專利名稱：尤其是用于加工圓柱腔表面的機械加工裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機械加工裝置，尤其是用于加工圓柱腔表面，這種 機械加工裝置包括
固定支撐結構；
用于支撐將要進行加工的工件的工作臺；
加工頭，按照可替換方式安裝并且相對于固定支撐結構至少沿著相 互垂直的兩個方向被引導；
馬達驅動的心軸，可旋轉地安裝在加工頭上；
刀架組件，以可拆卸方式與心軸的一端連接；
至少一個刀具，它以可相對于心軸的旋轉軸線大致徑向地被調節(jié)的 方式安裝在刀架組件上；以及
安裝在刀架組件上的電控執(zhí)行機構，用于調節(jié)刀具的徑向位移。
背景技術：
一段時間以來，已提出了(例如，參照文獻No. US-A-3 710 659和
No. CH-A-351 015)在旋轉的刀架組件上設置電動執(zhí)行機構，該電動執(zhí)行
機構通常是用于為了補償?shù)毒呓浖庸げ僮骱蟮哪p而調節(jié)刀具徑向位置 的具有相應機械傳動的電動機。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可以具有非常簡單輕巧的結構并同時可以 保證高精度加工的上述類型的機械加工裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主題是一種機械加工裝置，該機械加工
裝置具有上述所有特征，此外，其特征還在于，其包括用于控制上述執(zhí)行機構的電子控制系統(tǒng)，所述執(zhí)行機構用于控制刀具的位置，所述電 子控制系統(tǒng)包括控制單元，相對于所述機械加工裝置的支撐結構位于 固定位置；包括發(fā)射器和/或接收器的無線通信系統(tǒng)，相對于所述機械加 工裝置的支撐結構位于固定位置；以及安裝在上述刀架組件上的接收器 和/或發(fā)射器。
由于上述特征，將控制信號傳輸?shù)轿挥谒龅都芙M件上并在加工操 作期間與所述機械加工裝置的心軸一起旋轉的執(zhí)行機構，不需要提供用 于在所述執(zhí)行機構與相應的電子控制單元之間連接的配線和電刷連接 件，因此簡化并減輕了結構。
本發(fā)明的另一個特征在于，還設有用于向位于所述刀架組件上的上 述執(zhí)行機構供應電力的裝置，再一次避免了使用用于將與所述機械加工 裝置的心軸一起旋轉的執(zhí)行機構連接到固定裝置的配線和電刷連接件。
在本發(fā)明的第一實施例中，上述電力供應裝置包括安裝在所述刀架 組件上的一個以上的優(yōu)選可充電類型的電池。
在第二實施例中，在所述刀架組件上的執(zhí)行機構的上述電力供應裝 置包括發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)特別有利的配置，所述發(fā)電系統(tǒng)是由微型渦輪驅 動旋轉的發(fā)電機，所述微型渦輪被加壓流體流驅動。為此，輔助管設置 在所述刀架組件內，所述輔助管從用于將常用加壓潤滑劑-冷卻劑流輸送 到加工區(qū)域的主管導出。這樣，用于加工區(qū)域潤滑/冷卻而提供的一部分 加壓潤滑劑-冷卻劑流被用來驅動使所述發(fā)電系統(tǒng)轉動的所述渦輪。


從下面參照附圖所進行的說明可以理解本發(fā)明更多的特征和優(yōu)點， 以下說明僅用作非限制性的例子，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的機械加工裝置的實施例的示意立體圖2是構成圖1的機械加工裝置一部分的刀架組件的放大的示意立 體圖3是圖2的刀架組件的剖面立體圖；圖4顯示構成根據(jù)本發(fā)明的機械加工裝置一部分的刀架組件的第二 實施例；以及
圖5是圖4的刀架組件的局部視圖。
具體實施例方式
在圖1中，附圖標記1指整個機械加工裝置，該機械加工裝置包括 固定結構2，還包括其上設置有工作臺4的機床3，工作臺4被設計成用 于支撐將要進行加工操作的工件。圖示的機械加工裝置適于，例如，用 于加工在內燃機汽缸體中限定汽缸的圓柱腔。在附圖中，未顯示出被設 計成用于將工件支撐在工作臺4上的裝置，以及被設計成用于將工件運 送入機械加工裝置并從機械加工裝置運送出的裝置，因為這些可以按照 任何已知方式來實現(xiàn)，并且至于所述運送裝置，總體看來，不落入本發(fā) 明的范圍內。下面也不再對機械加工裝置1的具體結構細節(jié)進行說明， 因為這些結構細節(jié)在本領域技術人員熟知的結構框架內可以廣泛變化， 并且總體看來，它們也不落入本發(fā)明的范圍內。在圖示的實施例中，帶 有垂直引導件6的柱狀結構5沿X代表的方向可滑動地安裝在機床3上， 帶有加工頭8的滑座7沿垂直方向Z可滑動地安裝在垂直引導件6上。 加工頭8包括馬達驅動的心軸9，在圖示的實施例中，心軸9安裝成可以 繞著平行于軸線X的軸線10旋轉，并且具有以懸臂形式從滑座7伸出的 一端，心軸9被設計成用于根據(jù)任何己知技術以可拆卸方式接收刀架組 件11。正如上文所述，在這里對機械加工裝置1的結構細節(jié)不進行說明。 特別是，對被設計成用于控制柱狀結構5在X方向上位移和滑座7在Z 方向上位移的馬達裝置不進行說明；所述裝置可以按照任何已知方式形 成并配置。
圖2和圖3顯示構成本發(fā)明一部分的刀架組件的第一實施例。刀架 組件11包括其后端設有柄部13的圓柱主體，柄部13被設計成收容并夾 在于心軸9的前端中形成的座部(在附圖中無法看見)內。對與此相關的所 述聯(lián)接和夾緊裝置的結構細節(jié)也不進行說明，因為它們可以按照任何已 知方式形成。模塊14設置在刀架組件11內(圖2)，模塊14在其內部包 括伺服電機15。伺服電機15設置有轉動的內螺紋部(在附圖中無法看見)，沿軸線10的方向從模塊14伸出的桿部17的螺紋部16扦進該內螺紋部。 因此，運轉伺服電機15來控制桿部17在行程的兩端位置之間沿軸線10 的軸向位移。桿部17具有在圓柱腔19內以可滑動方式引導的擴大圓柱 部18，圓柱腔19形成在刀架組件11的主體的前部20內，所述前部的直 徑比主體的主要部分12的直徑小。
刀架組件11的前部在沿著直徑方向相對的區(qū)域內帶有兩個刀具21， 刀具21呈由硬質金屬形成的板狀。每個板狀刀具21都固定在搖臂20的 端部，搖臂20繞著軸線22以鉸接方式安裝在刀架組件11的主體中，軸 線22在距離軸線10 —定距離處相對于軸線10橫向設置。每個搖臂20 的一端都與徑向觸針24接觸，觸針24沿半徑方向的內端與在桿部17上 沿側面形成的傾斜的偏輪狀表面25配合。每個搖臂20的另一端都與螺 旋彈簧26接觸，螺旋彈簧26均收容在形成于刀架組件11的主體中的座 部內，并推動各自的搖臂20，從而使各自的觸針24壓靠在桿部17的相 應偏輪狀表面25上。
在伺服電機15的控制下桿部17的軸向位置發(fā)生變化時，各觸針24 始終保持與桿部17的相應偏輪狀表面25接觸，使得各搖臂20被迫擺動， 由此確定了各刀具21的大致徑向位移。所述位移用于補償?shù)毒?1經加 工操作后的磨損。當所述磨損超過預設值時，例如獲得的已加工工件不 能保證在預設的公差內時，各刀具21沿徑向向外移動以補償磨損。圖2 和圖3顯示桿部17處于相應于兩個刀具21的最外徑向位置的端部位置。 當然，上述系統(tǒng)也可以用于在工作位置與退回的無效位置之間移動各刀 具，例如在加工頭與將要進行加工的工件之間往復移動的運動過程中設 置刀具。此外，上述系統(tǒng)當然也適用于配置不同數(shù)量的刀具或僅僅一個 刀具。
根據(jù)本發(fā)明的重要特征，伺服電機15設有電子控制板27 (圖2中示 意性示出，但實際中集成在模塊14內)，電子控制板27能夠通過帶有電 子控制單元28的無線通信系統(tǒng)交換控制信號，電子控制單元28相對于 該機械加工裝置的固定結構位于固定位置(參照圖1)。無線通信系統(tǒng)包括 與該機械加工裝置的固定結構相連的無線發(fā)射器和/或接收器29 (參照圖 1)，無線發(fā)射器和/或接收器29與無線接收器和/或發(fā)射器30 (圖2中示意性示出)通信，無線接收器和/或發(fā)射器30包括在刀架組件11內并具有
天線30a (圖1中可看見)。
無線通信系統(tǒng)可以選自在工業(yè)領域中已知的無線通信系統(tǒng)類型中的 任一種。在無線發(fā)射器和/或接收器29與無線接收器和/或發(fā)射器30之間 的無線通信能夠以雙向模式(下載和上傳)對電子控制板27的控制信號、 程序和/或配置和/或參數(shù)進行交換。
根據(jù)本發(fā)明，用于向伺服電機15供應電力的裝置也位于刀架組件 11上。
在圖2和圖3所示的實施例中，所述電力供應裝置由多個可充電電 池31代表，如鋰離子(Li-ion)類型的電池。
圖4和圖5示出的實施例與上述實施例的不同之處在于，在這種情 況下，向伺服電機15供應電力的裝置包括微型發(fā)電系統(tǒng)32，微型發(fā)電系 統(tǒng)32包括由渦輪驅動旋轉的微型發(fā)電機，其中渦輪被加壓流體流驅動。 在圖4和圖5中，借助相同的附圖標記表示與圖2和圖3示出的技術方 案中相同的部件。在圖4和圖5所示的實施例中，從用于將高壓潤滑劑-冷卻劑輸送到加工區(qū)域的主管33導出的是輔助管34，主管33通常設置 在這種刀架組件內，輔助管34將一部分上述高壓流體流輸送到渦輪35 (僅在圖5中示意性示出)，渦輪35驅動微型發(fā)電機旋轉。微型發(fā)電機32 的輸出經由其間的穩(wěn)壓器36與伺服電機15的電力供應連接。從微型發(fā) 電機32排出的流體經輔助管37被輸送到排放出口 38。
在伺服電機15運轉期間，借助任何已知類型的位置檢測器(在附圖 中無法看見)采用閉環(huán)系統(tǒng)對刀具21和桿部17的位置進行控制，所述位 置信號被傳輸?shù)脚c伺服電機15相連的電子控制板27。
由于上述特征，本發(fā)明可以使用具有非常簡單輕巧結構的系統(tǒng)來保 證精確可靠地控制刀具位置和補償磨損的可能性。
必要時，為了保證通過運轉用于調節(jié)刀具的徑向位置的系統(tǒng)，對補 償?shù)毒吣p及時干預，可以預見到在運行機械加工裝置時從機械加工裝 置的輸出對己加工工件進行控制。原則上，不排除直接在刀架組件上安 裝用于控制已加工工件的系統(tǒng)的可能性。當然，在不侵犯本發(fā)明的根本原理的前提下，關于在這里僅僅作為 非限制性例子的附圖示出的并已說明的結構細節(jié)和實施例可以廣泛變 化，而不背離本發(fā)明的范圍。
例如，控制桿部17軸向位移的電動執(zhí)行機構可以由直線電動機構成。
權利要求
1. 一種機械加工裝置，尤其是用于加工圓柱腔表面，它包括固定支撐結構(2)；用于支撐將要進行加工的工件的工作臺(4)；加工頭(8)，按照可替換方式安裝并且相對于所述固定支撐結構(2)至少沿著相互垂直的兩個方向(X，Z)被引導；馬達驅動的心軸(9)，可旋轉地安裝在所述加工頭(8)上；刀架組件(11)，以可拆卸方式與所述心軸(9)的一端連接；至少一個刀具(21)，它以可相對于所述心軸(9)的旋轉軸線(10)大致徑向地被調節(jié)的方式安裝在所述刀架組件(11)上；以及安裝在所述刀架組件(11)上的電控執(zhí)行機構(15)，用于調節(jié)所述刀具(21)的徑向位移，所述機械加工裝置(1)的特征在于，其包括用于控制所述執(zhí)行機構(15)的電子控制系統(tǒng)，所述執(zhí)行機構(15)用于控制所述刀具(21)的位置，所述電子控制系統(tǒng)包括電子控制單元(28)，相對于所述機械加工裝置的支撐結構(2)位于固定位置；包括無線發(fā)射器和/或接收器(29)的無線通信系統(tǒng)，相對于所述支撐結構(2)位于固定位置；以及安裝在所述刀架組件(11)上的無線接收器和/或發(fā)射器(30)。
2. 根據(jù)權利要求l所述的機械加工裝置，其特征在于，設有用于向 所述執(zhí)行機構(15)供應電力的裝置，所述電力供應裝置位于所述刀架組件 (ll)上。
3. 根據(jù)權利要求2所述的機械加工裝置，其特征在于，所述電力供 應裝置包括安裝在所述刀架組件(ll)內的一個以上的可充電類型的電池 (31)。
4. 根據(jù)權利要求2所述的機械加工裝置，其特征在于，所述電力供 應裝置包括微型發(fā)電系統(tǒng)(32)，所述微型發(fā)電系統(tǒng)(32)包括用于向所述電 動執(zhí)行機構(15)供應電力的微型發(fā)電機和安裝在所述刀架組件(11)上用于使所述微型發(fā)電機轉動的裝置。
5. 根據(jù)權利要求4所述的機械加工裝置，其特征在于，所述用于使所述微型發(fā)電機轉動的裝置包括加壓流體流驅動的微型渦輪(35)。
6. 根據(jù)權利要求5所述的機械加工裝置，其特征在于，所述刀架組 件(ll)包括從被設計成用于將高壓潤滑劑-冷卻劑輸送到加工區(qū)域的主管 (33)導出的輔助管(34)，所述輔助管(34)用于將一部分所述高壓潤滑劑-冷 卻劑流輸送到所述禍輪(35)。
7. 根據(jù)權利要求l所述的機械加工裝置，其特征在于，所述執(zhí)行機 構(15)由伺服電機(15)構成，所述伺服電機通過外螺紋/內螺紋傳動(16)控 制桿部(17)的軸向位移以調節(jié)所述刀具(21)的徑向運動。
8. 根據(jù)權利要求l所述的機械加工裝置，其特征在于，所述電動執(zhí) 行機構(15)由直線電動機構成，所述直線電動機控制桿部(17)的軸向位移 以調節(jié)所述刀具(21)的徑向位移。
9. 根據(jù)權利要求7或8所述的機械加工裝置，其特征在于，所述桿 部(17)具有與觸針(24)配合的偏輪狀側表面(25)，所述觸針(24)與安裝所述 刀具(21)的搖臂(20)連接，使得所述桿部(17)的軸向位移可確定所述刀具 (21)的大致徑向位移。
10. 根據(jù)權利要求1所述的機械加工裝置，其特征在于，電子控制 板(27)與所述電動執(zhí)行機構(15)連接，所述電子控制板(27)被設計成用于 接收從由所述執(zhí)行機構(15)控制的所述桿部(17)的位置傳感器輸出的信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機械加工裝置，尤其是用于加工圓柱腔表面，它具有刀架組件(11)，刀架組件(11)包括用于調節(jié)刀具(21)徑向位置的電動執(zhí)行機構(15)。固定的電子控制單元(28)經由無線通信系統(tǒng)(29，30)將執(zhí)行機構(15)的控制信號傳輸?shù)皆搱?zhí)行機構。用于向執(zhí)行機構(15)供應電力的系統(tǒng)也設置在刀架組件(11)上，該電力供應系統(tǒng)例如由一個以上的電池(31)構成，或者由使用供應到加工區(qū)域的一部分高壓潤滑劑-冷卻劑流的微型發(fā)電系統(tǒng)(32)構成。
文檔編號B23Q11/10GK101518874SQ20091000077
公開日2009年9月2日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權日2008年2月26日
發(fā)明者安杰洛·豐特, 路易吉·米賈里瑞, 馬爾科·扎莫帕諾 申請人:康茂股份公司