專利名稱：多工位機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多工位機床，尤其涉及用于對工件進行金屬切削加工的多工位機床。
這類機床可在基本上無人參與的情況下，在對工件順序地完成相當大量的金屬切削加工作業(yè)中節(jié)省時間。
這種多工位機床已從德國專利DE3941480A1中公知。此機床有一個具體為一封閉的剛性箱的機座。在機箱內(nèi)配設一工件承載架，承載架可回繞一垂直分度軸線轉(zhuǎn)動，并在其外側(cè)有接受工件用的工件卡緊機構(gòu)。在機箱內(nèi)安裝有多個刀具塔。每個刀具塔都有一轉(zhuǎn)塔頭，轉(zhuǎn)塔頭被支承得可繞相對分度軸傾斜定位的一樞軸轉(zhuǎn)動。這些轉(zhuǎn)塔頭每個都被支承得使它們能對相應的工件進行趨近運動。
這種多工位機床在工件上形成回轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)如果不是根本不可能的話，也是不怎么合適的。
從德國專利DE2755755C2中了解到一旋轉(zhuǎn)自動機床，它有一個包圍一工件站的機座，在機座上，以可轉(zhuǎn)動方式支承著一個相對工件站定位的承載架。承載架可繞一垂直的分度軸線轉(zhuǎn)動，在其外周面上有一些工件夾緊機構(gòu)。用來加工工件的刀具主軸沿徑向延伸并裝在機座上。刀具主軸與工件卡緊裝置處在同一平面內(nèi)。
用這種機床很難，甚至根本不可能形成和加工出工件的彎曲的外表面，尤其是那種與工件對稱軸線同軸的曲面。
針對上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種機床，使之通過回轉(zhuǎn)傳送能在待加工工件上加工出曲面形狀，而且還允許有最通用的機械加工方案。
本發(fā)明的另一個目的是以這樣一種方式使機床具體化，使得會形成長切屑的材料亦能被處理加工，并且確保良好地排除切屑。
而且，機械加工出的工件具有盡可能的高的精度。
本發(fā)明的目的用由權(quán)利要求1的特征限定的多工位機床來實現(xiàn)。
其頂部同時設置有一組固定的主軸驅(qū)動件及具有工件主軸承載架封閉匣體使整個機床能夠結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高。這也有助于工件的加工精度的提高。
由該匣體環(huán)繞的加工區(qū)被從外面打開到足夠大，以致使加工期間產(chǎn)生的切屑、冷卻潤滑劑的飛沫、蒸汽能被收集，因而不會進入周圍環(huán)境。
隨著承載架的轉(zhuǎn)動，懸伸的工件主軸從一個工件站傳送到另一個工件站。在每一個工件站上，工件主軸可以與一主軸驅(qū)動件聯(lián)接，并由此而調(diào)定到轉(zhuǎn)動狀態(tài)中。在工件與各自工件站的固定的式旋轉(zhuǎn)的刀具進行結(jié)合時，懸裝在工件主軸下面的卡頭內(nèi)的工件就可以繞其縱軸線轉(zhuǎn)動。結(jié)果是，可以在相應的工件上形成和加工出回轉(zhuǎn)對稱表面或表面區(qū)域。
由于該可選擇的分度聯(lián)接機構(gòu)，繞分度軸轉(zhuǎn)動的工件主軸可根據(jù)所要求的工件程序而與固定的主軸驅(qū)動件的從動端聯(lián)接。主軸驅(qū)動件與工件主軸的分離減少了與承載架連接的零件的重量。主軸驅(qū)動件以固定方式由基本上是剛性設計的匣體承載。通向主軸驅(qū)動件的電力引入件是固定的。通向承載架的電力引入件可被省去，否則，電力通向承載架必須通過電刷環(huán)或類似物。
在承載架上不需有用于主軸驅(qū)動件的空間。此外，主軸驅(qū)動件安置在工件站的外面。
工件主軸相互平行地安置于星形承載架上，以便使它們確定出一個與分度軸同心的圓。給固定的主軸驅(qū)動件一個合適的位置，以確保在承載架的每個分度位置上，一個主軸驅(qū)動件每一次能與一個工件主軸連接。
由于在加工期間工件是被懸置的，這有助于切屑掉下。即使工件是由能形成長切屑的材料制成的情況下，也可保證切屑被除去。切屑靠其自身重量落下，不會纏繞在工件或刀具上。
可以配置一個送進和退出站位，在這個站位上的主軸驅(qū)動件最好能夠省略。送進和退出站用于以手動或機械方式將工件從所應用的工位上的卡緊卡頭中取下，并將毛坯插入卡頭。亦可附加地配備加工組件。
聯(lián)接機械推薦用強制性聯(lián)結(jié)器，如爪式連軸器或類似物。它們僅用較小的結(jié)構(gòu)體積和僅用較小的操作力就能傳遞相當高的力矩和輸出。如果需要，也可以配備摩擦聯(lián)結(jié)器，它們允許工件主軸和主軸驅(qū)動件即使在不同步轉(zhuǎn)動或非停止狀態(tài)下被連接。同步強制轉(zhuǎn)動聯(lián)結(jié)器也可以采用。
連接于主軸驅(qū)動件或工件主軸上的閘機構(gòu)允許工件主軸在從連接機構(gòu)上脫開和工件主軸轉(zhuǎn)位前有目的地停止。
為了能夠靈活地加工工件，如果在每個工件站上配置具有兩個可調(diào)整軸的至少一個刀具是有好處的。兩個可調(diào)整軸可以具體化為一個組合滑動架，滑動架配置有相應的控制機構(gòu)。最好刀具臺包括一個裝載一組刀具的刀具轉(zhuǎn)塔。如果需要，刀具可以用固定方式安置在刀具轉(zhuǎn)塔上。但是，刀具也可以以可轉(zhuǎn)動方式支承，并由配置在刀具轉(zhuǎn)塔內(nèi)的單獨的主軸驅(qū)動。在一個轉(zhuǎn)塔中可以配有一組相同的或不同的刀具。
每個工件站最好有兩個加工組件(刀具臺)，每個加工組件包括一個組合工作臺及一個刀具轉(zhuǎn)塔。
此外，在兩個工件站之間可以配置倒轉(zhuǎn)站或用倒轉(zhuǎn)站替代某一工件站。倒轉(zhuǎn)站從卡緊的卡頭中取出工件，使它們倒轉(zhuǎn)，然后再將它們以相反的位置卡緊到卡頭上。這樣可以以加工到工件的所有側(cè)面。
提高該多工位機床加工精度的結(jié)構(gòu)措施是將這一匣體具體化為一整體焊接機座。這樣的機座剛性好，且能吸收機加工中出現(xiàn)的所有力而無明顯變形，這就成為高加工精度的基礎(chǔ)。
如果在工件站中的匣體有進入窗口，那末手工換刀或進行其它維護工作就會易于進行。
本發(fā)明的示意性實施例展示于附圖中，附圖為

圖1是一多工位機床的一示意性平面圖，其一部份已經(jīng)剖去；圖2是沿圖1中II-II線剖切的圖1的多工位機床的示意性側(cè)示圖；圖3是沿圖1中III-III線剖切的圖1，2所示多工位機床的示意性側(cè)示圖；圖4是多工位機床的另一實施例的示意性平面圖，其一部份已剖去；圖5是沿圖4中V-V線剖切的圖4所示多工位機床的示意性平面圖；圖6是沿圖4之VI-VI線剖切的圖4所示多工位機床的剖視圖。
在圖1中看到的機床1具體為一個旋轉(zhuǎn)傳送機床即多工位機床。它具有一個具體為一整體焊接結(jié)構(gòu)的機座2，機座2構(gòu)成一剛性的自封閉匣體3。匣體3環(huán)繞一內(nèi)部空間4，它大致與周圍環(huán)境分隔開，在其內(nèi)有在圖2中可看到的以符號表示的工件5，工件5以金屬切削方式正在被加工。
匣體3具體為一整體焊接結(jié)構(gòu)，它構(gòu)成一扭曲力和彎曲力隔阻箱體。由于這種結(jié)構(gòu)，所有難免出現(xiàn)的力均被吸收而不產(chǎn)生會損害加工精度的撓曲。
匣體3借助于一中央基座31安裝在地板上中央基座31最好與匣體3焊在一起，并帶有許多排除切屑用的盛放機構(gòu)32，排除切屑用的機構(gòu)32可以分成切屑溜槽32a及皮帶傳送器32b。中央基座31使待只用一點兒調(diào)整力及只使匣體產(chǎn)生極小量變形力就能使此機床穩(wěn)固。
主軸承載架7以可轉(zhuǎn)動方式支承于在匣體3頂部內(nèi)的一垂直分度軸8。主軸承載架7為此目的配設一轉(zhuǎn)動齒輪，該齒輪可以以90°增量轉(zhuǎn)動承載架7并可將之鎖定，如果需要，也可以較小的增量轉(zhuǎn)動。為了將主軸承載架7鎖定于選定的分度位置。使用了一個與主軸承載架7連接的齒圈，齒圈可以與置于匣體3內(nèi)的一固定齒圈結(jié)合和脫開。
主軸承載架7在其外周上置有總數(shù)為4個的工件主軸9a-9d。每個工件主軸9均有一個以可旋轉(zhuǎn)方式支承的軸，其轉(zhuǎn)動軸線10(a、b、c、d)被定向為與分度軸8平行。在其下面，每個軸10均有一個用于接收工件5的一個卡緊卡頭11a、11b、11c及11d。在其頂部，每個軸10均與各自的爪式聯(lián)軸器12a、12b、12c及12d的半個連接器連接。這些聯(lián)軸器作為不同步轉(zhuǎn)動聯(lián)軸器，用于單獨地將各軸分別連接于主軸驅(qū)動件13b、13c及13d。主軸驅(qū)動件13以固定方式置于組合3的頂部。在它們的被驅(qū)動端，它們分別裝有相同的爪式聯(lián)軸器12a-12d的另一半。
主軸驅(qū)動件13最好是帶可調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度的電伺服馬達。此外，它們可以配設閘機構(gòu)，閘機構(gòu)使所用的從動端完全停止，閘機構(gòu)既可以配置在主軸馬達13上，亦可配置在工件主軸9上。爪式聯(lián)軸器12a，12b，12c及12d通過其一半聯(lián)軸器的軸向移動能彼此連在一起或脫開。在其嚙合位置上，聯(lián)軸器起著將力從主軸驅(qū)動件傳送到工件主軸9的作用。在其斷開狀態(tài)，聯(lián)軸器使各個主軸驅(qū)動件13的從動端與工件主軸分開，從而使主軸承載架7繞分度軸8轉(zhuǎn)動成為可能。
工件主軸9a，9b，9c及9d與分度軸8之間的距離全是一樣的。此外，工件主軸9a、9b、9c及9d以90°間隔彼此分開。工件主軸9和分度軸8之間的間距還與主軸驅(qū)動件13的從動端和分度軸8之間的間距相匹配。主軸驅(qū)動件也同樣以90°間隔安置。結(jié)果是隨著主軸承載架7以90°間隔轉(zhuǎn)動，所有三個主軸驅(qū)動件13b、13c及13d均可分別與在其下面的工件主軸9連接。
總數(shù)為3個的工件站14b，14c及14d配置在機床1上。每個工件站14有兩個刀具轉(zhuǎn)塔16，17，在圖2中可以看到用于工件站14C的刀具轉(zhuǎn)塔16C，17C。每個刀具轉(zhuǎn)塔都裝有一組刀具，在本例中是6把刀具，通過使轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動，各刀具可在工作位置與預備位置間來回轉(zhuǎn)換。為此，每個旋轉(zhuǎn)器均可環(huán)繞回轉(zhuǎn)軸線20被轉(zhuǎn)位，軸線20位于相對于工件回轉(zhuǎn)軸線10的圓周方向上。隨著轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)一圈，其刀具確定一個圓，在圖中此圓以點劃線表示。
刀具轉(zhuǎn)塔16，17支承在組合工作臺18上。每個工作臺18有兩個調(diào)整軸18a，18b，它們借助電動馬達彼此獨立地被調(diào)整。所有的組合工作臺18都有一個定向為與分度軸8平行的(即垂直的)調(diào)整軸18a，還有一調(diào)整軸18b，軸18b能使保持在刀具轉(zhuǎn)塔16，17中的刀具朝工件5運動或使之離開工件5。對于處在作用位置上的刀具，此運動方向是沿由工件5轉(zhuǎn)動所確定的回轉(zhuǎn)軸線的徑向的。調(diào)整軸18A和18B相互垂直，而且垂直于轉(zhuǎn)塔的回轉(zhuǎn)軸線20。
在工件站14中，匣體13有相應的通道，通道允許進入到位于工件站14內(nèi)的加工單元部份上的匣體3的內(nèi)部4。附加的進入孔允許人工接近刀具，刀具轉(zhuǎn)塔16，17，而且如果需要，還能接近工件5。
作為一工件站的替代，用于由人力或機器拆卸和遞送工件5的送進和退出站可以配設在工件主軸9的一停止位置處。在送進和退出站19，匣體3有一個可封閉的孔，通過此孔可以接近其內(nèi)部4。在不動的工件主軸9的下面配設一舉升臺21，舉升臺21可以接受工件5，并將它傳送到卡緊卡頭11。在送進和退出站不進行工件加工。
但是，在送進和退出站也可以配置一個具有一個或多個加工單元的工件站及一個主軸驅(qū)動件13a。在此種變型中，機床1有4個工件站14。
雖然，此匣體在各個側(cè)面均被封閉，而且它的孔均可用相應的門封閉，但如圖2及3所示，在此匣體下側(cè)有一用于排放所產(chǎn)生的切屑的孔22。切屑溜槽32a和皮帶傳送器32b與孔22連接，匣體3的底部以漏頭狀方式朝著溜槽下降，一個未示出的控制器控制著組合工作臺的伺服驅(qū)動，主軸驅(qū)動件13，爪式聯(lián)軸器12，主軸承載架7圍繞分度軸8的轉(zhuǎn)動，以及操作所需的所有的其它運動。
上述的機床工作過程如下一旦刀具已經(jīng)裝好，而且控制機構(gòu)已經(jīng)完全按編程工作，就如圖3所示那樣，將第一個工件5置于舉升工作臺21上，工作臺21將工件插入夾緊卡頭11。在控制機構(gòu)控制下，夾緊卡頭自動地卡緊工件，之后，主軸承載架7朝前分度90°?，F(xiàn)在工件主軸9就與主軸驅(qū)動件13連接，而且主軸驅(qū)動件獲得所期望的轉(zhuǎn)速。刀具轉(zhuǎn)塔16、17帶著它們的刀具現(xiàn)在就對工件5實施所期望的金屬切削加工作業(yè)。
通過朝前轉(zhuǎn)動刀具轉(zhuǎn)塔，就能按需要實施不同的機械加工作業(yè)。
在完成了在工件站14內(nèi)的所有加工作業(yè)后，所有的工件主軸9都停止，而且爪式聯(lián)軸器12被分離。然后使主軸承載架7朝前轉(zhuǎn)動90°，現(xiàn)在待加工工件就進入了工件站14c，在聯(lián)軸12c被接上后工件在這里被進一步加工。與此同時，在送進和退出站19中送入的另一個工件在工件站14b中被加工。
工件以這種方式順序通過工件站14b，14c和14d。在每一個工件站14中，工件被同時進行金屬切削加工。由于工件主軸9的垂直放置和工件5的懸置安裝，所產(chǎn)生的切屑向下掉落，并通過孔22被除去。由會形成長切屑的材料制成的工件也可以加工，這是因為重力有助于切屑落下。
機床1的經(jīng)過一些改動的一實施例展示在圖4，5及6中。由于零件的基本一致性，所有的零件均以與上一實施例相同的參考數(shù)目標引，但為了區(qū)別起見，在其上加撇。以上對結(jié)構(gòu)和功能的說明當然也對機床1′適用。
在此例中的匣體3配置有置于外部的單獨的可調(diào)支腳33，用以替代中央基座31。
一個基本的差別在于其上載有刀具轉(zhuǎn)塔16、17的組合工作臺18的布置。在機床1中，組合工作臺18的水平調(diào)整軸18B之走向不僅指向工件5的徑向，而且大致接近于沿匣體的徑向。在機床1′內(nèi)的組合工作臺18的水平調(diào)整軸18B大致位于匣體3′的周邊上。這樣做的優(yōu)點是，沿徑向相對工件5′可動的刀具轉(zhuǎn)塔16′和17′可與工件5徑向結(jié)合，但結(jié)合的位置除了同上述實施例那樣外，還可在相對的兩側(cè)。當調(diào)整軸18A′和18B′彼此取向互成直角時，水平調(diào)整軸18B′平行于轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)軸線20′，或者與此軸線同軸。
刀具轉(zhuǎn)塔16′，17′是空間分離開的，因此它們能接觸結(jié)合工件而不發(fā)生相互干涉。另一個優(yōu)點是，通過配置在匣體3′上的進入孔23′，更易于人工接近刀具和工件5′。如圖4所示，這種接近不會受到組合工作臺18′及其驅(qū)動件的阻礙。
在一個閉合的匣體3中，多工位機床1有一個可回繞一垂直分度軸8轉(zhuǎn)動的主軸承載架7。主軸承載架7配置有4個工件主軸，隨著主軸承載架7的轉(zhuǎn)動，工件主軸環(huán)繞分度軸8轉(zhuǎn)動，工件主軸9被垂直地安置，并以懸置方式安裝工件5。在每個分度位置上，工件主軸9均可被連接于主軸驅(qū)動件13。為了加工工件5，在每一個分度位置均設置加工機構(gòu)14。它們用不動的或轉(zhuǎn)動的刀具在每一個站位上加工工件5，而且在這些工件站上的加工是同時進行的。刀具最好夾持在支承于組合滑動臺18上的刀具轉(zhuǎn)塔16、17中。
權(quán)利要求
1 一種特別用于對工件(5)進行金屬切削加工的多工位機床(1)，具有一封閉的匣體(3)，它限定出一用于加工工件(5)的機加工區(qū)(4)，加工區(qū)與環(huán)境分隔開；具有一配置在匣體(3)頂部的主軸承載架(7)，以可轉(zhuǎn)動方式支承于一垂直分度軸(8)的該主軸承載架(7)可以按照要求被轉(zhuǎn)動至各個旋轉(zhuǎn)位置；具有一組工件主軸(9)，每個主軸均定向為與分度軸(8)平行，各主軸彼此間以等角間距排列且與分度軸(8)有同樣的間隔，并且有以懸裝方式容納工件(5)的卡緊卡頭(11)；具有一組固定的主軸驅(qū)動件(13)，其在匣體(3)頂部內(nèi)的從動端被安置得與分度軸(8)平行，其安置方式使工件主軸(9)能在主軸承載架(7)的各個旋轉(zhuǎn)位置上與主軸驅(qū)動件的從動端進行動作連接；具有可選擇地旋轉(zhuǎn)的連接器(12)，它們置于主軸驅(qū)動件(13)的從動端與工件主軸(9)之間，在脫開狀態(tài)，連接器(12)使主軸承載架(7)和由其承載的工作主軸(9)一起轉(zhuǎn)動，在其結(jié)合狀態(tài)，可將各主軸驅(qū)動件(13)及與主軸驅(qū)動(13)共同作用的工件主軸(9)連接在一起；以及有一組機加工機構(gòu)，它們分配給主軸驅(qū)動件(13)并且確定了工件站(14)。
2 如權(quán)利要求1所述機床，其特征在于，在匣體(3)中有一個送進和退出站(19)，用于傳送和卸下工件(5)。
3 如權(quán)利要求2所述機床，其特征在于，送進和退出站(19)被安置成在送進和退出時，工件機加工已被進行。
4 如權(quán)利要求1所述機床，其特征在于，連接器(12)是強制聯(lián)軸器。
5 如權(quán)利要求1所述機床，其特征在于，主軸驅(qū)動件(13)或工件主軸(9)每個均與一閘機構(gòu)連接。
6 如權(quán)利要求1所述機床，其特征在于，在每個工件站(14)中，至少配置一個具有兩個調(diào)整軸(18A，18B)的刀具臺。
7 如權(quán)利要求6所述機床，其特征在于，調(diào)整軸(18A，18B)是由組合工作臺(18)確定的，而每個組合工作臺(18)裝有一個刀具轉(zhuǎn)塔(16，17)。
8 如權(quán)利要求1所述機床，其特征在于，在匣體(3)中至少安置一個倒轉(zhuǎn)站，用于將懸裝在工件主軸(9)上的工件(5)倒轉(zhuǎn)。
9 如權(quán)利要求1所述機床，其特征在于，匣體(3)具體是一種整體焊接結(jié)構(gòu)。
10 如權(quán)利要求1所述機床，其特征在于，匣體(3)在工件站(14)處有一進入窗(23′)。
11 如權(quán)利要求1所述機床，其特征在于，具有三個工件站(14a，14b，14c)，一個單獨的送進和退出站(19)，四個由主軸承載架(7)支承的工件主軸(9)，而且這些工件主軸能從送進和退出站(19)開始依次地被轉(zhuǎn)位經(jīng)過工件站(14a，14b，14c)。
全文摘要
在一封閉的匣體內(nèi)，一多工位機床有一個能繞一垂直分度軸轉(zhuǎn)動的主軸承載架。主軸承載架上配置四個工件主軸，它們隨著主軸承載架轉(zhuǎn)動而繞分離軸轉(zhuǎn)動。工件主軸被垂直地置放而且以懸裝方式承載工件。在每一分度位置上，工件主軸被連接于主軸驅(qū)動件上。為了加工工件，在每個分度位置上均配置有加工機構(gòu)，加工機構(gòu)能用固定的或轉(zhuǎn)動的刀具加工旋轉(zhuǎn)著的工件。刀具最好夾持在支承于組合滑動臺上的刀具轉(zhuǎn)塔中。
文檔編號B23Q11/00GK1165071SQ9710290
公開日1997年11月19日 申請日期1997年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月17日
發(fā)明者H·瓦爾特 申請人:威齊格及弗蘭克特梅蒂克股份有限公司