專利名稱：范成加工夾持在機(jī)床上的工件的設(shè)備以及制造具有齒輪的工件的方法
范成加工夾持在機(jī)床上的工件的設(shè)備以及制造具有齒輪的
工件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加工固定在機(jī)床上的工件的設(shè)備，該設(shè)備包括滾銑刀和收容滾銑 刀的滾銑刀收容裝置，該滾銑刀去除工件上的材料以形成滾動(dòng)外形，特別是通過滾刀銑或 滾刀磨在工件上形成齒輪。此外，本發(fā)明涉及一種機(jī)床，特別是銑/車削機(jī)床、銑/鉆床、車 削/銑床或配備有本發(fā)明設(shè)備的通用加工中心。此外，本發(fā)明涉及一種制造具有滾動(dòng)外形的工件的方法，尤其是如通過滾刀銑和/ 或滾刀磨形成齒輪件，尤其通過加工固定在機(jī)床上的工件的設(shè)備形成齒輪，該設(shè)備包括滾 銑刀和收容滾銑刀的滾銑刀收容裝置，該滾銑刀通過滾刀銑和/或滾刀磨去除工件上的材 料以形成齒輪件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)揭露了在專門的滾銑機(jī)床上加工制造齒輪，這里通過滾銑去除工件上的 材料以在工件上形成齒輪的滾銑刀收容在用于收容滾銑刀的滾銑刀收容裝置中。為了滾銑工件上的齒輪，滾銑刀被驅(qū)動(dòng)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，從而可通過加工(尤其是 滾銑加工)從工件上去除工件的材料。為此，現(xiàn)有技術(shù)揭露的滾銑刀的刀刃具有可通過滾 銑形成工件的齒輪的形狀。特別地，現(xiàn)有技術(shù)中揭露了通過上述滾銑加工具有滾動(dòng)外形的 不同工件，尤其是加工具有不同齒形(尤其是正齒、斜齒、圓弧齒、螺旋齒)的齒輪(例如正 齒輪或錐齒輪)。特別地，通過滾銑加工滾動(dòng)外形需要刀具的移動(dòng)與工件的移動(dòng)完全同步， 從而能夠制造出(尤其是齒輪上的)滾動(dòng)外形所需的幾何形狀。然而，在這個(gè)過程中，現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題，利用滾銑刀收容裝置中的滾銑刀來 在工件上滾銑形成齒輪的專門機(jī)床只能用于在工件上形成齒輪。因此，對(duì)可能需要初加工或再加工的工件而言，為了能夠?qū)崿F(xiàn)粗加工、中間加工、 再加工及最后加工，可能分別需要多個(gè)高成本的機(jī)床。因而，這需要購買大量高成本的機(jī) 床。另外，在多臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行加工的過程中，工件必須從第一臺(tái)機(jī)床上取下再被固定 到另一個(gè)第二臺(tái)機(jī)床上，這樣需要較長的加工時(shí)間或多次轉(zhuǎn)換機(jī)床。

發(fā)明內(nèi)容為了避免現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)備或方法所存在的上述問題，本發(fā)明提供一種加工夾持 在機(jī)床上的工件以在工件上形成滾動(dòng)外形(尤其是齒輪)的設(shè)備，以及相對(duì)應(yīng)的通過滾刀 銑或滾刀磨加工具有滾動(dòng)外形或齒輪的工件的方法。此外，本發(fā)明提供一種加工夾持在機(jī)床上的工件的設(shè)備以及相對(duì)應(yīng)的加工具有滾 動(dòng)外形或齒輪的工件的方法。相較于現(xiàn)有技術(shù)中所揭露的設(shè)備或方法，通過上述設(shè)備或方 法能夠更靈活有效地生產(chǎn)具有滾動(dòng)外形或齒輪的工件并減少錯(cuò)誤，尤其是涉及到所需的外 形的幾何形狀或齒輪的幾何形狀。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供一種如權(quán)利要求1所述的加工夾持在機(jī) 床上的工件的設(shè)備、一種如權(quán)利要求10所述的加工夾持在機(jī)床上的工件的機(jī)床以及一種 如權(quán)利要求15所述的制造具有齒輪的工件的方法。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和示例在附屬權(quán)利要求中進(jìn)行描述。依據(jù)本發(fā)明，加工夾持在機(jī)床上的工件的設(shè)備包括滾刀，所述滾刀去除工件上的材料以通過滾銑在工件上形成滾動(dòng)外形，尤其是齒 輪；以及滾刀收容裝置，所述滾刀收容裝置收容所述滾刀；依據(jù)本發(fā)明，上述設(shè)備的特征在于所述設(shè)備還包括
銑刀頭固定裝置，所述銑刀頭固定裝置用于固定上述機(jī)床的銑刀頭的收容裝置；其中，所述機(jī)床包括至少5個(gè)軸。這提供以下優(yōu)勢，加工夾持在機(jī)床上的工件的設(shè)備以通過范成加工在工件上形成 滾動(dòng)外形(尤其是齒輪)的設(shè)備，包括滾銑刀、銑刀頭固定裝置和用于收容滾銑刀的滾刀收 容裝置，銑刀頭固定裝置可將上述設(shè)備固定在至少5軸機(jī)床的銑刀頭的收容裝置中，尤其 是將上述設(shè)備固定并鎖定在至少5軸的銑/車削機(jī)床、銑/鉆床、車削/銑床或者至少5軸 的通用加工中心的刀具固定夾具中。因此，本發(fā)明提供一種可在具有固定銑鉆刀的夾具的至少5軸機(jī)床上加工工件的 設(shè)備，其中，在機(jī)床上利用上述設(shè)備的滾刀來范成加工(例如，滾刀銑或滾刀磨)形成工件 的滾動(dòng)外形(尤其是齒輪)。特別地，上述設(shè)備具有固定裝置，通過上述固定裝置上述設(shè)備 可被收容到上述機(jī)床的刀具夾具并被鎖定。當(dāng)工件被加工以通過范成加工(尤其是滾刀銑或滾刀磨)在工件上形成滾動(dòng)外形 (尤其是齒輪)時(shí)，為了有效、高效并精密地在工件上成形許多不同的齒輪形狀，尤其是減 少錯(cuò)誤，可利用在至少5軸機(jī)床的銑刀頭的控制下靈活的運(yùn)動(dòng)自由度來實(shí)現(xiàn)。特別地，也可 制造具有局部滾動(dòng)外形或局部齒輪的工件和具有完整齒輪的工件，這里還可制造偶數(shù)和奇 數(shù)齒輪。收容在滾刀收容裝置中的滾刀可為滾銑刀，例如圓柱形滾刀。而且，滾刀也可為側(cè) 銑刀，或者包括幾個(gè)側(cè)銑刀。此外，滾刀還可為滾磨刀，例如，具有收容在滾刀收容裝置內(nèi)的 一個(gè)或多個(gè)線條輪磨削刀或者一個(gè)或多個(gè)碟形輪磨削刀的滾磨刀，或者滾磨蝸桿，尤其是 收容在滾刀收容裝置中的環(huán)面或圓柱形磨削蝸桿。如果滾刀為一個(gè)或多個(gè)側(cè)銑刀或者一個(gè) 或多個(gè)滾磨刀，側(cè)銑刀或滾磨刀的一側(cè)或兩側(cè)可具有根據(jù)將成形的齒面形狀的幾何形狀， 從而齒面形狀可在一側(cè)或兩側(cè)一步形成。這里，至少5軸機(jī)床可以以一種特別有利的方式在機(jī)床上被同心或偏心夾持的工 件上制造齒輪，對(duì)至少5軸機(jī)床的控制使在形成滾動(dòng)外形(尤其是完全依據(jù)指導(dǎo)書的齒輪) 時(shí)刀具的運(yùn)動(dòng)與工件的運(yùn)動(dòng)可精確同步，無論工件被同心還是偏心夾持。為此，刀具在至少 一個(gè)轉(zhuǎn)軸上的運(yùn)動(dòng)的可與工件在至少一個(gè)轉(zhuǎn)軸上的運(yùn)動(dòng)精確同步，并可與至少一個(gè)線性軸 精確同步。這種同步確保滾刀相對(duì)夾持工件的運(yùn)動(dòng)被控制，從而齒輪可完全按照說明書中 成形。此外，在刀具的控制過程中，由于工件的偏心夾持對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的影響可被相應(yīng)的平衡 運(yùn)動(dòng)以及其它軸的相應(yīng)同步所平衡，從而滾刀相對(duì)夾持工件的運(yùn)動(dòng)被控制，完全按照指導(dǎo) 書來成形齒輪。即使工件的工件軸相對(duì)工件被夾持的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)軸傾斜，也可因至少5軸的高度靈活性被校正，而無需重新夾持工件或調(diào)整工件。這里，能夠通過感測元件或測 量裝置來測量夾持狀況，從而對(duì)各個(gè)軸的控制可按照實(shí)際的夾持狀況來進(jìn)行。特別地，機(jī)床的至少5軸提供五個(gè)自由度，優(yōu)選地，即至少三個(gè)平移或線性自由度和二個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。這提供以下優(yōu)勢，利用機(jī)床的至少三個(gè)線性軸和至少二個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，包含 滾刀的設(shè)備可相對(duì)工件被迅速并精確地移動(dòng)至所需位置和方向，尤其是在刀具控制和工件 控制精確同步的情況下。因此，上述設(shè)備或滾刀能相對(duì)工件在五個(gè)自由度上被定位或驅(qū)動(dòng)， 尤其是在相對(duì)工件的任何傾斜位置上。因此，根據(jù)待加工的正齒輪或錐齒輪的斜齒所預(yù)設(shè) 的角度，以便利靈活的方式來相對(duì)工件調(diào)整上述設(shè)備的傾斜位置。此外，在制造錐齒輪的過 程中上述設(shè)備相對(duì)工件的傾斜放置可被靈活應(yīng)用于錐齒輪的預(yù)設(shè)斜角。因此，由于5個(gè)自 由度的靈活定位，利用至少5軸可制造具有任何斜角的錐齒輪。因此，相較于在至多3個(gè)線 性軸及1個(gè)轉(zhuǎn)軸的傳統(tǒng)滾齒機(jī)上進(jìn)行加工，在至少5軸機(jī)床上利用本發(fā)明的設(shè)備通過范成 加工(例如滾刀銑或滾刀磨)來加工工件以在工件上性形成齒輪更加靈活。由于至少5軸機(jī)床的自由度所帶來的高度靈活性，滾銑或滾磨設(shè)備及上述設(shè)備的 滾刀可分別向被夾持在機(jī)床上的工件移動(dòng)，尤其是以任何角度或在任何傾斜位置上。這里， 依據(jù)本發(fā)明，在根據(jù)預(yù)設(shè)齒輪形狀進(jìn)行范成加工過程中，為能相對(duì)被夾持工件滾刀移動(dòng)，所 有的軸可被同時(shí)移動(dòng)并相互同步。在此過程中，可相對(duì)被夾持工件同步移動(dòng)滾刀，相反，由 于運(yùn)動(dòng)軸的數(shù)目較少，在傳統(tǒng)的滾銑機(jī)床不能實(shí)現(xiàn)。這里，如果工件被夾持在機(jī)床上繞轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)動(dòng)，此轉(zhuǎn)軸可與控制加工工件的設(shè)備的其它軸能夠同步。同樣，滾刀的轉(zhuǎn)速可與工件的轉(zhuǎn) 速同步。特別地，由于5軸機(jī)床的自由度，其可靈活精確地制造任何齒輪形狀，例如，包括 以傳統(tǒng)方式(即沒有5軸的自由度)不能加工的弓形或螺旋齒，或者通過傾斜設(shè)備來加工 齒輪的凸面，這也不能在沒有5軸自由度的傳統(tǒng)機(jī)床上進(jìn)行加工。優(yōu)選地，上述銑刀頭固定裝置還用于通過鎖定來將上述設(shè)備固定在機(jī)床的銑刀頭 的收容裝置內(nèi)。這提供以下優(yōu)勢，上述設(shè)備可利用上述銑刀頭固定裝置通過鎖定被固定在機(jī)床的 銑刀頭的收容裝置內(nèi)，其中，鎖定上述設(shè)備到上述收容裝置可與收容刀具的通用設(shè)備鎖定 到機(jī)床的銑刀頭的收容裝置的方式類似。上述設(shè)備能采用與用于收容刀具的通用設(shè)備相類似的方式被固定或鎖定在銑刀 頭的收容裝置內(nèi)。因此，夾持在本發(fā)明的機(jī)床上進(jìn)行加工的工件可被固定并鎖定至至少5 軸的通用機(jī)床的銑刀頭，尤其是自動(dòng)和/或通過程序控制更換并鎖定上述設(shè)備。優(yōu)選地，如果本發(fā)明的設(shè)備被固定在機(jī)床的銑刀頭的收容裝置上，上述設(shè)備的銑 刀頭固定裝置可通過解鎖從機(jī)床的銑刀頭的收容裝置上釋放所述設(shè)備。述設(shè)備可從上述銑刀頭的收容裝置上解除固定，從而上述設(shè)備可通過換上機(jī)床的 通用刀具收容設(shè)備或刀具而被交換或替換。依據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，上述裝置進(jìn)一步包括齒輪組，當(dāng)上述裝置被固定在上述銑刀 頭的收容裝置內(nèi)時(shí)，上述齒輪組可將轉(zhuǎn)動(dòng)從機(jī)床的工作主軸傳遞至滾刀從而驅(qū)動(dòng)滾刀。驅(qū)動(dòng)滾刀收容裝置內(nèi)的滾刀可以滾銑方式從工件上去除材料。為此，如果上述設(shè) 備被固定在上述銑刀頭的收容裝置內(nèi)，上述齒輪組可利用機(jī)床的工作主軸將轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)由上述 齒輪組從工作主軸傳遞至滾刀。為此目的，上述齒輪組優(yōu)選包括上述銑刀頭固定裝置的部分或至少與上述銑刀頭固定裝置協(xié)作的裝置，從而，一旦上述銑刀頭固定裝置將上述設(shè)備固定和/或鎖定在機(jī)床的銑刀頭的收容裝置內(nèi)，機(jī)床的工作主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)就能被傳遞。這提供以下優(yōu)勢，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)床的刀具(尤其是銑或鉆刀)的工作主軸也能用于 驅(qū)動(dòng)上述加工夾持在機(jī)床上的工件的設(shè)備的滾刀。因此，機(jī)床內(nèi)無需提供另一主軸或用于 驅(qū)動(dòng)滾刀的專門裝置。優(yōu)選地，上述齒輪組包括錐齒輪副或上述齒輪組是錐齒輪副。因?yàn)楸景l(fā)明所提供的設(shè)備中的滾刀的轉(zhuǎn)軸可本質(zhì)上與主軸或機(jī)床的銑刀頭的驅(qū) 動(dòng)軸正交，機(jī)床的工作主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可以一種特別有效并空間便利的方傳遞至滾刀。可替代地，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，上述齒輪組也可包具有銷的支撐件，上 述銷為滾刀提供旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌，經(jīng)由上述齒輪組，滾刀可被工作主軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的優(yōu)勢可 通過與具有銷的支撐件相結(jié)合的簡單結(jié)構(gòu)來體現(xiàn)。優(yōu)選地，上述設(shè)備的特征在于上述機(jī)床為CNC機(jī)床，如果上述設(shè)備被固定在上述 機(jī)床的銑刀頭固定裝置內(nèi)，可利用程序控制相對(duì)夾持在上述機(jī)床上的工件在5個(gè)自由度上 同時(shí)移動(dòng)滾刀。這提供以下優(yōu)勢，通過程序控制，滾刀可相對(duì)工件以快速并精確的方式移動(dòng)，尤其 是在5個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度(具體而言，三個(gè)線性自由度和二個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度)上同時(shí)移動(dòng)。因此， 本發(fā)明的設(shè)備中的滾刀可執(zhí)行復(fù)雜的程序控制刀具路徑。因而，在至少5軸CNC機(jī)床上進(jìn) 行精確的程序控制加工可制造復(fù)雜的幾何形狀，而且通過滾銑在工件上制造齒輪可以更有 利的方式進(jìn)行。此外，這種CNC機(jī)床可在工件的加工過程中交換或替換在上述銑刀頭或上述機(jī)床 的銑刀頭的收容裝置所使用的刀具，尤其是通過程序控制來交換或替換。因此，除了利用滾 刀來滾銑或滾磨加工工件的齒輪外，也可，優(yōu)選地自動(dòng)或通過程序控制，利用其它刀具(可 選機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)刀具)執(zhí)行粗加工、中間加工、再加工和最后加工，尤其是以一種能夠省時(shí)并 減少傳遞次數(shù)的方式進(jìn)行。為此，優(yōu)選地，上述設(shè)備可被自動(dòng)移動(dòng)至上述銑刀頭的收容裝置內(nèi)，其中，至少5 軸機(jī)床的靈活功能性可通過程序控制自動(dòng)交換和/或替換刀具或收容刀具在上述機(jī)床的 銑刀頭的收容裝置中的設(shè)備。優(yōu)選地，直至上述設(shè)備被固定在上述銑刀頭的收容裝置內(nèi)和/或在上述設(shè)備從上 述銑刀頭的收容裝置上解除后，本發(fā)明的設(shè)備可被保存在刀具庫或上述機(jī)床的刀具庫中。在至少5軸機(jī)床上加工工件的過程中，如果加工由機(jī)床的其它刀具或收容刀具的 其它設(shè)備來執(zhí)行，上述設(shè)備可被保存在刀具庫或或上述機(jī)床的刀具庫中。優(yōu)選地，收容在本發(fā)明的設(shè)備的滾刀收容裝置內(nèi)的所述第一滾刀可被，優(yōu)選地通 過程序控制，自動(dòng)更換為第二滾刀。這提供以下優(yōu)勢，除了上述銑刀頭的收容裝置內(nèi)的本發(fā)明的設(shè)備的更換外，本發(fā) 明的設(shè)備的滾刀收容裝置內(nèi)的滾刀也被更換。這使得將第一滾刀更換為第二滾刀時(shí)無需更 換上述機(jī)床上的本發(fā)明的設(shè)備，第一滾刀和第二滾刀可具有不同的刀刃形狀以在一個(gè)或多 個(gè)工件上成形不同的滾動(dòng)外形或齒輪形狀。此外，本發(fā)明提供一種加工夾持在至少5軸機(jī)床上的工件的機(jī)床，其包括銑刀頭，所述銑刀頭包括收容刀具和/或收容具有刀具的刀具設(shè)備的收容裝置；
工作主軸，所述工作主軸驅(qū)動(dòng)收容在所述銑刀頭的所述收容裝置內(nèi)的刀具；依據(jù)本發(fā)明，上述機(jī)床的特征在于所述機(jī)床配備有如前所述的加工夾持在機(jī)床上工件的設(shè)備。優(yōu)選地，本發(fā)明的機(jī)床可自動(dòng)上述設(shè)備固定到上述銑刀頭的收容裝置上。這使得 本發(fā)明的設(shè)備可通過程序控制被自動(dòng)固定到上述銑刀頭的是收容裝置上，并可鎖定和/或 解鎖以將本發(fā)明的設(shè)備更換成刀具或收容刀具的設(shè)備。為此，優(yōu)選地，上述機(jī)床可自動(dòng)被更換或被收容在上述銑刀頭的上述收容裝置內(nèi) 的另一刀具替換，和/或被具有刀具并收容在上述銑刀頭的上述收容裝置內(nèi)的刀具設(shè)備替 換。優(yōu)選地，這些通過程序控制來完成。
優(yōu)選地，本發(fā)明的機(jī)床進(jìn)一步包括刀具庫，上述刀具庫可收容一個(gè)或多個(gè)上述設(shè) 備直至上述設(shè)備被固定到上述銑刀頭的上述收容裝置上，和/或收容一個(gè)或多個(gè)滾刀，例 如滾銑刀和/或滾磨刀。這提供以下優(yōu)勢，除通用刀具或標(biāo)準(zhǔn)刀具(例如鉆銑刀)外，刀具庫或上述機(jī)床的 刀具庫還可收容一個(gè)或多個(gè)滾銑刀和/或滾磨刀，以用在一個(gè)設(shè)備和/或多個(gè)設(shè)備上并可 在加工夾持工件的過程中優(yōu)選地通過程序控制交換或替換它們。優(yōu)選地，本發(fā)明的機(jī)床可將已收容在上述設(shè)備的上述滾刀收容裝置內(nèi)的第一滾刀 自動(dòng)更換成第二滾刀。除交換或更換本發(fā)明的設(shè)備外，也可將上述設(shè)備上的第一滾刀交換或更換為第二 滾刀，優(yōu)選地，第一滾刀和第二滾刀具有不同的刀刃形狀以在工件上形成不同的齒輪形狀。 這里，也可將股滾銑刀更換為滾磨刀。最后，本發(fā)明進(jìn)一步提供一種通過滾銑制造具有齒輪的工件的方法，上述工件利 用前述本發(fā)明的設(shè)備之一在至少5軸機(jī)床上加工以形成齒輪，也可能利用具有一個(gè)前述優(yōu) 選特征或前述優(yōu)選特征的組合的設(shè)備在至少5軸機(jī)床上加工以形成齒輪。

圖1為本發(fā)明的機(jī)床的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖2為本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，尤指滾銑設(shè)備。
具體實(shí)施方式
在下文中，本發(fā)明將通過結(jié)合本發(fā)明的機(jī)床的一個(gè)實(shí)施例及示例性附圖的方式來 進(jìn)行詳細(xì)描述和解釋，尤其是配備有加工固定在機(jī)床上的工件的設(shè)備的機(jī)床。在這個(gè)過程 中，將對(duì)具有齒輪的工件的制造進(jìn)行特別詳細(xì)的描述。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明并不限 于在工件上形成齒輪，也可通過使用適當(dāng)?shù)臐L銑刀或滾磨刀或者具有適當(dāng)?shù)牡度行螤罨蛲?形形狀的滾銑刀或滾磨刀來在工件上形成任何滾動(dòng)外形。這里，滾動(dòng)外形包括現(xiàn)有技術(shù)中 滾銑機(jī)床不能加工的滾動(dòng)外形，且該滾動(dòng)外形只能在具有靈活運(yùn)動(dòng)自由度的至少5軸機(jī)床 上才能加工。圖1所示的機(jī)床200包括銑刀頭210和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)240，該回轉(zhuǎn)工作臺(tái)240具有 將工件100加緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)240上的裝置(圖未示)。此外，圖1所示為加工夾持在機(jī) 床200上的工件100的設(shè)備300的一個(gè)實(shí)施例，該設(shè)備300使用滾銑刀310通過滾銑去除工件100上的材料來在工件100上形成齒輪。在本實(shí)施例中，圖示的機(jī)床200為數(shù)控機(jī)床(CNC機(jī)床)，其具有5個(gè)軸，具體地而言，相對(duì)被夾持的工件移動(dòng)銑刀頭的3個(gè)線性軸及2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。然而，本發(fā)明并不限于5軸 機(jī)床，也可能應(yīng)用于能通過程序控制同時(shí)驅(qū)動(dòng)5軸以上的機(jī)床，例如，具有至少3個(gè)平移線 性軸和至少3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)床。這里，機(jī)床的至少5個(gè)軸使得刀具或滾銑刀可在刀具導(dǎo)軌或滾銑刀導(dǎo)軌內(nèi)可在5 個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)，5個(gè)自由度包括3個(gè)平移自由度和2個(gè)轉(zhuǎn)角自由度(具體而言，轉(zhuǎn)動(dòng)自由 度)，從而使得刀具軸可自由定向。圖1中的機(jī)床200的銑刀頭210與設(shè)備300 —同放大顯示在圖2中。圖2所示為 銑刀頭210和整合在銑刀頭210內(nèi)的收容裝置211，該銑刀頭210適于收容刀具收容裝置和 設(shè)備300，刀具收容裝置尤其指銑刀收容裝置。此外，圖2中所示的發(fā)明設(shè)備300的一個(gè)實(shí) 施例，下文稱為滾銑設(shè)備300，其包括收容滾銑刀310的滾銑刀收容裝置320。此外，圖2中所示為示例性工件100的已完成部分，其具有齒輪110，這里以具有 斜齒的正齒輪作示例，為了制造圖示的齒輪110，圖示的滾銑設(shè)備300的位置使工件100的 加工通過導(dǎo)引銑刀頭210可完成。圖2并未示出機(jī)床200上用于夾持工件100的夾持裝置 (具體而言，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)240)，該夾持使工件100可繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。綜上所述，由于機(jī)床具有5個(gè)自由度，具有滾銑刀310的滾銑設(shè)備300可相對(duì)被夾 持的工件100在任何方向和運(yùn)動(dòng)路徑上移動(dòng)以在工件100的各個(gè)面上加工出齒輪110。圖中未示出整合在滾銑設(shè)備300的殼體內(nèi)的齒輪組，當(dāng)滾銑設(shè)備300被固定在銑 刀頭210的收容裝置211內(nèi)時(shí)，為了能驅(qū)動(dòng)滾銑刀310以通過滾齒來從工件100上去除材 料，該齒輪組將機(jī)床200的工作主軸220的轉(zhuǎn)動(dòng)從工作主軸220傳遞到滾銑刀310。在本設(shè)備的實(shí)施例中，齒輪組的傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與滾銑刀的轉(zhuǎn)動(dòng)軸正交，因此 本實(shí)施例中的齒輪組為錐齒輪副。然而，本發(fā)明并不限于錐齒輪，在其它可選實(shí)施例中也可采用當(dāng)滾銑設(shè)備300被 固定后可將機(jī)床200的工作主軸220的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到滾銑刀310的其它齒輪組。而且，滾銑 刀310的轉(zhuǎn)速可通過程序控制或其它傳動(dòng)裝置來控制。特別地，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在另一個(gè)實(shí)施例中通過滾銑設(shè)備來體現(xiàn)，該滾銑設(shè)備具有 支撐件結(jié)構(gòu)，支撐件包括銷，該銷固定滾銑刀并使其能繞滾銑刀的軸線旋轉(zhuǎn)。在這種情況 下，該設(shè)備包括能驅(qū)動(dòng)滾刀繞工作主軸或其它軸旋轉(zhuǎn)的齒輪組。此外，該設(shè)備可被銑刀頭固 定裝置固定到機(jī)床的收容裝置上。這種收容裝置，尤其是圖2中所示的銑刀頭210的收容裝置211，通過鎖定分別將 滾銑設(shè)備300和滾銑設(shè)備的銑刀頭固定裝置330固定在銑刀頭210上的收容裝置211內(nèi)。 因此，該收容裝置211及銑刀頭固定裝置330也可通過解鎖將滾銑設(shè)備300從銑刀頭210 上放開。此外，在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例中的機(jī)床200包括刀具庫(圖未示)，該刀具庫包括 機(jī)床的多個(gè)銑刀和鉆刀，該刀具庫還包括適于收容銑刀或鉆刀的刀具裝置。該刀具庫適于 進(jìn)一步存放加工工件100時(shí)不需要的一個(gè)或多個(gè)滾銑設(shè)備300。在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例中，對(duì)至少5軸機(jī)床的控制是通過CNC控制數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)， CNC控制數(shù)據(jù)通過程序控制來控制刀具沿預(yù)設(shè)路徑運(yùn)動(dòng)，該刀具路徑能相對(duì)工件100在5個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)。因此，通過同時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)床200的所有軸或部分軸，CNC控制數(shù)據(jù)可控制已完 成部分100的數(shù)控加工。在加工過程中，為了執(zhí)行加工工件100的下一工步，機(jī)床200可執(zhí)行CNC控制數(shù) 據(jù)，該控制數(shù)據(jù)發(fā)出為了加工工件100更換刀具或收容刀具的設(shè)備的指令。因此，為了能在 機(jī)床200上加工出工件100，其中至少一個(gè)工步通過滾銑并利用滾銑刀固定裝置310自動(dòng)收 容、插入和/或鎖定具有滾銑刀310的滾銑設(shè)備300到銑刀頭210的收容裝置211，從而在 工件100上加工出齒輪110。而且，為了進(jìn)入另一加工路徑來加工工件100，機(jī)床200可通過收容刀具的刀具收容裝置來更換滾銑設(shè)備300。此外，本發(fā)明的實(shí)施例滾銑設(shè)備300能將第一滾銑刀310更換為第二滾銑刀或滾 磨刀，該第二滾銑刀具有在工件100上加工不同形狀齒輪110的不同刀刃形狀，在本實(shí)施例 中，將第一滾銑刀310更換為第二滾銑刀無需更換銑刀頭210上的滾銑設(shè)備300.總而言之，本發(fā)明提供機(jī)床200、滾銑設(shè)備300及在至少5軸機(jī)床200上加工具有 齒輪110的工件100的方法，通過5軸機(jī)床200上的程序控制使得加工具有齒輪的工件100 更高效、更精密，尤其是加工齒輪，例如正齒輪或各種齒型的錐齒輪(例如正齒、斜齒、圓弧 齒、漸開線齒、螺旋齒等)。而且，本發(fā)明可加工任何滾動(dòng)外形。因此，不能在只有最多3個(gè) 線性軸和1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的傳統(tǒng)滾銑機(jī)床上加工的齒形，可通過本發(fā)明的機(jī)床、滾銑設(shè)備或方 法進(jìn)行加工。相當(dāng)有利的是，本發(fā)明可使用標(biāo)準(zhǔn)的5軸通用銑鉆床或其它至少5軸機(jī)床制造具 有滾動(dòng)外形的工件，尤其是齒輪，而無需其它昂貴的專用機(jī)器，例如專門的滾銑機(jī)床。這里， 本發(fā)明的滾銑設(shè)備可通過程序控制自動(dòng)更換和/或以類似方式自動(dòng)鎖定到例如附件軸上。依據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動(dòng)滾銑刀310旋轉(zhuǎn)以從工件100上去除材料來形成齒輪110可通 過齒輪組來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)由可被整合到滾銑設(shè)備300的殼體的錐齒輪副，該齒輪組可被工作主 軸驅(qū)動(dòng)。在此，本發(fā)明提供一種加工夾持在機(jī)床200上的工件100以通過滾銑在工件100 上成形齒輪110的設(shè)備，尤其是一種在工件100上形成齒輪(例如正齒輪或錐齒輪)的設(shè) 備。該設(shè)備300包括至少5軸機(jī)床上的滾銑刀310，可通過機(jī)床的至少3個(gè)線性軸及至少2 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸相對(duì)工件100被移動(dòng)到任何需要的位置和/或方向。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種加工夾持在機(jī)床(200)上的工件(100)的設(shè)備，包括滾刀(310)，所述滾刀(310)去除工件(100)上的材料以通過滾銑在工件(100)上形成滾動(dòng)外形，尤其是齒輪(110)；以及滾刀收容裝置(320)，所述滾刀收容裝置(320)收容所述滾刀(100)；其特征在于銑刀頭固定裝置(330)，所述銑刀頭固定裝置(330)用于固定上述機(jī)床(200)的銑刀頭(210)的收容裝置(300)；其中，所述機(jī)床(200)包括至少5個(gè)軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述銑刀頭固定裝置(330)可通過鎖定 將所述設(shè)備(300)固定在所述機(jī)床(200)的所述銑刀頭(210)的所述收容裝置(211)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述銑刀頭固定裝置(330)可通過解鎖 從所述機(jī)床(200)的所述銑刀頭(210)的所述收容裝置(211)上釋放所述設(shè)備(300)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備還包括齒輪組，當(dāng)所述設(shè)備(300)固定在所述銑刀頭(210)的所述收容裝置(211)內(nèi)時(shí)，所述 齒輪組通過將轉(zhuǎn)動(dòng)從所述機(jī)床(200)的工作主軸(220)傳遞至所述滾刀(310)來驅(qū)動(dòng)所述 滾刀(310)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述齒輪組包括錐齒輪和/或具有銷的 支撐件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述機(jī)床(200)為數(shù)控機(jī) 床，當(dāng)所述設(shè)備(300)固定在所述機(jī)床(200)的所述銑刀頭(210)的所述收容裝置(211) 內(nèi)時(shí)，所述數(shù)控機(jī)床(200)可相對(duì)夾持在所述機(jī)床(200)上的工件(100)通過程序控制在 5個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度上同時(shí)移動(dòng)所述滾刀(210)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備(300)可被自動(dòng) 移動(dòng)到所述銑刀頭(210)的所述收容裝置(211)內(nèi)，從而固定在所述銑刀頭(210)的所述 收容裝置(211)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備(300)可被保存在所述機(jī)床 (200)的刀具庫(230)中直至所述設(shè)備(300)被固定在所述銑刀頭210的所述收容裝置(211)內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于收容在所述滾刀收容裝置 (320)內(nèi)的所述第一滾刀(310)可被自動(dòng)更換為第二滾刀。
10.一種加工夾持在至少5軸機(jī)床(200)上的工件(100)的機(jī)床，包括銑刀頭(210)，所述銑刀頭(210)包括收容刀具和/或收容具有刀具的刀具設(shè)備的收容 裝置(211)；工作主軸(220)，所述工作主軸(220)驅(qū)動(dòng)收容在所述銑刀頭(210)的所述收容裝置 (211)內(nèi)的刀具； 其特征在于所述機(jī)床(200)配備有如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(300)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的機(jī)床，其特征在于所述機(jī)床(200)可自動(dòng)將所述設(shè)備 (300)固定至所述銑刀頭(210)的所述收容裝置(211)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)床，其特征在于所述機(jī)床可自動(dòng)將所述設(shè)備(300)更 換成收容在所述銑刀頭(210)的所述收容裝置(211)內(nèi)的另一刀具，和/或所述機(jī)床可自 動(dòng)將所述設(shè)備(300)換成具有刀具并收容在所述銑刀頭(210)的所述收容裝置(211)內(nèi)的 刀具設(shè)備。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的機(jī)床，其特征在于所述機(jī)床(200)包括可 收容所述設(shè)備(300)和/或收容一個(gè)或多個(gè)滾刀(310)的刀具庫，所述刀具庫收容所述設(shè) 備(300)直至所述設(shè)備(300)被固定到所述銑刀頭(210)的所述收容裝置(211)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的機(jī)床，其特征在于所述機(jī)床(200)可將已 收容在所述滾刀收容裝置(310)內(nèi)的第一滾刀(320)自動(dòng)更換成第二滾刀。
15.一種通過滾銑制造具有齒輪的工件(100)的方法，其特征在于所述工件(100)在 如權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的至少5軸機(jī)床上加工以利用如權(quán)利要求1至9中任一 項(xiàng)所述的設(shè)備形成工件(100)的滾動(dòng)外形，尤其是齒輪(110)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種加工夾持在機(jī)床上的工件的設(shè)備、機(jī)床及方法。該設(shè)備包括從工件上去除材料以通過滾銑在工件上形成滾動(dòng)外形的滾刀以及收容滾刀的滾刀收容裝置，滾動(dòng)外形尤其指齒輪。該設(shè)備還包括將該設(shè)備固定在至少5軸機(jī)床的銑刀頭的收容裝置中內(nèi)銑刀頭固定裝置。
文檔編號(hào)B23F23/12GK101811206SQ201010128228
公開日2010年8月25日 申請日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日
發(fā)明者尤文卡斯滕·漢森, 托馬斯·勞切比勒, 約瑟夫·紐麥爾 申請人:德克爾馬霍普夫龍滕有限公司