專利名稱：小型高精度多主軸計算機控制機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機床，更具體的說，是關(guān)于利用主軸固定工 件的才幾床。
背景技術(shù)：


圖1為說明傳統(tǒng)計算機控制(CNC)車床IO的一個實施例的側(cè) 視圖。在這個實施例中，CNC才幾床10具有一個配有卡盤22的主 軸20，該卡盤用于安裝和在z軸旋轉(zhuǎn)工件。主軸連接主軸頭上。 注意卡盤是"手臂"，處理切割時鉗住工件，通常用在車床和加 工中心(計算機控制銑床)。車床10也包括轉(zhuǎn)塔30，其旋轉(zhuǎn)操: 作切割工具或者刃具切割安裝在卡盤22上的工件。注意轉(zhuǎn);荅 是旋轉(zhuǎn)基板，其中金屬切割工具可被固定其上。在這個實施例中， 轉(zhuǎn);荅30安裝在加工底座32上，力口工底座32能夠沿著X和Z軸 移動目的為了接合由卡盤22固定并由安裝在主軸頭20A上的主 軸2旋轉(zhuǎn)的工件。圖2是車床10的簡化端視圖，其說明主軸20 和轉(zhuǎn);荅30之間的關(guān)系，主軸在該實施例中^皮固定，轉(zhuǎn);荅30可在 x軸上移動4妻合經(jīng)卡盤22固定的工件。在這個實施例中，車床 10包括尾座42，尾座42阻止當^青確切割長的圓柱形工件時從與 主軸方向同心的魂:l爭中心的脫4九，該長的圓柱形工件安裝在Z軸 方向上。主軸20、轉(zhuǎn)塔30和轉(zhuǎn)塔刀架32、和尾座42安裝在片幾 體40上。
6通常，工件需要加工前表面和后表面。圖3A-C分別i兌明工 件實施例的左(前)端視圖、側(cè)一見圖、和右(后)端視圖。由于 該結(jié)構(gòu)， 一般計算積^控制才幾床〗又能一次在一側(cè)工作在工^f牛的前 部或者后部。通常地，卡盤，例如圖1中的卡盤22,必須鉗住并 固定工件的面。因為工件的不同面通常具有不同構(gòu)形，不同的夾 鉗裝置4皮要求鉗住工件。結(jié)果，不同的計算機控制車床通常用于 力口工工^f牛的兩個不同面。從一個積4戒向另一個才幾械移動工件需要
工人在積4成與相對復雜的自動搬移輸送設(shè)備之間移動工件。
為了消除人力復雜搬移設(shè)備的需要， 一個傳統(tǒng)方法，在圖4 的計算才幾控制機床100中說明，提供了第二個主軸150，該主軸 150與主軸120和轉(zhuǎn);荅130排列在同一機機床座140上。第二主 軸150，在該實施例中，位于才幾體140上，該才幾體140沿著z軸 與主軸120同中心并面向主軸120。第二主軸150構(gòu)造成沿著z 軸移動4吏其能4爪<主工件，該工件已經(jīng)采用主軸12(H皮初步切割。 第二卡盤152構(gòu)造成使用主軸接合切割之后的工件。例如，卡盤 152的4甘指^皮構(gòu)造成接合圖3C工件的右端3見圖。第二主軸開始 旋轉(zhuǎn)并且轉(zhuǎn);荅130繼續(xù)加工工件的另一個面，例如得到圖3A的 左端纟見圖。得到的車床100能夠加工工件的兩個面并且降^氐人力 或者朝《移i殳備相互作用， <旦它也非常大并且占用大量工廠;也面空 間。
加工工件的兩個端平面的另一個方法提供了車床，該車床具 有在 一 個車床上的兩個主軸，而改主軸;f皮此平4亍<吏得它們朝向同 一方向，例如圖5和6中所示的實施例車床200。車床200具有 主軸220,主軸220與轉(zhuǎn)塔230相互作用，轉(zhuǎn)塔230安裝在轉(zhuǎn)i荅 刀架或者刀架232上，轉(zhuǎn);荅刀架或者刀架232能在x軸和y軸方 向上運動。同樣地，第二主軸250與轉(zhuǎn)塔260相互作用，第二主 軸250安裝在轉(zhuǎn);荅刀架262上，該轉(zhuǎn)塔刀架262也能在x軸和y
7軸方向上運動。轉(zhuǎn)塔刀架232和262安裝在車床240上。然而， 得到的機床200需要移動工件人力搬移工件或者復雜自動搬移設(shè) 備。
圖7A-7F舉例說明了搬移設(shè)備的實施例，這種搬移設(shè)備可凈皮 要求從坤幾床200的主軸200和250之間移動工件。通常，第一^T 送帶300將工件輸送給機床200加工。手臂312安裝在車軸310 上，在該實施例中，其》走轉(zhuǎn)并縱向平行于主軸220和250移動為 了鉗住傳輸機300上的工件并將其搬移進切換位置給安裝在車軸 320上的手臂322。車軸320旋轉(zhuǎn)并縱向移動為了使用卡盤222 搬移并接合工件。主軸220開始旋轉(zhuǎn)并且轉(zhuǎn)塔230在計算機控制 下加工工件。在經(jīng)轉(zhuǎn)塔230加工工件之后，手臂322鉗住工件并 將其搬移給換向手柄(未示出)轉(zhuǎn)換工件的面。然后，安裝在車 軸330上的手臂332移進鉗住換向工件^吏用主軸250的卡盤252 搬移并接合它。主軸250開始》走轉(zhuǎn)并且轉(zhuǎn)i荅260在計算才幾控制下 加工工件的另一個面。然后，手臂332移進將加工完成的工4牛移 交纟會輸送機302搬移。
值得注意的是，簡圖和每個手臂312、 322和332將可能需 要多重手臂在工件經(jīng)轉(zhuǎn)^荅230和260加工之前和之后鉗住工4牛。 通常，每個車軸或手臂將配有兩個手臂， 一個手臂構(gòu)造成車床加 工之后工件面的形狀，另一個手臂構(gòu)造成工件加工后的形狀。手 臂單元通常是可伸長或收縮的手爪，其需要很大電力為了牢固地 鉗住工件。電力手爪按照需要命令受控電源驅(qū)動手爪。此外，所 示車軸將通常需要控制電機，該控制電機能產(chǎn)生大量轉(zhuǎn)矩和復雜 的傳感控制為了精確搬移工件。這可能需要計算機控制器的另外 的功能，例如計算機控制控制器，在搬移設(shè)備中操作，例如才幾械 手和手臂，用于控制轉(zhuǎn)塔或其他機床設(shè)備的基座除外。換向手柄，
8在該實施例中，可需要大量電力和復雜傳感鉗住并精確將工件換 向。此外，輸送機、手臂通常需要經(jīng)技師非常精確的調(diào)節(jié)。
此夕卜，值得注意的是，圖5-7中所示的機床200的并排主軸 通常必須同時操作為了得到高精度。同樣地， 一個主軸的振動可 影響另 一個主軸4丸行加工4喿作的精密度。 一些應(yīng)用處理這個問 題，通過分開機床240并在沖幾床兩個半體之間提供振動屏障對兩 個主軸才;i4戒減震，例如橡膠4于套。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施方案中，小型高精度多軸計算機控制機床提供具 有配有兩個主軸的主軸頭，這兩個主軸沿著y軸相對于4皮此垂直 排列并平^f于軸轉(zhuǎn)動。主軸座具有相對于轉(zhuǎn):答刀架或刀架計算才幾可 4空z軸和x軸運動。刀架具有4爭i荅刀架并提供計算才幾可4空y軸運 動j吏得轉(zhuǎn);荅刀架可選用兩個主軸。在另一個實施方案中，刀架也 提供力。工單元，其可用于加工經(jīng)任一主軸固定的工件。在另一個 實施方案中，刀架提供了旋轉(zhuǎn)手爪模塊，手爪模塊具有多個手臂， 手爪模塊能夠接合來自任一主軸的工件并且在兩個主軸之間將 工件搬移向服務(wù)于機床的搬移設(shè)備和從服務(wù)于機床的搬移設(shè)備 中搬走工件。該手臂沿著y軸移動同時由刀架控制。在另一個實 施方案中，刀架能使用同一y軸運動移動夾鉗手臂為了使用換向 手臂顛倒工件接合夾鉗單元。刀架具有由幾個手臂組成的設(shè)備， 該設(shè)備傳輸來自兩個主軸的工件。在另一個實施方案中，主軸座 提供計算機可控b軸旋轉(zhuǎn)使得成角度機械切割可被實施。可供選 擇地，刀架提供計算機可供b軸旋轉(zhuǎn)。在一個實施方案中，主軸 座包括驅(qū)動兩個主軸的電機。在另一個實施方案中，每個主軸具 有電機。
9附圖i兌明
圖l是測試圖，其舉例說明了傳統(tǒng)計算機控制(CNC)車床 的一個實施例。
圖2是圖1的車床的簡化端視圖，其舉例說明了主軸和轉(zhuǎn)Jt荅
之間的耳關(guān)系，主軸在該實施例中#:固定，轉(zhuǎn);荅可在x軸內(nèi)移動接
合由卡盤固定的工件。
圖3A-C分別說明了工件實施例的左(前)端視圖、側(cè)視圖、 和右(后)端3見圖
圖4是側(cè)視圖，其舉例說明了具有同一機床座上的兩個主軸 的傳統(tǒng)計算機控制機床，兩個主軸具有相同旋轉(zhuǎn)軸。
圖5和6分別是前視圖和頂視圖，其舉例說明了具有并排構(gòu) 造的兩個主軸連同兩個轉(zhuǎn):t荅的傳統(tǒng)計算才幾控制車床。
圖7A-F舉例i兌明了工件拍《移i殳備的實施例，該工件搬移i殳 備對圖5和6的才幾床是必需的。
圖8-10F舉例說明了控制機床的小型高精度和多主軸，該計 算才幾控制才幾床具有一個疊在另一個之上的兩個平行主軸的主軸 頭。其意思是，主軸豎向平行放置。
圖11-13顯示出小型高精度機床的另一個實施例，單一轉(zhuǎn)塔 或刀架安裝在刀架或者才幾床座之上，單一轉(zhuǎn);荅或刀架具有除了 x 禾口 z庫由運動之夕卜的y專由運動。
10圖14-16顯示出經(jīng)修7文的圖11-13的才幾床，其包4舌連接于與 轉(zhuǎn)jt答同一頭部的鐵邊機。
圖17-19顯示出包括小型高精度機床的另一個實施例，其包 括連接于與轉(zhuǎn)塔相同頭的銑邊機，伴隨分開安裝在頭部的旋轉(zhuǎn)運 動多手臂手爪模塊。
圖20和21是簡化頂視圖，其舉例說明了一些加工角度B軸 運動，這種運動可釆用圖17-19的銑床性能獲得。
圖22是主軸座實施例的前視圖，其包括插入熱探頭的熱探 頭端口圖626。
圖23至31舉例i兌明了才幾床的一個實施方案的4喿作。
圖32至35舉例說明了機床的實施方案，該機床包括具有計 算機可控b軸旋轉(zhuǎn)運動的主軸座。
具體實施例方式
本發(fā)明是關(guān)于小型高精度多軸計算機控制機床。在一些實施 方案中，本發(fā)明提供了計算機控制(CNC)機床性能。其他的實 施方案4是供加工中心功能性。本發(fā)明通常涉及具有平行轉(zhuǎn)軸的兩
個主4由的主4由頭。
下列實施例進 一 步舉例說明本發(fā)明但不應(yīng)解釋為以任何方 式限制其范圍。
ii實施例1
圖8-10舉例說明了小型高精度多軸計算機控制機床400的一 個實施例。在這個實施例中， 一個主軸420裝備連同相關(guān)卡盤一 起的兩個主軸422和424。主軸422和424具有大體平行轉(zhuǎn)動軸。 主軸420,在該實施方案中，是固定位置裝置。第一轉(zhuǎn);荅430安 裝在轉(zhuǎn)》荅頭或者刀架432上，第一轉(zhuǎn)塔430具有x和z軸運動， 如圖9中顯示的。值得注意的是，刀架是轉(zhuǎn);荅頭和其他才幾械i殳 備的安裝基座。其他"機械裝置"的實施例是銑邊機、激光加工機 等等。第一轉(zhuǎn)塔460安裝在底座462上，第一轉(zhuǎn)塔462也具有x 和z軸運動。轉(zhuǎn);荅430與4交{氐主軸422成一排(如圖8中舉例i兌 明的)并且能在x軸方向上移動^f吏用工件4妄合切削刀具。底座432 能在z軸方向上移動為了加工工件的長度。轉(zhuǎn)i荅460與上部主軸 424成一4非(如圖8中舉例i兌明的)并且能在x軸方向上移動l吏 用工件*接合切削刀具。底座462能夠在x軸方向上移動為了加工 工件的長度。
相只于于上述討i侖的傳統(tǒng)解決方案，主軸頭420上的主軸422 和424的構(gòu)型上面和下面導致機床楊更小型。主軸422和424 的垂直方向使工件搬移設(shè)備變簡單。搬移設(shè)備通常在平行于主軸 422和424和y軸的軸線的z軸中移動。例如，刀架或4爭;荅頭432 和462可沿著遠離x軸移動并且輸送才幾沿著z軸移動引入或者移 除工件。同辨d也，在z軸和y軸中移動的才幾才戒手可用于將工件移 向輸送帶和從輸送帶移走和在主軸422和424之間移動工件。也 值得注意的是，雖然主軸422和424每一個可與驅(qū)動各自主軸的 共軸電才幾一起構(gòu)造，本構(gòu)造使一個電機安置在底座420上并且用 于驅(qū)動主軸422和424。較低主軸也可構(gòu)造成比上部主軸更重型 主軸。^直得注意的是，刀架432和462,以及主軸體420,通常 牢固安裝到機床座上。
12實施例2
圖11-13顯示出小型高精度機床500的另一個實施例。在這 個實施方案中， 一個轉(zhuǎn)塔530安裝在刀架532上，在這個實施方 案中，通過計算機控制可移動接合機床座540除了提供x軸和z 軸運動之外還才是供y軸運動。Y軸運動^f吏轉(zhuǎn)^荅530用于力o工由主 軸422或424固定的的工件(未示出)。主軸頭420也安裝在沖幾 床座540上。圖10是側(cè)#見圖，其舉例i兌明了4立于與主軸422相 同水平的轉(zhuǎn)^荅530,當工件^皮夾在主軸422的卡盤內(nèi)時，主軸422 力口工工^f牛的第一面。圖11為側(cè)i見圖，其舉例il明了^f立于與主4由 424相同水平的轉(zhuǎn)i荅530,當工件凈皮夾在主軸424的卡盤內(nèi)時， 主軸424加工工件的第一面。圖12為頂^見圖，其舉例i兌明了高 度小型^L計的機床500,其具有提供x、 y和z運動的刀架532。
實施例3
圖14-16顯示出經(jīng)修飾包括銑邊機534的機床500,銑邊沖幾 534與轉(zhuǎn)塔530 —樣結(jié)合相同的刀架532。因為刀架532能在x 和y軸移動，銑邊機534可被包括在內(nèi)為了打磨經(jīng)主軸422和424 上的卡盤固定并在主軸上旋轉(zhuǎn)的工件表面，這導致作為加工中心 的才幾床才喿作。圖14是側(cè)視圖，其顯示了沿著y軸位置上的轉(zhuǎn)^荅 530和銑邊才幾534,其力口工由主軸422固定的工4牛。刀架532上 的Y軸移動使轉(zhuǎn)塔530和銑邊機534用在主軸422和424上，當 x軸移動的桿532使轉(zhuǎn)」t荅530和銑邊機534用于加工工件。圖15 為側(cè)3見圖，顯示用于加工由主軸424固定的工件的轉(zhuǎn)塔530和銑 邊機534,轉(zhuǎn)塔530和銑邊機534在沿著y軸的位置。刀架532 的Y軸移動使轉(zhuǎn)塔530和銑邊機534用在主軸422和424上，而 桿532的x軸移動使轉(zhuǎn)i荅530和銑邊機534加工工件。
13銑邊機使用與轉(zhuǎn)塔530相同的計算機控制軸使機床500對工 件實施許多種加工。因此，機床500提供具有降低成本并性能增 強的小型高精度才幾床。
值得注意的是，主軸422和424中的一個可用于實施銑削加
工。銑削加工專用主軸可容i午更多種處理并且可按照比具有禱」4爭 刀具單元或轉(zhuǎn)^荅的刀架更大功率的4先刀加工。
實施例4
圖17-19顯示出小型高精度機床600的另一個實施例，其包 _括與轉(zhuǎn)塔630 —樣連4妄相同的刀架632的銑邊機634,連同旋轉(zhuǎn) 多手臂手爪模塊610，旋轉(zhuǎn)多手臂手爪模塊610也安裝在刀架632 上。圖17是機床600的側(cè)視圖，其舉例說明了相對于主軸頭620、 換向手臂單元606和輸送機602和604安裝在刀架632的旋轉(zhuǎn)手 爪模塊610。圖18是頂視圖，其舉例說明安裝在主軸頭620的刀 架632上的轉(zhuǎn)塔630、銑邊機634和手爪單元610，圖解x和z 軸運動。圖19為剖面?zhèn)?見圖，其舉例-說明了安裝在刀架632上 的銑邊機634和轉(zhuǎn)塔630，提供y軸運動。
主軸頭620包4舌第一和第二主軸622和624并且通過平才反 642、 644和646安裝在機床座640上，分另'J提供x 、 z和b軸運 動。在這個實施例中，刀架632提供y軸運動，這使轉(zhuǎn)i荅630、 銑邊4幾634和手臂單元610相對于主軸622和624向上和向下移 動，例如，在主軸的力走轉(zhuǎn)軸之間。值得注意的是，刀架632可通 過類似于平斧反642、 644和646的計算^L控制運動平板安裝在枳i 床座640上提供在可供選擇實施方案中的x、 z和b軸運動。
14手爪才莫塊610具有;^走轉(zhuǎn)運動和在加工的不同階萃殳牢固夾緊工 4牛的四個手夾612、 614、 616和618。 Y直4尋注意的是，手^% ^f口 手爪才莫塊610的手^#單元，主軸622和624的卡盤，和換向手臂 606,通常構(gòu)造成4妄合工〗牛的具體表面構(gòu)型，例如，通過壓縮力 和膨月長力的組合。因jl:匕，在加工的不同階^殳，不同的手臂構(gòu)型通 常萍皮要求在加工之前和之后4妄合工<牛的第一和第二表面。
銑床操作的實施例現(xiàn)在將被描述。最初未加工的工件經(jīng)輸送 帶604^皮輸送，該輸送帶在該實施例中具有z軸運動，將工件拍殳 移進低于手爪模塊的位置中。輸送機604可配有減壓彈簧使手爪 才莫塊610給輸送機施壓并更牢固夾緊工件。當輸送機:故壓縮時， 減壓開關(guān)可配備在輸送機中指示計算機控制器，并確定手爪模塊 的手臂與工件的接合，使手臂成為簡化設(shè)備，不需要傳感器。手 臂單元也利用彈簧加載夾緊裝置，這些裝置更簡單并比壓力驅(qū)動 夾緊裝置更可靠。然而傳統(tǒng)夾緊裝置通常具有兩個手臂單元，旋 轉(zhuǎn)手爪才莫塊610可構(gòu)造具有四個不同手臂單元，提供用四種不同 方式夾緊工件，使才幾床在沒有人參與或者附加拍i移設(shè)備的情況下 實施更多加工。手爪才莫塊610也可為氣動的。
手爪模塊610旋轉(zhuǎn)使得手臂單元612向下導向朝向輸送機 604上的工件。刀架632移動手爪才莫塊610向下沿著y軸佳j尋手 爪模塊610的手臂612接合輸送機604上的工件。因為刀架632 移動手爪才莫塊610向下朝向##送才幾604，手臂單元612可利用負 載彈簧夾或者氣壓缸控制夾片牢固夾緊工件。
刀架632沿著y軸向上移動，從而能將工件舉到與主軸622 一致的水平。手爪才莫塊610旋轉(zhuǎn)使得手臂單元612面向主軸622 的卡盤，工件可由卡盤4妄合。主軸頭620沿著z軸移動使主軸622 的卡盤接合由手臂單元612固定的工件。當主軸頭620離開這個
15位置返回到最初切割^f立置上，當然，主軸622或624的卡盤夾緊 工件。計算機控制卡盤622開始旋轉(zhuǎn)、移動主軸頭620和移動刀 架632，刀架632位于轉(zhuǎn);荅630和銑邊才幾634上為了力口工第一面。 當加工工件的第一面完成時，手爪才莫塊610凝:轉(zhuǎn)手臂單元614朝 向由主軸622的卡盤支撐的工件。正<象手力#單元612 一皮構(gòu)造成4妄 合和夾緊未加工的工件的第一面并且主軸622的卡盤構(gòu)造成接合 和夾緊未加工的工件的第二面，手臂單元614構(gòu)造成接合和夾緊 加工后的工4牛的第 一面。
主軸頭620沿著z軸移動l吏手臂單元614加工工件的第一面。 卡盤622松開工件并且主軸頭620從手臂單元614沿著z軸移走。 手爪4莫塊610》炎轉(zhuǎn)〗吏得手臂單元614向下導向面向換向手臂單元 606。刀架632沿著y軸向下移動手爪才莫塊610使得換向手臂單 元606能4妻合由手臂單元614固定的工件。刀架632沿著y軸向 下移動手爪模塊610使得換向手臂606能旋轉(zhuǎn)目的為了反轉(zhuǎn)工 件的表面。手爪單元610旋轉(zhuǎn)使得手臂單元616面向換向手臂單 元606，該手臂單元616構(gòu)造成4妄合未加工的工件的第二面，面 向換向手臂單元606并且刀架632沿著y軸向下移動手爪才莫塊 610佳J尋手臂616 4妄合由4灸向手臂單元606固定的工件。值得注 意的是，換向手臂單元606和手爪模塊610的構(gòu)型采用了具有手 臂單元616的工件4妄合中重力的作用。
刀架632沿著y軸向下移動手爪纟莫塊610到鄰接主軸624的 位置上。手爪610禱:轉(zhuǎn)4吏得手臂單元616面向主軸624的卡盤， 其構(gòu)造成接合被加工的工件的第一面。主軸頭620沿著z軸移動 ^f吏得主軸624的卡盤4妄合并夾緊工件。主軸頭620 /人手爪纟莫塊610 移走并且開始旋轉(zhuǎn)。控制器可調(diào)整主軸624、轉(zhuǎn)塔630和銑邊才幾 634的運動為了加工工件的第二面。當加工工件的第二面完成時， 手爪才莫塊610旋轉(zhuǎn)手臂單元618朝向由主軸624的卡盤支撐的工
16件，手臂單元618構(gòu)造成4妻合并夾緊工件的已加工工件的第二面。 主軸頭620沿著z軸移動4吏得工件4妄合手臂單元618，手臂單元 618夾緊工件。主軸頭620沿著z軸退回并且刀架632沿著y軸 向下移動使輸送4幾602沿著z軸移動至低于手爪模塊610的位置。 手爪才莫塊610族:轉(zhuǎn)<吏4尋手臂單元618面向^T送才幾602，沿著y軸 向下移動將全部工件》文置在輸送機602商，手臂單元618松開工 件，刀架632從輸送才幾602向上舉起手爪才莫塊610佳J尋輸送才幾在 無干涉情況下可將全部工件,人4先床600移走。
值得注意的是，該實施例的銑床600提供了沿著5個軸(主 軸頭620的x、 z和b軸)的精度銑削，主軸旋轉(zhuǎn)移動稱為c-軸、 主軸622或者主軸624的軸、和刀架632的y軸。也值得注意的 是，銑床可再構(gòu)造使得不同的軸由不同的單元提供。例如，b、 z 和x軸可由刀架632^是供。本領(lǐng)i或中的4支術(shù)人員將容易i人識到具 體實施方案在不背離本發(fā)明的精神的前^是下可以多種方式進4亍 配置。
圖20和21是簡化的頂視圖，其舉例說明了一些加工角度， 這些角度可采用圖17-19描述的銑床600的性能得到。圖20舉 例說明了從主軸頭b軸上的第一位置(例如，主軸頭620A和主 軸頭624A)向第二位置(主軸頭620B和主軸頭624B )旋轉(zhuǎn)的 主軸頭620。該位置l吏車床634以90?；蛘咂渌嵌惹懈罟ぜ?。 同樣地，其他切割角度可得到。圖21舉例i兌明了一個實施例， 主軸頭620旋轉(zhuǎn)至45°用于切割。高度精度和多軸機床600使其 用于生產(chǎn)多種高精度產(chǎn)品，例如醫(yī)學內(nèi)植物。
值得注意的是，圖20和21的車床可提供環(huán)繞b軸旋轉(zhuǎn)360° 連同在x和y軸上的滑動。結(jié)果，才幾床可用于執(zhí)行大范圍角度的 4先削切割。也因為工件可經(jīng)第二主軸移除、換向和接合，工件的
17兩面可從大范圍角度切割。車床進行加工使工件通常與兩個相反
面方向同中心，聯(lián)合b軸控制在較大范圍角度上進行4先削切割， 結(jié)杲是許多工件可采用才幾床被完全i也加工。
圖22是主軸頭620實施例的前視圖，其包括用于插入熱探 頭的熱探頭端口 626。主軸頭620將通常在纟喿作期間加熱導致熱 膨脹，例如沿著線627,這能導致加工過程中的不精確。加熱和 由jt匕產(chǎn)生的熱膨3長，可能在加工過考呈中變化。在包4舌兩個主軸的 主軸座中可存在輔助加熱。熱探針經(jīng)控制器使用追蹤主軸頭的熱 度并補償熱膨脹為了保持加工過程中的精度。通常，控制器調(diào)整 和沖交正沿著刀架632y軸的膨月長。
圖23至31進一步舉例說明了車床的一個實施方案的才喿作。 圖23是車床的透視圖，該車床具有帶有兩個相對機床座640垂 直定向且并排的兩個主軸，主軸頭620通過平板接合才幾床座640， 提供計算才幾控制x和z軸運動，例如通過圖19中所示平4反642 和644。刀架632顯示為具有用于車場#:作的刀架630、用于力口 工才喿作的4先邊才幾634、和四個手臂^走轉(zhuǎn)手爪一莫塊610,這個四個 手臂旋轉(zhuǎn)手爪模塊610 —起安裝在計算機控制y軸運動平板631 上，而計算機控制y軸運動平板631安裝在刀架632上?！纷咿D(zhuǎn)換 向手臂606被給出，其安裝在帶有固定位置的刀架632上。在圖 24中，主軸頭620/人刀架632移走并且具有相對于刀架632 z軸 運動的輸送機604和主軸頭620在低于旋轉(zhuǎn)手爪模塊610移進為 了將未加工工件(未示出)移進低于手爪模塊610的位置。安裝 在刀架632的y運動平^反631沿著y軸移動4吏得手爪才莫塊610的 第一手臂可接合llT送4幾604上的未加工工件。Y運動平^反631移 動手爪才莫塊610沿著y軸向上至與主軸主體620的4交低主軸平4亍 的位置。輸送機604退回并且主軸主體620自己沿著x軸移動使 得較低主軸與手爪才莫塊610并排，旋轉(zhuǎn)工件面向較低主軸。主軸
18頭620沿著z軸移動使得較低主軸能接合由手爪模塊610的第一 手臂支撐的未加工工件，如圖25所示。
壽交^f氐主軸的卡盤才妻合未力口工工件并且主軸頭620沿著z軸退 回并沿著x軸向轉(zhuǎn)塔單元或者銑邊機移動，如圖26中所示，使 得未加工工件可受到車床單元630或者4先邊才幾加工過程的車床加 工，生產(chǎn)出具有第一力口工面的工Y牛。主4由頭620沿著x和z4由移 動定向于具有手爪模塊610的較4氐主軸，如圖27中所示，手爪 模塊610旋轉(zhuǎn)使得第二手臂面向具有第一加工面的工件。類似于 圖25中所示的定向，主軸頭620沿著z軸移動佳:得手爪才莫塊610 的第二手臂接合并夾緊工件的第一加工面。主軸頭620沿著z軸
退回并且手爪才莫塊610旋轉(zhuǎn)使得工件面向固定位置的換向手臂 606。 Y運動平板631沿著y軸移動手爪模塊610使得工件接合 換向手臂606,如圖28中所示。安裝到刀架632上的y運動平板 631降-f氐手爪模塊610并且換向手臂606旋轉(zhuǎn)顛倒工件使得工件 未完成的第二面面向手爪才莫塊610。手爪才莫塊610旋轉(zhuǎn)使得構(gòu)造 才妾合工^f牛未完成第二面的第三手臂面向換向手臂606。 y運動平 板631舉起手爪才莫塊610 4妄合工件并且換向手臂606釋》文工件。 因為手爪模塊610的第三手臂低于工件，重力，而非電磁力或氣 動力用于采用第三手臂牢固接合工件。安裝在刀架632上的y運 動平纟反631降-f氐手爪才莫塊610至與主軸頭620的上部主軸并4亍的 位置，手爪才莫塊610旋轉(zhuǎn)使得第三手臂和工件的第一完成面面向 上部主軸。主軸頭620沿著z軸移向手臂纟莫塊61(H吏得上部主軸 的卡盤才妻合工件的第一完成面，如圖29所示。主軸頭620沿著 在軸從手爪才莫塊610退回并且沿著x軸移進某一位置中，該位置 上工件可得到車床和加工處理，如圖30所示。
當加工完成時，主軸頭620移進與手爪模塊610并排的位置 并且手爪才莫塊610旋轉(zhuǎn)使得構(gòu)造接合工件第二完成面的第四手臂
19面向主軸頭620。主軸頭620沿著z軸移向手4爪才莫塊610橫J尋第 四手臂可4矣合工件的已完成的第二面，如圖31所示。主軸頭620 退回并且輸送才幾或其他拍《移設(shè)備可移進收到來自手爪才莫塊610的 第一手臂的已完成工件的位置中。例如，手爪模塊610可旋轉(zhuǎn)使 得已完成工件面向下并且手爪才莫塊610經(jīng)刀架632的y運動平寺反 降低使其能將工件放置在輸送機上移走。
圖32至35進一步舉例說明了才幾床實施方案的計算機控制b 軸旋轉(zhuǎn)運動。在這個實施方案中，主軸頭62(H是供了計算機控制 b軸旋轉(zhuǎn)運動，例如經(jīng)過圖19中所示的平板646。圖32是機床 的透^見圖，該才幾床具有配有兩個4皮》匕垂直定4立的主軸和才凡床座 640的主軸頭620，主軸頭620具有計算才幾可控x、 z和b軸運 動。值4尋注意的是另一個實施方案可提供刀架632中x、 z和b 軸運動。刀架632顯示具有用于車床加工的轉(zhuǎn);荅單元，用于加工 操作的銑邊機，和采用由刀架632的y運動平板631提供的計算 機可控y軸運動旋轉(zhuǎn)一起安裝手爪才莫塊610的四個手臂。旋轉(zhuǎn)換 向手臂606^皮提供，其安裝于刀架632的固定位置上。4妾合工件 的方面，這個實施方案同辨、操作上面討i侖的圖19至21和23至 31的實施方案。這個車床實施方案提供了 b軸旋轉(zhuǎn)，如圖33中 舉例說明的，說明較低主軸上執(zhí)4亍的成角度銑削切割的實施例， 圖34舉例說明了上部主軸上執(zhí)行的成角度的銑削切割的實施例。 如上面提到的，在沒有背離本發(fā)明范圍，車床可提供刀架632內(nèi) 的b軸旋轉(zhuǎn)。主軸頭具有對主軸頭620和手爪模塊610充足的x 和z軸運動在不同階段的加工中協(xié)作搬移工件。
一些實施方案可^是供單一主軸頭的使用。然而，振動先前引 起許多系統(tǒng)利用多個主軸頭，本構(gòu)型將多個主軸安裝在一個主軸 頭上。因為這個和其l也原因，7>開系統(tǒng)的底座明顯更小，其需要 更少地^反空間。
20所有參考文獻，包括公開、專利申請、和專利，這里引用的 通過引述至相同程度合并于本文中，好像每個參考文獻是獨立的 且具體表明通過引述被合并在本文中闡述其全文。除非在這里指
出或者經(jīng)上下文清楚否定，術(shù)語"a，，和"an"和描述本發(fā)明的上下文 (尤其在下面^K利要求書的上下文)中的類似指示詞^t解釋為包 括單數(shù)和復數(shù)。數(shù)值范圍的敘述僅為了起到單獨提到在該范圍內(nèi) 的每個單個數(shù)值的速記方法作用，除非在本文中指出，每個個別 數(shù)值合并于說明書中好4象它在文中被單獨敘述。
除非本文中指出或者經(jīng)上下文清楚否定，這里描述的所有方 法可以任何適宜順序?qū)嵤?一些和所有實施例的使用，或者這里 提供的示范性語言(例如，"例如")目的僅為了更好地說明本發(fā) 明并不是引起對本發(fā)明范圍的限制，除非權(quán)利要求。說明書中沒 有語言應(yīng)解釋為說明對本發(fā)明實施必須的任何非權(quán)利要求元件。 此外，這里命名的軸和7>開的指向的{吾言目的是示范性的，不限 制7>開的實施方案。例如，指向語言如"向上"和"向下"或者軸描 述如"沿著x軸"或類似語言意指示范性的，不限制在僅被公開的 方向。此外，上面描述的實施方案通常接合工件為了部分或者完 全完成工件，^旦工件不被解釋為對本發(fā)明范圍的限制。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案在這里進行了描述，包括執(zhí)行本發(fā)明 的周知的最佳模式。應(yīng)理解的是，舉例說明的實施方案僅是示范 性的，不應(yīng)認為限制本發(fā)明的范圍。
2權(quán)利要求
1. 一種計算機控制車床，該車床包括機器座；主軸頭，其安裝在機器座上并具有第一主軸和第二主軸，第一主軸構(gòu)造成在第一旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)，第二主軸構(gòu)造成在第二旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)，第一和第二旋轉(zhuǎn)軸彼此平行并且第一旋轉(zhuǎn)軸相對于刀庫大體上垂直于第二旋轉(zhuǎn)軸，第一和第二主軸中的每一個具有牢固接合工件的手爪手臂；第一刀架，安裝在機器座上并且具有第一旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔刀架，第一旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔刀架構(gòu)造成當其通過第一主軸旋轉(zhuǎn)時固定在切割工件中使用的至少一個切割工具；并且第二刀架，安裝在機床座上并且具有第二旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔刀架，第二旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔刀架構(gòu)造成當其通過第二主軸旋轉(zhuǎn)時固定在切割工件中使用的至少一個切割工具；主軸頭、第一刀架、和第二刀架被安裝以提供沿著z軸的計算機控制運動和沿著x軸的計算機控制運動，z軸平行于第一和第二旋轉(zhuǎn)軸，x軸大體垂直于第一和第二旋轉(zhuǎn)軸。
2. 依#居4又利要求1所述的車床，其中主軸主體可移動地安裝在 才幾器座上以提供沿著z軸的計算機控制移動。
3. 依據(jù)權(quán)利要求2所述的車床，其中第一和第二刀架可移動地 安裝到機器座上以提供沿著x軸的計算機控制運動
4. 一種計算機控制機床，該機床包括機器座；主軸頭，安裝在刀庫上并具有第一主軸和第二主軸的主 軸頭，第一主軸構(gòu)造成在第一旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)，第二主軸構(gòu)造 成在第二旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)，第一和第二旋轉(zhuǎn)軸彼此平行并且第 一旋轉(zhuǎn)軸相對于刀庫大體上垂直于第二旋轉(zhuǎn)軸，第一和第二 主軸中的每一個具有牢固接合工件的手爪手臂；刀架，安裝在機器座上并且具有第一旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔刀架，第 一旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔刀架構(gòu)造成當其通過第一和第二主軸中至少一 個^走轉(zhuǎn)時固定在切割工件中4吏用的至少一個切割工具；主軸頭和刀架^皮安裝^是供沿著z軸計算才幾控制運動和沿 著x軸的計算機控制運動，z軸平行于第一和第二旋轉(zhuǎn)軸，x 軸大體垂直于第 一和第二錄j爭軸；刀架構(gòu)造成提供沿著y軸計算機控制運動，y軸垂直于 第一和第二旋轉(zhuǎn)軸和x軸。
5. 依據(jù)4又利要求4所述的才幾床，其中主軸主體可移動地安裝在 刀庫上以提供沿著x和z軸的計算才幾控制運動。
6. 依據(jù)權(quán)利要求5所述的機床，刀架包括加工車床。
7. 依據(jù)權(quán)利要求6所述的機床，主軸頭和刀架被安裝提供圍繞 b軸的計算才幾控制-炎轉(zhuǎn)運動，b軸垂直于第一和第二旋轉(zhuǎn)軸 并且4吏加工沖妄合成角度的工件。
8. 依據(jù)權(quán)利要求6所述的才幾床，主軸主體旋轉(zhuǎn)安裝提供圍繞b 軸的計算枳4空制旋轉(zhuǎn)運動。
9. 依據(jù)權(quán)利要求6所述的機床，刀架包括具有多個手臂的旋轉(zhuǎn) 手爪模塊，旋轉(zhuǎn)手爪模塊由計算機控制。
10.
11. 用于加工工件的多主軸計算機控制機床，多主軸才幾床包括第一主軸工具，用于接合工件并在第一旋轉(zhuǎn)軸中旋轉(zhuǎn)工件；第二主軸工具，用于接合工件并在第二旋轉(zhuǎn)軸中旋轉(zhuǎn)工件；主軸支撐工具，用于將第一和第二主軸工具安裝到刀庫上；刀具支撐工具，具有當其通過第一和第二主軸工具中的 一個^走4爭時力o工工l牛的至少一個刀具；以及至少一個主軸支撐工具和刀具支撐工具被配置以_提供沿著z軸、x軸和y軸計算機控制運動，z軸與第一和第二旋轉(zhuǎn) 軸并行，x軸大體垂直于第一和第二旋轉(zhuǎn)軸，y軸垂直于第 一和第二旋轉(zhuǎn)軸和x軸。
12. 依據(jù)4又利要求11所述的多主軸機床，刀具支撐工具進一步 包4舌選擇性導向用于加工工件的多種切割工具的^ 走轉(zhuǎn)刀具 工具。
13. 依據(jù)權(quán)利要求11所述的多主軸機床，刀具支撐工具進一步 包括銑削工具，該銑削工具在工件被第 一和第二主軸工具接 合時銑削工具。
14. 依據(jù)權(quán)利要求13所述的多主軸機床，主軸支撐工具和刀具 支撐工具中至少 一 個#皮進 一 步配置以才是供圍繞b軸的計算才幾 控制旋轉(zhuǎn)運動，b軸垂直于第一和第二S走轉(zhuǎn)軸并平^f亍于y軸。
15. 依據(jù)^又利要求11所述的多主軸才幾床，刀具支撐工具進一步包^^旋轉(zhuǎn)手爪工具，用于接合計算機控制下第一和第二主軸 工具中的工^f牛。
16. 依才居4又利要求15所述的多主軸沖/L床，刀具支撐工具進一步 包4舌相對于旋轉(zhuǎn)手爪工具顛倒工件方向的才灸向工具。
17. 依據(jù)權(quán)利要求11所述的多個主軸機床，主軸支撐工具電機 旋轉(zhuǎn)第一和第二主軸工具。
全文摘要
小型、多主軸計算機控制機床被公開。該機床可具有帶有兩個沿著軸相對于彼此垂直配置的兩個主軸的主軸座，該主軸具有旋轉(zhuǎn)平行軸。主軸座可由計算機控制并具有相對于刀架的z軸和x軸運動。刀架可具有轉(zhuǎn)塔刀架并可提供計算機控制y軸運動使得轉(zhuǎn)塔刀架可利用兩個主軸。刀架也可具有加工單元，這種加工單元可用于加工由任一主軸固定的工件。
文檔編號B23B3/34GK101454101SQ200780010998
公開日2009年6月10日 申請日期2007年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者史蒂文·S·米亞諾, 托馬斯·T·米亞諾 申請人:史蒂文·S·米亞諾;托馬斯·T·米亞諾