本發(fā)明涉及消除或衰減在諸如銑床、鉆床或立式車床的機床中的機加工過程中產(chǎn)生的振動，其中所述機床采用了保持加工刀具的懸臂式移動元件(滑枕)。本發(fā)明提出了一種機床，其具有在切割區(qū)域附近位于滑枕中的主動慣性減振系統(tǒng)，而該減振系統(tǒng)未從滑枕伸出并且本發(fā)明還解決了在滑枕內(nèi)出現(xiàn)的空間問題。

背景技術(shù)：

近年來，機床行業(yè)已經(jīng)朝著允許實現(xiàn)更高產(chǎn)量、改進所獲得的部件品質(zhì)以及節(jié)省成本的方案方向發(fā)展。在這種情況下，機加工過程中自生振動或顫動的衰減或消除是非常重要的。

機床的機械結(jié)構(gòu)傾向于在機加工操作的過程中振動。因此，在一些加工中，可能產(chǎn)生自生振動，而這對于終端部件的表面品質(zhì)以及機床本身的各部件的整體性是有害的、并且能夠?qū)е虑懈畹毒叩脑缙谀p或者甚至造成其斷裂。

配備有懸臂式移動元件的諸如銑床、鉆床或立式車床的機床(例如采用滑枕)具有高變化的動態(tài)響應性。滑枕的慣性以及靈活性造成了機床的取決于滑枕所處位置的響應的變化性。因此，機床針對靜態(tài)力和動態(tài)力的響應隨著滑枕的工作位置而改變。在這種情況下，當?shù)毒咴谇懈罴庸さ倪^程中抵抗部件相互作用時，機床取決于滑枕的位置非常不同地操作，在機床的切割性能方面產(chǎn)生了很大的改變。

主動和被動減振器的使用對于使得振動減少是已知的。被動減振器包括借助于減振柔性附接件而附接至待減振的結(jié)構(gòu)的懸置質(zhì)量塊。懸置質(zhì)量塊的固有頻率被精細地調(diào)整，從而其與待減振的結(jié)構(gòu)的固有頻率重合。然而，在待減振的結(jié)構(gòu)的動態(tài)參數(shù)變化時，這些被動減振器變得低效；因此，這些被動減振器對于具有變化動態(tài)性的機床的情況而言并不是非常高效的，這是因為所述被動減振器需要取決于工作位置的不同的精細調(diào)整。此外，為了實現(xiàn)特定的效率，系統(tǒng)通常是過分笨重的并且其在機床中的集成是非常困難的。

主動減振器適于對動態(tài)變化的環(huán)境進行適應。這些減振器由傳感器以及致動器組成，所述傳感器測量所產(chǎn)生的振動，所述致動器允許引出與所述振動相反的力，因而產(chǎn)生減振效果。在主動慣性減振器的情況中，該力通過使得在待減振的結(jié)構(gòu)中懸置的活動質(zhì)量塊加速而獲得，從而在活動質(zhì)量塊在所需的方向上被加速時，產(chǎn)生減小機床中的振動幅度的慣性力。因此，例如，cowley和boyle的1970年出版的文章公開了這樣一種系統(tǒng)的使用，其借助于加速度計測量振動并且生成在慣性致動器中引入的設定點，其中所述慣性致動器在機床的結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生衰減效應?！癱owley,a.；boyle,a.；activedampersformachinetools；annalsofthecirp,vol.18,pp.213-222,1970”。

還已知的是，為了更加高效地減少顫動的再生效應，減振系統(tǒng)必須盡可能地靠近切割點。因此，減振系統(tǒng)必須位于滑枕的自由端部處，其中所述自由端部更靠近刀具被容納的頭部。然而，接近切割頭限制了布置慣性致動器的可用空間，這是因為諸如機床的驅(qū)動心軸、機加工頭的后軸(見es2531563t3)、冷卻軟管、供電裝置、以及頭的信號纜線的其它元件位于該區(qū)域，這使得主動減振器在滑枕內(nèi)采用變得復雜。此外，主動減振器還需要獨立布線，以接收供電裝置和控制信號，這甚至使得它們在滑枕內(nèi)結(jié)合變得更加復雜。

這些問題意味著為了將減振器容納在滑枕內(nèi)，最簡單的手段就是將其遠離切割點布置。然而，在這種方式中，減振效果失去了，或者滑枕的總體尺寸必須被增加以產(chǎn)生空間，這涉及到與機床的成本和使用有關(guān)的另一系列不足，原因在于受待機加工的部件干擾的很大的可能性。

因此，例如如專利文獻us6296093b1所記載的，用于將減振系統(tǒng)結(jié)合在機床的滑枕的自由端部處的現(xiàn)有的技術(shù)方案已經(jīng)使得減振器位于滑枕之外，這在外部方面增加了滑枕的尺寸并且因此由于滑枕與機床的其它部分之間的、或者滑枕與待加工的部件之間的可能的碰撞而增加了機加工過程中的干擾可能性；此外，減振器被暴露于機加工的外部狀況。

屬于本申請同一申請人的西班牙專利文獻es2425994公開了一種銑床，所述銑床在切割頭中采用了主動減振器。盡管這種技術(shù)方案允許改善機床的動態(tài)工作特性(因為減振非常靠近切割點、即非常靠近生力振動所產(chǎn)生點地出現(xiàn))，但是因為切割頭是一種相對于滑枕旋轉(zhuǎn)的移動部件，所以獲取供給、控制和冷卻信號是復雜的且代價昂貴的。

因此，對于前述情況，需要一種簡單且高效的技術(shù)方案，其允許將主動減振系統(tǒng)結(jié)合到滑枕內(nèi)、占用最可能小的空間并且盡可能地靠近切割點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，提出了一種配備滑枕的機床、例如銑床、鉆床或立式車床，所述機床例如具有在滑枕的自由端部中容納的主動減振系統(tǒng)，所述主動減振系統(tǒng)靠近切割刀具。

本發(fā)明的機床包括滑枕，所述滑枕包括具有縱向壁的中空棱柱形結(jié)構(gòu)；容積體，所述容積體在所述滑枕的自由端部處容納，位于所述滑枕的中空棱柱形結(jié)構(gòu)中；以及位于所述滑枕的自由端部附近的至少一個減振器。所述減振器包括在所述滑枕的縱向壁的開口中容納的第一部分、以及在所述滑枕的中空棱柱形結(jié)構(gòu)內(nèi)容納的第二部分，所述第二部分位于所述容積體與所述滑枕的容納所述減振器的第一部分的縱向壁之間限定的間隙中。因此，在滑枕內(nèi)采用了這樣一種主動減振系統(tǒng)，其占據(jù)最小化的空間比并且位置盡可能靠近切割點。

所述減振器的第一部分具有蓋，所述蓋具有光滑表面，所述光滑表面與滑枕的容納所述減振器的縱向壁的外面對齊。然而，減振器本身還可以用作為蓋，從而減振器的第一部分具有外表面，該外表面與滑枕的容納減振器的縱向壁的外面對齊。

根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，減振器的第一部分具有周緣，所述周緣安坐在所述開口的臺階形構(gòu)造/臺階形輪廓上，其中，所述周緣借助于附接器具固定至所述開口的臺階形構(gòu)造。

根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，減振器的第一部分借助于附接器具固定至所述開口的內(nèi)壁。

根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，減振器具有在所述開口的互補構(gòu)造中裝配的錐形形狀，以使得所述減振器通過將其裝配在所述滑軌的縱向壁的開口內(nèi)而被附接。

根據(jù)本發(fā)明的第四實施例，減振器的第二部分具有周緣，所述周緣安坐在容納所述減振器的縱向壁的內(nèi)面上，其中，所述周緣借助于附接器具固定至所述縱向壁的內(nèi)面。

情況就是，減振器在滑軌中盡可能靠近切割點地容納且附接至滑枕的結(jié)構(gòu)。減振器可以作用成在與滑軌的振動方向?qū)姆较蛏袭a(chǎn)生慣性力并取決于情況，使得在機加工過程中可能出現(xiàn)的振動的自再生效應衰減。此外，因為減振器在滑枕中容納，所以減振器本身被保護以免受周圍區(qū)域中諸如碎屑、機油、潤滑脂、冷卻液等的元素影響。另外，因為減振器在滑枕的縱向壁的開口中容納，所以在滑枕內(nèi)實現(xiàn)更大的空間，并且減振器的第二部分的下部分能夠自由地連接針對減振器操作所需的供給、冷卻軟管以及信號線纜。

因而獲得了以簡單和高效的方式將主動減振系統(tǒng)設置在滑軌內(nèi)的機床。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的銑床的實施例。

圖2示出了前圖的滑枕的自由端部的縱向剖視圖。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的銑床的滑枕的自由端部的縱向剖視圖，其中，處于安裝位置中的減振器被部分地容納在滑枕的縱向壁的開口中。

圖4至7示出了減振器附接至滑枕的縱向壁的實施例。

圖8示出了鉆床的滑枕的自由端部的縱向剖視圖。

具體實施方式

圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的銑床的實施例的示意圖，該銑床包括待加工的工件位于其上的工作臺1、立柱2、托架4、相對于立柱2懸臂設置的滑枕(ram)4、以及帶有切割刀具6的頭部5，其中所述頭部5附接至所述滑枕4的自由端部。

臺1或立柱2可以水平地移動，托架3可以相對于立柱2豎直地行進，滑枕4可以相對于托架3并因此相對于立柱2水平地行進。在使用時，滑枕4能夠在伸展位置與收回位置之間移動，在所述伸展位置中，滑枕4相對于立柱2伸出，在所述收回位置中，僅僅頭部5從所述立柱2伸出，并且所述滑枕4位于所述立柱2內(nèi)。

滑枕4是這樣一種部件，其大體上由鑄鐵或鋼制成，具有優(yōu)選矩形的中空棱柱結(jié)構(gòu)，具有厚度大約30至50mm之間的縱向壁41以及加強所述結(jié)構(gòu)的橫向肋42。如圖2的滑枕4的自由端部的縱向剖視圖所示，頭部5通過容積體13(其常稱為頭部5的后軸)耦接至機床的心軸7，從而心軸7通過頭部5的內(nèi)軸51向切割刀具6傳遞運動。同樣，供電裝置、控制信號以及冷卻線材連接至頭部5(所述線材出于清楚的原因在圖2中未示出)。心軸7并非本發(fā)明的關(guān)鍵元件，這是因為頭部5的后軸的驅(qū)動可以借助于與頭部5的后軸耦接或未耦接的心軸7來實現(xiàn)，或者借助于直接驅(qū)動器、例如轉(zhuǎn)矩電機、或者電機以及基于小齒輪冠齒輪(pinion-crowngear)或蝸桿冠齒輪(worm-crowngear)的傳動裝置來實現(xiàn)。

容積體13在滑枕4的中空棱柱結(jié)構(gòu)中容納，從而在滑枕4處于其收回位置時，頭部5的切割刀具6可以盡可能地靠近立柱2。這樣，機床的加工空間被最大化。然而，因為容積體13位于滑枕4內(nèi)，所以滑枕4內(nèi)的空間受到限制。因此，滑枕4內(nèi)的空間、以及主要是靠近滑枕4的自由端部的區(qū)域的空間主要由容積體13、以及頭部5的供電裝置、控制信號和冷卻線材占據(jù)。從而，使得很難將主動減振系統(tǒng)布置在滑枕4內(nèi)。

為了解決這些缺點，本發(fā)明提出了使用至少一個減振器8、18、28、38，所述減振器部分地容納在滑枕4的縱向壁41的開口9中。縱向壁41的實際厚度被用于容納減振器8、18、28、38，所述減振器使得在機加工的過程中滑枕4中出現(xiàn)的振動的可能的再生效應衰減。此外，一些機床型號的滑枕4具有位于其縱向壁內(nèi)的窗口，提供對容積體13的觸用。所述窗口主要用于在不必使得頭部5與脫離耦接的前提下執(zhí)行維修和維護工作，從而本發(fā)明還提出了使用所述窗口作為用于部分地容納減振器8、18、28、38的開口9。

減振器8、18、28、38包括第一部分81、181、281、381以及第二部分82、182、281、381。第一部分81、181、281、381在滑枕4的縱向壁41的開口9中容納，第二部分82、182、281、381在滑枕4的中空棱柱結(jié)構(gòu)中容納，位于在容積體13與滑枕4的容納減振器8、18、28、38的第一部分81、181、281、381的縱向壁41之間的限定的間隙g中。

減振器8、18、28、38是一種長方形部件，其具有60至80mm之間的厚度，該厚度大于容積體13與滑枕4的縱向壁41之間存在的間隙g；因此，由于減振器8、18、28、38的第一部分81、181、281、381在滑枕4的縱向壁41中容納，所以減振器8、18、28、38能夠盡可能靠近滑枕4的自由端部地定位，并因此能夠盡可能靠近頭部5的切割刀具6地定位，在切割刀具處振動產(chǎn)生。因此，導致了比傳統(tǒng)技術(shù)方案更加高效的減振系統(tǒng)。

圖4示出了本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，其中，減振器8的第一部分81具有周緣83，所述周緣限定了在開口9的互補臺階形構(gòu)造上安坐的臺階形構(gòu)造。附接器具10被采用以將周緣83固定在開口9的互補臺階形構(gòu)造上，從而確保了由減振器8所產(chǎn)生的力合適傳遞至滑枕4。

圖5示出了本發(fā)明的第二實施例，其中，減振器18的第一部分181和第二部分182具有相同的橫截面。這樣，附接器具10將減振器18的第一部分181的較小側(cè)部固定至限定開口9的內(nèi)壁。

圖6示出了本發(fā)明的第三實施例，其中，減振器28具有裝配在開口9的互補構(gòu)造中的錐形形狀。減振器28的橫截面是從減振器28的第一部分281朝向第二部分282逐漸減小的，從而減振器28通過將其裝配在開口9內(nèi)而被附接。

圖7示出了本發(fā)明的第四實施例，其中，減振器38的第二部分382具有周緣383，所述周緣相對于第一部分381伸出并且限定了在縱向壁41的內(nèi)面上安坐的臺階形構(gòu)造。附接器具10將周緣383固定至正被使用的縱向壁41的內(nèi)面。

如圖4至6的實施例所示，減振器8、18、28的第一部分81、181、281具有蓋11，所述蓋位于所述第一部分的上部分中，用于覆蓋滑枕4的縱向壁41的部分容納減振器8、18、28的開口9。蓋11具有光滑的表面，所述光滑的表面與縱向壁41的外面對齊。因此，減振器8、18、28不會從滑枕4伸出，這允許滑枕4在其處于其收回位置時整體性地位于立柱2中。對蓋11使用光滑的表面是有利的，這是因為立柱2通常具有在滑枕4朝向其收回位置移動時去除碎屑以及其它機加工元件特征的刮擦器具12，從而蓋11的光滑表面防止刮擦器具12變差。然而，在不改變本發(fā)明的內(nèi)容的前提下，減振器8、18、28的第一部分81、181、281可以具有光滑的外表面，該光滑的外表面與縱向壁41的容納減振器8、18、28的外面對齊，因而也防止了刮擦器具12變差。

本發(fā)明已經(jīng)針對在滑枕4的縱向壁41中容納的減振器8、18、28、38被描述；但是，本發(fā)明還可以應用于具有在滑枕4的其它縱向壁41中容納的其它減振器8、18、28、38的機床。因此，例如，一個減振器8、18、28、38可以針對滑枕4的每個縱向壁41布置。同樣，圖1至3示出了銑床，但是本發(fā)明可以用于具有滑枕4的其它類型的機床、例如鉆床或立式車床。

在這種情況中，圖8示出了具有主動減振系統(tǒng)的鉆床的滑枕4的縱向剖視圖。這種類型的機床的滑枕4具有套筒(quill)14，在其自由端部處設有切割刀具6。套筒14具有與刀具6的切割運動對應的旋轉(zhuǎn)運動以及相對于滑枕4的與刀具6的向前運動對應的平移運動。因為套筒14相對于滑枕4露出，所以在滑枕4的自由端部的內(nèi)側(cè)處布置容積體13，支承套筒14，以防止所述套筒14在其從滑枕4暴露時彎曲。因為在圖2所示的銑床中，該容積體13在靠近滑枕4的自由端部的區(qū)域中占據(jù)空間，所以使得很難在滑枕4內(nèi)塞入主動減振系統(tǒng)。為了避免該問題，本發(fā)明還提出了使用這樣的減振器8、18、28、38，所述減振器包括在滑枕4的縱向壁41的開口9中容納的第一部分81、181、281、381以及在滑枕4的中空棱柱形結(jié)構(gòu)中容納的第二部分82、182、282、382，其中所述第二部分位于所述容積體13與所述滑枕4的容納所述減振器8、18、28、38的第一部分81、181、281、381的縱向壁41之間限定的間隙g中。