專利名稱:多軸線機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及多軸線機(jī)床,本實(shí)用新型描述了其實(shí)質(zhì)特征。更具體地, 本實(shí)用新型有關(guān)用于執(zhí)行高速銑削操作的數(shù)控多軸線機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
通常,這種機(jī)床尤其在航天工業(yè)中用于由鋁和復(fù)合材料制成的部件的外形 加工和銑削,且在汽車領(lǐng)域用于生產(chǎn)主模型、用于車體的模型、內(nèi)部零件和模具。所述類型的多軸線機(jī)器包括由兩豎直構(gòu)件組成的框架、或門架,豎直構(gòu)件 具有可滑動地或其它方式錨定在床體端部的第一端;所述機(jī)器還包括在與兩豎 直構(gòu)件的第二端之間延伸并與它們剛性關(guān)聯(lián)的水平橫跨構(gòu)件。這種機(jī)器還包括在豎直構(gòu)件上滑動并從而可定位成更靠近或更遠(yuǎn)離床體 的移動的水平構(gòu)件、或梁。該床體提供工件固定的加工臺。移動的梁通過其兩相對端可滑動地聯(lián)接到豎直構(gòu)件并用于支撐可沿梁水 平穿過的車架。車架又承載具有刀夾的加工頭,最適于加工操作的刀具夾持在 刀夾上。更具體地說,第一常規(guī)類型的多軸線機(jī)器裝備有刀架,刀架具有一定自由 度,即相對可沿移動梁橫向穿過的車架的旋轉(zhuǎn)。在該情況下,加工臺相對于機(jī)床的門架有兩個自由度,其中該位置可相對 于門架平移和旋轉(zhuǎn)。因而,機(jī)床具有五個自由度并能夠正確地對工件執(zhí)行需要的操作。但是實(shí)際上,這種類型的機(jī)床不能加工處理特別大的工件,因?yàn)樵诩庸づ_ 旋轉(zhuǎn)期間,這么大的物件會與門架的豎直件干涉并實(shí)際上阻止工件相對于刀架 正確定位。在另一常規(guī)類型的機(jī)床中,刀架相對于可沿移動量橫向穿過的車架具有兩個自由度。具體地說,刀架安裝在相對于車架沿垂直軸線延伸并可圍繞該相同垂直軸 線旋轉(zhuǎn)的空心軸上。在該情況下,加工臺僅具有相對于門架的一個自由度,在于門架和位置之 間的相對平移。因而,機(jī)床具有五個自由度并能正確地對工件執(zhí)行需要的操作。但是,對于第二類型的設(shè)計,刀具和機(jī)器之間連接的剛性由空心軸的剛性 提供,且因?yàn)楫?dāng)與車架和移動梁時相比,從車架延伸時空心軸的剛度明顯較低, 不能確保高的加工精度。此外,因?yàn)樗鰟偠热Q于空心軸從車架突出的部分,與給定水平的加工 精度一致的從刀具可傳遞到工件的負(fù)載不是恒定的,必須根據(jù)空心軸從刀架延 伸的距離計算加工時施加到工件的最大負(fù)載。申請人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的多軸線機(jī)床在很多方面可以改進(jìn),尤其關(guān)于它們能 夠達(dá)到的加工精度和適應(yīng)性。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種允許處理相當(dāng)大的工件的多軸線機(jī)床,在 加工臺旋轉(zhuǎn)期間,避免這么大的物件與門架的豎直件干涉并阻止工件相對于刀 架正確定位。本實(shí)用新型的另一目的是提供一種能夠確保高加工精度的多軸線機(jī)床。 本實(shí)用新型的多軸線機(jī)床,包括門架,與床體關(guān)聯(lián)并具有容納工件的加 工臺;移動梁,沿水平方向延伸并可滑動地與門架關(guān)聯(lián)并能夠沿垂直方向運(yùn)動; 車架,可滑動地與移動梁關(guān)聯(lián)并能夠沿水平方向運(yùn)動;以及刀架,安裝在車架 上,其中,刀架包括聯(lián)接部分,附連到車架并且相對于車架圍繞平行于垂直 方向的第一軸線可旋轉(zhuǎn);連接到聯(lián)接部分的中心體以及與中心體關(guān)聯(lián)的支撐 件,加工刀具保持在支撐件中;中心體相對于聯(lián)接部分圍繞平行于水平方向的 第二軸線可旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明可以獲得以下優(yōu)點(diǎn)由于刀架能夠圍繞兩條正交的軸線轉(zhuǎn)動,因此 可以直接安裝在車架上,不需要使用任何的伸縮構(gòu)件或空心軸型連接。因此,本實(shí)用新型的機(jī)床中的刀架剛度在整個加工過程中保持不變,藉此提供更高的精度。
另外,工具采用這樣嵌入的刀架確保了刀具可把地址定在工件、甚至相當(dāng) 大的物件上的任一點(diǎn),因?yàn)楣ぜ偷都芏疾粫c機(jī)器的結(jié)構(gòu)干涉。 此外,與機(jī)床剛性關(guān)聯(lián)的門架可進(jìn)一步提高加工精度。
最后,使用單件門架,及類似的單件車架和單件梁,可使機(jī)器可通過設(shè)計 成承載非常規(guī)負(fù)載的車輛方便地運(yùn)輸,并確保了現(xiàn)場的方便安裝。
現(xiàn)以實(shí)例方式,借助于附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型,其中 圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的多軸線機(jī)床的側(cè)視圖; 圖2是圖l所示機(jī)器的正視圖; 圖3是圖1的機(jī)器的細(xì)節(jié)的立體圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖,標(biāo)號1表示多軸線機(jī)床整體。
如圖1所示,機(jī)床1具有與床體3相關(guān)聯(lián)的門架2,床體又裝備有加工臺 4以容納工件100。
具體地說,門架2包括在垂直方向"Z"延伸的第一豎直構(gòu)件5和第二豎 直構(gòu)件6,其中相應(yīng)的第一端5a和6a沿床體3的兩相對側(cè)3a和3b設(shè)置。門 架2還包括剛性地與兩豎直構(gòu)件5和6關(guān)聯(lián)、沿相同的構(gòu)件5和6的第二端 5b和6b之間的基本水平方向延伸的第三構(gòu)件7。
機(jī)床1還包括沿水平方向"X"延伸的梁8,可滑動地與門架2關(guān)聯(lián)并因 此能夠沿垂直方向"Z"移動。梁8通過可滑動地與兩豎直構(gòu)件5和6聯(lián)接的 相對端8a和8b附連到門架2。門架2內(nèi)的運(yùn)動較佳地通過線性電動機(jī)產(chǎn)生。
如圖1清晰的看出的那樣,梁8從門架2懸伸以相對于門架在與豎直構(gòu)件 5和6對齊的豎直軸線平行和隔開的平面上垂直滑動。
梁8裝備有沿水平軸線"X"可滑動地安裝的車架9,其底部9a承載具有 刀架10的加工頭。車架9在遠(yuǎn)離兩豎直構(gòu)件5和6的一側(cè)從梁8懸伸,如圖1所示。
有利的是,刀架10可相對于車架9圍繞表示為"C"和"D"的兩相互垂 直軸線旋轉(zhuǎn)。
這樣構(gòu)造的機(jī)床1具有五個自由度且能夠?qū)嶋H上在工件IOO上執(zhí)行任何加 工操作。
刀架10的五個自由度由圍繞兩軸線或旋轉(zhuǎn)線"C"和"D"的兩個角運(yùn)動、 沿水平方向"X"和沿垂直軸線"Z"的平移運(yùn)動、和沿"Y"表示的縱向方向 的平移運(yùn)動給出。
最后指出的平移運(yùn)動可由通過例如線性電動機(jī)使門架沿縱向方向"Y"相 對于床體3,因此也相對于加工臺4橫移得到。
在附圖的較佳實(shí)施例中,沿縱向方向"Y"的平移通過使加工臺4能夠相 對于床體3移動得到。具體地說,加工臺4包括工件IOO穩(wěn)定地錨定在其上的 桌板ll,可沿床體3具有的沿平行于縱向方向"Y"的方向延伸的軌道12滑 動。因此,桌板11能夠穿過門架2具有的開口,且工件IOO可設(shè)置在具有刀 架IO下方其表面的任何給定點(diǎn)。
因此門架2相對于床體3保持固定,且由于該技術(shù)方案消除了由于可滑動 門架2和相對床體3之間的復(fù)雜聯(lián)接在刀架IO和工件IOO之間發(fā)生的校準(zhǔn)(不 總是線性的)誤差,可提高加工精度。
不考慮縱向方向"Y"的自由度是怎樣確保的,無論如何,如上所述刀架 10可相對于門架9圍繞兩相互垂直軸線"C"和"D"旋轉(zhuǎn)的技術(shù)方案確保了 在相同刀架10的部件上的較高剛性和加工精度。
實(shí)際上,刀架10直接安裝在車架9上,不需要使用任何伸縮構(gòu)件或空心 軸型連接;這樣,刀架10—直保持與車架9相同的距離,無論采取什么操作 位置。
更具體地說,參見圖1和3,刀架可圍繞平行于垂直方向"Z"延伸的第 一軸線"C"旋轉(zhuǎn),并圍繞平行于水平方向"X"延伸的第二軸線"D"旋轉(zhuǎn)。
刀架10的兩旋轉(zhuǎn)軸線"C"和"D"是不相交的,第一軸線"C"位于比 第二軸線"D"更遠(yuǎn)離移動梁8,這樣,刀架IO可采用適當(dāng)過程描述的操作位置。在所示較佳實(shí)施例中,且尤其參照圖3,刀架IO包括附連到車架9的底 部9a的聯(lián)接部分13、連接到聯(lián)接部分13與車架9相對的一側(cè)的中心體14、 和附連到中心體14的支撐件15,加工刀具16保持在支撐件15中。
聯(lián)接部分13可樞轉(zhuǎn)地錨定在車架9上并因此可圍繞第一軸線"C"相對 于車架9旋轉(zhuǎn),中心體14可樞轉(zhuǎn)地錨定在聯(lián)接部分13上并可圍繞第二軸線"D" 相對于相同部分13旋轉(zhuǎn),且支撐件15與中心體14剛性地關(guān)聯(lián)。
有利的是,支撐件15固定在中心體14上并懸伸成當(dāng)圍繞不相交的垂直軸 線"C"和"D"旋轉(zhuǎn)時,加工刀具16保持在刀架10的尺寸包絡(luò)面(dimensional envelope)的外側(cè),如圖1和2所示。這樣,刀具16不會與刀架10、車架9、 梁8或門架2干涉,且可加工工件100的所有部分,包括側(cè)邊緣和端部邊緣。
此外,在所示較佳實(shí)施例中,門架2體現(xiàn)為一件,換言之,形成整體的第 一、第二和第三構(gòu)件5、 6和7相互間沒有其它連接構(gòu)件。同樣,移動梁體現(xiàn) 為一件,車架9也是同樣。該特征有助于增加設(shè)備的加工精度,此外還在于不 需要對構(gòu)件的任何熱的和機(jī)械的變形進(jìn)行計算和留余地,在現(xiàn)有技術(shù)中,這被 用于結(jié)合門架、移動梁和車架的各部件。
通過本實(shí)用新型克服了開始時指出的缺點(diǎn),且適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)了所述目的。
首先且最重要的是,能夠圍繞兩垂直軸線旋轉(zhuǎn)的刀架可直接安裝在車架 上,不需要可延伸的空心軸或其它這種構(gòu)件。因而,根據(jù)本實(shí)用新型機(jī)器中刀 架的剛性在整個加工操作中保持恒定,于是提供更大的精確性。
此外,采用這樣嵌入的刀架確保了刀具可把地址定在工件、甚至相當(dāng)大的 物件上的任一點(diǎn),因?yàn)楣ぜ偷都芏疾粫c機(jī)器的結(jié)構(gòu)干涉。
因此本實(shí)用新型有幾個重要的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)際上,與機(jī)床剛性關(guān)聯(lián)的門架可進(jìn)一步提高加工精度。
此外,由于單件門架,同樣單件車架和單件梁,可使機(jī)器可通過設(shè)計成承 載非常規(guī)負(fù)載的車輛方便地運(yùn)輸,并確保了現(xiàn)場的方便安裝。
要指出的是,所述和所示的機(jī)床1能夠處理長達(dá)2.5米寬達(dá)1.5米的工件。 機(jī)床1的額定心軸功率是45-50kW級。
權(quán)利要求1. 一種多軸線機(jī)床,包括門架(2),與床體(3)關(guān)聯(lián)并具有容納工件(100)的加工臺(4);移動梁(8),沿水平方向(X)延伸并可滑動地與所述門架(2)關(guān)聯(lián)并能夠沿垂直方向(Z)運(yùn)動;車架(9),可滑動地與所述移動梁(8)關(guān)聯(lián)并能夠沿水平方向(X)運(yùn)動;以及刀架(10),安裝在所述車架(9)上,其特征在于,所述刀架(10)包括聯(lián)接部分(13),所述聯(lián)接部分附連到所述車架(9)并且相對于所述車架(9)圍繞平行于所述垂直方向(Z)的第一軸線(C)可旋轉(zhuǎn);連接到所述聯(lián)接部分(13)的中心體(14)以及與所述中心體(14)關(guān)聯(lián)的支撐件(15),加工刀具(16)保持在所述支撐件(15)中;所述中心體(14)相對于所述聯(lián)接部分(13)圍繞平行于所述水平方向(X)的第二軸線(D)可旋轉(zhuǎn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)床,其特征在于,所述刀架(10)直接安裝在 所述車架(9)的底部(9a)。
3. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)床,其特征在于,所述支撐件(15)剛性地與 所述中心體(14)關(guān)聯(lián)并從所述中心體(14)懸伸。
4. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)床,其特征在于,所述刀架(10)的所述第一 旋轉(zhuǎn)軸線(C)設(shè)置成到所述門架(2)的距離大于所述刀架(10)的所述第 二旋轉(zhuǎn)軸線(D)到所述門架(2)的距離。
5. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)床,其特征在于,所述支撐件(15)圍繞所述 第一軸線(C)和所述第二軸線(D)在多個位置之間旋轉(zhuǎn),其中關(guān)聯(lián)的加工 刀具(16)保持在所述刀架(10)的尺寸包絡(luò)面的外側(cè)。
6. 如權(quán)利要求l所述的機(jī)床,其特征在于,所述移動梁(8)從所述門架 (2)懸伸。
7. 如權(quán)利要求l所述的機(jī)床,其特征在于,所述車架(9)在遠(yuǎn)離所述門架(2)的一側(cè)從所述移動梁(8)懸伸。
8. 如權(quán)利要求l所述的機(jī)床,其特征在于,所述加工臺(4)和所述門架 (2)具有相對于彼此沿垂直于所述水平方向(X)和所述垂直方向(Z)的縱向方向(Y)的平移自由度。
9. 如權(quán)利要求8所述的機(jī)床,其特征在于,所述門架(2)相對于所述床 體(3)固定,且所述加工臺(4)能夠相對于所述床體(3)沿所述縱向方向(Y)移動。
10. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)床,其特征在于,所述門架(2)包括平行于 所述垂直方向(Z)延伸的第一豎直構(gòu)件(5)和第二豎直構(gòu)件(6),并具有 位于沿所述床體(3)相對兩側(cè)(3a, 3b)的相應(yīng)第一端(5a, 6a),還有剛 性地與所述第一和第二構(gòu)件(5, 6)關(guān)聯(lián)的第三構(gòu)件(7),該第三構(gòu)件(7) 平行于所述水平方向(X)延伸,并在相對兩端錨定在所述第一和第二構(gòu)件(5, 6)上。
11. 如權(quán)利要求IO所述的機(jī)床,其特征在于,所述移動梁(8)從所述第 一和第二豎直構(gòu)件(5, 6)懸伸并可在所述第一和第二豎直構(gòu)件(5, 6)上滑 動。
12. 如權(quán)利要求9所述的機(jī)床,其特征在于,所述加工臺(4)包括容納 工件(100)的桌板(11),所述桌板(11)沿著由所述床體提供的沿平行于 所述縱向方向(Y)的方向延伸的軌道(12)可滑動。
13. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)床,其特征在于,所述門架(2)實(shí)施為一單件。
14. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)床,其特征在于,所述移動梁(8)實(shí)施為一 單件。
15. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)床,其特征在于,所述車架(9)實(shí)施為一單件。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多軸線機(jī)床,包括門架(2),與床體(3)關(guān)聯(lián)并具有容納工件(100)的加工臺(4);移動梁(8),沿水平方向(X)延伸并可滑動地與門架(2)關(guān)聯(lián)并能沿垂直方向(Z)運(yùn)動;車架(9),可滑動地與移動梁(8)關(guān)聯(lián)并能夠沿水平方向(X)運(yùn)動;以及安裝在車架(9)上的刀架(10)。刀架(10)包括聯(lián)接部分(13),附連到車架(9)并且相對于車架(9)圍繞平行于垂直方向(Z)的第一軸線(C)可旋轉(zhuǎn);連接到聯(lián)接部分(13)的中心體(14)以及與中心體(14)關(guān)聯(lián)的支撐件(15),加工刀具(16)保持在支撐件(15)中;中心體(14)相對于聯(lián)接部分(13)圍繞平行于水平方向(X)的第二軸線(D)可旋轉(zhuǎn)。
文檔編號B23Q1/25GK201120551SQ20072014622
公開日2008年9月24日 申請日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者M·S·費(fèi)拉里 申請人:Jobs股份公司