具有至少兩個(gè)獨(dú)立加工單元的用于加工工件的機(jī)床和方法
【專利摘要】一種具有至少兩個(gè)獨(dú)立加工單元的用于加工工件的機(jī)床和方法。本發(fā)明涉及在小型生產(chǎn)中用于制造或加工內(nèi)或外嚙合的大齒輪或大齒輪圈的裝置以及方法，其中為了在這些工件的精度相關(guān)表面進(jìn)行完整加工并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)盡可能短的生產(chǎn)時(shí)間的目的，使用至少兩種加工方法。
【專利說明】具有至少兩個(gè)獨(dú)立加工單元的用于加工工件的機(jī)床和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在小型生產(chǎn)中用于制造或加工內(nèi)或外嚙合的大齒輪或大齒輪圈的裝置以及方法，其中為了在這些工件的精度相關(guān)表面進(jìn)行完整加工并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)盡可能短的生產(chǎn)時(shí)間的目的，使用至少兩種加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]從現(xiàn)有技術(shù)已知一般可以機(jī)械加工直徑為16，000！11111或更大的工件的大型切齒機(jī)。所述切齒機(jī)可以是滾齒和仿形銑削機(jī)以及刨齒機(jī)。這些機(jī)器還可以是用于直徑稍小的工件的磨齒機(jī)和插齒機(jī)。
[0003]由于用于切齒工藝的工件來自諸如鍛造操作的預(yù)處理或者由多個(gè)非常大的工件組裝而成，所以它們?cè)谇旋X加工之前首先必須進(jìn)行車削、銑削和/或鉆孔加工，以便提供用于這些齒輪的功能表面。對(duì)于這類工件，用于這些加工操作的時(shí)間包括準(zhǔn)備時(shí)間可能花費(fèi)一天甚至有時(shí)會(huì)幾天。
[0004]大批量生產(chǎn)中通常將預(yù)加工操作和切齒操作分開到多個(gè)單獨(dú)機(jī)器上進(jìn)行，這意味著在制造大齒時(shí)在多個(gè)機(jī)器方面的大量投資成本并且由此還導(dǎo)致對(duì)放置各個(gè)單獨(dú)機(jī)器的大空間需求。整個(gè)生產(chǎn)車間則迅速被規(guī)劃用于這些機(jī)器。這種尺寸的機(jī)器通常還需要巨大的額外地基，這樣使得這些機(jī)器不能毫無問題地在生產(chǎn)區(qū)域中改變位置。當(dāng)需要提供相應(yīng)的空間時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致大量投資資金。
[0005]在齒非常大或空間不合適的情況下，可以考慮可以執(zhí)行切齒操作和預(yù)備切割操作(諸如，車削、銑削或鉆孔)二者或其他額外的操作(諸如，平面和/或外圓磨削)的組合式機(jī)器。
[0006]已經(jīng)存在用于加工大齒的各種裝置，所述裝置通常定位在大型立式加工中心的門楣式構(gòu)造上，諸如由例如02 20 2007 012 450所披露的方案。
[0007]在所示出的被稱作雙立柱型的立式加工中心中，兩個(gè)立柱平行于工件移動(dòng)方向)，且因此在工件上方移動(dòng)緊固在這兩個(gè)立柱之間的橫梁。將支撐托架安裝在所述橫梁上，所述支撐托架可以與立柱的行進(jìn)方向成直角〈X方向)沿所述橫梁移動(dòng)。實(shí)際上，通過沿X八方向的這些移動(dòng)具有足夠的行進(jìn)路徑能夠行進(jìn)到工件上方的所有位置。
[0008]切割工具到工件的運(yùn)送通過橫梁的降低移動(dòng)(1方向)和具有緊固到其的銑削頭的沖頭式結(jié)構(gòu)的豎直運(yùn)送(平行于I方向的2方向)來實(shí)現(xiàn)，以使工具與工件接合。此結(jié)構(gòu)中的橫梁必須吸收由加工力和加工頭的重量產(chǎn)生的彎曲和扭轉(zhuǎn)力。
[0009]在02 10 2009 008 012 1 1中的一個(gè)類似的實(shí)施例中描述了豎直構(gòu)造的切齒機(jī)。相對(duì)于第一次提到的出版物，在該切齒機(jī)中具有橫梁的兩個(gè)立柱不移動(dòng)而是靜止的。相反，加工臺(tái)在加工頭的方向上相對(duì)于工件移動(dòng)。此實(shí)施例中的加工臺(tái)的移動(dòng)量相較于前述提到的實(shí)施例而言較小。
[0010]在大齒的情況下，特別是當(dāng)研磨大模塊時(shí)，產(chǎn)生非常大的加工力，該力導(dǎo)致橫梁和具有沖頭式結(jié)構(gòu)的豎直引導(dǎo)件的彎曲。這些力又導(dǎo)致這樣被磨削的齒輪的質(zhì)量變差，這與切齒過程是滾齒還是仿形銑削過程無關(guān)。就精度和從切齒銑削過程的力吸收而言，在具有位于橫梁上的沖頭形式設(shè)置的切齒銑削頭的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的切齒機(jī)的典型設(shè)計(jì)。然而，對(duì)于在這些工件上執(zhí)行的普通車削，銑削或鉆孔操作來說，這些力卻比較小，具有一個(gè)不同的力作用方向，并可以通過這樣的設(shè)計(jì)被沒有任何大質(zhì)量損失的吸收。如果第二加工是磨削加工，則第二加工頭必須承受甚至更低的力。
[0011]在此布置的情況下，橫梁的長(zhǎng)度也對(duì)其彎曲和扭轉(zhuǎn)性質(zhì)具有顯著影響，換言之，相同構(gòu)造的較短橫梁就具有較好的彎曲和扭轉(zhuǎn)性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]本發(fā)明的目的在于將根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的切齒機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與用于兩個(gè)立柱實(shí)施例中的車削/銑削操作的立式加工中心的優(yōu)點(diǎn)相組合，并且這種結(jié)合能同時(shí)增加整個(gè)機(jī)器的穩(wěn)定性。上述目的通過具有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的機(jī)床來實(shí)現(xiàn)。其他優(yōu)選實(shí)施例是從屬于獨(dú)立權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求的主題。
[0013]通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)特別包括僅僅對(duì)一個(gè)加工工具而非多個(gè)加工工具、有較小的空間要求。
[0014]從基本設(shè)計(jì)的方面，將根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于大工件的切齒機(jī)與具有兩個(gè)立柱的豎直車削/銑削設(shè)備相組合。然而，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，此機(jī)器的不同之處在于橫向門楣不在整個(gè)機(jī)器寬度上延伸，如果要在整個(gè)機(jī)器寬度上延伸，門楣就必須非常長(zhǎng)且由此導(dǎo)致易彎曲。在根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器中，第二立柱位于加工臺(tái)的中部，由此自支撐長(zhǎng)度可以幾乎減半并且橫梁變得硬性更強(qiáng)或者可以設(shè)置成在相同彎曲強(qiáng)度下橫截面較小。
[0015]為了將工件裝載到加工臺(tái)上，根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器中的橫梁/門楣式托架配置為可向外樞轉(zhuǎn)。此外，可以降低機(jī)器的加工臺(tái)中部的立柱，以使得可以更容易地將工件運(yùn)送到加工臺(tái)上。
[0016]另外，橫梁/門楣式托架的可向外樞轉(zhuǎn)性能提供更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。因此，可以將另外的加工單元和/或工具架放置在機(jī)器殼體內(nèi)限定的預(yù)備空間中?？梢酝ㄟ^門楣式托架將加工頭在％控制下移動(dòng)到所述空間。加工頭的改變和/或工具改變可以根據(jù)選定接口的設(shè)計(jì)或者根據(jù)選定的加工操作通過自動(dòng)接口在所述空間處進(jìn)行。
[0017]在門楣式托架的另一個(gè)實(shí)施例中，可以將其與中間立柱和外立柱一起降低，以使得沖頭式結(jié)構(gòu)的線性軸在加工過程中不會(huì)過于向外突出，這樣產(chǎn)生更加穩(wěn)定的軸，并進(jìn)而產(chǎn)生更好的加工結(jié)果或?qū)崿F(xiàn)更高的切割性能。
[0018]橫向門楣在工件上方的可移動(dòng)性并不是必要的，因?yàn)閮?yōu)選地使用此機(jī)器來加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的工件。通過加工臺(tái)的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)與第二加工單元沿加工臺(tái)的徑向的線性移動(dòng)的組合能夠到達(dá)所有希望的加工位置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]下面將參照附圖中示意性地示出的實(shí)施例來描述本發(fā)明的更進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
[0020]附圖中:
[0021]圖1:根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、特別是用于大齒的切齒機(jī)；
[0022]圖2:示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、具有用于加工外齒的加工頭的機(jī)床；
[0023]圖3:示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、具有用于加工內(nèi)齒的加工頭的機(jī)床；
[0024]圖4:示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、具有向內(nèi)樞轉(zhuǎn)的門楣結(jié)構(gòu)的機(jī)床；
[0025]圖5:示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、具有向內(nèi)樞轉(zhuǎn)的門楣結(jié)構(gòu)和在其工作位置處的第二加工頭的機(jī)床；
[0026]圖6:示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有向內(nèi)樞轉(zhuǎn)的門楣結(jié)構(gòu)和在其工作位置處的第二加工頭的機(jī)床；以及
[0027]圖7:示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的機(jī)床的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]圖1示出根據(jù)用于加工大齒的、現(xiàn)有技術(shù)的用于加工內(nèi)齒的切齒機(jī)1的立體圖。所述切齒機(jī)具有用于加工所需的自由度，更具體而言它可以執(zhí)行所示出的八131,141和21運(yùn)動(dòng)。詳言之，XI描述立柱托架的徑向運(yùn)動(dòng)，21描述工具的軸向運(yùn)動(dòng)，81描述工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，01描述工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且八1描述工具的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。緊固到加工臺(tái)30的工件可以在其內(nèi)徑上通過示出的用于加工內(nèi)齒的加工頭75來加工。為此目的，用于加工內(nèi)齒的加工頭75由機(jī)器立柱10沿XI軸線移動(dòng)到加工位置，并且在加工過程中通過沿21軸線的線性運(yùn)動(dòng)進(jìn)入工件中，并且加工頭75繞81軸線旋轉(zhuǎn)，由此加工出齒。上述過程由具有操作單元95的冗控制來控制。如果例如要加工外齒，則可以根據(jù)需要用其他的加工頭70、80來替換用于加工內(nèi)齒的加工頭75。在此情況下，安裝用于加工外齒的加工頭70而非用于加工內(nèi)齒的加工頭75。
[0029]圖2中，示出了根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。相應(yīng)地，將用于加工外齒的加工頭70安裝在機(jī)器立柱10上。上面安裝有第二加工頭60的門楣式托架50位于向外樞轉(zhuǎn)后的位置處。使門楣式托架在外支撐柱45上繞03軸線樞轉(zhuǎn)，就可以到達(dá)上述位置。支撐柱40在此示出位于加工臺(tái)30的中部并在其降低后的位置處。在此實(shí)施例中，第二加工頭60具有豎直引導(dǎo)件65，通過該引導(dǎo)件可以使加工單元85沿25軸線向朝向工件25的方向被運(yùn)送，并且到位后使其與工件接合。在本實(shí)施例中，工件25被夾緊在裝置35上和加工臺(tái)30上。
[0030]在門楣式托架的向外樞轉(zhuǎn)后的位置中，可以改換加工單元85或改換用于加工單元85的工具。為此目的，在VI軸線方向上使加工頭60沿門楣式托架50移動(dòng)，直到空的預(yù)備空間90位于加工頭60下方。隨后，通過線性單元使得加工單元85沿25軸線方向降低并且將不再需要的加工單元85或工具放下在所述預(yù)備空間中，在所述預(yù)備空間中，自動(dòng)接口在到達(dá)放下位置之后被打開。線性單元65被再次向上移動(dòng)并且加工頭60行進(jìn)至新工具或新加工單元所在的位置上方。線性單元65在那里向下行進(jìn)直到其自動(dòng)接口行進(jìn)到下一個(gè)工具或下一個(gè)加工頭上。接口關(guān)閉并且通過線性單元65沿VI軸線的運(yùn)動(dòng)和門楣式托架繞軸線的向內(nèi)樞轉(zhuǎn)，線性單元65再次與工具或加工單元85 —起回到工作位置。為安全起見，在加工過程中通過兩個(gè)滑動(dòng)門100 —起移動(dòng)關(guān)閉工作空間。
[0031]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器的立體圖，其中中間支撐立柱被升高?，F(xiàn)在可以通過使門楣式托架繞03軸線樞轉(zhuǎn)來將門楣式托架移動(dòng)到其工作位置中。為此目的，托架的前端通過適用于此目的的連接結(jié)構(gòu)與加工臺(tái)中部的支撐立柱40接合，如圖4中所示。為了進(jìn)行加工，第二加工頭60現(xiàn)在可以在朝向加工臺(tái)中部的方向上沿VI軸線移動(dòng)到其工作位置中。這種情況在圖5中示出。在此情況下，加工單元85位于與工件25接合的位置并且對(duì)所述工件的表面進(jìn)行加工。
[0032]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的機(jī)器，其中兩個(gè)立柱40、45與門楣式托架一起被降低以使得工具接合工件。由此大大減少了線性單元的向外突出量。由此可以實(shí)現(xiàn)更高的切割性能，或者由于線性單元的較低下垂量而改進(jìn)了加工表面的質(zhì)量。
[0033]圖7中示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的機(jī)器的截面。其中示出支撐立柱40以其降低后的位置位于在加工臺(tái)30的中間。支撐立柱被支撐在其支撐位置55中，這允許支撐立柱在24軸線方向上的運(yùn)動(dòng)。利用裝置35將工件25安裝在加工臺(tái)30上。為了加工此工件25，立柱10沿XI軸線在立柱床20上、在朝向工件25的方向上運(yùn)送加工頭70。托架15用來在工具形成或加工齒的期間調(diào)整加工頭70在21方向上的高度或者在工件25的軸向方向上移動(dòng)加工頭70。
【權(quán)利要求】
1.一種具有至少兩個(gè)加工裝置的用于加工工件的機(jī)床，其中至少一個(gè)加工裝置被提供用于進(jìn)行切割和加工，并且第二加工裝置被提供用于所述工件的進(jìn)一步加工， 其特征在于， 所述加工裝置中的至少一個(gè)被緊固到門楣式托架上，所述門楣式托架被支撐在加工臺(tái)的中部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床，其特征在于，所述一個(gè)加工裝置被設(shè)計(jì)用于制造齒和/或加工齒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床，其特征在于，所述一個(gè)、所述第一加工裝置被設(shè)計(jì)為對(duì)于齒的所述制造和/或加工可更換，這樣使得可以為不同的齒加工安裝不同的加工頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的機(jī)床，其特征在于，所述門楣式托架被設(shè)計(jì)為能帶著所述第二加工裝置向外樞轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的機(jī)床，其特征在于，用于所述門楣式托架的接收部分被設(shè)計(jì)為在所述加工臺(tái)中部可降低。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)床，其特征在于，用于所述門楣式托架的兩個(gè)支撐件被設(shè)計(jì)為在高度方向上可移動(dòng)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)床，其特征在于，所述至少兩個(gè)加工裝置的加工頭被設(shè)計(jì)為通過自動(dòng)接口可改變或可更換。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)床，其特征在于，所述至少兩個(gè)加工裝置的加工頭配備有用于改變工具的自動(dòng)接口。
9.一種在根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)床上加工工件的方法，其特征在于除了所述齒加工之外還在所述工件上執(zhí)行其他加工。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述齒加工是滾銑磨削、仿形銑削、磨齒、仿形磨削或插齒加工。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述其他加工是車削、銑削、鉆孔或表面磨削加工。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法除了能加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的工件，還可以加工段和非圓工件。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述齒加工是外齒和/或內(nèi)齒的加工。
14.一種用于在根據(jù)權(quán)利要求7至8中任一項(xiàng)所述的機(jī)床上自動(dòng)改變所述加工裝置或所述工具的方法。
15.一種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法和/或用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)所述的方法的機(jī)床。
【文檔編號(hào)】B23F5/00GK104339175SQ201410386921
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】托馬斯·澤勒 申請(qǐng)人:利勃海爾-齒輪技術(shù)有限責(zé)任公司