專利名稱：通用組合鉆銑床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及程控的通用組合鉆銑床，它具有水平底部結(jié)構(gòu)，作為工件工作臺(tái)的支架，對(duì)于每個(gè)主軸末端至少具有機(jī)床框架，包括形狀穩(wěn)定的中心管道，其下部末端安裝有主軸頭支架，三個(gè)在空間上呈大約120°角間距放置的伸縮桿，并且通過(guò)主軸頭支架上的萬(wàn)向節(jié)連接，同樣，頂部支架具有用于中心管道和每個(gè)伸縮桿的萬(wàn)向軸承。
在雜志VDI-Z 143(2001)6月第6號(hào)中，第38到40頁(yè)是Werner Eberlein博士和Ulrich Schleider的文章“應(yīng)用三角架技術(shù)的加工中心”，其中描述了通用加工工具，其中以三腳架形式實(shí)現(xiàn)攜帶銑刀頭的加工單元。主軸支架箱體以三自由度支持在這里，并且通過(guò)連接點(diǎn)由三個(gè)三角形導(dǎo)軌移動(dòng)，每個(gè)三角形導(dǎo)軌與相聯(lián)系的線性導(dǎo)向系統(tǒng)用鉸鏈連接。導(dǎo)向系統(tǒng)放置在圓柱形的容納箱體中。整體滑塊通過(guò)滾動(dòng)球頭螺桿和伺服驅(qū)動(dòng)而縱向移動(dòng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，具有整體驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作主軸一起可以在80°的空間角度內(nèi)移動(dòng)。這些機(jī)器類型還被設(shè)計(jì)而能夠加工特別大面積的工件，特別是加工大的結(jié)構(gòu)部件，它們可以具有總體2.5m的長(zhǎng)度，和長(zhǎng)達(dá)30m的行程。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)實(shí)現(xiàn)機(jī)床框架與底部結(jié)構(gòu)一起作為整體的形狀穩(wěn)定支持結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，其中支持結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)側(cè)壁，一個(gè)形狀穩(wěn)定的前側(cè)橫梁以及一個(gè)下部后壁，并且下部后壁與橫梁之間支持系統(tǒng)的支持部件傾斜。
機(jī)床框架與工作臺(tái)的整體底部結(jié)構(gòu)給出了盒狀形式，保證了高度的剛性，這樣得到最高的的加工精度。對(duì)于具有工具頭的中心管，并且對(duì)于三個(gè)三角架桿，支持部件的傾斜位置導(dǎo)致主軸頭特別有利的位置，其中主軸頭安裝在工作空間中支持管的末端，并且與垂直或水平布置的支持部件相比，導(dǎo)致更一致的負(fù)載。根據(jù)本發(fā)明的加工工具是高度緊湊的，并且只需要適當(dāng)小的地面空間。通過(guò)底部結(jié)構(gòu)上固定的工作臺(tái)保證三角架有利地安裝在機(jī)床上。
根據(jù)本發(fā)明的通用機(jī)床的特別有用的發(fā)展，在于支持系統(tǒng)的支持部件架作為平坦的形狀穩(wěn)定的滑塊，并且在橫梁和后壁的水平導(dǎo)軌上通過(guò)電機(jī)而移動(dòng)?；瑝K這樣也就是加工單元的移動(dòng)，總是允許機(jī)床頭關(guān)于工件優(yōu)化地定位。由于滑塊及由它支持的單元的質(zhì)量相對(duì)很小，并且恒定，在滑塊移動(dòng)時(shí)，關(guān)于驅(qū)動(dòng)組件和控制組件的布置及效率產(chǎn)生了進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。
滑塊具有大致三角形的形狀，并且由兩個(gè)導(dǎo)向元件通過(guò)滑塊較長(zhǎng)的后側(cè)，支持在后壁上安裝的導(dǎo)軌上，以及由至少一個(gè)導(dǎo)向元件通過(guò)較短的前側(cè)，支持在前上部橫梁上安裝的導(dǎo)軌上。由于滑塊的這種形狀和支持方式，在加工步驟中從滑塊向機(jī)床框架產(chǎn)生的滑動(dòng)力被有利地轉(zhuǎn)移，即使加工工具以極限方式放置。
與所述現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的機(jī)床工具的一個(gè)特點(diǎn)，還在于與已知的多零件設(shè)計(jì)相比的中央管道的單一零件設(shè)計(jì)，其中在組裝和固定過(guò)程中，不同的獨(dú)立零件必須關(guān)于彼此對(duì)齊。由于這種單一零件管道的設(shè)計(jì)，對(duì)齊步驟是多余的，并且通用連接件關(guān)于用作滑動(dòng)導(dǎo)軌的三角架桿定位精度，在生產(chǎn)過(guò)程中直接建立，從而觀察到誤差減小。
本發(fā)明進(jìn)一步有用的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求書中定義。
根據(jù)本發(fā)明的通用機(jī)床工具的優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)圖示在下面具體描述。
圖5 顯示了支持系統(tǒng)中心管的軸向部分。
如圖3特別明顯地顯示，提供有多個(gè)凹陷11的后壁6具有小于雨側(cè)壁4、5及傾斜末端面12的高度，其上固定安裝有連續(xù)導(dǎo)軌13。兩個(gè)側(cè)壁4、5后側(cè)的頂端部分14、15還向上部前端傾斜，并且與橫梁8各自的末端固定連接。在斜面上延伸的覆蓋元件16、17提供在每個(gè)側(cè)壁4、5的內(nèi)側(cè)，其頂部與橫梁8的內(nèi)側(cè)固定連接。另一個(gè)導(dǎo)軌20通過(guò)橫梁8形狀穩(wěn)定的連續(xù)網(wǎng)18安裝在三角區(qū)域19中，其中三角區(qū)域19向前端頂部形成。其長(zhǎng)度大于兩個(gè)覆蓋元件16、17確定的自由空間21?；瑝K22可以沿著兩個(gè)導(dǎo)軌13、20移動(dòng)。在這種情況下，主軸驅(qū)動(dòng)(球銷主軸)用作滑塊移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元，并且包括軸向平行主軸29，用兩個(gè)支架28支持在后壁6的末端表面12上，并且包括循環(huán)球螺母25，安裝在滑塊22上。在后壁6的后側(cè)，安裝支架26用于拖動(dòng)電纜27，其中電能通過(guò)電纜27輸送，并且對(duì)滑塊22上支持的不同單元實(shí)現(xiàn)控制。
在根據(jù)

圖1、3的實(shí)施例中，設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)臺(tái)的工作臺(tái)2布置在底部結(jié)構(gòu)3上，向前超過(guò)側(cè)壁4、5的前部邊沿突起，并且至少在其后部由槽狀碎屑收集裝置，特別是傾斜底部部件7包圍。連接管30、31，這留下了右側(cè)確定底部結(jié)構(gòu)的壁10，用于去掉液體和碎屑。
圖2中顯示的通用組合鉆銑床的基本設(shè)計(jì)符合根據(jù)圖1的實(shí)施例，從而相應(yīng)的部件給予與圖1相同的參考數(shù)字。與根據(jù)圖1的實(shí)施例不同的是改變的底部結(jié)構(gòu)3，它用作并排布置的兩個(gè)工作臺(tái)2a、2b的支架，并且由此發(fā)展而來(lái)。根據(jù)圖1的實(shí)施例中確定的工作臺(tái)2a、2b，可以固定地安裝在底部結(jié)構(gòu)上，如圖所示，或者設(shè)計(jì)為根據(jù)圖1的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。使用兩個(gè)工作臺(tái)能夠通過(guò)交替提供工件，增加了整體輸出的碎屑。
根據(jù)圖1和圖2A的機(jī)床對(duì)于設(shè)計(jì)為主軸頭24的加工單元，都使用圖4顯示的支持系統(tǒng)。這種支持系統(tǒng)作為本質(zhì)的部件，包括高度剛性的滑塊22，作為平坦部件形成，在頂視圖中具有切去末端的三角形形狀。在滑塊22更寬的后側(cè)35，導(dǎo)向靴36、37安裝在各自的角落區(qū)域，它們都與后壁6的傾斜頂部上安裝的導(dǎo)軌13共同作用。兩個(gè)進(jìn)一步固定安裝的導(dǎo)向靴38、39位于滑塊22窄的前側(cè)，它們?cè)跈M梁8上提供的導(dǎo)軌20上運(yùn)動(dòng)。高度剛性的滑塊的這種特定的形狀和設(shè)計(jì)，保證了通過(guò)加工單元向滑塊傳遞的負(fù)載精確地傳遞每個(gè)高度剛性的機(jī)床框架部件上。
萬(wàn)向軸承41以例如萬(wàn)向節(jié)形式連接的中間圓形凹陷40，放置在滑塊22內(nèi)。中央管道43通過(guò)兩個(gè)徑向相對(duì)的線性導(dǎo)軌，在這個(gè)軸承41的軸承陳套42中以縱向移動(dòng)和無(wú)扭力的方式導(dǎo)向。兩個(gè)角位置測(cè)量系統(tǒng)(未顯示)整體進(jìn)入二維相對(duì)的萬(wàn)向節(jié)軸承組中，并且對(duì)控制程序提供相應(yīng)的測(cè)量值。此外，縱向延伸的線性標(biāo)尺45安裝在中央管道43上，其上連接有測(cè)量元件，用于檢測(cè)中央管道43在其縱向上的饋送動(dòng)作。
如圖5所示，中央管道箱體43包括單一部件，它增加了剛性，這樣與多部件的實(shí)施例相比還提高了定位精度。
加工單元24的支持系統(tǒng)還包括三個(gè)三角架桿50、51、52，它們通過(guò)電機(jī)延伸，其外管與每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元53、54、55用法蘭盤連接。三角架桿的內(nèi)桿通過(guò)驅(qū)動(dòng)這些驅(qū)動(dòng)單元而伸長(zhǎng)或收縮。這些內(nèi)桿的末端支持在球形沖擊軸承56、57、58上，其中球形沖擊軸承56、57、58形成在中央管道箱體43更寬一端的邊沿上。主軸頭支架66固定到這個(gè)末端邊沿上，或者關(guān)于中央管道43的中心軸64可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝，其中主軸頭24連接到中央管道上。上升的液壓管道在主軸頭支架66的內(nèi)部延伸，并且工作主軸及其旋轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)單元也容納在其中。
除了通常確定加工精度的機(jī)床框架高的剛度，上述實(shí)施例的通用組合鉆銑床包括進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，來(lái)方便可靠地進(jìn)入工作區(qū)域，因?yàn)楣ぷ髋_(tái)從“切去”前側(cè)的側(cè)壁突起。另一個(gè)本質(zhì)優(yōu)點(diǎn)在于，即使是最不同的加工過(guò)程和工件尺寸，移動(dòng)質(zhì)量也保持恒定，這根據(jù)本發(fā)明的機(jī)床類型中，移動(dòng)質(zhì)量只包括滑塊，其中滑塊包括其中固定安裝的部件。由于滑塊在導(dǎo)軌13和20中移動(dòng)，其中滑塊以防止過(guò)度轉(zhuǎn)動(dòng)并且防止扭轉(zhuǎn)的方式支持，主軸各自的加工位置可以關(guān)于固定工件優(yōu)化。通過(guò)中央管道43的萬(wàn)向節(jié)軸承中兩個(gè)角位置測(cè)量系統(tǒng)和絕對(duì)線性測(cè)量標(biāo)尺45形成的測(cè)量系統(tǒng)，允許冗余地確定加工區(qū)域中工具位置及其角位置，并且對(duì)增加定位精度形成過(guò)量位置控制的基礎(chǔ)。而且，中央管道箱體的單一零件設(shè)計(jì)，導(dǎo)致提高了球軸承的扭轉(zhuǎn)剛性，并優(yōu)化了它的強(qiáng)度，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元適于容納在這個(gè)箱體較寬的下部。支持元件或滑塊22的優(yōu)選角位置在30°到60°的范圍內(nèi)，中央管道43在它垂直于滑動(dòng)平面的普通非移動(dòng)中央位置延伸。當(dāng)主軸頭支架66以等邊棱鏡的形式使用時(shí)，相對(duì)于垂線以45°角布置的滑塊特別有用(參考圖4b)，在其一側(cè)安裝有銑刀頭。主軸頭支架66關(guān)于中央管道43的軸簡(jiǎn)單地旋轉(zhuǎn)180°，用于將主軸24從其垂直位置箱水平位置移動(dòng)，并且反之亦然。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。例如在機(jī)床較小的情況下，滑塊可以設(shè)計(jì)為上部?jī)A斜的覆蓋壁的整體部件，在這種情況下加工單元的支持系統(tǒng)固定。然而，在這種情況下也應(yīng)該保持支持系統(tǒng)傾斜對(duì)齊，從而也得到中央管道相應(yīng)的傾斜位置，因?yàn)檫@在最大范圍工作區(qū)的情況下得到有利的狀態(tài)，包括饋送并加工時(shí)同時(shí)處理工件。
權(quán)利要求
1.程控通用組合鉆銑床，包括-水平底部結(jié)構(gòu)(3)，作為工作臺(tái)(2)的支架，-機(jī)床框架(1)，和-支持系統(tǒng)(23)，用于至少一個(gè)主軸頭，它包括形狀穩(wěn)定的中央管道(43)；安裝在其下部末端的主軸頭支架(66)；三個(gè)以120°的空間角間距布置的伸縮桿(50、51、52)，這些桿用萬(wàn)向軸承鉸接在主軸頭支架上；和頂部支持部件(22)；這些頂部支持部件(22)具有用于中央管道(43)和伸縮桿(50、51、52)的萬(wàn)向軸承(41、60、61、62)；其特征在于-機(jī)床框架(1)與底部結(jié)構(gòu)(3)一起設(shè)計(jì)為整體形狀穩(wěn)定的支持結(jié)構(gòu)，并且具有兩個(gè)側(cè)壁(4、5)、前頂部橫梁(8)和下部后壁(6)，并且-支持系統(tǒng)(23)的支持部件(22)在后壁(6)的頂部與橫梁(8)之間傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)床，其特征在于支持部件(1)設(shè)計(jì)為扁平的形狀穩(wěn)定的滑塊，并且通過(guò)電機(jī)在后壁(6)和橫梁(8)的水平導(dǎo)軌(13、20)上移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的機(jī)床，其特征在于盒狀滑塊(22)具有大致三角形的形狀，通過(guò)它較長(zhǎng)的后邊由兩個(gè)末端導(dǎo)向元件(36、37)支持在導(dǎo)軌(13)上，其中導(dǎo)軌(13)連接到后壁(6)傾斜的頂部一側(cè)，并且通過(guò)它較短的前邊由至少一個(gè)導(dǎo)向元件(38)支持在橫梁(8)的導(dǎo)軌(20)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任何之一的機(jī)床，其特征在于中央管道箱體(43)被設(shè)計(jì)為單一部件。
5.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的機(jī)床，其特征在于兩個(gè)工作臺(tái)(2a、2b)并排布置在底部結(jié)構(gòu)(3)上。
6.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的機(jī)床，其特征在于機(jī)床框架(1)的底部或底部結(jié)構(gòu)(3)包括槽狀碎屑收集裝置。
7.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的機(jī)床，其特征在于主軸頭支架(66)可以圍繞中央管道(43)的縱軸(61)旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7任何之一的機(jī)床，特點(diǎn)在于通過(guò)滑塊(22)形成的支持元件相對(duì)于豎直位置，在30到60°的角范圍內(nèi)對(duì)齊，最好為45°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到7任何之一的機(jī)床，特點(diǎn)在于主軸頭支架(66)形成為棱鏡，可圍繞中央管道軸(64)旋轉(zhuǎn)，并且銑刀頭連接到棱鏡的一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明的主要內(nèi)容涉及程控通用組合鉆銑床，它包括水平底部結(jié)構(gòu)(3)，作為工作臺(tái)(2)的支架；機(jī)床框架(1)；和支持系統(tǒng)(23)，用于至少一個(gè)主軸頭，它包括形狀穩(wěn)定的中央管道(43)；主軸頭支架(66)，安裝在其下部末端；三個(gè)三角架桿(50、51、52)，以120°的空間角間距布置，并且用萬(wàn)向軸承與主軸頭支架連接；和頂部支持部件(22)，對(duì)于中央管道(43)并且對(duì)于三角架桿(50、51、52)具有萬(wàn)向軸承(41、60、61、62)。根據(jù)本發(fā)明，機(jī)床框架(1)與底部結(jié)構(gòu)(3)一起設(shè)計(jì)為整體的形狀穩(wěn)定支持結(jié)構(gòu)，并且具有兩個(gè)側(cè)壁(4、5)，頂部橫梁(8)和下部后壁(6)。支持系統(tǒng)(23)的支持部件(22)在后壁(6)與橫梁(8)之間傾斜。
文檔編號(hào)B23C1/00GK1406710SQ0214257
公開(kāi)日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月27日
發(fā)明者H·格倫巴赫, G·霍佩 申請(qǐng)人:德克爾·馬霍普夫龍滕有限責(zé)任公司