本發(fā)明涉及一種機(jī)加工單元，特別是工作主軸，用于程序控制的機(jī)床或者用于程序控制的機(jī)床的主軸裝置，特別是用于銑削機(jī)床、銑削/車削機(jī)床、通用磨削機(jī)床、通用機(jī)床或計(jì)算機(jī)數(shù)控(cnc)機(jī)加工中心。

背景技術(shù)：

對(duì)于工件的機(jī)加工和/或制造，可通用的機(jī)床、特別是程序控制的或者能夠數(shù)控的機(jī)床是現(xiàn)有技術(shù)中公知的，例如銑削機(jī)床、通用銑削機(jī)床、通用機(jī)床和/或cnc機(jī)加工中心，其中常包括一個(gè)或多個(gè)承載工具的工作主軸，用于接納例如鉆孔和銑削工具。

在這樣的承載工具的工作主軸上，工具可通過工具接口被接納在工作主軸的接納裝置或工具容部上，以于是在工作主軸上被驅(qū)動(dòng)，所述工具接口例如為工具錐體，特別是莫氏錐體(morsetaper)、陡錐體或中空桿錐體。這些可為各種鉆孔或銑削工具、或者其它相應(yīng)夾持或固定到典型標(biāo)準(zhǔn)化工具接口或工具錐體的工具。

不過，根據(jù)現(xiàn)今在工件制造時(shí)的多層需求，也可以有利的是：對(duì)于在通用機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行銑削或鉆孔操作的傳統(tǒng)銑削或鉆孔工具而言可替代地或另外地，在通用機(jī)床處對(duì)工件還執(zhí)行另外的或可替代的磨削操作，為此常提供專用的程序控制磨削機(jī)床而使得：當(dāng)在通用機(jī)床上進(jìn)行銑削或鉆孔操作之后，通常不得不將工件夾持在專用程序控制磨削機(jī)床上進(jìn)行磨削操作；或者，當(dāng)在專用程序控制磨削機(jī)床上進(jìn)行磨削操作之后，通常不得不將工件常夾持在銑削機(jī)床或通用程序控制機(jī)床上進(jìn)行銑削或鉆孔操作。

鑒于以上考慮或問題，本發(fā)明的目的在于：開發(fā)或提供一種通用程序控制機(jī)床，使其除了常用的工件銑削和鉆孔操作以外也允許高效、準(zhǔn)確、和可靠的磨削操作，特別是例如當(dāng)在通用的程序控制機(jī)床上使用磨削工具(其常被構(gòu)造用于銑削和鉆孔操作)時(shí)；另一方面，優(yōu)選地不限制銑削和鉆孔操作的通用機(jī)加工選項(xiàng)，但優(yōu)選地仍確?，F(xiàn)今磨削操作的精度、效率和可靠性的要求，例如相比之下類似于甚至優(yōu)于在現(xiàn)有技術(shù)專用程序控制磨削機(jī)床上可實(shí)現(xiàn)的效率、精度和可靠性。

通用類型的機(jī)加工單元例如從de102013201328a1中獲知，其中用于銑削和鉆孔操作的傳感系統(tǒng)可容納在機(jī)床的工作主軸的端面上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明提供一種根據(jù)權(quán)利要求1的用于程序控制的機(jī)床上的主軸裝置或者一種對(duì)應(yīng)的具有用于程序控制的機(jī)床的工作主軸的機(jī)加工單元；根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求，還提供一種程序控制的機(jī)床，包括：多個(gè)這樣的根據(jù)本發(fā)明的用于程序控制的機(jī)床上的主軸裝置，或者一個(gè)或多個(gè)這樣的對(duì)應(yīng)的具有用于程序控制的機(jī)床的工作主軸的機(jī)加工單元。各從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種主軸裝置，用于程序控制的機(jī)床，包括：主軸殼體；工作主軸，其圍繞主軸軸線被可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述主軸殼體中并包括用于夾持工具接口的夾持裝置，所述工具接口插入所述主軸裝置的工具接納部分中并且適于保持銑削或鉆孔工具；和傳感裝置，其布置在所述主軸殼體上并包括至少一個(gè)結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器，所述結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器被構(gòu)造為探測(cè)在磨削操作過程中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲波或振動(dòng)。

在特別優(yōu)選和有利的實(shí)施例中，所述結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器被構(gòu)造為環(huán)形(或至少部分地為環(huán)形)的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器。

優(yōu)選地，所述環(huán)形的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器包括環(huán)形(或至少部分地為環(huán)形)轉(zhuǎn)子傳感部分和/或環(huán)形(或至少部分地為環(huán)形)定子傳感部分。

在特別優(yōu)選和有利的實(shí)施例中，可設(shè)置第一環(huán)元件和第二環(huán)元件，其中，所述第一環(huán)元件可優(yōu)選地固定連接到所述主軸殼體和/或所述第二環(huán)元件可優(yōu)選地固定連接到所述被可旋轉(zhuǎn)地安裝的工作主軸。優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器的至少一部分可被布置或保持在所述第一和第二環(huán)元件至少之一的之上或之中。

優(yōu)選地，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子傳感部分設(shè)置或保持在所述第二環(huán)元件之中或之上；和/或優(yōu)選地所述環(huán)形定子傳感部分設(shè)置或保持在所述第一環(huán)元件之中或之上。

優(yōu)選地，所述第二環(huán)元件優(yōu)選地以旋轉(zhuǎn)固定的方式(rotationallyfixedmanner)連接到所述主軸裝置的主軸頭桿(headshank)；所述主軸頭桿優(yōu)選地被可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述主軸殼體中或者被緊固到所述主軸殼體，特別是優(yōu)選地被可拆卸地固定。

在特別優(yōu)選和有利的實(shí)施例中，所述第二環(huán)元件的內(nèi)部分形成所述主軸裝置的所述工具接納部分的至少一部分。

優(yōu)選地，當(dāng)所述工具接口插入所述主軸裝置的所述工具接納部分中并利用所述夾持裝置夾持時(shí)，所述第二環(huán)元件的所述內(nèi)部分與所述工具接口的至少一部分接觸。這具有的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲音可從工具接口向環(huán)元件引導(dǎo)，結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器可布置在環(huán)元件之上或之中，特別是以無干擾方式。

優(yōu)選地，所述第一環(huán)元件以旋轉(zhuǎn)固定的方式被緊固到所述主軸殼體，特別優(yōu)選地被可拆卸地緊固。

在特別優(yōu)選和有利的實(shí)施例中，所述主軸裝置包括：多個(gè)主軸軸承。

所述結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器優(yōu)選地被布置在所述多個(gè)主軸軸承的最外的主軸軸承的面向所述主軸裝置的外側(cè)的一側(cè)上。特別優(yōu)選地，所述結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器被定位而使得：所述主軸軸承在所述主軸裝置中不被布置在沿從所述工具接納部分朝向所述結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲波的直接傳播方向上。

在進(jìn)一步的示例性方面，主軸裝置或其結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器可利用另外的(例如傳統(tǒng)的)結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器校準(zhǔn)，例如通過以下方式實(shí)現(xiàn)：通過除了主軸裝置的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器以外的第二結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器探測(cè)磨削工具的接觸，并比較傳感器信號(hào)以校準(zhǔn)主軸裝置的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器。在進(jìn)一步的示例性方面，主軸裝置和其結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器可利用另外的(例如傳統(tǒng)的)結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器校準(zhǔn)，例如通過以下方式實(shí)現(xiàn)：將第二結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器附接到擬機(jī)加工的工件或附接到機(jī)床的工件夾持機(jī)構(gòu)并且比較傳感器信號(hào)(例如在機(jī)加工或者測(cè)試工件的測(cè)試機(jī)加工的過程中)，以校準(zhǔn)主軸裝置的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器。

在進(jìn)一步的示例性方面，優(yōu)選地可提供一種在具有前述主軸裝置的通用機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行磨削機(jī)加工的方法，包括：使用磨削工具對(duì)一工件進(jìn)行磨削機(jī)加工，所述工件被夾持在所述機(jī)床的工件夾持機(jī)構(gòu)上，所述磨削工具被保持在工具接口上，所述工具接口被夾持在所述主軸裝置的所述工作主軸的所述夾持裝置上并插入所述主軸裝置的所述工具接納部分中；利用所述主軸裝置的所述傳感裝置的所述結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器探測(cè)磨削操作過程中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲波或振動(dòng)。

在進(jìn)一步的示例性方面，優(yōu)選地可提供一種在具有前述主軸裝置的通用機(jī)床上修整(dressing)磨削工具的方法，包括：在修整件(dressingpiece)上對(duì)磨削工具執(zhí)行修整操作，所述磨削工具被保持在工具接口上，所述工具接口被夾持在所述主軸裝置的所述工作主軸的所述夾持裝置上并被插入到所述主軸裝置的所述工具接納部分中；同時(shí)基于所述主軸裝置的所述傳感裝置的所述結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)而監(jiān)控所述修整操作。

附圖說明

圖1顯示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于程序控制的機(jī)床的機(jī)加工單元的示例性示意性的立體分解圖；

圖2a、2b、2c、2d顯示出根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的示例性實(shí)施例的用于程序控制的機(jī)床的機(jī)加工單元的示例性示意性的剖視圖或局部剖視圖；

圖3顯示出根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的示例性實(shí)施例的用于程序控制的機(jī)床的進(jìn)一步的機(jī)加工單元的示例性示意性的剖視圖或局部剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖更詳細(xì)描述本發(fā)明的示例。圖中相同或相似的元件可能通過相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示，不過有時(shí)也通過不同附圖標(biāo)記標(biāo)示。

不過，應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明絕非受限于或局限于以下所述的示例性實(shí)施例及其實(shí)施例，而是還包括對(duì)示例性實(shí)施例的修改方案，特別是在獨(dú)立權(quán)利要求范圍內(nèi)通過對(duì)所描述示例的特征的修改或者通過所描述示例的單個(gè)或多個(gè)特征的組合而涵蓋的方案。

圖1顯示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于程序控制的機(jī)床的機(jī)加工單元的示例性示意性的立體分解圖。

特別地，圖1顯示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于程序控制的機(jī)床(未示出)的工作主軸(特別是承載工具的工作主軸)的主軸裝置100的各部分的示例性示意性的立體分解圖。

所示包括工作主軸或主軸裝置100的示例性機(jī)加工單元例如被構(gòu)造為：對(duì)被夾持在機(jī)床的工件夾持機(jī)構(gòu)上的工件利用例如工具，特別是銑削和鉆孔工具，執(zhí)行銑削和/或鉆孔操作，所述工具在圖1中未示出，并且其可通常使用工具接口被夾持在工作主軸或主軸裝置上，工具接口可在工作主軸處更換(exchange)，并且由工作主軸或主軸裝置旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生或驅(qū)動(dòng)高旋轉(zhuǎn)速度的切削(chipping)運(yùn)動(dòng)。

一個(gè)或多個(gè)包括工作主軸或工作主軸的主軸裝置100的機(jī)加工單元可例如被提供為用于為機(jī)床的工件進(jìn)行機(jī)加工或制造或在機(jī)床處機(jī)加工或制造工件，特別是例如在程序控制的或能夠數(shù)控的機(jī)床上，所述機(jī)床例如為銑削機(jī)床、銑削/車削機(jī)床、通用銑削機(jī)床、通用機(jī)床、或cnc機(jī)加工中心，其包括一個(gè)或多個(gè)承載工具的工作主軸。

在這樣的承載工具的工作主軸上，工具可通過工具接口，諸如工具錐體，特別是莫氏錐體、陡錐體或中空桿錐體，被接納在工作主軸的接納裝置或工具容部上，以于是在工作主軸上被驅(qū)動(dòng)。這些可為各種鉆孔或銑削工具、或者其它相應(yīng)夾持或固定到典型標(biāo)準(zhǔn)化工具接口或工具錐體的工具。

根據(jù)圖1的機(jī)加工單元或主軸裝置100例如包括：主軸殼體1，主軸殼體1可附接到機(jī)床的其他部件或者可與其他部件組裝，特別是例如通過機(jī)床的主軸頭支架或旋轉(zhuǎn)頭實(shí)現(xiàn)，并可借助于環(huán)形法蘭2，環(huán)形法蘭2例如具有多個(gè)軸向孔2用以固定到或組裝到機(jī)床的其他部件。工作主軸15被可旋轉(zhuǎn)地安裝到殼體1內(nèi)。

機(jī)加工單元或主軸裝置100的截錐殼體部分4(其周壁中包括一個(gè)或多個(gè)向外開放的縱向槽5)例如固定到環(huán)形法蘭2的前側(cè)。縱向槽5例如延伸到接納槽6中，接納槽6例如形成在環(huán)形法蘭2中。縱向槽5及其延伸部(即，例如接納槽6)例如形成接納通道，用于在此接納導(dǎo)管5、6中被引導(dǎo)的電源和/或測(cè)量數(shù)據(jù)纜線(在圖1中未示出)，并可然后通過被可拆卸地固定到殼體部分4的成形板7覆蓋。

在圖1中，第一環(huán)元件10顯示在殼體部分4的端面之前，且例如可通過多個(gè)緊固件11(例如螺栓/螺釘)被可拆卸地固定到殼體部分4的端面。第一環(huán)元件10例如具有構(gòu)形(profiled)截面，并例如通過其右端面(即，特別是通過面向主軸的側(cè)面)被支撐在殼體部分4的左環(huán)形端面上，或者附接到或被可拆卸地固定到殼體部分4的左環(huán)形端面上。

在工作主軸的前端處，第二環(huán)元件16通過多個(gè)緊固件(例如柱螺栓)被可拆卸地固定到第一環(huán)元件10，其中，第二環(huán)元件16隨工作主軸共同旋轉(zhuǎn)，并可因而構(gòu)成轉(zhuǎn)子。

第二環(huán)元件16具有例如柱形的內(nèi)周表面和例如臺(tái)階狀的截面。第二環(huán)元件16通過環(huán)形蓋元件17覆蓋，環(huán)形蓋元件17利用緊固件(例如柱螺栓18)被可拆卸地固定到例如主軸的平面端表面，在端面上平面接觸且使工作主軸終止，而不覆蓋用于夾持工具柄的工具保持部。

接收和/或發(fā)送機(jī)構(gòu)(可用于非接觸式地發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)、傳感信號(hào)和/或動(dòng)力信號(hào))可例如容納在例如第一環(huán)元件10中。另外，電纜通路部分12(其與縱向槽5的纜線通道相對(duì)并可在組裝狀態(tài)下突出到此纜線導(dǎo)管中)例如設(shè)置在第一環(huán)元件10上，用于電連接到傳感系統(tǒng)(例如電源纜線和/或測(cè)量纜線到接收或發(fā)送機(jī)構(gòu)的連接)。

在第二環(huán)元件10中，可容納一個(gè)或多個(gè)傳感器。例如，這可為諸如振動(dòng)傳感器之類的傳感器，利用所述傳感器可沿軸向方向并沿周向方向探測(cè)主軸的或主軸頭的操作變形。各種類型的傳感器(例如壓力敏感的、電壓敏感的、或力敏感的傳感器)適合用作測(cè)量傳感器，以例如探測(cè)主軸對(duì)準(zhǔn)誤差和/或形狀改變。

傳感系統(tǒng)可選地包括評(píng)估裝置，評(píng)估裝置電耦合到各種傳感器，可評(píng)估以及存儲(chǔ)所獲得的數(shù)據(jù)，并可通過微處理器控制。利用這種傳感系統(tǒng)，切削工具的磨損率和可能因沖擊碰撞所致的對(duì)機(jī)床部件的損傷也可以被探測(cè)、存儲(chǔ)、和在機(jī)床控制系統(tǒng)中被相應(yīng)予以考慮。另外，使用振動(dòng)傳感器時(shí)，可基于測(cè)量信號(hào)的評(píng)估而執(zhí)行非平衡測(cè)量或者探測(cè)工作主軸的軸承的軸承損壞。

在殼體部分4的纜線通道5中被引導(dǎo)的纜線(測(cè)量和/或電源纜線)延伸到靜止的外環(huán)(第一環(huán)元件10)中，外環(huán)固定連接到主軸殼體部分4。在此外環(huán)(第一環(huán)元件10)中，可選地安置有用于電源和測(cè)量數(shù)據(jù)纜線的連接結(jié)構(gòu)，其中這種電源或測(cè)量纜線也可連接到被布置在靜止外環(huán)(第一環(huán)元件10)中的發(fā)送元件，發(fā)送元件的對(duì)應(yīng)部件(接收元件)可安置在隨所述主軸共同旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子環(huán)(第二環(huán)元件16)中。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，主軸裝置100被構(gòu)造為允許磨削操作，其中，利用可聯(lián)接的工具接口將磨削工具插入，而非銑削或鉆孔工具，所述磨削工具附接或夾持到工具接口，例如，磨削輪被附接或夾持到工具接口，以實(shí)現(xiàn)工具的平面和/或縱向磨削。

為通過在主軸裝置100上插入或更換的磨削工具對(duì)工件進(jìn)行機(jī)加工，主軸裝置的傳感系統(tǒng)被構(gòu)造為使得主軸裝置100的傳感器或傳感系統(tǒng)包括至少一個(gè)結(jié)構(gòu)負(fù)荷(structure-borne)聲學(xué)傳感器，結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器被構(gòu)造為探測(cè)結(jié)構(gòu)負(fù)荷音的聲音，所述結(jié)構(gòu)負(fù)荷的聲音由在工作上的磨削操作引起或產(chǎn)生并經(jīng)由磨削工具和工具接口被傳送到主軸裝置100的元件或部件。

如背景技術(shù)中所述，應(yīng)指出，表述“結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲音”(或聲發(fā)射或“ae”)描述結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲波或振動(dòng)在固體中的傳播，其中，縱波或振動(dòng)(特別是在固體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的波或振動(dòng))的傳播和/或橫波或振動(dòng)(特別是在固體表面上的波或振動(dòng))的傳播可在固體中發(fā)生，通常以不同傳播速度(結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲速度)進(jìn)行。

例如，結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲波典型地以超聲波范圍內(nèi)的頻率(特別是在約20khz至2mhz)發(fā)生，因而典型地處于人聽力的頻率范圍之外。例如，縱波或振動(dòng)在鋼中的傳播速度約為5000m/s，而橫波或振動(dòng)約為3100m/s。

結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器的典型測(cè)量范圍例如在50－900khz的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在100－400khz的范圍內(nèi)，尤其是減小諧振效應(yīng)。

特別地，在磨削操作的情況下(即，通過幾何形狀未限定的切削刃進(jìn)行的切削處理，其不同于通過幾何形狀限定的切削刃進(jìn)行的切削處理，例如銑削或鉆孔)，典型的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲音被引起，其在切削過程中當(dāng)工件與磨削工具接觸時(shí)在工件處產(chǎn)生，然后在工件中和在磨削工具中傳播，并被傳送到其他連接的元件。

這樣的振動(dòng)可利用結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器傳感地被探測(cè)，因而已經(jīng)能夠提供關(guān)于在機(jī)加工過程中通過幾何形狀未限定切削刃進(jìn)行的切削處理的信息，使得利用評(píng)估單元或機(jī)床控制器的診斷單元和數(shù)據(jù)監(jiān)控單元的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)測(cè)量允許對(duì)機(jī)加工操作和磨削處理過程中的處理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控或過程監(jiān)控。

對(duì)于磨削操作，例如可基于在機(jī)加工過程中或修整(dressing)操作過程中對(duì)結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)的監(jiān)控而探測(cè)或傳感：在磨削工具(具有幾何形狀未限定的切削刃)朝向擬機(jī)加工的工件移位的過程中和/或在工件朝向磨削工具移位的過程中，在磨削工具或磨削工具表面的第一磨粒(abrasivegrain)與工件的表面之間，何時(shí)/是否進(jìn)行第一接觸(所稱的第一切削探測(cè))。

這在對(duì)磨削工具進(jìn)行修整操作(通常不得不在專用修整裝置上進(jìn)行)時(shí)也是有利的，特別是因?yàn)?，基于在修整過程中對(duì)結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)的監(jiān)控，可以探測(cè)或傳感：在磨削工具(具有幾何形狀未限定的切削刃)朝向修整件(例如修整金剛石)移位的過程中和/或在修整件朝向磨削工具移位的過程中，在磨削工具或磨削工具表面的第一磨粒與修整件表面之間，何時(shí)/是否進(jìn)行第一接觸。

例如，除了基于結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)而探測(cè)第一接觸以外，在修整過程中還提供進(jìn)一步有利的選項(xiàng)：基于結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)，探測(cè)何時(shí)修整操作可終止；例如當(dāng)磨削工具的磨削表面完全修整時(shí)，這是因?yàn)?，這可通過連續(xù)的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)或傳感。

在此，機(jī)床的機(jī)加工控制可選地可具有：可易于由操作者起動(dòng)的自動(dòng)程序循環(huán)，其中，例如，在修整過程中，可在第一自動(dòng)循環(huán)步驟中以較大間隔步驟執(zhí)行自動(dòng)接近，直到基于結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)而在機(jī)床控制器處探測(cè)到第一接觸，以然后以較小間隔步驟自動(dòng)執(zhí)行實(shí)際修整處理，直到基于在機(jī)床控制器處探測(cè)的連續(xù)的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)而認(rèn)識(shí)到修整處理可終止，因此，機(jī)床控制器終止自動(dòng)循環(huán)，經(jīng)由用戶界面通知操作者自動(dòng)修整操作已經(jīng)終止。

在磨削工具朝向在機(jī)加工操作過程中擬機(jī)加工的工件實(shí)際接近的過程中，還可以想到，自動(dòng)傳輸循環(huán)被存儲(chǔ)在機(jī)床的機(jī)床控制器處，機(jī)床控制器可對(duì)于接近操作以程序控制方式自動(dòng)執(zhí)行所述自動(dòng)傳輸循環(huán)。在此情況下，有利的是，工件和磨削工具可相對(duì)于彼此移動(dòng)，而無需由操作者光學(xué)控制，其中，在第一自動(dòng)循環(huán)步驟中快速橫移，即，采取機(jī)床的一個(gè)或多個(gè)線性或圓軸的高移位速度，它們自動(dòng)移動(dòng)到安全位置(例如預(yù)設(shè)的安全距離)，從而然后在第二自動(dòng)循環(huán)步驟中進(jìn)行接近操作，利用小間隔步驟的自動(dòng)接近(空氣磨削)而移動(dòng)，直到基于結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)在機(jī)床控制器處探測(cè)到第一接觸，因此，實(shí)際程序控制機(jī)加工操作起動(dòng)，例如自動(dòng)起動(dòng)或者通過操作者的人工起動(dòng)指令起動(dòng)。

如果機(jī)床控制器基于探測(cè)到的連續(xù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)而認(rèn)識(shí)到由于獲取到所希望的磨削工件表面特性(部件完全磨削完成)而可以終止機(jī)加工操作，則實(shí)際磨削操作可自動(dòng)終止，因此，機(jī)床控制器終止自動(dòng)機(jī)加工操作，通過用戶界面通知操作者自動(dòng)機(jī)加工操作終止。

另外，來自結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)輸出可另外用于碰撞監(jiān)控(不需要另外的碰撞傳感器)，用于尺寸偏小探測(cè)(尺寸偏小的過小工件)、用于棄置尺寸偏小的工件、和/或用于過程視覺化(例如用于隨后的過程分析或誤差分析)。在優(yōu)選實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器信號(hào)和/或基于結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)評(píng)估的一個(gè)或多個(gè)評(píng)估參數(shù)可顯示或圖示在機(jī)床數(shù)控器的操作界面或用戶界面上或者在機(jī)床控制主控臺(tái)的監(jiān)視器上。

在根據(jù)圖1的優(yōu)選實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器設(shè)置在主軸裝置100上，其特別地可優(yōu)選地被構(gòu)造為環(huán)形的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器。

這具有以下優(yōu)點(diǎn)：在磨削操作過程中，當(dāng)磨削工具通過工具接口被更換或接納在主軸裝置100上時(shí)，利用能夠?qū)崿F(xiàn)的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲音測(cè)量或探測(cè)，可執(zhí)行磨削操作，其中探測(cè)到的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)可有利地例如用于磨削處理或?qū)ζ浔O(jiān)控、用于第一切削探測(cè)或傳感第一接觸、用于修整或整形處理(可選地根據(jù)前述自動(dòng)程序循環(huán))、和/或用于磨削工具相對(duì)于工件的自動(dòng)接近或調(diào)節(jié)(可選地根據(jù)前述自動(dòng)程序循環(huán))。這樣，即使在具有承載工具的工作主軸的通用機(jī)床上(其常被設(shè)置用于銑削和鉆孔操作)，另外的磨削操作有利地可以實(shí)現(xiàn)，其中，磨削操作所必要的處理可容易地、可靠地、安全帶、自動(dòng)地、或半自動(dòng)地、以高準(zhǔn)確度和效率執(zhí)行。

不過，在另外將結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器設(shè)置到通用機(jī)床(常用于銑削和鉆孔操作)的工作主軸上的情況下，在功能上對(duì)銑削和鉆孔操作不存在限制，從而提供通用機(jī)床及其可行應(yīng)用的特定有利的進(jìn)一步的優(yōu)化方案。相反地，甚至?xí)a(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，這是因?yàn)椋Y(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器也可在銑削和鉆孔操作中使用，例如探測(cè)主軸上的軸承損壞，或用于碰撞探測(cè)。這樣，例如，在示例性實(shí)施例中，甚至可以省略其它常常需要的碰撞傳感器或振動(dòng)傳感器。

在根據(jù)圖1的示例性實(shí)施例中，優(yōu)選地，一個(gè)環(huán)形的結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器被安裝，其包括優(yōu)選地為環(huán)形(或優(yōu)選地至少部分地為環(huán)形)的轉(zhuǎn)子傳感部分和優(yōu)選地為環(huán)形(或優(yōu)選地至少部分地為環(huán)形)的定子傳感部分，其中，轉(zhuǎn)子傳感部分優(yōu)選地被布置、附接和/或集成到外第二環(huán)元件16上，和/或其中定子傳感部分優(yōu)選地被布置、附接和/或集成到內(nèi)第一環(huán)元件上。

在此，定子傳感部分和轉(zhuǎn)子傳感部分優(yōu)選地以一定方式布置而使得：氣隙被形成在靜止的定子傳感部分與可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子傳感部分之間，其中，在定子傳感部分與轉(zhuǎn)子傳感部分之間無需接觸的情況下發(fā)送傳感器信號(hào)。

圖2a、2b、2c、2d顯示出根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的示例性實(shí)施例的用于程序控制的機(jī)床的機(jī)加工單元的示例性示意性的剖視圖或局部剖視圖。

特別地，圖2a至2d是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于程序控制的機(jī)床的工作主軸(特別是承載工具的工作主軸)的主軸裝置100的各部分的示例性示意性的局部剖視圖。

根據(jù)圖2a至2d的示例性實(shí)施例的主軸裝置100例如包括：工作主軸的主軸殼體的主軸殼體元件4。在主軸殼體元件4的內(nèi)部中，例如，工作主軸的主軸頭桿20利用軸承元件21(示例性顯示為球軸承)圍繞主軸軸線被可旋轉(zhuǎn)地安裝。主軸頭桿20通過主軸驅(qū)動(dòng)器(未示出)能夠被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。

另外，主軸頭桿20例如被構(gòu)造為中空桿，在其內(nèi)區(qū)段中布置有夾持裝置的夾持棒22a，用于夾持工具接口，在此例如用于夾持被構(gòu)造為中空桿錐體200的工具接口。在夾持棒22a的在向外背向主軸的側(cè)上的一端部分處，夾持棒22a例如包括夾持頭22b，夾持頭22b例如與夾持棒22a集成形成，不過在進(jìn)一步的示例性實(shí)施例中也可作為獨(dú)立的部分被附接到夾持棒22a。另外，夾持裝置包括：多個(gè)夾持卡盤元件22c，夾持卡盤元件22c被構(gòu)造為：當(dāng)夾持棒22a沿主軸軸線方向被拉入主軸內(nèi)時(shí)夾持工具錐體(在此例如為中空桿錐體200)，以夾持工具錐體。

這特別地顯示或例示在圖2a至2b的概要圖中，其中，處于未夾持狀態(tài)下(即，當(dāng)夾持棒22a沿圖2a中箭頭方向延伸時(shí))的中空桿錐體200可插入到工作主軸上形成的工具容部中或者附接到夾持頭22b(圖2b)，并且可然后當(dāng)具有夾持頭22b的夾持棒22a沿主軸軸線方向(即，沿圖2b中箭頭的方向)縮回到主軸內(nèi)部中時(shí)，中空桿錐體200利用被夾持頭22b迫使分開的夾持卡盤元件22c而夾持。

例如，與密封元件連接的供應(yīng)管元件23(例如管、小管或軟管)設(shè)置在軸向中空夾持卡盤22a的內(nèi)部中，在優(yōu)選實(shí)施例中，經(jīng)由供應(yīng)管元件23而提供內(nèi)部冷卻潤滑劑饋給，至中空桿錐體200或者可選地由此經(jīng)過而至被夾持或附接到中空桿錐體200的工具。

在此，在圖2a至2b中，磨削工具300(特別地，例如為磨砂輪)附接到中空桿錐體200，或者利用夾持元件401、402通過盤404和緊固件403緊固。在此，磨削工具300附接到工具接口，即，附接到示例性的中空桿錐體200，僅以簡化方式顯示，更復(fù)雜的附接(其特別地裝備有進(jìn)一步的緊固機(jī)構(gòu))是可想到的和有利的。例如，磨砂輪300與中空桿錐體200的主體的軸向距離也可在進(jìn)一步的示例性實(shí)施例中通過進(jìn)一步的中間元件而增大。

根據(jù)示例性實(shí)施例，主軸裝置100進(jìn)一步包括：結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器500，其布置在主軸裝置100的端面上，用于基于結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲音而探測(cè)結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)信號(hào)，結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲音在通過磨削工具300對(duì)工件機(jī)加工的過程中在工件和磨削工具300中傳播并經(jīng)由工具接口(例如中空桿錐體200)而傳送到主軸裝置100的元件和部件。

有利地且示例性地，結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器500被構(gòu)造為環(huán)形結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器500，并包括示例性的環(huán)形轉(zhuǎn)子傳感部分501和示例性的環(huán)形定子傳感部分502。

環(huán)形的定子傳感部分502布置在內(nèi)環(huán)元件10(第一環(huán)元件)上，轉(zhuǎn)子傳感部分501布置在外環(huán)元件16(第二環(huán)元件)上。在此，環(huán)形定子傳感部分502、內(nèi)環(huán)元件10、轉(zhuǎn)子傳感部分501、外環(huán)元件16沿軸向?qū)?zhǔn)，并在主軸軸線上沿軸向居中，其中，特別地，外環(huán)元件16在主軸圍繞主軸軸線旋轉(zhuǎn)的過程中隨轉(zhuǎn)子傳感部分501共同旋轉(zhuǎn)。

在端面上，內(nèi)環(huán)元件10固定到主軸殼體部分4或主軸殼體元件4，特別地，優(yōu)選地被可拆卸地固定(例如，用于在維護(hù)、損壞或磨損情況下的簡單更換、或者用于修理傳感系統(tǒng))。

在端面上，外環(huán)元件16固定到主軸頭軸20，如2a至2d中所示，并與主軸頭軸20的端部分一起形成工具容部或工具接口容部，用于接納工具接口，即，例如用于接納中空桿錐體200或其它工具錐體，例如莫氏錐體或陡錐體。

在此，定子傳感部分502和轉(zhuǎn)子傳感部分501以及兩個(gè)環(huán)元件16、10被布置為使得氣隙形成在靜止的定子傳感部分502與可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子傳感部分501之間或者在環(huán)元件10和16之間，其中，在定子傳感部分502與轉(zhuǎn)子傳感部分501之間無需接觸的情況下發(fā)送傳感器信號(hào)。

外環(huán)元件16特別地優(yōu)選地被可拆卸地固定(例如，用于在維護(hù)、損環(huán)或磨損情況下的簡單更換、或者用于修理傳感系統(tǒng))。

在此，圖2d顯示出示例性情況，其中，結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器500的轉(zhuǎn)子傳感部分501以及外環(huán)元件16從主軸裝置100中移除或者從與主軸裝置100的附接中松脫。

在一方面，這允許結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器的更換或維護(hù)，不過進(jìn)一步的巨大優(yōu)點(diǎn)在于，外環(huán)元件10且可選地還有內(nèi)環(huán)元件16用作另外的阻尼元件，例如當(dāng)在機(jī)床的工作主軸處發(fā)生意外碰撞時(shí)，其中，在輕度至中度碰撞的情況下，有利的是，環(huán)元件(其更換簡單且廉價(jià))隨傳感系統(tǒng)損壞，而不是在工作主軸處可能發(fā)生修理困難且昂貴的損壞(即使在輕微碰撞時(shí))，傳統(tǒng)的主軸裝置有時(shí)就是這種情況。

另外，在進(jìn)一步的示例性實(shí)施例中(類似于圖1)，一個(gè)或多個(gè)另外的環(huán)形蓋元件設(shè)置在外環(huán)元件16的端面上，其結(jié)果是：阻尼功能進(jìn)一步增強(qiáng)，或者，可提供進(jìn)一步的盤元件25，其布置在殼體部分4與環(huán)元件10之間用于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)阻尼作用。

最后，應(yīng)注意，結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器500在主軸的或者主軸殼體1或4的端面上的定位，提供如下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲波或振動(dòng)可以幾乎無干擾地經(jīng)由被接納和夾持的工具接口200而發(fā)送到結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器500，因而能夠使不易受干擾的結(jié)構(gòu)負(fù)荷信號(hào)探測(cè)成為可能。

在此，將結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器500定位在主軸的最外軸承或最外軸承元件的面向主軸外側(cè)的一側(cè)上是特別有利的，這是因?yàn)椋瑢⒔Y(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器500定位在主軸內(nèi)部中可能至少導(dǎo)致：當(dāng)結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲波從工具接口向結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器的位置的傳播的方向經(jīng)過或至少接近于軸承時(shí)會(huì)探測(cè)到結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲音或振動(dòng)的不希望出現(xiàn)的干擾。

提供特別優(yōu)選的實(shí)施例，特別地，當(dāng)工具容部以一定方式構(gòu)造而使得工具接口在夾持狀態(tài)下接觸工具容部中的環(huán)元件(結(jié)構(gòu)負(fù)荷聲學(xué)傳感器500的轉(zhuǎn)子傳感部分501布置在其中)，其中，特別地，環(huán)元件的內(nèi)部分優(yōu)選地形成主軸裝置的至少一個(gè)工具接納部分或者至少參與(partake)其形成過程。

圖3顯示出根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的示例性實(shí)施例的用于程序控制的機(jī)床的進(jìn)一步的機(jī)加工單元的示例性示意性的剖視圖或局部剖視圖。

特別地，圖3顯示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于程序控制的機(jī)床(未示出)的工作主軸(特別是承載工具的工作主軸)的進(jìn)一步的主軸裝置100的各部分的示例性示意性的局部剖視圖。

在此，根據(jù)圖3的主軸裝置100的部件和元件以與根據(jù)前述示例性實(shí)施例的示例性實(shí)施例中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示，不同之處主要僅在于相應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)實(shí)施例，因此，在此參照對(duì)附圖、特別是圖2a至2c的描述，基本上類似地可用于圖3，特別是考慮到相同附圖標(biāo)記的情況時(shí)。

本發(fā)明不限于以上所示的示例性實(shí)施例，而是還可延伸到變例、修改方案以及前述特征和示例性實(shí)施例的組合。例如，傳感系統(tǒng)的評(píng)價(jià)單元可在功能上和/或在結(jié)構(gòu)上集成到內(nèi)環(huán)中，即，集成到第二環(huán)元件中或集成到轉(zhuǎn)子中。不過，傳感系統(tǒng)的評(píng)價(jià)單元也可布置在主軸的或主軸殼體的外部件之外或之中，并可經(jīng)由纜線連接到傳感系統(tǒng)，且可選地可甚至在機(jī)床控制器中實(shí)現(xiàn)。