包括能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)中重新定位的工作主軸的主軸單元制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種主軸單元（１５），所述主軸單元（１５）具有工作主軸（１６），所述工作主軸（１６）能夠圍繞其縱向軸線（２２）旋轉(zhuǎn)地安裝在其自身的軸承座（２１）中，并且在所述工作主軸（１６）中設(shè)有用于加工工件（１２）所用刀具（１８）的接收器（１７）。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，通過重新定位單元（２３），相對(duì)于軸承座（２１）自動(dòng)地且可控地重新定位所述工作主軸（１６）。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種包括工作主軸的主軸單元和一種包括至少一個(gè)這種主 軸單元的機(jī)床，其中該工作主軸圍繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)地安裝在其自身的軸 承箱中并且在該工作主軸中設(shè)有用于加工工件所用刀具的接收器。
技術(shù)介紹
在現(xiàn)有技術(shù)中，這種主軸單元和機(jī)床的多樣性是公知的。例如為了切削加工工件，將公知的主軸單元單獨(dú)或多個(gè)地用于公知 的機(jī)床中。這些機(jī)床具有一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)工作主軸，每個(gè)工作主軸安 裝在其自身的還稱為主軸架的軸承箱中，其中這個(gè)或這些主軸架以固定 的方式設(shè)置在還稱為主軸箱的主軸托架中。主軸箱可相對(duì)于工作臺(tái)沿三個(gè)指代為x軸、y軸和z軸的正交坐標(biāo)軸 移動(dòng)，其中待加工的工件借助于所述的夾具夾持在該工作臺(tái)上。通常，在 工作主軸和工件之間還可能發(fā)生進(jìn)一步的相對(duì)移動(dòng)。由此，在某些應(yīng)用中， 以可樞轉(zhuǎn)的方式安裝主軸箱，同樣還可將另外的軸設(shè)置在工件中，出于此 目的將該工件保持在例如可旋轉(zhuǎn)或可樞轉(zhuǎn)的夾具中。盡管就控制技術(shù)而言，可很好地控制這種機(jī)床，M是存在日益更快 地加工工件的需要，從而在單位時(shí)間內(nèi)能夠加工更多的工件。這種需要一方面通過日益更快的主軸箱和工件工作臺(tái)之間的相對(duì)移動(dòng) 能力來滿足。由于待移動(dòng)的較大質(zhì)量和其間相關(guān)的加速力，在工件內(nèi)和在 利用同一個(gè)工作主軸按照時(shí)間順序連續(xù)加工的工件間的加工精度和可重 復(fù)性不會(huì)受到負(fù)面影響的情況下，移動(dòng)4JL的增加仍然受到限制。然而，另一方面通過利用多主軸機(jī)床同樣可提高產(chǎn)量。在這種多主軸機(jī)床的情況下，利用分別插入到相應(yīng)的工作主軸中的刀 具，同步并同時(shí)地分別加工與主軸的數(shù)量相應(yīng)的多個(gè)工件。在正交坐標(biāo)系5的三個(gè)軸中同步移動(dòng)工作主軸，因此同樣移動(dòng)刀具，以^更在工件上執(zhí)行同 樣的加工操作。從而顯著提高了每個(gè)機(jī)床的工件產(chǎn)量。但是多主軸機(jī)床在精度方面呈現(xiàn)出由它們的設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的問題。由于 不能彼此單獨(dú)移動(dòng)刀具，因此，對(duì)于工件加工的精度和可重復(fù)性而言至關(guān) 重要的是，工作主軸的旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于彼此的間距以及由此刀具的縱軸相對(duì) 于彼此的間距與刀具相對(duì)于彼此的間距精確對(duì)應(yīng)。這可以以如下方式實(shí) 現(xiàn)，即夾持工件的夾具以這種方式安裝在工件的工作臺(tái)上并且在必要時(shí)重 新調(diào)整，使得它們具有相對(duì)于彼此的中心到中心的間距，該間多&*1應(yīng)于工 件縱軸的間距和/或垂直于該間距的縱軸所在的位置。同樣，重要的是，在立柱移動(dòng)式機(jī)床的情況下，刀具沿它們的縱軸方向、即通常沿z軸的方向具有同一位置，以致于例如它們可在工件中鉆出具有相同深度的孔。因此，在刀具的長(zhǎng)度有所不同的情況下，它對(duì)于同時(shí) 并行加工的工件之間、并在按時(shí)間順序連續(xù)加工的工件之間的精度和可重 復(fù)性是有害的。在將刀具夾持到各自的刀架中，通過該刀架將刀具夾持到 各自的工作主軸中的接收器中時(shí)，這是必須予以考慮的。這樣，總是將在 長(zhǎng)度方面彼此匹配的成套刀具保持在相應(yīng)的刀具庫(kù)中。不過，對(duì)于刀具而 言，由于不同的磨損而導(dǎo)致具有不同的長(zhǎng)度，繼而可能導(dǎo)致加工的不精確。在這種雙主軸或多主軸機(jī)床的情況下，另一個(gè)誤差源是由熱導(dǎo)致的彼 此相關(guān)的軸承箱的位置變化以及彼JM目關(guān)的、或與軸承箱相關(guān)的夾具的位 置變化所產(chǎn)生。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，這種機(jī)床通常受熱，這導(dǎo)致軸承座之間、 繼而導(dǎo)致工作主軸之間的間隙增大。同樣，由于熱變形對(duì)于不同的軸承箱具有不同的影響，因此，工作主軸相對(duì)于彼此沿z方向移動(dòng)是可能的。除了由增加的積l床的自熱導(dǎo)致的移動(dòng)以外，這種熱變形還隨著歲月的推移， 例如因增加的暴曬而產(chǎn)生。雖然溫度的變化還影響夾具彼此間的間隙，工件工作臺(tái)的溫度靈敏度 顯著不同于主軸托架的溫度靈^t度，以致熱變形以不同于它們移動(dòng)軸承座 的方式移動(dòng)夾具。另一個(gè)問題在于，在機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，總是頻繁調(diào)換 夾具，鑒于這種情況，新調(diào)換入的夾具的中心到中心的間距可能不同于原 先使用的夾具的中心到中心的間距.因而，這意味著，有必要改變工件彼 此間的位置，繼而改變夾具彼此間的位置，并使其適合于工作主軸的位置， 以便確保在對(duì)兩個(gè)或多個(gè)工件進(jìn)行并行加工中得到希望的精度。這是非常 費(fèi)力且耗時(shí)的。總的來說，這意味著，在開頭提到的這類機(jī)床的情況下，合乎需要的 是，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，工作主軸的位置能夠相對(duì)彼此調(diào)整、即校正，例如以便 補(bǔ)償上述熱變形。現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中存在多種公知的方法，在雙主軸或多主軸機(jī)床的情況 下，通過這些方法軸承座的位置可相對(duì)于彼此調(diào)整。DE 103 29 402 Al描述了 一種機(jī)床，在該機(jī)床中，軸承箱以相對(duì)于中 央軸軸向平行的方式安裝在偏心軸襯中，通過該偏心軸襯可將軸承座重新 定位。DE 198 59 360 Al描述了 一種機(jī)床，在該機(jī)床中，兩個(gè)軸承箱之間的 間距可通過壓電定位元件進(jìn)行調(diào)整，結(jié)果，軸承箱的位置可以軸向平行的 方式相對(duì)彼此移動(dòng)或還可被傾斜。DE 103 43 320 Al公開了一種相似的設(shè)計(jì)。但是，在這里將肋設(shè)置為 位于軸承箱之間的定位元件，出于改變肋長(zhǎng)度，從而影響軸承箱彼此間的 相對(duì)位置的目的，可通過溫度設(shè)^^提高或降低該肋的溫度。DD34 868 A描述了一種用于中心對(duì)稱設(shè)置在孔圓(hole circle)上的 鉆孔的多主軸鉆頭。該鉆頭具有一系列偏心安裝在主軸托架上的主軸單 元，該主軸托架又以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在鉆頭中。主軸托架的旋轉(zhuǎn)改變各 個(gè)主軸單元與鉆頭的中心之間的徑向間距，以及各個(gè)主軸單元間的圓周間 距。在所有的這些機(jī)床的情況下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，定位元件不能足夠快速地進(jìn) 行操作，或以有害的方式影響了加工的精度，這是不利的。此外，重新定 位的#常常是不足的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)這一背景，本專利技術(shù)的目的是研發(fā)在開頭提到的機(jī)床和主軸單元， 以便能夠以快速、可再現(xiàn)且可易于控制的方式利用足夠的重新定位路徑來 重新定位工作主軸。在開頭提及的主軸單元和機(jī)床的情況下，根據(jù)本專利技術(shù)，該目的通過如 下方式得以實(shí)現(xiàn)，即設(shè)有重新定位單元，以便在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠自動(dòng)且可控地 將工作主軸相對(duì)于軸承座進(jìn)行重新定位。從而完全實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的目的。這是因?yàn)楸旧暾?qǐng)的專利技術(shù)人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在公知的主軸單元和機(jī)床的情 況下，問題在于，總是重新定位整個(gè)主軸單元，即在多主軸機(jī)床的情況下， 軸承座相對(duì)于彼此移動(dòng)、調(diào)整并重新定位。這意味著， 一方面，必須重新 定位或移動(dòng)相對(duì)較重的單元，這僅通過利用較大的力才能實(shí)現(xiàn)。另一方面， 公知的定位裝置的反應(yīng)時(shí)間非常長(zhǎng)，不僅由于較大的力，而且由于相應(yīng)重 新定位的特性。根據(jù)本申請(qǐng)的專利技術(shù)人的理解，如果工作主軸安裝成，使其能夠在其軸 承座中重新定位，也可以說工作主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠重新定位，從而校正各 個(gè)工作主軸相對(duì)于彼此的相對(duì)定位，或者相對(duì)于軸承座重新定位工作主 軸，那么就能夠避免所有的這些缺點(diǎn)。因此，這是可能的， 一方面，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，出于考慮到熱變形或夾 具變化了的間距、或者考慮到因樞轉(zhuǎn)造成夾具變化了的加工位置的目的， 多個(gè)工作主軸能夠相對(duì)于彼此快速調(diào)整。很明顯，在軸承座中調(diào)整工作主軸的實(shí)踐在原理上是公知的，但這涉 及在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中不能改變單獨(dú)的調(diào)整，并且這實(shí)際上根本不能用于 補(bǔ)償在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的熱變形。為了在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中^吏得工作主軸在其相應(yīng)的軸承座中調(diào)整，^吏用例如 呈位置控制馬達(dá)的形式的外部能量，通過它可在任何時(shí)刻改變工作主軸在 其軸承座中的定位。但是，另一方面，根據(jù)本專利技術(shù)的主軸單元同樣可用于實(shí)現(xiàn)工作主軸的 較小但非常快速的移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種主軸單元，包括工作主軸（１６），所述工作主軸（１６）以圍繞其縱向軸線（２２）可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在其自身的軸承座（２１）中，并且在所述工作主軸（１６）中設(shè)有用于加工工件（１２）所用刀具（１８）的接收器（１７），其特征在于，所述主軸單元設(shè)有重新定位單元（２３），以便在運(yùn)轉(zhuǎn)中，相對(duì)于所述軸承座（２１）自動(dòng)且可控地重新定位所述工作主軸（１６）。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：迪爾克普魯斯特，漢斯亨寧溫克勒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：德國(guó)巨浪有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：DE[德國(guó)]