機(jī)床的制作方法
【專利說(shuō)明】機(jī)床發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)床領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]機(jī)床用于加工工件，例如金屬工件，通過(guò)例如在工件中鉆孔或鏜孔，使其具有所需的形狀和結(jié)構(gòu)，和/或通過(guò)加工邊緣，使其獲得所需的例如斜切的形狀。例如，往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的用于將活塞連接到曲軸的連桿的加工涉及幾種不同的操作，這些操作可以在一個(gè)機(jī)床上完成，或者按順序在不同機(jī)床上完成。這些機(jī)床可以是不同的，或者可以具有相同的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)但配置有適合于執(zhí)行特定操作的不同的刀具。例如，加工這類連桿通常包括下述步驟中的幾個(gè)步驟或全部步驟:
[0003]-坯件表面的粗磨
[0004]-粗鏜銷孔和曲柄孔
[0005]-加工螺栓孔和座
[0006]-斷裂連桿(本體和蓋)和螺栓組件
[0007]-精磨表面
[0008]-梯形銑削和半精加工曲柄孔
[0009]-精鏜銷孔和曲柄孔。
[0010]例如，圖1A-1D顯示了怎樣通過(guò)使用不同的刀具100，101, 102, 103在連桿坯件1000上進(jìn)行這些操作中的一些操作，其中這些不同的刀具可以被連接到由主軸驅(qū)動(dòng)的相應(yīng)的主軸頭，用于以傳統(tǒng)方式繞例如水平Z軸(圖1中未示出)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。例如，圖1A中顯示了用第一刀具100鏜削銷孔，圖1B顯示了使用第二刀具101加工螺栓孔，圖1C顯示了使用第三刀具102對(duì)坯件的梯形端部進(jìn)行銑削，圖1D顯示了使用第四刀具103鏜削曲柄孔。所有的這些步驟都可以由一個(gè)機(jī)床完成，其中，所述不同的刀具被同時(shí)或依次地安裝。當(dāng)然，也可以使用不同的機(jī)床完成不同的步驟。
[0011]這種類型的機(jī)床通常具有某種刀具托架，其中，可以根據(jù)所用機(jī)床在一定時(shí)間或在一定周期內(nèi)執(zhí)行的任務(wù)來(lái)更換刀具。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“刀具”是在一般意義上進(jìn)行解釋的，其可以，但不必須，包括相關(guān)聯(lián)的主軸頭。
[0012]用于執(zhí)行諸如鉆削和銑削的加工操作的機(jī)床，例如，通過(guò)刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，例如，用于對(duì)往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿進(jìn)行成形和鏜孔，是本領(lǐng)域眾所周知的，并且因此，認(rèn)為沒(méi)有必要描述刀具驅(qū)動(dòng)的操作或刀具保持裝置的操作，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員知道如何設(shè)計(jì)這樣的設(shè)備，并且在市場(chǎng)上能買(mǎi)到適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。
[0013]機(jī)床通常是數(shù)控的，并且機(jī)床中帶有旋轉(zhuǎn)刀具，加工是通過(guò)在工件和相應(yīng)的刀具之間產(chǎn)生受控的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行。例如，已知的是，提供一種帶有一個(gè)或多個(gè)固定刀具的機(jī)床，相對(duì)于固定刀具，沿諸如平行于水平Z軸(Z軸可以是刀具繞其旋轉(zhuǎn)的軸，或與該軸平行的軸)，平行于X軸(所述X軸可以是垂直于Z軸的水平軸)，和平行于Y軸(所述Y軸可以是垂直軸)，移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)工件(例如，由獲得連桿的工件或坯件)。
[0014]US-B-7442154公開(kāi)了一種機(jī)床，其包括框架，在框架中，刀具可以安裝在刀具托架上，可以是刀具主軸。不同的刀具可以應(yīng)用在該框架的不同高度處。提供一種工件托架，其能夠在三個(gè)不同的、正交的方向(即在垂直的“Y”方向上，并在被稱為“X”和“Z”的兩個(gè)相互垂直的水平方向)上移動(dòng)工件。工件托架也可圍繞“Z”軸旋轉(zhuǎn)。
[0015]這種機(jī)床的另一個(gè)例子由W0-A-2008/089751獲知，其公開(kāi)了基于一種網(wǎng)狀框架結(jié)構(gòu)的機(jī)床，刀具可以被固定在其中。該機(jī)床包括可沿X-Y-Z導(dǎo)向移動(dòng)的工件托架。
[0016]在這些機(jī)床中，刀具托架以懸垂的方式被布置，參見(jiàn)，例如，US-B-7442154中的圖1和W0-A-2008/089751中的圖12。通常認(rèn)為，至少在某些情況下，例如，當(dāng)在刀具托架上施加實(shí)質(zhì)性力時(shí)(實(shí)質(zhì)性力可能會(huì)出現(xiàn)，例如，在加工連桿時(shí))，這可能存在問(wèn)題。因此，必須關(guān)注工件托架(包括用于引導(dǎo)它的結(jié)構(gòu))的強(qiáng)度和剛度，也就是，例如，在W0-A-2008/089751中所示的套管軸的強(qiáng)度和剛度。
[0017]另外，還觀察到，在更換US-A-7442154中的機(jī)床的刀具時(shí)，操作者必須進(jìn)入刀具保持架的空間中。類似地，如從W0-A-2008/089751所知，在更換機(jī)床的刀具時(shí)，操作者將需要進(jìn)入網(wǎng)狀框架的空間中。然而，該空間是有限的，特別是，由于套管軸和刀具的存在。在為了更換工件而進(jìn)入該工件托架時(shí)，或更換工件托架本身或其部件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)類似的問(wèn)題。
[0018]當(dāng)?shù)毒吆?或工件托架被置于高處時(shí)，這些問(wèn)題中的至少一些問(wèn)題甚至更加嚴(yán)重。在由US-A-7442154和W0-A-2008/089751已知的機(jī)床中，可通過(guò)將不同類型的刀具結(jié)合到框架來(lái)增強(qiáng)其靈活性，這些刀具沿框架的垂直方向分布。但是，這可以暗示至少一些刀具可以被放置在實(shí)質(zhì)上高于表面的高度處，該表面指的是在刀具的維護(hù)或替換處理操作期間，操作者在操縱諸如刀具時(shí)所站的表面，和/或至少一些刀具可以被放置得非常低。在這兩種情況下，在操縱刀具時(shí)，操作者不得不采用在人體工程學(xué)上不利的位置。
[0019]DE-A-102008014779中公開(kāi)了一種機(jī)床，其中刀具托架在兩個(gè)位置之間可以橫向移動(dòng)，其中一個(gè)位置是，刀具托架在工件托架的前面，另一個(gè)位置是刀具托架可以從刀具庫(kù)接收刀具。
[0020]通常期望增加這種設(shè)備的生產(chǎn)率。這可以通過(guò)，例如增加刀具托架的容量，從而增加由每個(gè)刀具托架攜帶刀具的數(shù)量來(lái)完成，例如，通過(guò)在每一行中增加更多的刀具，或者通過(guò)增加行數(shù)，由此增加了刀具托架的垂直延伸。然而，例如，由于人體工程學(xué)的原因，這并不總是理想的。
[0021]通常情況下，使用旋轉(zhuǎn)傳遞的解決方案:多個(gè)工件托架被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)的支架上，相應(yīng)數(shù)量的刀具托架被圍繞支架布置，面向各自的工件托架。支架轉(zhuǎn)動(dòng)，使得每個(gè)工件托架從面向一個(gè)刀具托架轉(zhuǎn)移到面向下一個(gè)刀具托架，并操作由這些刀具托架攜帶的刀具，以在面向它們的工件上執(zhí)行不同的操作。這種布置可以提供高生產(chǎn)率，但在人體工程學(xué)和靈活性方面具有缺點(diǎn)。例如，當(dāng)一個(gè)新型工件被加工時(shí)，需要更換整組工件托架。另外，為了更換刀具而進(jìn)入刀具托架可能是復(fù)雜的，因?yàn)榭赡軆H能夠從側(cè)面進(jìn)入，從人體工程學(xué)的角度看，它可能是嚴(yán)重的缺點(diǎn)。因此，為了新型產(chǎn)品對(duì)機(jī)床進(jìn)行重新配置是復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的。
[0022]此外，在這種類型的機(jī)床中，存在金屬肩在刀具上和/或在刀具下面的平臺(tái)上積聚的傾向，而這可能對(duì)設(shè)備的操作產(chǎn)生負(fù)面影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]本發(fā)明的第一方面涉及一種機(jī)床，包括:
[0024]至少兩個(gè)工件托架組件(每一個(gè)包括，例如，結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定，具有強(qiáng)度/或剛度的托架，或由其組成)，每個(gè)工件托架組件包括工件托架，用于支撐至少一個(gè)工件(工件托架組件可以是，例如，一種結(jié)構(gòu)，例如被布置以提供足夠的穩(wěn)定性和剛度的金屬結(jié)構(gòu)，以基本上避免工件托架和工件在加工過(guò)程中的不希望的運(yùn)動(dòng)，并且，每個(gè)工件托架可被布置成用于支撐多個(gè)工件，例如，4-8個(gè)工件)；
[0025]至少兩個(gè)工件托架支架，每個(gè)工件托架組件被支撐在相應(yīng)的其中一個(gè)所述工件托架支架上，用于在相應(yīng)的工件托架支架上沿第一方向水平移動(dòng)，所述第一方向與水平Z軸平行；
[0026]至少一個(gè)第一刀具托架，其被配置為用于攜帶至少一個(gè)刀具，以用于通過(guò)繞平行于所述Z軸的軸線旋轉(zhuǎn)所述刀具來(lái)加工至少一個(gè)工件(刀具托架通?？砂徊贾贸尚D(zhuǎn)一個(gè)或更多的刀具的一個(gè)或多個(gè)主軸和主軸頭)；
[0027]刀具托架支架，所述第一刀具托架被支撐在所述刀具托架支架上，用于在所述刀具托架支架上沿第二方向水平運(yùn)動(dòng)，所述第二方向與水平X軸平行；所述X軸垂直于所述Z軸(即，例如，帶有工件托架的工件托架組件可被認(rèn)為沿工件托架支架前后可移動(dòng)，而刀具托架可以被認(rèn)為是沿刀具托架支架在橫向方向可移動(dòng)的)；
[0028]所述第一刀具托架可在所述刀具托架支架上沿所述第二方向在至少一個(gè)操作位置和至少一個(gè)非操作位置之間移動(dòng)，其中在至少一個(gè)操作位置，所述第一刀具托架面向其中一個(gè)所述工件托架組件(使得當(dāng)機(jī)床運(yùn)行時(shí)，由所述第一刀具托架攜帶的一個(gè)或多個(gè)刀具能與由相應(yīng)的工件托架攜帶的一個(gè)或多個(gè)工件相互作用，通過(guò)工件托架和/或一個(gè)或多個(gè)刀具的運(yùn)動(dòng)來(lái)加工工件)，在至少一個(gè)非操作位置，所述第一刀具托架沒(méi)有面向工件托架組件(術(shù)語(yǔ)“之間”不應(yīng)被解釋為暗示所述至少一個(gè)操作位置和所述至少一個(gè)非操作位置一定是端部位置，而僅僅意味著第一刀具托架可以從非操作位置被移動(dòng)到操作位置，反之亦然；例如，在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，可以有由至少一個(gè)非操作位置分開(kāi)的至少兩個(gè)操作位置，從而使得刀具托架可以從一個(gè)操作位置被移動(dòng)到非操作位置，然后繼續(xù)移到下一個(gè)操作位置)。
[0029]因此，當(dāng)?shù)谝坏毒咄屑軟](méi)有面向工件托架組件，但，基本上相對(duì)于所述工件托架組件橫向偏移時(shí)，很容易也在所述第一刀具托架的前端(即，當(dāng)?shù)谝坏毒咄屑芪挥诓僮魑恢脮r(shí)，其面向相應(yīng)的工件托架組件的端部)更換刀具。也就是說(shuō)，操作者可以從前面接觸到刀具，無(wú)需進(jìn)入或接近工件托架組件和刀具托架之間的空間。因此，該布置提供了人機(jī)工程學(xué)和靈活性。此外，刀具托架在橫向方向的可移動(dòng)的事實(shí)在生產(chǎn)中進(jìn)一步提供了靈活性，因?yàn)榭梢蕴峁讉€(gè)刀具托架，根據(jù)特定的將要進(jìn)行的加工操作，其可以被選擇性地帶到操作位置。另一方面，使用至少兩個(gè)工件托架組件提高了靈活性和生產(chǎn)率:例如，一個(gè)刀具托架可以順序地與一個(gè)所述工件托架組件和另