再調(diào)整系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種調(diào)整系統(tǒng),該調(diào)整系統(tǒng)包括推進(jìn)頭(2),其中,刀具(8)能夠通過(guò)刀架滑臺(tái)(4)在推進(jìn)方向上移動(dòng),刀架滑臺(tái)(4)被通過(guò)至少一個(gè)壓電致動(dòng)器(34)調(diào)整。
【專利說(shuō)明】再調(diào)整系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的再調(diào)整系統(tǒng)。
[0002]這種類型的再調(diào)整系統(tǒng)用于,例如,在刀具磨損情況下的再調(diào)整或在對(duì)工件內(nèi)外輪廓進(jìn)行精加工情況下的再調(diào)整,其中,所述輪廓能夠具有柱形、偏心或非圓的形狀。
【背景技術(shù)】
[0003]DE 10 2007 017 800 Al公開(kāi)了一種再調(diào)整系統(tǒng),其中主軸支撐著膜傾斜頭,由此切削刃在徑向上可調(diào),從而,例如,將在活塞螺栓的縱軸中的圓形、橢圓形和/或喇叭形形狀或任何其它適當(dāng)?shù)男螤钯x予小的連桿孔。膜傾斜頭被經(jīng)由線性地可調(diào)致動(dòng)器調(diào)整,也稱為拉桿,經(jīng)由拉桿支撐切削刃并被可操作地連接至膜的工具頭,能夠相對(duì)于主軸軸線傾斜,從而產(chǎn)生徑向的調(diào)整。拉桿被支撐在主軸中并與主軸一起旋轉(zhuǎn)。拉桿的后端部分被引導(dǎo)出主軸,并被經(jīng)由在可由致動(dòng)器調(diào)整的滑臺(tái)上的支承布置支撐在那里。在已知的解決方案中,主軸被經(jīng)由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)馬達(dá)被布置為平行于主軸軸線,并經(jīng)由帶驅(qū)動(dòng)等可操作地連接至主軸。為了孔的精加工,調(diào)整裝置必須被構(gòu)造使得可以實(shí)現(xiàn)直徑公差< IT6。要被機(jī)加工表面的圓度、圓柱度或直度必須達(dá)到多達(dá)為3μ的值。而且,必須能夠產(chǎn)生在幾μ的范圍內(nèi)的輪廓形狀和/或限定的橢圓度。
[0004]所述方案的缺點(diǎn)是,在設(shè)備中需要相當(dāng)大的結(jié)構(gòu)空間和轉(zhuǎn)向力,用于主軸傳動(dòng)以及拉桿的支承。另一缺點(diǎn)在于通過(guò)拉桿傳熱。
[0005]在DE 44 01 496 C3中描述了一種用于機(jī)加工圓形、非圓形和/或非柱形輪廓的調(diào)整裝置,其中,切削刃的調(diào)整裝置被經(jīng)由包括壓電轉(zhuǎn)換器的頭執(zhí)行。在已知的再調(diào)整系統(tǒng)中,頭基本為U型,壓電致動(dòng)器被布置在U型頭的固定支腿中,并且作用在可彈性撓曲的支腿上,切削刃被保持在該支腿處。通過(guò)使壓電致動(dòng)器變形,可彈性撓曲支腿和因此切削刃能夠被在徑向上調(diào)整。此方案的缺點(diǎn)是,刀架必須被構(gòu)造為具有彈性使得特別是在高切割效率的情況下,不能確保精加工所需的質(zhì)量。另一缺點(diǎn)是,U型刀架需要相當(dāng)大的結(jié)構(gòu)空間。而且,不利的是,由于U型刀具頭,引起機(jī)加工精度能夠進(jìn)一步惡化的不平衡,在調(diào)整或致動(dòng)時(shí)產(chǎn)生。
[0006]另一方面,本發(fā)明的目的是提供一種適于精加工的再調(diào)整系統(tǒng),該再調(diào)整系統(tǒng)在最優(yōu)剛度和最小不平衡方面是優(yōu)秀的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]該目的通過(guò)包括權(quán)利要求1的特征的再調(diào)整系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
[0008]本發(fā)明有利的進(jìn)一步發(fā)展是從屬權(quán)利要求的主題內(nèi)容。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的再調(diào)整系統(tǒng)包括推進(jìn)頭,推進(jìn)頭支撐切削刃,并被構(gòu)造為具有用于徑向地調(diào)整切削刃的壓電致動(dòng)器。推進(jìn)頭包括在推進(jìn)方向上可調(diào)的刀架滑臺(tái),刀架滑臺(tái)可操作地連接至切削刃并可經(jīng)由壓電式致動(dòng)器(下文稱為壓電致動(dòng)器)沿著導(dǎo)軌在前進(jìn)方向上移動(dòng),。[0010]通過(guò)引導(dǎo)刀架滑臺(tái),壓電致動(dòng)器的調(diào)整運(yùn)動(dòng)被最精確地轉(zhuǎn)換為推進(jìn)運(yùn)動(dòng),其中,能夠避免現(xiàn)有技術(shù)需要的推進(jìn)頭組成部件的撓曲所導(dǎo)致的不精確。根據(jù)本發(fā)明的布置,具有刀架滑臺(tái),刀架滑臺(tái)由壓電致動(dòng)器調(diào)整,刀架滑臺(tái)在最優(yōu)剛度方面是優(yōu)秀的,其中,由于精確的引導(dǎo)所以能夠?qū)崿F(xiàn)非常精確的調(diào)整。而且,這種設(shè)計(jì)允許將刀架滑臺(tái)布置為相對(duì)于主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線最大限度地對(duì)稱,使得在開(kāi)始時(shí)描述的現(xiàn)有技術(shù)中的不可避免的不平衡被最小化。在這種情況下,壓電致動(dòng)器的有效方向優(yōu)選地在推進(jìn)方向上延伸。
[0011]在本發(fā)明的實(shí)施例中,刀架滑臺(tái)在原位置的方向上被經(jīng)由反作用力元件偏壓。然后壓電致動(dòng)器抵消所述偏壓。
[0012]如果反作用力元件由彈簧或彈簧組件形成,那么該再調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單。
[0013]例如,所述彈簧組件能夠被布置為平行于壓電致動(dòng)器,使得再調(diào)整系統(tǒng)具有非常緊湊的設(shè)計(jì)。
[0014]為了增加調(diào)整行程和/或調(diào)整力,多個(gè)壓電致動(dòng)器能夠被布置為彼此并聯(lián)或串聯(lián),使得各個(gè)壓電致動(dòng)器的調(diào)整行程或由各個(gè)壓電致動(dòng)器施加的調(diào)整力增加。
[0015]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中,包括至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器的兩個(gè)單元被布置為彼此并聯(lián),所述至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器被布置為機(jī)械地串聯(lián)。
[0016]當(dāng)反作用力元件被布置在兩個(gè)壓電致動(dòng)器單元之間對(duì)稱的平面中時(shí),這是優(yōu)選的變體。
[0017]當(dāng)用于刀架滑臺(tái)的導(dǎo)軌一方面被通過(guò)反作用力元件的支撐限定,并且另一方面被通過(guò)壓電致動(dòng)器的支撐限定,使得所述支撐也限定刀架滑臺(tái)的調(diào)整行程時(shí),該再調(diào)整系統(tǒng)具有特別簡(jiǎn)單和緊湊的設(shè)計(jì)。
[0018]為了使得由碎屑、冷卻劑/潤(rùn)滑劑等引起的污染最小化,導(dǎo)軌被通過(guò)蓋與工作腔分隔開(kāi)。
[0019]在本發(fā)明的實(shí)施例中,再調(diào)整系統(tǒng)的推進(jìn)頭被設(shè)計(jì)為包括HSK (空心柄錐)夾持系統(tǒng),用于夾持被構(gòu)造為包括切削刃的刀具。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0020]下文中,本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將通過(guò)附圖的方式被詳細(xì)地圖示,其中:
[0021]圖1示出了再調(diào)整系統(tǒng)的第一實(shí)施例的高度示意化的對(duì)角截面;
[0022]圖2示出了根據(jù)圖1的再調(diào)整系統(tǒng)的縱向截面;
[0023]圖3示出了再調(diào)整系統(tǒng)的另外實(shí)施例的對(duì)角截面;
[0024]圖4示出了根據(jù)圖3的再調(diào)整系統(tǒng)的縱向截面;以及
[0025]圖5是根據(jù)圖3的再調(diào)整系統(tǒng)的頂部剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在圖1和2中示出了根據(jù)本發(fā)明的再調(diào)整系統(tǒng)I的截面A-A和B_B。再調(diào)整系統(tǒng)被安裝到機(jī)加工刀具或機(jī)加工單元的馬達(dá)主軸。再調(diào)整系統(tǒng)I包括推進(jìn)頭2,在推進(jìn)頭2中刀架滑臺(tái)4在調(diào)整方向上被可移動(dòng)地引導(dǎo)。例如,刀架滑臺(tái)4包括刀架6,能夠通過(guò)HSK (空心柄維)夾持系統(tǒng)將刀具8插入到保持器6中。
[0027]在已知的實(shí)施例中,刀具8支撐徑向上凸出的切削刃10,其可通過(guò)刀架滑臺(tái)4在徑向上的適當(dāng)?shù)囊莆灰允境龅某叽鏩調(diào)整(參見(jiàn)圖2)。夾持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、刀架6和刀具8在現(xiàn)有技術(shù)中已知,所以省略更詳細(xì)的解釋。
[0028]推進(jìn)頭2包括結(jié)構(gòu)12,在結(jié)構(gòu)12中刀架滑臺(tái)4在徑向上是可調(diào)的(在圖1和圖2的豎直方向)。為了在刀具主軸(在圖1和圖2中沒(méi)有示出)上安裝,結(jié)構(gòu)12被構(gòu)造為具有安裝凸緣14,在安裝凸緣14上形成有安裝孔16,安裝孔16的孔分布和其圓環(huán)中心對(duì)應(yīng)于沒(méi)有示出的刀具主軸的接納部。使得結(jié)構(gòu)12能夠被布置在刀具主軸處。在結(jié)構(gòu)12中,用于刀具滑動(dòng)臺(tái)4的平行導(dǎo)軌18被形成為用于在調(diào)整方向Z上引導(dǎo)刀架滑臺(tái)4。導(dǎo)軌18大體包括與在調(diào)整方向Z上平行地延伸的兩個(gè)橫向?qū)к?0、22。移位被通過(guò)兩個(gè)支持部件24,26限定,刀架滑臺(tái)在相應(yīng)的端部位置處抵靠?jī)蓚€(gè)支持部件24、26。平行于圖1中投影平面,刀架滑臺(tái)4在結(jié)構(gòu)12的支撐部28上被引導(dǎo)并在工作空間的方向上被蓋住,即朝向切削刃10,被主要用作導(dǎo)軌的蓋31蓋住,而且阻止碎屑和/或冷卻劑和/或潤(rùn)滑劑或其它的雜質(zhì)進(jìn)入到引導(dǎo)區(qū)域中。蓋31優(yōu)選地連接至刀架滑臺(tái)4。
[0029]圖1示出了圖2中沿著線A-A的截面,根據(jù)圖1,經(jīng)由為彈簧30形式或彈簧組件形式的反作用力元件,刀架滑臺(tái)4被偏壓在上支撐部件26的方向上。彈簧30被支撐在下支撐部件24上,并且其自由端部部分伸入到刀架滑臺(tái)4的保持空間32中并鄰近所述保持空間32的端面,以便在朝向支撐部件26的所述的方向上偏壓刀架滑臺(tái)4。支撐部件26支撐壓電致動(dòng)器34,壓電致動(dòng)器34繼而伸入到刀架滑臺(tái)4的壓電接納部36中。這種壓電驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器具有特定的伸展和縮回行程,并連接至機(jī)加工刀具或機(jī)加工單元的適當(dāng)?shù)目刂疲渲?,與關(guān)聯(lián)的軸線例如Z軸線同步,并且刀具主軸的速度能夠被執(zhí)行。經(jīng)由機(jī)加工控制,在刀具主軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,壓電致動(dòng)器34被主要地驅(qū)動(dòng),從而拓展(exploit)調(diào)整/致動(dòng)范圍。所述壓電致動(dòng)器的功能從在開(kāi)始時(shí)描述的現(xiàn)有技術(shù)中已知,所以在此方面,也省略進(jìn)一步的解釋。重要的是,當(dāng)施加電壓時(shí)這種壓電元件可變形,從而經(jīng)由這種形狀的變化,完成調(diào)整。在這種情況下,由于根據(jù)圖1中示出的壓電致動(dòng)器34的伸展的系統(tǒng)壓縮力,能夠通過(guò)壓電元件施加,該壓縮力高于拉伸力(對(duì)應(yīng)于圖1中的壓電致動(dòng)器34的縮短)。為了對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償,彈簧30或彈簧組件被設(shè)置為作用在刀架滑臺(tái)4上,并且因此也在壓電致動(dòng)器34縮短的方向上作用在壓電致動(dòng)器34上。這樣一來(lái),壓電致動(dòng)器34被支撐在位于圖1頂部的支撐部件26上,并作用在壓電接納部36的內(nèi)部端面上。當(dāng)通過(guò)適當(dāng)控制壓電致動(dòng)器34被伸展時(shí),刀架滑臺(tái)4抵抗彈簧30的力被適當(dāng)?shù)厝鐖D1和圖2所示向下調(diào)整。在相反的控制情況下,壓電致動(dòng)器34被縮短,并且刀架滑臺(tái)4的相應(yīng)的調(diào)整運(yùn)動(dòng)被通過(guò)彈簧30執(zhí)行。如后面將解釋的,為了增加行程或調(diào)整力,多個(gè)壓電致動(dòng)器34能夠被布置為串聯(lián)和/或并聯(lián),從而調(diào)整力或致動(dòng)行程增加。這對(duì)彈簧30也同樣適用。由于壓電控制的很好的響應(yīng)行為,即便在高主軸速度的情況下,所以在根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整方向上的刀架滑臺(tái)4的導(dǎo)軌使得能夠進(jìn)行極其精確的允許足夠調(diào)整率的推進(jìn)運(yùn)動(dòng),從而也能夠以高切割效率地對(duì)復(fù)雜幾何形狀進(jìn)行機(jī)加工。
[0030]通過(guò)圖3至5的方式,圖示了根據(jù)本發(fā)明的再調(diào)整系統(tǒng)的另一實(shí)施例。根據(jù)圖3至5的再調(diào)整系統(tǒng)I的基本結(jié)構(gòu)最大限度地對(duì)應(yīng)于前述實(shí)施例。相應(yīng)地,再調(diào)整系統(tǒng)I的推進(jìn)頭2經(jīng)由安裝凸緣14連接,以便與圖4中示出的刀具主軸38 —起轉(zhuǎn)動(dòng),其中,內(nèi)部冷卻或最小潤(rùn)滑系統(tǒng)40被通過(guò)刀具主軸38引導(dǎo),系統(tǒng)能夠被通過(guò)所述內(nèi)部冷卻或最小潤(rùn)滑系統(tǒng)40冷卻和潤(rùn)滑。如在如述實(shí)施例中,刀具8經(jīng)由HSK(空心柄維)夾持系統(tǒng)被插入在保持器6中(參見(jiàn)圖5)。所述刀架6可操作地連接至圖3中示出的刀架滑臺(tái)4,刀架滑臺(tái)4被在結(jié)構(gòu)12內(nèi)在推進(jìn)方向上可調(diào)整地引導(dǎo)。與前述實(shí)施例類似,刀架滑臺(tái)4被在推進(jìn)方向上經(jīng)由兩個(gè)橫向?qū)к?0、22引導(dǎo)。調(diào)整行程被通過(guò)支撐部件24和26限定,支撐部件24、26被形成在或附接至結(jié)構(gòu),刀架滑臺(tái)4在其相應(yīng)的端部位置處抵靠著該支撐部件。在刀具主軸的軸線方向上的支撐經(jīng)由結(jié)構(gòu)12的支撐部28完成。
[0031]在該實(shí)施例中,模塊化的刀架滑臺(tái)4被構(gòu)造為具有兩個(gè)壓電接納部36a、36b,在壓電接納部36a、36b中的每個(gè)中,連續(xù)地布置有多個(gè)壓電致動(dòng)器34a、34b、34c和34d、34e、34f。因此,在具體的實(shí)施例中,三個(gè)壓電致動(dòng)器34同時(shí)被布置在關(guān)聯(lián)的壓電接納部36a、36b中,從而,當(dāng)三個(gè)壓電致動(dòng)器34都被控制時(shí),其部分行程增加。該控制能夠被設(shè)計(jì)使得相同的電壓脈沖作用在壓電致動(dòng)器中的每個(gè)上。根據(jù)原理,還能夠區(qū)別地控制各個(gè)壓電致動(dòng)器以設(shè)定調(diào)整。在這種情況下,最大行程由三個(gè)壓電致動(dòng)器34a、34b、34c和34d、34e、34f的各自行程確定。最大的力對(duì)應(yīng)地由并聯(lián)布置的壓電致動(dòng)器的數(shù)量確定,從而推進(jìn)行程以及推進(jìn)力是可變的,并且可精細(xì)調(diào)整至比較大的范圍。還在該實(shí)施例中,反作用力通過(guò)彈簧30施加,彈簧30被布置在相對(duì)于根據(jù)圖3示出的兩個(gè)壓電接納部36a、36b對(duì)稱的平面中。如具體從根據(jù)圖5的頂視圖明顯看出,保持空間32朝向刀具8偏移,與兩個(gè)壓電接納部36a、36b對(duì)置。如具體從圖3中的截面明顯看出,壓電致動(dòng)器34被支撐在支撐部件26上,而彈簧30繼而被支撐在位于圖3底部的支撐部件24上,并作用在刀架滑臺(tái)4上。在示出的實(shí)施例中,大約850N的力能夠被壓電致動(dòng)器中的每個(gè)施加在壓縮的方向上,即在壓縮彈簧30的方向上,從而總的力是各個(gè)力的總和。然后,彈簧30的彈簧剛度被適當(dāng)?shù)剡x擇,使得在機(jī)加工過(guò)程中還能夠在壓電致動(dòng)器34拉伸的方向上,即在彈簧30釋放的方向上施加有效的力。
[0032]如已提到的,在該實(shí)施例中的刀架滑臺(tái)4具有與壓電接納部36a、36b和彈簧保持器32 —起的模塊化設(shè)計(jì),彈簧保持器32被形成在基體構(gòu)件上。壓電接納部36a、36b經(jīng)由前壁44在朝向支撐部件24的前側(cè)處被封閉。朝向支撐28,刀架滑臺(tái)4被構(gòu)造為具有附接至基體構(gòu)件42的基板46,并在支撐側(cè)上封閉壓電接納部36a、36b。刀架滑臺(tái)4被蓋31朝向工作空間蓋住。
[0033]本領(lǐng)域技術(shù)人員從根據(jù)圖3至5的實(shí)施例可推斷,為了改變調(diào)整行程和/或調(diào)整力,壓電致動(dòng)器34能夠被適當(dāng)?shù)夭贾?,以便增加各個(gè)壓電元件的致動(dòng)力和/或致動(dòng)行程。
[0034]如已提到的,支承刀具8的刀架滑臺(tái)4的直接調(diào)整,在調(diào)整方向上顯著地提高在開(kāi)始時(shí)描述的方案的精度,在該方案中調(diào)整通過(guò)推進(jìn)頭的一個(gè)支腿的彈性撓曲完成。
[0035]本發(fā)明公開(kāi)了一種包括推進(jìn)頭的再調(diào)整系統(tǒng),其中,刀具能夠經(jīng)由刀架滑臺(tái)在推進(jìn)方向上移動(dòng)。通過(guò)至少一個(gè)壓電致動(dòng)器調(diào)整刀架滑臺(tái)。
[0036]附圖標(biāo)記列表
[0037]I再調(diào)整系統(tǒng)
[0038]2推進(jìn)頭
[0039]4刀架滑臺(tái)
[0040]6 刀架
[0041]8 刀具
[0042]10切削刃[0043]12結(jié)構(gòu)
[0044]14安裝凸緣
[0045]16安裝孔
[0046]18導(dǎo)軌
[0047]20橫向?qū)к?br>
[0048]22橫向?qū)к?br>
[0049]24支撐部件 [0050]26支撐部件
[0051]28支撐部
[0052]30彈簧
[0053]31蓋
[0054]32保持空間
[0055]34壓電致動(dòng)器
[0056]36壓電接納部
[0057]38刀具主軸
[0058]40最小潤(rùn)滑/內(nèi)部冷卻
[0059]42基體構(gòu)件
[0060]44前板
[0061]46基板
【權(quán)利要求】
1.一種再調(diào)整系統(tǒng),包括支撐切削刃(10)的推進(jìn)頭(2),所述推進(jìn)頭(2)被構(gòu)造為具有至少一個(gè)用于徑向調(diào)整所述切削刀具(10)的壓電致動(dòng)器,其特征在于,所述推進(jìn)頭(2)包括在推進(jìn)方向上能夠調(diào)整的刀架滑臺(tái)(4),所述刀架滑臺(tái)(4)能夠在推進(jìn)方向上沿著導(dǎo)軌移動(dòng),用于通過(guò)所述壓電致動(dòng)器調(diào)整所述切削刃(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再調(diào)整系統(tǒng),其中,所述刀架滑臺(tái)(4)經(jīng)由至少一個(gè)反作用力元件在原位置的方向上被偏壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再調(diào)整系統(tǒng),其中,所述反作用力元件是彈簧(30)或彈簧組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的再調(diào)整系統(tǒng),其中,所述反作用力元件被布置為大致與所述壓電致動(dòng)器平行。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的再調(diào)整系統(tǒng),其中,多個(gè)壓電致動(dòng)器被并聯(lián)和/或串聯(lián)布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的再調(diào)整系統(tǒng),其中,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器單元被彼此并聯(lián)布置,每個(gè)壓電致動(dòng)器單元均包括相對(duì)于彼此串聯(lián)布置的至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的再調(diào)整系統(tǒng),其中,所述反作用力元件被布置為在所述兩個(gè)壓電致動(dòng)器單元之間的平面中大致對(duì)稱。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的再調(diào)整系統(tǒng),其中,所述導(dǎo)軌一方面通過(guò)所述反作用力元件的支撐限定,并且另一方面通過(guò)所述壓電致動(dòng)器的支撐限定。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的再調(diào)整系統(tǒng),其中,用于所述刀架滑臺(tái)(4)的導(dǎo)軌被蓋(31)朝向工作空間蓋住。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的再調(diào)整系統(tǒng),其中,所述推進(jìn)頭(2)包括HSK(空心柄錐)夾持裝置,用于夾持被構(gòu)造為包括所述切削刃(10)的刀具(8)。
【文檔編號(hào)】B23Q17/22GK103747901SQ201280035751
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月19日
【發(fā)明者】弗朗茨·魏丁格爾 申請(qǐng)人:毛瑟-韋爾克奧伯恩多夫機(jī)械制造有限公司