專利名稱：用于切削加工工件的機床和用于切削加工工件的方法
用于切削加工工件的機床和用于切削加工工件的方法本發(fā)明涉及用于切削加工工件的機床，該機床包括主心軸單元和切削心軸單元， 如銑削心軸單元，該主心軸單元具有優(yōu)選地垂直定向的心軸軸線，該工件可夾持到所述主 心軸單元中用于切削加工目的，該切削心軸單元在與主心軸單元的心軸軸線交叉的方向上 相鄰于主心軸單元的垂直的心軸軸線設(shè)置以容納切削刀具，本發(fā)明還涉及可以在該機床上 執(zhí)行的切削加工方法。在切削加工帶齒工件時，存在分度方法(indexing methods)和展成方法 (generating methods)的區(qū)別。分度方法如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解是這樣的方法，其中通過 切削加工獲得的工件的最終形狀由切削刀具的形狀決定。所需的形狀或多或少地是作為切 削刀具的形狀的鏡像獲得的。另一方面，詞語“展成方法”如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解定義為這樣的方法，其中通過 切削加工過程獲得的工件的最終形狀是切削刀具的形狀與工件和切削刀具之間的相對運 動協(xié)作的結(jié)果。通過展成方法，可以通過適當(dāng)?shù)剡x擇工件和切削刀具之間的相對運動，用同 一個切削刀具獲得不同的工件幾何形狀。一般地，在執(zhí)行展成方法時，切削刀具以及工件在 適當(dāng)?shù)耐窖b置控制下圍繞各自的心軸軸線旋轉(zhuǎn)。同時，在切削加工期間可以執(zhí)行工件和 切削刀具之間的平移運動。在切削加工工件的過程中，可以使用不同的切削刀具?？梢詫?工件進行車削、銑削、磨削、研磨、刨削、滾銑等。展成齒形方法的示例包括滾銑、螺紋磨輪磨 肖IJ、剃齒、珩齒和壓力式齒輪去毛刺(pressure gear deburring)。在現(xiàn)有的機床中，提供轉(zhuǎn) 塔刀架用于執(zhí)行不同的切削操作，轉(zhuǎn)塔刀架允許使用不同的刀具切削加工夾持到主心軸單 元中的工件。例如，在DE 10325421B4中描述了具有轉(zhuǎn)塔刀架的該類型的機床。在使用上述類型的分度機床時，在很多情況下，可觀察到通過切削加工獲得的工 件幾何形狀與給定的所需幾何形狀之間的偏差。著眼于現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明涉及允許對工件進行不受限的精確切削加 工的問題，其中通過所述切削加工，可以形成齒形結(jié)構(gòu)、類似齒形的小齒輪、圓柱齒輪或類 似工件。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該問題可通過改進現(xiàn)有的機床來解決，其主要特征是切 削心軸單元可以通過第一導(dǎo)向件沿第一引導(dǎo)方向、特別是沿垂直方向移動，且可以通過優(yōu) 選地垂直于第一導(dǎo)向件、特別優(yōu)選地垂直于垂直方向的第二導(dǎo)向件與第一引導(dǎo)方向交叉地 移動，其中切削心軸單元可以推進至夾持在主心軸單元中的工件并可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋 轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸線與主心軸軸線交叉地、特別是垂直地設(shè)置和/或分別與主心軸軸線和切削 心軸單元的軸線垂直，其中切削刀具包括具有適用于執(zhí)行展成齒形加工方法的具有單個或 多個螺旋設(shè)置的切削元件、即任意數(shù)量的切削元件的裝置。在使用多個螺旋設(shè)置的切削元件的情況下，這些切削元件可以形成兩個或多個、 即任意數(shù)量的螺旋線，即可以形成多螺紋展成裝置。本申請全文中，適用于執(zhí)行展成齒形加工方法的銑削心軸單元/銑削刀具視為滾 銑心軸單元。此外，在展成齒形加工方法的過程中執(zhí)行的銑削過程視為滾銑。在本發(fā)明的機床中，執(zhí)行展成齒形加工方法所需的所有運動，除了工件的旋轉(zhuǎn)運動，都可以通過執(zhí)行工作刀具的旋轉(zhuǎn)和平移運動來實現(xiàn)。從而可以實現(xiàn)工件到機床的機床 托盤的穩(wěn)定耦合。已表明，著眼于獲得的工件的最終幾何形狀的精度，通過這些措施可以確 保特別高的過程穩(wěn)定性。該改進基于這樣的事實不必執(zhí)行會帶來相應(yīng)不精確性的工件平 移運動，并且可以用特別穩(wěn)定的方式實現(xiàn)工件到機架的耦合，其中預(yù)期的改進特別可以通 過這樣的事實獲得可以用高得多的精度執(zhí)行用于切削加工的刀具的平移運動，其中可以 通過適當(dāng)選擇刀具自身來補償可能的不精確性。
本發(fā)明的機床的切削刀具包括具有單個或多個切削元件的展成裝置，其中該裝置 可以通過具有單個或多個切削元件的銑削裝置實現(xiàn)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，主心軸單 元的心軸軸線定向于重力的方向(垂直方向)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，主心軸單元包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其中可以驅(qū)動切削刀 具相對于主心軸單元旋轉(zhuǎn)。若心軸軸線垂直地定向，則工件可以垂直地夾持豎立或垂直地 懸掛到主心軸單元中。此外，該機床包括相鄰于主心軸單元的心軸軸線設(shè)置的用于容納切削刀具、如銑 削刀具的切削心軸單元，如銑削心軸單元?？梢则?qū)動容納的刀具相對于切削心軸單元旋轉(zhuǎn)， 即可以圍繞切削心軸單元的心軸軸線旋轉(zhuǎn)。通過第一導(dǎo)向件，切削心軸單元可以沿基本上平行于主心軸單元的心軸軸線延伸 的第一引導(dǎo)方向縱向地移動。優(yōu)選地，切削心軸單元可以通過第一導(dǎo)向件垂直地移動。此 夕卜，切削心軸單元可以通過第二導(dǎo)向件與第一引導(dǎo)方向交叉地、優(yōu)選地與之垂直地、特別優(yōu) 選地與垂直方向垂直地移動。切削心軸單元可以推進至夾持到主心軸單元中的工件以執(zhí)行 所需的切削加工。此外，切削心軸單元可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸線與主心軸軸線交叉地、特 別是垂直地設(shè)置和/或分別與主心軸軸線和切削心軸單元的旋轉(zhuǎn)軸線垂直。因此切削心軸 單元可以在各種角度推進至夾持的工件。這允許執(zhí)行多種切削加工方法。展成切削刀具實 現(xiàn)為具有單個或多個螺旋設(shè)置的切削元件、即任意數(shù)量的切削元件的裝置，特別是通過相 應(yīng)的銑削刀具實現(xiàn)，該銑削刀具可以包括兩個或多個、即任意數(shù)量的螺旋線。如上所述，主心軸單元的心軸軸線在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中垂直地設(shè)置。然而，在 本發(fā)明的替代實施例中，可以通過相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)機床的整個幾何結(jié)構(gòu)來定向主心軸單元以使 心軸軸線水平地定向。切削刀具，即展成裝置，可以具有圓柱形、凹形、凸形或錐形的形狀。螺距可以任意 選擇，特別是還可以沿著刀具的長度改變。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，預(yù)期也使用這樣的刀具，其 中螺距沿刀具的長度方向改變。切削刀具，即展成裝置，可以具有設(shè)置為螺紋形狀或蝸桿 形狀的定界的和不定界的刃口。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，提供圍繞圓柱形基體螺旋延伸 的切削齒作為展成裝置，且切削齒形成連續(xù)的刃口。作為補充或替代，也可以使用單個切削 齒、如可交換的可轉(zhuǎn)位刀片來形成刃口。在通過本發(fā)明的機床進行的切削加工中，例如在相 應(yīng)的銑削過程中，展成裝置和工件取決于展成裝置的刃口間距類似于蝸輪那樣協(xié)作，其中 主心軸單元的旋轉(zhuǎn)與切削心軸單元的旋轉(zhuǎn)同步從而獲得統(tǒng)一形狀的工件幾何形狀。通過切 削加工過程，特別是通過滾銑，可以在夾持的工件中形成齒輪的齒或齒隙。優(yōu)選地，通過電 子控制實現(xiàn)同步。優(yōu)選地，切削心軸單元可以定位和/或鎖定在至少一個任意指定的旋轉(zhuǎn)位置。通過圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)切削心軸單元，可以實現(xiàn)展成的間隙的任何螺旋角?？梢杂欣劓i定切削心軸單元的旋轉(zhuǎn)位置，這可選地通過鎖定裝置、特別是通過 夾持裝置和/或可轉(zhuǎn)位的旋轉(zhuǎn)鎖定裝置實現(xiàn)。有利地，展成裝置的刃口的上升主要在切削加工期間通過圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)來 補償。特別有利地，切削心軸單元具有反軸承(counter-bearing)、反心軸 (counter-spindle)或?qū)蜓b置以引導(dǎo)夾持的展成裝置、特別是滾銑裝置的自由端、即非驅(qū) 動端。反軸承耦合到與夾持裝置對置的用于驅(qū)動刀具的切削心軸單元。然后夾持的展成裝 置的非驅(qū)動端引導(dǎo)通過反軸承并可旋轉(zhuǎn)地安裝。這使展成裝置在切削加工期間、特別是在 銑削期間的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，且無論如切削沖擊或高推進速度造成的展成裝置的側(cè)向負(fù)荷和/或 可能的切向負(fù)荷如何，展成裝置都不從其實際位置移動。以此方式，在對夾持的工件進行切 削加工時可以實現(xiàn)更高的精度。有利地，切削心軸單元可以通過優(yōu)選地水平的第三導(dǎo)向件軸向和/或切向地移 位，該第三導(dǎo)向件近似地平行于刀具驅(qū)動軸線定位，特別是垂直于水平的第二導(dǎo)向件，且切 削心軸單元可以推進至夾持的工件，即切削心軸單元在第三導(dǎo)向件上沿所稱的移位軸線移 位，而夾持的工件和夾持在切削心軸單元中的展成裝置之間的切削距離保持不變。因為在 第三導(dǎo)向件上的切向移位，可以使用不同的刀具區(qū)域，例如若當(dāng)前用于銑削且已遭受磨損 的刃口區(qū)域移出切削區(qū)域，則將銑削裝置上先前未使用的(鋒利的)刃口區(qū)域用于以后的 銑削。通過使展成裝置在時間上連續(xù)地或以離散值在切向軸線上移位，可以均勻地使用刀 具的整個切削區(qū)域。這意味著展成裝置的整個刃口得到充分利用且可以延長該裝置的使用 壽命ο
展成裝置可以從具有任意數(shù)量的切削元件的刀具中選擇以用于交替工作 (interlock)，特別是可以包括至少一個單頭滾銑刀或多頭滾銑刀、單頭刮削滾銑刀或多頭 刮削滾銑刀，或展成磨削刀具。主心軸單元具有用于夾持切削加工的工件的夾持裝置。通過將切削加工的工件夾 持到夾持裝置中，工件的一端可以保持可自由接近且可以用切削心軸單元的切削刀具切削 加工。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在形成齒隙時可以支承工件的自由端。特別有利地，對垂直地夾持的工件進行切削加工以產(chǎn)生重力方向上和/或從上到 下的碎片流以使切削加工中產(chǎn)生的任何碎片直接在重力方向上拋出而不會落入展成裝置 的切削區(qū)域或落在導(dǎo)向件上。減少的污染允許對工件進行更加精確的切削加工而且還減少 例如因為污染的導(dǎo)向件所需的維護時間。優(yōu)選地，以垂直豎立的方式夾持工件在切削加工 工件時產(chǎn)生重力方向上的碎片流，這可以用常規(guī)方式或順銑方式實現(xiàn)以便吸收尾架在切削 加工時產(chǎn)生的任何壓力。這使夾持的工件在切削加工期間的位置穩(wěn)定并得到更高的加工精 度。優(yōu)選地，該機床具有與第一主心軸單元對置的可垂直地移動的軸套，或可垂直地 移動的反心軸。通過使軸套或反心軸移位，可以夾持縱向工件，例如軸。以此方式，避免了 工件例如因為銑削沖擊或銑削杠桿作用而在切削加工期間從夾持的位置移動。例如，對于 長的軸，在切削加工中通過反心軸來實現(xiàn)穩(wěn)定。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還考慮到通過使其經(jīng)受 拉伸負(fù)荷來穩(wěn)定軸類型的工件。作為替代或補充，如果工件臨時地夾持在反心軸中，則可以執(zhí)行對先前或隨后夾持在主心軸中的端部的切削加工。在這樣的切削加工過程中，例如，在第一切削加工步驟，可以執(zhí)行車削過程，其中工件在其上部軸向端通過適當(dāng)?shù)膴A持裝置耦合到主軸單元并由軸套或可垂直地移動的反 心軸支承，在該第一切削加工步驟之后，可以對該工件進行展成加工，即齒形展成切削加工 步驟，同時仍然由已開啟的夾持裝置支承并通過(較低的)反心軸進行圍繞主心軸單元的 心軸軸線的旋轉(zhuǎn)運動。接下來，在所述夾持裝置從工件軸向移動時可以在先前用于夾持到 夾持裝置的上部軸向端對工件進行切削加工。通過使用可垂直地移動的軸套和/或可垂直 地移動的反心軸，可以沿著工件的整個長度執(zhí)行工件的切削加工而不需要改變工件在主心 軸單元中的位置。對此，特別重要的是工件通過主心軸單元與軸套或可垂直地移動的反心 軸圍繞相同的心軸軸線旋轉(zhuǎn)而不需要執(zhí)行工件的平移運動。這提高了切削加工的精度。優(yōu)選地，該機床具有機體，特別是機架，主心軸單元和/或第四導(dǎo)向件或第五導(dǎo)向 件剛性連接到該機體。因此，存在主心軸單元和機架之間的穩(wěn)定耦合。以此方式，切削加工 中產(chǎn)生的任何振動可由重型機架抑制，且可以用更高精度對工件進行切削加工。根據(jù)權(quán)利要求15，機床具有主心軸單元、如上文所述的切削心軸單元，及至少一個 其他切削裝置。其他切削裝置可以相鄰于主心軸單元的心軸軸線設(shè)置并在主心軸單元對置 于切削心軸單元的一側(cè)。切削裝置可以通過第五導(dǎo)向件水平地移位并通過第四導(dǎo)向件垂直 地移位。特別地，第四導(dǎo)向件和第五導(dǎo)向件形成橫向滑座。切削裝置可以推進至夾持的工 件。通過切削心軸單元和切削單元，也可以同時從一個以上側(cè)面夾持的工件進行切削加工。 這產(chǎn)生較少的轉(zhuǎn)換時間和較少的每工件切削加工時間。特別是不需要執(zhí)行工件在一方面用 切削心軸單元進行切削加工和另一方面用至少一個切削裝置進行切削加工之間的運動。工 件可以保持夾持在主心軸單元內(nèi)而不進行任何平移運動。從而可以確保工件的穩(wěn)定安裝且 因此可以確保特定的過程穩(wěn)定性。有利地，切削裝置相對于第四導(dǎo)向件以懸掛方式設(shè)置。這也產(chǎn)生這樣的優(yōu)點碎片 和可能使用的冷卻劑不會污染切削裝置的導(dǎo)向件。有利地，提供兩個或多個切削裝置，特別是兩個相同類型的切削裝置。以此方式， 可以同時用兩個、三個或更多的在適合情況下不同的刀具對夾持的工件進行切削加工，這 再次縮短了轉(zhuǎn)換時間和每工件切削加工時間。有利地，至少一個切削裝置是車削加工裝置、轉(zhuǎn)塔刀架、磨削附件、加熱裝置，如激 光硬化裝置或多頻感應(yīng)硬化裝置，或可轉(zhuǎn)動的心軸單元。通過所述加熱裝置，可以實現(xiàn)短期 奧氏體化。特別地，切削裝置具有操縱裝置。通過該操縱裝置，切削加工的工件可以推進至 主心軸單元，和/或已切削加工的工件可以從主心軸單元中移除。為此，工件傳送系統(tǒng)有利 地與主心軸單元關(guān)聯(lián)。工件傳送系統(tǒng)可以表示串聯(lián)的或非串聯(lián)的存儲單元，例如機器人、傳 送帶或分區(qū)存儲系統(tǒng)。對于工件傳送系統(tǒng)，工件可以用節(jié)省時間的方式且優(yōu)選地單個地推 進至主心軸單元或從主心軸單元中移除。在本發(fā)明的范圍中，特別重要的是主心軸單元和軸套或反心軸可以獨立于彼此驅(qū)動。主心軸單元可以通過其驅(qū)動器或附加的鎖定裝置有利地固定和/或鎖定在工件 的標(biāo)準(zhǔn)車削位置。在有利實施例中，主心軸在中間區(qū)域或端部夾持工件就位。在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的機床包括在拉伸負(fù)荷下用于夾持工件、特別是軸類型的工件的裝置，從而通過減少工件在切削加工期間的彎曲來進一步提高 切削加工的精度。從上文對本發(fā)明的機床的描述可知，一種用于通過這樣的機床切削加工優(yōu)選地具 有旋轉(zhuǎn)對稱性的工件的方法主要特征是使夾持到該機床的主心軸單元中的工件相對于主 心軸單元的心軸軸線進行旋轉(zhuǎn)運動并通過旋轉(zhuǎn)的切削刀具進行展成切削加工，其中在切削 加工期間，切削刀具相對于機架進行平移運動，同時主心軸單元的心軸軸線相對于機架保
持固定。如上所述，通過這樣的切削加工，可以對給定的幾何形狀實現(xiàn)特別精確的結(jié)果而 不受可能的工件幾何形狀的任何限制，因為工件自身僅進行旋轉(zhuǎn)運動。在執(zhí)行本發(fā)明的方法時，在用切削心軸單元的切削刀具進行切削加工之前、期間 或之后，可以用不變的主心軸單元心軸軸線(相對于機架)通過與切削心軸單元對置相鄰 于主心軸單元定位的切削單元對工件進行進一步的切削加工，從而獲得工件的全部切削加 工而不需要在兩個切削刀具之間傳輸工件。因此，在需要為了獲得增強的可變性而可以接 受延長最終完成切削加工過程所需的切削加工時間時，機床可獲得增強的可變性。在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施例中，工件相對于主心軸單元的心軸軸線在第一軸向 端部通過夾持裝置耦合到主心軸單元并相對于主心軸單元的心軸軸線進行旋轉(zhuǎn)運動，在第 二切削加工步驟期間，通過耦合到與第一軸向端部對置的第二軸向端部的第二夾持裝置相 對于主心軸單元的心軸軸線進行旋轉(zhuǎn)運動。在該過程期間，第一夾持裝置可以在第二切削 加工步驟期間在徑向上和/或軸向上從工件移動。從上文對本發(fā)明的機床的描述可知，在本發(fā)明的方法中，通過在切削加工期間使 工件、特別是軸類型的工件經(jīng)受拉伸負(fù)荷，可以提高切削加工的精度。結(jié)合權(quán)利要求1描述的機床的有利實施例還可以和結(jié)合權(quán)利要求15描述的機床 組合；反之，結(jié)合權(quán)利要求15描述的機床的有利實施例也可以和結(jié)合權(quán)利要求1描述的機
床組合。使用附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例，在附圖中

圖1是機床的優(yōu)選實施例的透視圖；圖2是圖1所示機床的側(cè)視圖；圖3是圖1所示機床的正視圖；圖4是圖1所示機床的頂視圖；圖5是機床的附加優(yōu)選實施例的透視圖。圖1示出機床1的優(yōu)選實施例的透視圖。主心軸單元4設(shè)置在機架26的上部區(qū)域。主心軸單元4包括具有垂直地(ζ)延伸的旋轉(zhuǎn)軸線(C)和/或心軸軸線的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。 此外，主心軸單元4的殼體剛性連接到機架26以確保主心軸單元4和機架26之間的穩(wěn)定
華禹合ο為了將工件(未示出)夾持到主心軸單元4中，將工件的一端夾在主心軸的夾盤 8(參見圖3)中。以此方式，也可以在其未被夾持的端部對工件進行切削加工。為了穩(wěn)定工 件，例如軸這樣的較長工件，主心軸單元4可以具有在軸向上對置的軸套6。通過在垂直的 第六直線導(dǎo)向件44上移位軸套6將工件夾持在主心軸單元4和軸套6之間。夾盤8和軸 套6之間的夾持可防止夾持的工件由于切削力，如切削加工中的杠桿銑削沖擊和斷續(xù)切削的沖擊而偏斜或滑動。刀具心軸5 (參見圖2)和/或切削心軸單元，特別是銑削心軸單元，相鄰于主心軸單元4的心軸軸線設(shè)置。刀具心軸5可以通過垂直的(ζ)第一直線導(dǎo)向件10和水平的(χ) 第二直線導(dǎo)向件12移位。刀具心軸5可以通過第一直線導(dǎo)向件10和第二直線導(dǎo)向件12同 時水平地(χ)和垂直地(ζ)移位。通過水平的(y)或傾斜的第三直線導(dǎo)向件14，刀具心軸5 可以平行于展成裝置，即銑削刀具的驅(qū)動軸移位。因此，刀具可以從任何方向推進至夾持的 工件。刀具心軸5橫向地設(shè)置，懸掛在第二直線導(dǎo)向件12上。因為主心軸單元4的垂直設(shè) 置和刀具心軸5的懸掛導(dǎo)向件，切削加工期間產(chǎn)生的碎片從切削區(qū)域在重力的方向上下落 而不污染刀具心軸5的導(dǎo)向件。因為對工件進行垂直切削加工，可能需要的冷卻劑，如冷卻 水、油基冷卻劑或水基冷卻劑潤滑劑也可以垂直地流下，因此導(dǎo)向件和復(fù)合滑座(compound rest slides)沒有被濺到的風(fēng)險。刀具心軸5可以通過旋轉(zhuǎn)裝置40圍繞垂直于刀具心軸5的心軸軸線A定位的旋 轉(zhuǎn)軸線B旋轉(zhuǎn)。刀具心軸5相對于旋轉(zhuǎn)軸線B的旋轉(zhuǎn)位置可以通過鎖定裝置鎖定到任意 指定的旋轉(zhuǎn)位置，該鎖定裝置可以具有可鎖定的鋸齒構(gòu)造(serration)或鼠牙盤(Hirth toothing)?？梢酝ㄟ^在直線導(dǎo)向件10、12、14上移位和相對于主心軸單元4的心軸軸線在 任何角度下圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B旋轉(zhuǎn)或相對于主心軸軸線徑向偏移來使用刀具心軸5的刀具插 口 36(參見圖2)中容納的刀具30。同樣在切削加工期間，刀具心軸可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸線B旋 轉(zhuǎn)。具有螺旋地設(shè)置的刃口結(jié)構(gòu)的刀具30，如滾銑刀，夾持在刀具心軸5的刀具插口 36中。為了補償螺旋滾銑的上升，例如在滾銑正齒輪的直齒期間，刀具心軸5可以圍繞旋轉(zhuǎn) 軸線B旋轉(zhuǎn)。在切削加工期間，取決于滾銑刀30的上升和工件的周長，主心軸4的旋轉(zhuǎn)與 刀具心軸的旋轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)動協(xié)調(diào)。以此方式，確保銑削出的間隙均勻分布。此外，通過滾銑 刀30的旋轉(zhuǎn)，例如可以形成蝸輪所需的圍繞工件螺旋延伸的任何間隙。在切削加工期間，只有夾持的刀具30的較小區(qū)域被使用并經(jīng)受磨損。通過第三直 線導(dǎo)向件14，包括刀具的刀具心軸5在切向軸線和/或與刀具心軸軸線平行的方向上的移 位軸線上移位。在移位軸線D上移位時，保持銑削刀30和夾持的工件之間的切削距離，即 銑削深度或銑削角不變。然而，展成刀具上已使用或可能已磨損的區(qū)域軸向地移出切削區(qū) 域，且展成刀具上未使用的(鋒利的)區(qū)域用于以后的齒形加工(gearing)。移位連續(xù)地發(fā) 生或以特定的時間間隔發(fā)生。垂直的第四直線導(dǎo)向件20平行于與主心軸單元4相鄰的垂直的第一直線導(dǎo)向件 10設(shè)置。垂直的第四直線導(dǎo)向件20與第一直線導(dǎo)向件10相同地剛性連接到機架26。轉(zhuǎn) 塔刀架46設(shè)置在第四直線導(dǎo)向件20處。在第四直線導(dǎo)向件20上，第五直線導(dǎo)向件18垂 直于第四直線導(dǎo)向件20安裝，且通過第五直線導(dǎo)向件18可以進行水平運動。在該復(fù)合滑 座上安裝轉(zhuǎn)塔刀架46。轉(zhuǎn)塔刀架46可以在平行于(ζ)主心軸單元4的心軸軸線的第四直 線導(dǎo)向件20上移位。轉(zhuǎn)塔刀架46可以通過第五直線導(dǎo)向件18水平地(χ)移位。第四直 線導(dǎo)向件20和第五直線導(dǎo)向件18形成復(fù)合滑座38，且在復(fù)合滑座38上以懸掛的方式引導(dǎo) 轉(zhuǎn)塔刀架46。為了切削加工夾持到主心軸單元4中的工件，轉(zhuǎn)塔刀架46可以推進至夾持的 工件。可以用轉(zhuǎn)塔刀架46和夾持到刀具心軸5中的展成刀具30并行切削加工該夾持的工 件。
圖2示出圖1所示機床1的側(cè)視圖。在此，刀具心軸5的軸線垂直于主心軸單元的心軸軸線對齊。明顯的是通過在移位軸線D和/或切向軸線Y上移位，在切削加工中使 用了夾持的展成刀具30的不同區(qū)域。通過轉(zhuǎn)塔刀架46和切削心軸5，可以同時從幾個方向 并在不同的高度對工件進行切削加工。圖3示出圖1所示機床的正視圖。因為刀具旋轉(zhuǎn)器46以懸掛的方式設(shè)置而刀具 心軸5橫向懸掛設(shè)置，在切削加工中產(chǎn)生的碎片以及任何冷卻劑可以直接落到收集槽48而 不污染機床的導(dǎo)向件。圖4示出圖1的機床1的頂視圖。圖5示出機床的另一個優(yōu)選實施例的透視圖。在該實施例中，刀具心軸5的位置 和轉(zhuǎn)塔刀架的位置互換。主心軸單元4設(shè)置在底部，因此可以用垂直豎立的方式切削加工 夾持的工件(未示出)。銑削刀具30夾持在刀具心軸5中，優(yōu)選地從上到下切削加工夾持 的工件以使切削加工中產(chǎn)生的任何碎片在重力的方向上落下和/或直接向下拋出而不再 進入銑削刀具30的切削區(qū)域。在從上到下的切削加工中出現(xiàn)的切削力由主心軸單元4和 /或可驅(qū)動的軸套6吸收且因此確保工件有穩(wěn)定的切削加工位置。這樣在切削加工期間的 穩(wěn)定性再次得到切削加工中的高精度。參考符號列表1 機床4 主心軸單元5 刀具心軸6 軸套8 夾盤10第一直線導(dǎo)向件12第二直線導(dǎo)向件14第三直線導(dǎo)向件18第四直線導(dǎo)向件20第五直線導(dǎo)向件26 機架30銑削刀具36刀具插口38復(fù)合滑座40旋轉(zhuǎn)裝置44第六直線導(dǎo)向件46轉(zhuǎn)塔刀架48收集槽A 心軸軸線B旋轉(zhuǎn)軸線C旋轉(zhuǎn)方向D移位方向(第三直線軸線)
權(quán)利要求
一種用于切削加工工件的機床，所述機床包括主心軸單元(4)和切削心軸單元，特別是銑削心軸單元(5)，所述主心軸單元(4)具有優(yōu)選地垂直的心軸軸線，所述切削心軸單元(5)在與該心軸軸線交叉的方向上相鄰于該心軸軸線設(shè)置以容納切削刀具(30)，所述切削心軸單元(5)可通過第一導(dǎo)向件(10)沿第一引導(dǎo)方向、特別是垂直地(z)移動，并可通過第二導(dǎo)向件(12)與第一引導(dǎo)方向、特別是垂直方向交叉地、優(yōu)選地垂直地(x)或近似垂直地移動；所述切削心軸單元(5)可推進至夾持在主心軸單元(4)中的工件；且所述切削心軸單元(5)可圍繞優(yōu)選地與切削心軸單元(5)的軸線(A)垂直的旋轉(zhuǎn)軸線(B)旋轉(zhuǎn)；且所述切削刀具(30)具有任意數(shù)量的螺旋設(shè)置的切削元件，特別是適用于執(zhí)行展成齒形加工方法的單螺紋或多螺紋展成裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的機床，其特征在于，所述切削刀具包括展成刀具，特別是單螺紋 或多螺紋銑削裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的機床，其特征在于，所述主心軸單元(4)的旋轉(zhuǎn)與所述切削 心軸單元(5)的旋轉(zhuǎn)同步。
4.如權(quán)利要求1至3所述的機床，其特征在于，所述切削心軸單元(5)可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸 線(A)定位和/或鎖定在至少一個指定的旋轉(zhuǎn)位置。
5.如權(quán)利要求1至4所述的機床，其特征在于，所述切削心軸單元(5)具有至少一個鎖 定裝置，用于將切削心軸單元(5)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(A)鎖定和/或夾持到至少一個指定的旋 轉(zhuǎn)位置。
6.如權(quán)利要求1至5中的一項所述的機床，其特征在于，所述鎖定裝置是夾持裝置和/ 或可轉(zhuǎn)位的旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，特別是鋸齒構(gòu)造或鼠牙盤。
7.如權(quán)利要求1至6中的一項所述的機床，其特征在于，具有螺紋的切削刀具的上升在 切削加工期間通過圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(A)的旋轉(zhuǎn)來補償。
8.如權(quán)利要求1至7中的一項所述的機床，其特征在于，所述切削心軸單元(5)具有反 軸承、反心軸或?qū)蜓b置以引導(dǎo)夾持的切削刀具(30)的自由端和/或非驅(qū)動端。
9.如權(quán)利要求1至8中的一項所述的機床，其特征在于，所述切削心軸單元(5)通過優(yōu) 選地水平的(y)或傾斜的第三導(dǎo)向件(14)推進至夾持的工件，所述第三導(dǎo)向件(14)與水 平的(χ)第二導(dǎo)向件(12)垂直并平行于切削心軸單元(5)的心軸軸線。
10.如權(quán)利要求1至9中的一項所述的機床，其特征在于，所述切削刀具(30)可以通過 第三導(dǎo)向件(14)切向地移動到夾持的工件。
11.如權(quán)利要求1至10中的一項所述的機床，其特征在于，所述展成裝置可以從下列 刀具中選擇單螺距或多螺距展成精確齒形刀具，如滾銑刀、刮削滾銑刀或螺紋磨輪磨削刀 具。
12.如權(quán)利要求1至11中的一項所述的機床，其特征在于，所述主心軸單元(4)具有用 于夾持工件的夾持裝置(8)。
13.如權(quán)利要求1至12中的一項所述的機床，其特征在于，對置于主心軸單元(4)設(shè)置 有可垂直地(ζ)移動的優(yōu)選地從動的尾架(6)或可垂直地移動的反心軸。
14.如權(quán)利要求1至13中的一項所述的機床，其特征在于，所述機床具有機體(26)，特別是機架，且主心軸單元(4)和/或第一導(dǎo)向件(10)和/或第二導(dǎo)向件(20)剛性連接到 所述機體。
15.一種用于切削加工工件的機床，所述機床具有主心軸單元⑷；切削心軸單元(5)，所述切削心軸單元(5)在與主心軸單元(4)的心軸軸線交叉的方 向上相鄰于該心軸軸線設(shè)置以容納切削刀具(30)，所述切削心軸單元(5)可通過第一導(dǎo)向 件(10)沿第一引導(dǎo)方向、特別是垂直地(ζ)移動，并可通過第二導(dǎo)向件(12)與第一引導(dǎo)方 向、特別是垂直方向(ζ)優(yōu)選地垂直地(χ)或近似垂直地移動，并可圍繞優(yōu)選地與切削心軸 單元(5)的心軸軸線(A)垂直的旋轉(zhuǎn)軸線(B)旋轉(zhuǎn)；至少一個切削裝置，其相鄰于主心軸單元的心軸軸線并對置于切削心軸單元(5)設(shè) 置，所述切削裝置可通過第五導(dǎo)向件(18)水平地(χ)移動和/或通過第四導(dǎo)向件(20)與 第一引導(dǎo)方向近似平行地、特別是近似垂直地(ζ)移動；所述主心軸單元(5)和/或所述切削裝置推進至夾持在主心軸單元(4)中的工件；且所述切削刀具(30)具有適用于執(zhí)行展成齒形加工方法的展成刀具，特別是單螺距或 多螺距螺紋展成裝置，如銑削裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的機床，其特征在于，所述至少一個切削裝置相對于第四導(dǎo)向 件(20)以懸掛方式設(shè)置。
17.如權(quán)利要求14或15所述的機床，其特征在于，提供至少兩個切削裝置，特別是至少 兩個相同類型的切削裝置。
18.如權(quán)利要求14、15或16所述的機床，其特征在于，至少一個切削裝置包括至少一個 車削裝置、至少一個轉(zhuǎn)塔刀架(46)、至少一個磨削附件、至少一個激光硬化裝置、至少一個 壓輥邊裝置、至少一個定位裝置、至少一個轉(zhuǎn)位裝置、至少一個齒形刮削裝置、至少一個磨 削裝置、至少一個標(biāo)記裝置和/或至少一個旋轉(zhuǎn)心軸單元。
19.如權(quán)利要求15至18中的一項所述的機床，其特征在于，所述機床包括用于進給工 件到主心軸單元(4)中或從主心軸單元(4)中移除工件的操縱裝置。
20.如權(quán)利要求15至19中的一項所述的機床，其特征在于，垂直的主心軸單元(4)設(shè) 置在機體(26)的底部以用豎立的方式夾持工件，且切削心軸單元(5)切削加工的方向基本 上垂直地從上到下或從下到上延伸，以在展成過程期間產(chǎn)生在重力方向上的碎片流。
21.如權(quán)利要求15至20中的一項所述的機床，其特征在于，所述機床具有用于在拉伸 負(fù)荷下夾持工件、特別是軸類型的工件的裝置。
22.—種切削加工工件的方法，該方法優(yōu)選地加工旋轉(zhuǎn)對稱的工件，且特別是使用根據(jù) 權(quán)利要求1至21中的任一項所述的機床的方法，其中夾持在機床的主心軸單元中的工件圍 繞主心軸單元的心軸軸線進行旋轉(zhuǎn)運動并由展成刀具成型機加工，該展成刀具成型機具有 相對于切削心軸單元的心軸軸線旋轉(zhuǎn)的切削刀具，其特征在于，所述切削刀具在切削加工 期間相對于機架進行平移運動，主心軸單元的心軸軸線相對于機床的機架保持固定。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，在用切削心軸單元的切削刀具切削加工 所述工件之前、期間和/或之后進一步切削加工所述工件，且主心軸單元的心軸軸線相對 于機架保持不變，所述進一步切削加工用對置于切削心軸單元相鄰于主心軸單元設(shè)置的切 削單元執(zhí)行。
24.如權(quán)利要求22或23所述的方法，其特征在于，在第一切削加工步驟期間，所述工件 相對于主心軸單元的心軸軸線在第一軸向端部通過夾持裝置耦合到主心軸單元并進行旋 轉(zhuǎn)運動，且在第二切削加工步驟期間，所述工件通過在與第一軸向端部對置的第二軸向端 部耦合到工件的第二夾持裝置圍繞主心軸單元的心軸軸線進行旋轉(zhuǎn)運動。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一夾持裝置在第二切削加工步驟 期間在徑向上或軸向上從工件移除。
26.如權(quán)利要求22至25中的任一項所述的方法，其特征在于，對夾持到機床的主心軸 單元中并具有旋轉(zhuǎn)對稱性的具有優(yōu)選地類似軸的形狀的工件進行展成齒形切削加工，其特 征在于，在切削加工中的至少一段時間期間相對于主心軸單元的心軸軸線對工件施加拉伸 負(fù)荷。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于切削加工工件的機床，該機床包括主心軸單元和切削心軸單元，特別是銑削心軸單元，該主心軸單元具有優(yōu)選地垂直的心軸軸線，該切削心軸單元在與該心軸軸線交叉的方向上相鄰于該心軸軸線設(shè)置以容納切削刀具，該切削心軸單元可通過第一導(dǎo)向件沿第一引導(dǎo)方向、特別是垂直地(z)移動，并可通過第二導(dǎo)向件與第一引導(dǎo)方向、特別是垂直方向交叉地、優(yōu)選地垂直地(x)或近似垂直地移動，該切削心軸單元可推進至夾持在主心軸單元中的工件，并可圍繞優(yōu)選地與切削心軸單元的軸線(A)垂直的旋轉(zhuǎn)軸線(B)旋轉(zhuǎn)，且該切削刀具具有任意數(shù)量的螺旋設(shè)置的切削元件，特別是適用于執(zhí)行展成齒形加工方法的單螺紋或多螺紋展成裝置。
文檔編號B23F23/06GK101821046SQ200880109339
公開日2010年9月1日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者克勞斯·科比爾卡, 赫爾穆特·舒斯特爾, 馬提亞·施密特, 魯?shù)婪颉つ麪?申請人:舒斯特爾機器制造有限公司;格里森-普法特機械制造有限公司