專(zhuān)利名稱(chēng)：用于加工尤其是用于磨蝕和研磨具有切削刃的旋轉(zhuǎn)工件的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于加工尤其是用于磨蝕和研磨具有切削刃的旋轉(zhuǎn)工件 的設(shè)備，該設(shè)備具有機(jī)器底座、相對(duì)機(jī)器底座可被移動(dòng)的加工機(jī)構(gòu)以及相 對(duì)機(jī)器底座可被移動(dòng)的工件定位機(jī)構(gòu)，其中，所述加工機(jī)構(gòu)具有至少一個(gè) 加工工具，該加工工具以可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)的方式連接至滑塊裝置，該滑塊裝 置可相對(duì)機(jī)器底座被移動(dòng)，用于加工旋轉(zhuǎn)工件的將要被加工的功能性部 分，并且，其中工件定位機(jī)構(gòu)具有工件支撐機(jī)構(gòu)，該工件支撐機(jī)構(gòu)可相對(duì) 于機(jī)器底座被移動(dòng)，并且直接或經(jīng)由用于把旋轉(zhuǎn)工件連接至工件定位機(jī)構(gòu) 的支撐適配器支撐旋轉(zhuǎn)工件的支撐部分。
背景技術(shù)：
被用來(lái)加工不同類(lèi)型的工件的大量的機(jī)床在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。然 而，當(dāng)具有切削齒的旋轉(zhuǎn)工件被加工時(shí)，特殊的加工情形發(fā)生了。這些工 件又在諸如銑刀或鉆孔機(jī)等特定的機(jī)器中被用作工具，并且在這種使用中 隨著時(shí)間不斷磨損，從而使得它們必須被重新磨快。被用作工具的這種工 件具有支撐部分，用該支撐部分它們被夾持在各自的加工機(jī)器中以實(shí)現(xiàn)它 們用作工具的功能。這種工具也具有設(shè)置有例如切削齒、切削刃或切削刀 片的功能性部分。功能性部分通常形成有相對(duì)復(fù)雜的幾何構(gòu)型。所述工件 必須被非常精確地定位，以在研磨過(guò)程或磨蝕過(guò)程期間加工這種功能性部 分。為了獲得足夠好的加工結(jié)果，尤其是也考慮到切削刃的復(fù)雜幾何構(gòu)型， 用于加工所述功能性部分的加工工具必須被引入到工件的非常特定的相 對(duì)位置上。上面的描述表明上面描述的所述類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)工件的加工對(duì)被使 用的機(jī)床提出了特殊的要求。
最初描述的這種類(lèi)型的設(shè)備是己知的，例如從文件DE 10 2005 020 035 Al。在這種設(shè)備的情況下，加工機(jī)構(gòu)被設(shè)置在加工橋上。所述加工機(jī) 構(gòu)具有基本沿垂直方向懸置的加工工具。然而，將要被加工的工件被連接至工件定位機(jī)構(gòu)，并且這使得工件基本沿水平方向定向，從而使得旋轉(zhuǎn)工 件的功能性的部分依賴(lài)于所述傾斜的位置或多或少地被水平地定向。
然而，顯然地，考慮到它們自身的重量，具有相對(duì)長(zhǎng)的軸線(xiàn)長(zhǎng)度的旋 轉(zhuǎn)工件(例如鉆或端銑刀)尤其要經(jīng)受特定彎曲負(fù)載，在所述的夾持情形 下由于這種彎曲負(fù)載形變(即使只是輕微程度的)。在加工工件時(shí)為了獲 得高質(zhì)量的加工結(jié)果，必須考慮這種彎曲形變。并且，考慮到它的基本上 水平的定向，當(dāng)移動(dòng)工件時(shí)，不期望的振動(dòng)會(huì)在工件上發(fā)生。橫切縱向長(zhǎng) 度作用于水平地定向的工件上的重力產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)，在加工過(guò)程中例 如采用研磨輪子的手段，由于額外發(fā)生的加工力，僅能以不斷增加的技術(shù) 成本控制所述預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)。
下述的設(shè)備對(duì)現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)也是已知的，其中，將要被加工的工件被 沿著垂直定向夾持，并且工件的支撐部分被支撐在設(shè)置于加工工具下方的
支撐裝置中。例如，在文件DE 101 11 098 Al中出現(xiàn)了這種設(shè)備。因此， 要被加工的功能性的部分向上突出超過(guò)工件的支撐裝置。雖然這種設(shè)備不 經(jīng)受在工件上由重力引起的彎曲負(fù)載的問(wèn)題，但是這種設(shè)備的主要的缺點(diǎn) 在于，在加工的過(guò)程中產(chǎn)生的碎片和被除去的材料由于重力落入到工件支 撐裝置上，并且污染了它。結(jié)果，當(dāng)更換工件時(shí)，產(chǎn)生了偏心的夾持，以 使得不可能有高質(zhì)量的加工。為了盡可能地避免這種問(wèn)題，工件支撐裝置 必須經(jīng)常以極其小心且耗時(shí)的方式進(jìn)行清洗，其極大地減慢了加工過(guò)程。
車(chē)床對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)也是已知的，對(duì)于車(chē)床這種情況來(lái)說(shuō)，要被加 工的工件被夾持在旋轉(zhuǎn)軸中，后者基本上沿垂直的方向定向。所以加工工 具被垂直地向下懸置超過(guò)旋轉(zhuǎn)軸。被使用的不旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)工具，被以線(xiàn)性 方式向上引入到工件中用于加工。在這樣的車(chē)床的情況中，為了使它們沿 水平方向上有非常窄的結(jié)構(gòu)，主要選擇旋轉(zhuǎn)軸的垂直定向，以使得以節(jié)約 空間的方式彼此鄰近地設(shè)置這種的多個(gè)車(chē)床。這種車(chē)床對(duì)于上面描述的被 用作工具的旋轉(zhuǎn)工件的復(fù)雜的加工情形是不適用的。
在文件DE 100 02 053 C2中也出現(xiàn)了一種可比較的布置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供最初描述的這樣類(lèi)型的設(shè)備，用該設(shè)備用于加工
6可被用作工具的旋轉(zhuǎn)工件的復(fù)雜加工情形可被可靠地執(zhí)行，而避免上面描
述的現(xiàn)有技術(shù)中的對(duì)于工件的缺陷夾持(faulty clamping)以及該夾持系 統(tǒng)的污染的問(wèn)題。
通過(guò)最初描述的這樣類(lèi)型的設(shè)備實(shí)現(xiàn)這樣的目的。其中，工件支撐機(jī) ,相對(duì)于機(jī)器底座被定向并且支撐所述支撐部分，以使得旋轉(zhuǎn)工件被設(shè)置 為它的功能性部分大致沿垂直方向懸置以用于加工。
根據(jù)本發(fā)明通過(guò)以懸置的方式在所述設(shè)備中支撐將要被加工的旋轉(zhuǎn) 工件并且通過(guò)水平移動(dòng)把加工機(jī)構(gòu)引入到懸置的旋轉(zhuǎn)工件處，可避免當(dāng)工 件水平定向時(shí)由重力引起的工件的缺陷夾持的問(wèn)題。由于重力作用在旋轉(zhuǎn) 工件的軸線(xiàn)方向上，由重力引起的彎曲負(fù)載可通過(guò)旋轉(zhuǎn)工件的懸置布置被 有效地避免。另外，根據(jù)本發(fā)明的具有懸置的旋轉(zhuǎn)工件的夾持方法，導(dǎo)致 了這樣的好的作用，即避免在加工過(guò)程中產(chǎn)生的材料碎片或其他類(lèi)型的污 染物落入到工件支撐機(jī)構(gòu)中和因此極大地污染該支撐機(jī)構(gòu)。在本發(fā)明的這 樣的情況中，在加工過(guò)程中產(chǎn)生的碎片由于重力朝下落，遠(yuǎn)離工件的支撐 結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)結(jié)構(gòu)的變形，所述滑塊裝置可具有第一定位滑塊和 第二定位滑塊，該第一定位滑塊和第二定位滑塊具有彼此基本上垂直的水 平延伸的移動(dòng)軸線(xiàn)。結(jié)果，所述加工工具可如期望的那樣被移動(dòng)到水平的 位置上，正如使用常規(guī)的復(fù)合的滑塊設(shè)置的情況。
根據(jù)本發(fā)明，為了驅(qū)動(dòng)所述加工工具，加工機(jī)構(gòu)可具有加工軸，該加 工軸能被驅(qū)動(dòng)以便圍繞加工軸軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。例如，這種軸被連接至復(fù)合的滑 塊裝置并且因此能按照期望的那樣被定位。 一種具有線(xiàn)打火(wire spark) 磨蝕設(shè)備的加工機(jī)構(gòu)也可被用作一種選擇。
上面描述的復(fù)雜加工情形，當(dāng)加工設(shè)置有剪切齒的旋轉(zhuǎn)工件時(shí)，經(jīng)常 使得這些成為必需的除了旋轉(zhuǎn)工件和加工工具彼此的通常的平移移動(dòng)， 還要彼此相對(duì)傾斜地布置這些部件。根據(jù)本發(fā)明，為了獲得這種傾斜的布 置，加工機(jī)構(gòu)可具有軸樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過(guò)采用該軸樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述加工軸可 圍繞軸樞軸軸線(xiàn)被樞轉(zhuǎn)，以使得加工軸軸線(xiàn)可被引入到水平的和垂直的位 置以及中間的位置上。根據(jù)本發(fā)明，圍繞軸樞軸軸線(xiàn)樞轉(zhuǎn)加工軸軸線(xiàn)達(dá)210 度或以上角度是可能的。這使得加工工具被引入到相對(duì)于將要被加工的旋
7轉(zhuǎn)工件的任何期望的角度定向中，以使得考慮到功能性部分的復(fù)雜幾何構(gòu)型的復(fù)雜加工情形也可被處理。
在本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)中，所述工件定位機(jī)構(gòu)具有工件支撐軸，該工件支撐軸可被驅(qū)動(dòng)以便圍繞工件支撐軸軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。這一措施使得旋轉(zhuǎn)工件被引入到圍繞它的縱向的軸線(xiàn)的任何期望的旋轉(zhuǎn)位置上并且被固定在這個(gè)位置上。它也使得旋轉(zhuǎn)工件的功能性部分上的任何期望的點(diǎn)能夠被用加工工具加工。
工件定位機(jī)構(gòu)具有軸傾斜機(jī)構(gòu)也是可能的，通過(guò)采用軸傾斜機(jī)構(gòu)，工件支撐軸可圍繞軸傾斜軸線(xiàn)樞轉(zhuǎn)，以使得將要被加工的旋轉(zhuǎn)工件可被引入到垂直的、傾斜的位置上。關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)該注意到，盡管有所述傾斜的位置，旋轉(zhuǎn)工件的基本定向保持基本垂直。例如，設(shè)置了與精確的垂直定向成正/負(fù)15°的最大傾斜位置。由于用于加工的旋轉(zhuǎn)工件的傾斜位置的可能性，獲得了用于加工在旋轉(zhuǎn)工件上的功能性部分的復(fù)雜幾何構(gòu)型的進(jìn)一步的自由度。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的不同軸線(xiàn)以及由此產(chǎn)生的用于加工旋轉(zhuǎn)工件的可能性在前面被詳細(xì)地描述。除了對(duì)于選擇旋轉(zhuǎn)工件和加工工具的不同的相對(duì)位置的廣泛的可能性，為了處理復(fù)雜的加工情形，不同加工工具的相對(duì)大的選擇性也是需要的。關(guān)于這一點(diǎn)，必須牢記適用于各自的加工工具和加工情形的冷凍劑的供給，對(duì)于具有足夠好的加工結(jié)果的高質(zhì)量的加工也是需要的。為了滿(mǎn)足這種需求，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)結(jié)構(gòu)變形，加工機(jī)構(gòu)也可被連接至工具架，在該工具架上設(shè)置有加工工具和與其相關(guān)聯(lián)的冷凍劑/潤(rùn)滑劑供給裝置。這種結(jié)構(gòu)變形確保了工具架以可動(dòng)的方式保持特定的加工工具，并且具有與之相關(guān)聯(lián)的且與之相適合的冷凍劑/潤(rùn)滑劑供給
裝置。在這個(gè)方面上，冷凍劑/潤(rùn)滑劑供給裝置可被特定地連接至設(shè)置在工具架的加工工具上。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)，為了提供多個(gè)不同類(lèi)型的加工工具，多個(gè)工具架可被連接至工具架盤(pán)上，該工具架盤(pán)優(yōu)選地被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)并且尤其
是盤(pán)形或托板(pallet)形。在這種情況下，每個(gè)工具架具有特定的加工工
具和與之相關(guān)聯(lián)的冷凍劑/潤(rùn)滑劑供給裝置。
關(guān)于這一點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)，為了輕易地把工具架、加工工具和冷凍劑/潤(rùn)滑劑供給裝置連接至加工機(jī)構(gòu)，每個(gè)工具架可具有用于固
定至所述加工機(jī)構(gòu)、用于連接冷凍劑/潤(rùn)滑劑供給裝置和用于連接加工工
具至加工軸的預(yù)定接口。用這種方法經(jīng)由工具架可連接加工工具和冷凍劑
/潤(rùn)滑劑的組合體，并且在每個(gè)情況下作為一個(gè)單元被處理。這種接口可
被標(biāo)準(zhǔn)化，也就是說(shuō)，以使得任何期望的這種組合體可在沒(méi)有巨大的花費(fèi)
的情況下被使用以及具有最小化的需要的設(shè)置時(shí)間。
關(guān)于這一點(diǎn)，把單獨(dú)的工具架傳送和移動(dòng)至工具架盤(pán)和相類(lèi)似地從后
者中傳送和移動(dòng)出來(lái)同樣起到了重要的作用。根據(jù)本發(fā)明，具有相應(yīng)的加工工具和與之相關(guān)聯(lián)的冷凍劑/潤(rùn)滑劑供給裝置的工具架的轉(zhuǎn)移和接收也
可經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的措施被標(biāo)準(zhǔn)化。關(guān)于這一點(diǎn)，每個(gè)工具架可具有保持結(jié)構(gòu)，尤其是保持銷(xiāo)裝置，用于以可拆卸的方式連接至工具架盤(pán)。所述工具架盤(pán)具有相應(yīng)的支撐裝置，所述支撐裝置具有用于保持銷(xiāo)裝置的開(kāi)口。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)結(jié)構(gòu)的變形，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備也具有用于接收和更換將要被加工的工件的工件更換機(jī)構(gòu)。在這個(gè)方面上，工件更換機(jī)構(gòu)可具有工件更換臂，該工件更換臂被連接至加工機(jī)構(gòu)和可相對(duì)于加工機(jī)構(gòu)圍繞更換臂樞軸軸線(xiàn)朝向工件盤(pán)被樞轉(zhuǎn)。因此，為了更換所述工件，所述加工機(jī)構(gòu)可經(jīng)由復(fù)合的滑塊裝置被引入到相對(duì)于將要被更換的旋轉(zhuǎn)工件的期望的位置上。然后，工件更換臂可作用于旋轉(zhuǎn)工件和通過(guò)樞轉(zhuǎn)把它放置在工件盤(pán)中，例如經(jīng)過(guò)180。的顛倒。隨后所述工件更換臂可從工件盤(pán)上除去另一個(gè)將要被加工的旋轉(zhuǎn)工件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述工件定位機(jī)構(gòu)可被連接至機(jī)器底座的中空的柱狀部分上并且可相對(duì)于機(jī)器底座沿著這個(gè)柱狀部分在垂直的方向上被移動(dòng)。適合于工件支撐機(jī)構(gòu)和連接至工件定位機(jī)構(gòu)的配重可在設(shè)置于柱狀部分中的中空空間內(nèi)被引導(dǎo)。換句話(huà)說(shuō)，可采用在柱狀部分的頂側(cè)的滑輪上被引導(dǎo)和被連接至配重的繩索或鏈的手段，偏轉(zhuǎn)所述工件定位結(jié)構(gòu)。考慮到在工件定位機(jī)構(gòu)和配重之間的平衡重量比，對(duì)于沿垂直的方向的工件支撐機(jī)構(gòu)的實(shí)際移動(dòng)只需要小的驅(qū)動(dòng)力，這允許用于這種目的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的相應(yīng)的低功率設(shè)計(jì)，然而響應(yīng)速率很快。由于柱狀部分的中空形式，配重以節(jié)約空間的方式被容納，同時(shí)該配重在中空的空間內(nèi)被引導(dǎo)。當(dāng)加工復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)工件時(shí)，需要考慮的另一個(gè)方面在于，考慮到所述復(fù)雜的幾何構(gòu)型，在旋轉(zhuǎn)工件和加工機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)的位置必須被準(zhǔn)確地確定。因?yàn)椴煌募庸すぞ吒鶕?jù)加工的情形也被使用，因此這是尤其必要的。關(guān)于這一點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)，多軸線(xiàn)傳感器，尤其是三軸線(xiàn)傳感器，被設(shè)置在工件定位機(jī)構(gòu)上，通過(guò)采用這樣的傳感器可探測(cè)加工工具相對(duì)于工件定位機(jī)構(gòu)和被連接至它之上的工件的位置。在工件定位機(jī)構(gòu)和加工機(jī)構(gòu)之間的空間中的準(zhǔn)確的相對(duì)位置可采用三軸線(xiàn)傳感器的手段被精確地探測(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的改進(jìn)，用于修整加工工具的修整工具可被設(shè)置在工件定位機(jī)構(gòu)上。這使得加工工具(例如研磨輪子)在兩個(gè)加工步驟或定期的間隔之間能夠被重新修整，以使得可能導(dǎo)致不規(guī)則的加工結(jié)果的由磨損引起的在研磨輪子上的材料去除可被消除。


在下文中將通過(guò)實(shí)施例并參照隨附的附圖描述本發(fā)明，其中圖l是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的整體透視圖；圖2是詳細(xì)地表示加工情形的圖1的透視圖的擴(kuò)大詳圖3是根據(jù)本發(fā)明從上面看的設(shè)備的透視圖4是用于顯示把工具架轉(zhuǎn)移至工具架盤(pán)的透視詳細(xì)表示圖；圖5是具有工具和冷凍劑/潤(rùn)滑劑供給裝置的工具架的前視圖；圖6是圖5的工具架的側(cè)面圖；圖7是根據(jù)圖6的工具架的截面圖8是用于顯示在工件定位機(jī)構(gòu)和加工工具之間的參考定位情形的透視圖9是用于顯示在工件定位機(jī)構(gòu)和加工工具之間的另一個(gè)參考定位情形的透視圖10是用于顯示在工件定位機(jī)構(gòu)和加工工具之間的另一個(gè)參考定位情形的透視圖；以及
圖11是詳細(xì)地表示另一個(gè)加工情形的對(duì)應(yīng)于圖2的擴(kuò)大詳圖。
10
具體實(shí)施例方式
圖l在整體的透視圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備；其通常用附圖標(biāo)記IO標(biāo)記。這種設(shè)備10被形成用作研磨和磨蝕的機(jī)器，其具有連接至加工機(jī)
構(gòu)14的機(jī)器底座12。所述機(jī)器底座12具有連接至工件定位機(jī)構(gòu)18的柱狀結(jié)構(gòu)16。
加工機(jī)構(gòu)14具有復(fù)合的滑塊裝置20，該滑塊裝置20具有可沿Z1方向移動(dòng)的第一滑塊22以及可沿Y1方向移動(dòng)的第二滑塊24。在每種情況下在CNC (ComputerizedNumerical Control電腦數(shù)值控制)中控制所述兩個(gè)滑塊以及用于移動(dòng)機(jī)器部件的所有的另外的軸線(xiàn)。
加工頭26在其區(qū)域內(nèi)具有在圖1的左側(cè)的加工軸28，該加工頭26被連接至滑塊裝置20。在圖l的頂部的它的端部上，加工軸28可被連接至在下文中被詳細(xì)描述的且具有加工工具30的工具架機(jī)構(gòu)90。所述加工工具30，在所顯示的情形中是研磨輪子，可被驅(qū)動(dòng)以圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)L1旋轉(zhuǎn)。
所述加工軸28可按照期望地在加工頭26處圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)E1旋轉(zhuǎn)，尤其是旋轉(zhuǎn)至示出的垂直位置中，盡管也可旋轉(zhuǎn)至水平位置中。
釆用工件更換臂32的形式的工件更換機(jī)構(gòu)也連接至加工頭26?？蓢@更換臂的樞轉(zhuǎn)軸線(xiàn)B2樞轉(zhuǎn)這種工件更換臂32。它具有在其端部的夾子34，該端部位于圖l的頂部。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到工件定位機(jī)構(gòu)18，顯然地，它也可經(jīng)由沿著X1方向的引導(dǎo)件36沿著柱狀結(jié)構(gòu)16被移動(dòng)。工件定位機(jī)構(gòu)18也具有工件支撐軸38。這種工件支撐軸38可被驅(qū)動(dòng)以如由旋轉(zhuǎn)箭頭A1標(biāo)出的那樣旋轉(zhuǎn)。另外，工件支撐軸可在滑動(dòng)40處圍繞在樞轉(zhuǎn)軸承42處的樞轉(zhuǎn)軸線(xiàn)B1被傾斜特定的程度，滑塊40可沿垂直的方向X1移動(dòng)。
在圖1中也可看到旋轉(zhuǎn)工件44，該旋轉(zhuǎn)工件44以可旋轉(zhuǎn)地剛性的方式被支撐以及被夾持在工件支撐機(jī)構(gòu)46上。旋轉(zhuǎn)工件44是端銑刀，其采用研磨輪30的手段在單獨(dú)的切削刃處被加工。
圖1也顯示了具有根據(jù)旋轉(zhuǎn)箭頭A2旋轉(zhuǎn)的工具架盤(pán)(magazine disc)52的工具架儲(chǔ)存器50。工具架盤(pán)盤(pán)52設(shè)置有環(huán)繞的外部齒系統(tǒng)并且可被驅(qū)動(dòng)以經(jīng)由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置54旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的如圖1顯示的設(shè)備10，旋轉(zhuǎn)工件44的將要被加工的特定特征以垂直懸置的方式被連接至工件定位機(jī)構(gòu)18。它可以這樣的懸置的布
置由加工機(jī)構(gòu)14加工。關(guān)于這一點(diǎn)，加工工具30經(jīng)由復(fù)合的滑塊裝置20相對(duì)于旋轉(zhuǎn)工件44沿水平方向定向。此外，也可通過(guò)根據(jù)軸線(xiàn)E1樞轉(zhuǎn)加工軸28來(lái)樞轉(zhuǎn)加工工具30。通過(guò)移動(dòng)在柱狀結(jié)構(gòu)16處的滑塊40，旋轉(zhuǎn)工件44被沿X1方向定位。如果需要，為了能夠在將被加工的旋轉(zhuǎn)工件44的功能性部分上加工復(fù)雜的幾何構(gòu)型，該旋轉(zhuǎn)工件44也可被圍繞軸線(xiàn)B1傾斜。
在經(jīng)由工件更換臂32加工后，功能性的工件44可從工件定位機(jī)構(gòu)18上取下來(lái)。經(jīng)由復(fù)合的滑塊裝置20以及也用于這種目的的另外的滑塊40實(shí)現(xiàn)所述行進(jìn)式移動(dòng)(travelling movement)。工件更換臂32可圍繞軸線(xiàn)B2旋轉(zhuǎn)至少180。，這樣，從工件定位機(jī)構(gòu)18上取下來(lái)之后，所述旋轉(zhuǎn)工件44可被顛倒地插入到工具架盤(pán)中，這沒(méi)有在圖l中顯示，并且要被加工的另一個(gè)工件隨后可從這種工具架盤(pán)中被取下來(lái)并且之后再一次地被插入到工件定位機(jī)構(gòu)18中。
所述工具架盤(pán)50用于支撐多個(gè)加工工具30。依據(jù)要求，加工機(jī)構(gòu)14可具有被支撐在工具架盤(pán)50中的適合的加工工具30。通過(guò)合適地旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)盤(pán)52把期望的加工工具旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)移位置上。通過(guò)采用在復(fù)合的滑塊裝置20上行進(jìn)式移動(dòng)的手段以及通過(guò)圍繞軸線(xiàn)E1樞轉(zhuǎn)用于傳送和接收新的加工工具的軸28，相應(yīng)地定位加工機(jī)構(gòu)14。
圖l從整體上顯示了，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備提供了緊湊的機(jī)器，用該機(jī)器可以處理復(fù)雜的加工任務(wù)，當(dāng)加工旋轉(zhuǎn)工件時(shí)，如上述的情況發(fā)生。這種機(jī)器的一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)在于，旋轉(zhuǎn)工件44可以以懸置定向的方式被加工，以使得可以避免作為彎曲負(fù)載的尤其是在長(zhǎng)的桿形的旋轉(zhuǎn)工件情形中出現(xiàn)的由重力引起的負(fù)載。在加工過(guò)程中出現(xiàn)的碎片和除去的材料朝下落，以使得它們不污染工件定位機(jī)構(gòu)18，以及尤其是工件支撐機(jī)構(gòu)46。
圖2顯示了描述特定的加工情形的擴(kuò)大的詳圖。很明顯，旋轉(zhuǎn)工件44在圖2的中心區(qū)域內(nèi)，該旋轉(zhuǎn)工件44將被加工并且經(jīng)由它的支撐部分(沒(méi)有示出)被支撐和牢固地夾持在工件支撐機(jī)構(gòu)46中。旋轉(zhuǎn)工件44被大致垂直地定向，即工件支撐軸38被如此設(shè)置以使得它的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)被大致垂直地定向。在工件支撐軸38上也可以看到用于參考定位(核對(duì)位置)的傳感器布置60。這將會(huì)在下文中被詳細(xì)描述。
12加工工具30被向上引入到懸置的旋轉(zhuǎn)工件的底端，用于加工它的功能部分的切削刃。加工軸28也同樣地在用于這種目的所描述的情形中被垂直
地定向。用于供給冷凍劑/潤(rùn)滑劑至加工位置的管子62被設(shè)置在加工工具30的上方和下方。這些管子62在它們的布置和幾何構(gòu)型方面精確地適合于加工工具30。它們被設(shè)置在松弛地承載加工工具30的工具架上，并且，由工具架、管子62以及加工工具30組成的單元可被轉(zhuǎn)移至工具架盤(pán)50和作為整體從后者上取下來(lái)。
具有夾子34的工件更換臂32位于被動(dòng)的位置上，其中，它被大致垂直地設(shè)置。
在圖2中這是明顯的，旋轉(zhuǎn)工件44是具有多個(gè)功能表面的相對(duì)復(fù)雜的幾何構(gòu)型，這些功能表面將要被具體地加工。這需要經(jīng)過(guò)彼此相對(duì)的平移移動(dòng)和傾斜移動(dòng)把加工工具30和旋轉(zhuǎn)工件44引入到最大的變化的相對(duì)的
位置上。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可獲得所有這些相對(duì)的位置，同時(shí)具有緊湊的形式。在圖2中以特殊的方式顯示的最重要的優(yōu)點(diǎn)是將要被加工的旋轉(zhuǎn)工件的懸置布置。
特別地，用所示出的布置獲得下述的優(yōu)點(diǎn)
- 旋轉(zhuǎn)工件44在夾持的情形具有完全垂直的定向，不經(jīng)受任何重力引起的彎曲負(fù)載。即使當(dāng)圍繞樞軸軸線(xiàn)B1樞轉(zhuǎn)時(shí)，也可忽略所述彎曲負(fù)載。
- 因?yàn)樗辉O(shè)置在加工位置的上方，所以工件支撐機(jī)構(gòu)46不會(huì)被在加工過(guò)程中出現(xiàn)的已除去的材料和碎片污染。
- 由平移移動(dòng)引起的在將要被加工的旋轉(zhuǎn)工件上的振動(dòng)，僅在它的縱向方向上以較小的程度出現(xiàn)。因?yàn)檫@種工件不進(jìn)行任何平移移動(dòng)，所以不會(huì)出現(xiàn)橫向的振動(dòng)。因?yàn)椴恍枰獮榱私档驼駝?dòng)而"固定(steady)"被移動(dòng)的工件，因此加工的時(shí)間可被縮短。
- 在許多加工情形中，旋轉(zhuǎn)工件按照隨后也被使用的方式加工。這在圖2中尤其能很好地被看到，其中，在銑削機(jī)器中通常地也以懸置的布置方式被使用的銑刀，在相應(yīng)的布置中被加工。
在圖3的平面圖中可以看到所述機(jī)器底座的柱狀結(jié)構(gòu)16。如所看到那樣，這種柱狀結(jié)構(gòu)16形成有中空的空間70。配重(Counterweight) 72被如此支撐以使得它在這種中空的空間70內(nèi)沿著垂直的方向被引導(dǎo)。這種配重72經(jīng)由繩索(未示出)以滑輪組的方式被連接至可沿垂直方向移動(dòng)的滑塊40上。繩索在被安裝至所述柱狀結(jié)構(gòu)上的滑輪74上被引導(dǎo)?；?4被安裝為在橫向設(shè)置的軸承布置76上具有小的摩擦。
具有工件支撐軸38的工件定位機(jī)構(gòu)被設(shè)置在滑塊40上，通過(guò)經(jīng)由在滑輪74上被引導(dǎo)的繩索把滑塊40連接至配重72，工件定位機(jī)構(gòu)18的重量可被"抵銷(xiāo)(neutralised)",因此，盡管它有非常大的自身重量，它可在相對(duì)低的力的消耗下被移動(dòng)到垂直的位置上，用于定位旋轉(zhuǎn)工件。由沒(méi)有具體地顯示的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)裝置以及被連接至柱狀結(jié)構(gòu)16的線(xiàn)性引導(dǎo)件36實(shí)現(xiàn)精確的定位。
在圖3中也可看到修整機(jī)構(gòu)80，如果需要的話(huà)，可用該修整機(jī)構(gòu)80修整加工工具30 (例如研磨輪子)。在示出的圖示中，修整機(jī)構(gòu)80是直立形式的修整機(jī)構(gòu)，即對(duì)于它的部件，它只是平移移動(dòng)，而不是轉(zhuǎn)動(dòng)的方式。可替代地，也可能提供旋轉(zhuǎn)的修整機(jī)構(gòu)(例如具有旋轉(zhuǎn)的修整輪子)。
圖4顯示了在工具架盤(pán)50處的情形。多個(gè)工具支撐裝置84、 86分布在工具架盤(pán)50的旋轉(zhuǎn)盤(pán)52的圓周上。加工機(jī)構(gòu)14經(jīng)由復(fù)合的滑塊裝置20 (沒(méi)有顯示)被引入到工具架盤(pán)50，且同時(shí)加工軸28被旋轉(zhuǎn)到水平位置上。在圖4中也可以看到，接觸式傳感器88也被連接至加工軸28上，這用于感測(cè)加工之前和之后的旋轉(zhuǎn)工件。
圖4也顯示了工具架90，如它剛被引入到工具架盤(pán)50的工具支撐裝置86中一樣。雖然工具架90的結(jié)構(gòu)在下文中也被具體地說(shuō)明，但是可以觀(guān)察到，它具有可被插入到工具支撐裝置86的對(duì)應(yīng)的開(kāi)口 94中的保持銷(xiāo)92。工具支撐裝置86 (且84)也具有與工具架相對(duì)的保持表面96。
在圖5、 6和7的不同視圖中顯示了工具架90的表示?？梢钥吹?，工具架具有被連接至承載板100的基座98。承載板100具有中心開(kāi)口 102，在其中實(shí)際的加工工具30 (在示出的情形中的研磨輪子)被支撐。加工工具30包括在加工軸中被支撐的支撐錐體104和盤(pán)形的研磨主體突緣106。
所述開(kāi)口 102被以階梯的方式形成有底部切口 (undercut),并且松弛地支撐加工工具30，以使得它在所述板100中能夠圍繞它的旋轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
用于連接至工具架盤(pán)的保持銷(xiāo)92被連接至底座98。用于連接至，尤
其是定位于加工機(jī)構(gòu)的另一個(gè)保持銷(xiāo)108，也被設(shè)置在基座上。用于這種目的固定樁(peg) 110也被設(shè)置，用該固定樁110工具架90被牢固地固定至加工機(jī)構(gòu)。在圖6中也可以看到在側(cè)視圖中的連接噴嘴112，它們被用于整體設(shè)置在基座98中的流體通道的流體耦合。這些流體通道與管子62流體連通，用于把冷凍劑和潤(rùn)滑劑供給至加工位置。
根據(jù)圖7的經(jīng)過(guò)工具架90的縱向的橫截面的表示顯示了后者的結(jié)構(gòu)，基座98與板100被整體地形成。用于轉(zhuǎn)送冷凍劑/潤(rùn)滑劑至管子62 (沒(méi)有顯示出來(lái))的流體通道114，可在底座98中被看到。也可以看到被固定至工具架的樁IIO。最終，加工工具30以及開(kāi)口102的階形的內(nèi)表面116也可在橫截面中被看到，在開(kāi)口102中所述工具被可旋轉(zhuǎn)地保持并且由保持環(huán)118固定防止滑落。
圖8顯示了一種參考定位(referencing)情形，在該情形中，在工件定位機(jī)構(gòu)(尤其是工件支撐軸38和旋轉(zhuǎn)工件44)與加工工具30之間的相對(duì)位置通過(guò)采用傳感器裝置60的手段被確定。傳感器裝置60被形成為三軸線(xiàn)傳感器。在圖8中，關(guān)于方向Z1 (參見(jiàn)圖l，即在水平的橫向方向)的相對(duì)位置也剛好被確定。所述三軸線(xiàn)傳感器是高靈敏度的接觸式傳感器，其甚至響應(yīng)于若干毫牛頓(millinewton)的力。作為對(duì)于接觸式傳感器的構(gòu)造的替代，它也可被形成為無(wú)接觸的臨近式傳感器。
因此工具30的位置和它的加工表面可被確立在將要被加工的旋轉(zhuǎn)工件44的緊鄰的空間附近。因此可獲得一方面的旋轉(zhuǎn)工件44和另一方面的加工工具30彼此相對(duì)的精確的定向，以使得具有高質(zhì)量的高度精密的加工操作可以被執(zhí)行。
圖9顯示了一種類(lèi)似的參考定位情形，盡管在此處參考定位發(fā)生在垂直的方向XI上(參見(jiàn)圖1)。三軸線(xiàn)的傳感器60被引入沿垂直的方向(從上方)移動(dòng)的加工工具30上和探測(cè)加工工具30關(guān)于將要被加工的旋轉(zhuǎn)工件44在這個(gè)方向上的相對(duì)位置。
圖10顯示了另一個(gè)參考定位的情形。在此處加工軸經(jīng)過(guò)90度被旋轉(zhuǎn)至相對(duì)于根據(jù)圖8和9的定向的水平位置上。加工工具30經(jīng)由三軸線(xiàn)的
15傳感器60沿方向Y1 (參見(jiàn)圖l)被感測(cè)。
關(guān)于經(jīng)由三軸線(xiàn)的傳感器60的參考定位，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備提供了
在過(guò)程中執(zhí)行參考定位(核對(duì)位置)的有利的可能性，也就是在短的加工停頓中，例如在交換加工工具之后。這使得可避免由工具的變換或由于熱學(xué)上尺寸的變化引起的加工誤差。因此可能預(yù)先抵消由于支撐錐體的公差引起的在工具上的磨損或工具的夾持情形導(dǎo)致的對(duì)加工結(jié)果的損害。另外，參考定位使得檢核(真實(shí)性檢查)和安全檢查成為可能，即關(guān)于以下
檢查可被執(zhí)行關(guān)于軸線(xiàn)是否被正確地彼此相對(duì)設(shè)置、工具和旋轉(zhuǎn)工件是否被正確地彼此相對(duì)設(shè)置、正確的工具是否己經(jīng)被實(shí)際地夾持等。在這個(gè)
方面，靠近工件44設(shè)置三軸線(xiàn)傳感器60也是必需的，以使得諸如熱膨脹、
彎曲等干擾影響被保持在最小的范圍內(nèi)。
圖ll顯示了另一個(gè)加工的情形，其中，鉆130被設(shè)置有一個(gè)參考表面承載裝置132和被用工件支撐軸38中的支撐部分夾持。在整個(gè)加工過(guò)程中參考表面承載裝置保持被牢固地夾持至所述鉆上，并且包括參考表面134，通過(guò)在圖11中顯示的表示圖中的測(cè)量探針剛好能探測(cè)到該參考表面134。當(dāng)加工所述鉆時(shí)，因?yàn)樗鼪](méi)有加工可開(kāi)始和終止的特定的參考表面，所以參考表面承載裝置132是必需的。因此，在用參考表面承載裝置132加工之前設(shè)置鉆，該參考表面承載裝置132提供了用于測(cè)量的參考表面134。那么所述鉆130可被相對(duì)于這個(gè)參考表面被加工。
權(quán)利要求
1. 用于加工尤其是磨蝕和研磨具有切削刃的旋轉(zhuǎn)工件(44)的設(shè)備(10)，其具有機(jī)器底座(12)，加工機(jī)構(gòu)(14)，該加工機(jī)構(gòu)(14)能夠相對(duì)于機(jī)器底座(12)被移動(dòng)；以及工件定位機(jī)構(gòu)(18)，該工件定位機(jī)構(gòu)(18)能夠相對(duì)于機(jī)器底座(12)被移動(dòng)；其中，所述加工機(jī)構(gòu)(14)具有至少一個(gè)加工工具(30)，該加工工具(30)被以可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)的方式連接至滑塊裝置(20)，該滑塊裝置(20)能夠相對(duì)于機(jī)器底座(12)被移動(dòng)，用于加工旋轉(zhuǎn)工件(44)的將要被加工的功能性部分，和其中，工件定位機(jī)構(gòu)(18)具有工件支撐機(jī)構(gòu)(46)，該支撐機(jī)構(gòu)(46)可相對(duì)于機(jī)器底座(12)被移動(dòng)并且直接或經(jīng)由用于把旋轉(zhuǎn)工件(44)連接至工件定位機(jī)構(gòu)(18)的支撐適配器支撐旋轉(zhuǎn)工件(44)的支撐部分，，其特征在于，工件支撐機(jī)構(gòu)(46)相對(duì)于機(jī)器底座(12)被定向并且支撐旋轉(zhuǎn)工件(44)的支撐部分，以使得旋轉(zhuǎn)工件(44)被設(shè)置為它的功能性部分沿大致垂直方向懸置以用于加工。
2. 根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備(IO)，其特征在于，所述滑塊裝置(20)具有第一定位滑塊(22)和第二定位滑塊(24)，該第一定位滑塊(22)和第二定位滑塊(24)具有大致彼此垂直的水平地延伸的運(yùn)動(dòng)軸線(xiàn)(Zl，Yl)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備(10)，其特征在于，加工機(jī)構(gòu)(14)具有加工軸(28)，該加工軸(28)可被驅(qū)動(dòng)以圍繞加工軸的軸線(xiàn)(L1)旋轉(zhuǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備(10)，其特征在于，所述加工機(jī)構(gòu)(14)具有軸樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過(guò)該軸樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，加工軸(28)可圍繞軸的樞軸軸線(xiàn)(El)被樞轉(zhuǎn)，以使得加工軸的軸線(xiàn)(Ll)可被引入到水平的和垂直的位置上。
5. 根據(jù)前述的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備(10)，其特征在于，所述工件定位機(jī)構(gòu)(18)具有工件支撐軸(38)，該工件支撐軸(38)可被驅(qū)動(dòng)以圍繞工件支撐軸的軸線(xiàn)(A 1)旋轉(zhuǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備(10)，其特征在于，所述工件定位機(jī)構(gòu)(18)具有軸傾斜機(jī)構(gòu)(42)，通過(guò)該軸傾斜機(jī)構(gòu)(42)所述工件支撐軸(38)可圍繞軸傾斜軸線(xiàn)(Bl)被樞轉(zhuǎn)，以使得將要被加工的旋轉(zhuǎn)工件(44)可被引入到垂直的、傾斜的位置。
7. 根據(jù)前述的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備(10)，其特征在于，所述加工機(jī)構(gòu)(14)可被聯(lián)接至工具架(90)，在該工具架(90)上設(shè)置了加工工具(30)和與其相關(guān)聯(lián)的潤(rùn)滑劑供給裝置(62)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(10)，其特征在于，多個(gè)工具架(90)可被連接至工具架盤(pán)(50)上，該工具架盤(pán)(50)被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)和尤其是盤(pán)形狀的或托板形狀的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備(10)，其特征在于，每個(gè)工具架(90)具有用于固定至加工機(jī)構(gòu)(14)的預(yù)先限定的接口，用于連接潤(rùn)滑劑供給裝置和把加工工具(30)聯(lián)接至加工軸(28)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備(10)，其特征在于，每個(gè)工具架(90)具有以可分離的方式連接至工具架盤(pán)(50)的保持結(jié)構(gòu)，尤其是保持銷(xiāo)裝置(92)。
11. 根據(jù)前述的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備(10)，其特征在于工件更換機(jī)構(gòu)(32)，用于接收和更換將要被加工的旋轉(zhuǎn)工件(44)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的設(shè)備(10)，其特征在于，所述工件更換機(jī)構(gòu)具有工件更換臂(32)，該工件更換臂(32)被連接至加工機(jī)構(gòu)并且可相對(duì)于加工機(jī)構(gòu)(14)朝向工件盤(pán)圍繞更換臂樞軸軸線(xiàn)(B2)被樞轉(zhuǎn)。
13. 根據(jù)前述的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備(10)，其特征在于，所述工件定位機(jī)構(gòu)(18)被連接至機(jī)器底座(12)的中空柱狀部分(16)并且沿這個(gè)柱狀部分(16)在垂直方向上相對(duì)于機(jī)器底座(12)可移動(dòng)，并且，適合于工件支撐機(jī)構(gòu)(46)且被連接至工件定位機(jī)構(gòu)(18)的配重(72)在被設(shè)置在柱狀部分(16)中的中空空間(70)內(nèi)被引導(dǎo)。
14. 根據(jù)前述的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備(10)，其特征在于多軸線(xiàn)的傳感器(60)，尤其是三軸線(xiàn)傳感器，被設(shè)置在工件定位機(jī)構(gòu)(18)上，通過(guò)該傳感器，可探測(cè)加工工具(30)相對(duì)于工件定位機(jī)構(gòu)(18)的位置和被連接至其上的旋轉(zhuǎn)工件(44)的位置。
15.根據(jù)前述的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備(10)，其特征在于，用于修整加工工具(30)的修整工具(80)被設(shè)置在工件定位機(jī)構(gòu)(18)上。
全文摘要
加工具有切削刃的旋轉(zhuǎn)工件的設(shè)備，具有機(jī)器底座，加工機(jī)構(gòu)，該加工機(jī)構(gòu)相對(duì)于機(jī)器底座被移動(dòng)；工件定位機(jī)構(gòu)，該工件定位機(jī)構(gòu)相對(duì)于機(jī)器底座被移動(dòng)；其中，所述加工機(jī)構(gòu)具有至少一個(gè)加工工具，該加工工具被以可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)的方式連接至滑塊裝置，該滑塊裝置相對(duì)于機(jī)器底座移動(dòng)，用于加工旋轉(zhuǎn)工件的將要被加工的功能性部分，工件定位機(jī)構(gòu)具有工件支撐機(jī)構(gòu)，該支撐機(jī)構(gòu)可相對(duì)于機(jī)器底座移動(dòng)并且直接或經(jīng)由支撐適配器支撐旋轉(zhuǎn)工件的支撐部分，用于把旋轉(zhuǎn)工件連接至工件定位機(jī)構(gòu)。工件支撐機(jī)構(gòu)相對(duì)于機(jī)器底座被定向并且支撐旋轉(zhuǎn)工件的支撐部分，使得旋轉(zhuǎn)工件具有用于加工的沿大致垂直方向懸置的功能性部分。
文檔編號(hào)B24B3/02GK101486154SQ20091000252
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者彼得·勒納德, 彼得·貝勒, 斯蒂芬·布蘭德, 諾伯特·貝勒, 齊格弗里德·威爾 申請(qǐng)人:福爾默機(jī)械制造工廠(chǎng)有限公司