這是基于工件完全由各種不同單元進行加工，而無需取下，實際上保證了完全的同心度。以下的事實提供了另一優(yōu)點機床隨簡單的工件夾緊系統(tǒng)移動，而單一加工過程的機床為了再次加工必須分別地具有各自的夾緊系統(tǒng)，這些夾緊系統(tǒng)常常是很昂貴的，并專用于每一個加工細節(jié)。此外，CNC控制器以同步方式控制著所有單元，允許完全自動地管理加工過程。如果需要的話，還可附加地設(shè)置后處理單元來測量工件和糾正加工過程中的測量值，這樣就可自動化地操作機床，無需有人操縱，且工作連續(xù)化，使得加工非常經(jīng)濟合算。還可設(shè)置工具軸線的應(yīng)力監(jiān)視系統(tǒng)，在加工過程中如果出現(xiàn)磨損或異常就可中斷加工。至此已經(jīng)參照優(yōu)選的實施例形式描述了本發(fā)明。應(yīng)該理解到，還可存在有吸納同樣發(fā)明內(nèi)核的其它形式的實施例，所有這些實施例都落入下文披露的權(quán)利要求書的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種用于綜合加工過程的模塊化多功能機床，其包括適于夾緊待加工エ件(P)的主軸箱(30)，以將エ件放置在工作空間(A)內(nèi)并在不同加工操作過程中執(zhí)行エ件(P)圍繞主軸線(ZZl)的轉(zhuǎn)動(CC1);第一工作導向裝置(41)以及至少ー個另ー工作導向裝置(42)，所述第一工作導向裝置(41)支承車削或多工具単元(10)，所述工作導向裝置(41、42)沿基本上平行于所述主軸線(ZZl)的方向延伸，其特征在于，所述機床包括用于螺紋銑削和/或斜齒輪切齒(210)的加工過程的工具以及用于正齒輪切齒(220)的加工過程的工具，這兩種所述工具與在所述另ー工作導向裝置(42)上可移動的至少ー個另ー工作単元(21、22、22’)相聯(lián)，所述用于螺紋銑削(210)的加工過程的工具以及所述用于正齒輪切齒(220)的加工過程的工具借助于平移運動和/或轉(zhuǎn)動運動而在所述另ー工作導向裝置(42)上可移動，以便能夠彼此交替地和獨立地設(shè)置在所述工作空間(A)內(nèi)，以為了在待加工的エ件(P)上進行操作，或者設(shè)置在所述工作空間(A)之外。
2.如權(quán)利要求I所述的機床，其特征在于，所述用于螺紋銑削和/或斜齒輪切齒(210)的加工過程的工具以及所述用于正齒輪切齒(220)的加工過程的工具都安裝在単一的銑削和切齒單元(22’)上。
3.如權(quán)利要求2所述的機床，其特征在于，所述用于螺紋銑削和/或斜齒輪切齒(210)的加工過程的工具以及所述用于正齒輪切齒(220)的加工過程的工具在同一轉(zhuǎn)動軸線(BI)上可轉(zhuǎn)動。
4.如權(quán)利要求2或3所述的機床，其特征在于，所述用于螺紋銑削和/或斜齒輪切齒(210)的加工過程的工具的直徑比所述用于正齒輪切齒(220)的加工過程的工具的直徑大。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項所述的機床，其特征在于，所述銑削和切齒單元(22’)包括可在支承工作主軸箱(221)的所述導向裝置(42)上移動的基座(223)，所述工作主軸箱(221)包括細長的支承件(222)，該支承件(222)用干支承所述用于螺紋銑削和/或斜齒輪切齒(210)的加工過程的工具的一端或者所述用于正齒輪切齒(220)的加工過程的工具的一端。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項所述的機床，其特征在于，所述用于螺紋銑削和/或斜齒輪切齒(210)的加工過程的工具以及所述用于正齒輪切齒(220)的加工過程的工具被制造成単一本體，分別呈位于細長工具(200)上的銑削刀和滾刀的形式。
7.如權(quán)利要求I所述的機床，其特征在于，所述用于螺紋銑削和/或斜齒輪切齒(210)的加工過程的工具以及所述用于正齒輪切齒(220)的加工過程的工具支承在兩個相應(yīng)工作單元(21、22)上，所述兩個工作單元(21、22)的運動至少與エ件(P)的轉(zhuǎn)動(CCl)相協(xié)同，所述至少兩個工作単元(21、22)能夠獨立地在所述工作單元導向裝置(42)上滑動，以使它們可彼此交替地和獨立地設(shè)置在所述工作空間(A)內(nèi)，以在待加工的エ件(P)上進行操作，或者設(shè)置在所述工作空間(A)之外。
8.如上述權(quán)利要求中任一項所述的機床，其特征在于，所述主軸箱(30)設(shè)置在主軸箱導向裝置(43)上，并與尾架(31)相聯(lián)，所述尾架(31)能夠在所述主軸箱導向裝置(43)上滑動，以便能夠交替地實現(xiàn)借助于夾緊裝置(310)的對エ件(P)夾緊和對エ件(P)—端的釋放，以在所述端部區(qū)域內(nèi)實施加工過程。
9.如上述權(quán)利要求中任一項所述的機床，其特征在于，所述導向裝置(41、42、43)彼此平行。
10.如權(quán)利要求8或9所述的機床，其特征在于，包括數(shù)控裝置，該數(shù)控裝置用于使所述兩個工作単元(21、22)的運動與エ件(P)的轉(zhuǎn)動(CCl)協(xié)同，以在主軸箱(31)上執(zhí)行對一次夾緊的エ件(P)中的加工過程的預(yù)定順序。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項所述的機床，其特征在于，所述兩個工作単元(21、22)中的至少ー個(22)具有相應(yīng)工具(220)的主工作軸線(C3)，該軸線定向成形成相對于待加エ的エ件(P)的轉(zhuǎn)動軸線(ZZl)的傾斜角度(、β )，這些傾斜角度可根據(jù)所執(zhí)行加工過程的類型和/或加工本身的過程而變化。
12.如權(quán)利要求8至11中任一項所述的機床，其特征在于，所述工作導向裝置(42)包括停留部分(42”)，當另ー工作単元正在加工エ件(P)時，ー個工作単元放置在該停留部分(42，，)內(nèi)。
13.如上述權(quán)利要求中任一項所述的機床，其特征在于，還包括支承単元(26;26’)，其帶有安裝在所述至少ー個工作導向裝置(42)上的支架(260 ;260’)并適于交替地設(shè)置在所述工作空間(A)內(nèi)，以在進行加工時對エ件(P)提供支承，或者設(shè)置在所述工作空間(A)之外。
14.如上述權(quán)利要求中任一項所述的機床，其特征在于，包括兩個或更多個単元，在這些單元中有車削和/或銑削和/或鉆孔單元(10 ;11)、正齒輪和斜齒輪切齒單元(21)、切齒和螺紋銑削単元(22)、磨削単元(23 ;23’)、繞軌道轉(zhuǎn)動的単元(24)、用于熱處理的專用單元(25)、帶有支架(260 ;260’)的支承單元(26 ;26’)，它們安裝成彼此獨立地在同一工作導向裝置(42 )上滑動以及可沿所述導向裝置(42 )移動。
全文摘要
用于綜合加工過程的模塊化多功能機床能使多個單元組合起來，它們可以彼此協(xié)同的方式加工一次夾緊的待加工的工件(P)，因此無需對工件進行任何的重新定位，該多功能機床包括主軸箱(30)，其能夠?qū)⒋庸さ墓ぜ?P)設(shè)置到工作空間(A)內(nèi)，并在不同的加工操作過程中實現(xiàn)工件圍繞主軸線(ZZ1)的轉(zhuǎn)動(CC1)；至少一個工作導向裝置，其沿基本上平行于主軸線(ZZ1)的方向延伸，并支承至少兩個工作單元(10、11、21、21’、22、23、23’、24、25、26、26’)，這些工作單元能在工作單元導向裝置(42)上獨立地滑動，以使它們可彼此交替地和獨立地設(shè)置在所述工作空間(A)內(nèi)，從而在待要加工的工件(P)上進行操作，或者設(shè)置在所述工作空間(A)之外。
文檔編號B23Q39/02GK102821911SQ201180008626
公開日2012年12月12日 申請日期2011年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者S·翁加羅 申請人:諾瓦傳輸股份公司