CN101448596A - 用于加工工件齿结构的机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加工工件齿结构的机床，其包括：能绕主轴线A旋转的旋转架(3)；布置在旋转架(3)上的两个工件主轴(4a，4b)，该工件主轴(4a，4b)具有平行于主轴线A定向的主轴轴线(Sa，Sb)，尤其是所述工件主轴(4a，4b)绕主轴线A对称布置。所述机床还包括用于刀具(50)的刀具架(5)，该刀具用于加工工件主轴(4a)中之一上的工件(6)。本发明的特征在于该旋转架(3)的主轴线A水平地延伸。通过分隔切屑可减少对旋转架和工件主轴的污染，并使刀具相对于工件平行于主轴轴线的相对进给运动的结构复杂性降低。

Description

用于加工工件齿结构的机床
技术领域
本发明涉及一种用于加工工件的齿结构的机床，该机床包括可绕主轴线A旋转的旋转架、布置在该旋转架上的两个工件主轴、以及用于刀具的刀具架，该刀具用于加工机床主轴之一上的工件。工件主轴具有主轴轴线，该轴线与旋转架的主轴线A平行，并且机床主轴具体绕主轴线A对称布置。
背景技术
公司Reishauer AG生产的Maschine RZ150型机床，是这种机床已知的实施例。
这种类型的机床用于以机加工生产方式加工工件，在该生产方式下，通过除去切屑而在工件中形成形状。在齿结构的加工期间，通过在待加工的工件的外表面上机加工均匀间隔的齿距而制成齿轮。每个工件的生产成本和机床的效率取决于表面性能，即在一段时间内所机加工的工件的表面，以及生产时间和非生产时间之间的比率。在这种情况下，生产时间是每个工件的加工时间，而非生产时间是更换工件所需时间。
两个工件主轴在旋转架上的布置节省了非生产时间，因为工件主轴中的一个上的工件的加工在加工位置进行，而与此同时在转移位置进行往另一工件主轴上加载或从另一工件主轴上卸下，由此总的加工循环和循环时间减少。两个工件主轴通过旋转架的旋转改变它们的位置。工件主轴被旋转或枢转到加工位置，并且另一工件主轴从加工位置移出。通过将工件主轴相对于该主轴线A对称地布置而使位置变化期间的工件主轴的非平衡运动最小化。
在现有技术中已知的Reishauer AG机床(详见上述内容)中，该主轴线A和布置在旋转架上的工件主轴的主轴轴线被定向在竖直的方向。在该布置中，在工件的齿结构加工期间所移除的切屑落在下方的工件主轴和旋转架上，并在该位置形成切屑团(cluster)，该切屑团随后不得不被移除，以避免污染以及相关的对旋转架操作和主轴操作及其驱动的限制。已知的机床还不能很好地适用于形成齿的技术中，这些技术的特征在于平行于工件轴线或主轴轴线延伸的刀具的进给运动，例如纵向或轴向的磨削。在已知的机床中，该进给运动定向为平行于主轴线A，从而类似于主轴轴线是竖直的，这样的平行进给运动需要刀具架和/或工件主轴的竖直提升，这需要高的结构复杂性。
DE 102 56 222 A1描述了一种用于加工螺旋斜齿轮的滚齿机。工作轮布置在水平定向的工件主轴上，而工件主轴布置在主轴座上，该主轴座可绕着竖直的旋转轴线(P)旋转。刀具主轴具有相对于定向轴线(O)的固定预定倾斜角度K，并可绕着水平轴线(T)旋转。该工件主轴和刀具主轴可相对彼此在三个空间方向上线性位移。
发明内容
本发明的一个目的是减少由于切屑对旋转架和刀具主轴的污染，以及减少用于刀具相对于平行于主轴轴线的工件的相对进给运动的结构复杂性，该切屑在机床中的工件的齿结构加工期间被移除。
根据本发明实现了其目的，其中旋转架的主轴线A水平地延伸。
在根据本发明的机床中，旋转架的主轴线A和布置在旋转架上的工件主轴的主轴轴线至少大体上水平定向。这导致的优点是，在例如夹紧或夹持地布置在工件主轴中的一个上的工件的加工期间，所出现的切屑由于重力作用在竖直方向上自由下落并因此不落到旋转架上。粘附到工件主轴上的切屑通过齿结构加工期间的工件主轴的旋转而被分离，或者至少松开到一定程度，以便阻止切屑团的形成。这导致的优点在于，在根据本发明的机床中，基本上可以省略用于移除工件主轴和旋转架上的切屑的附加装置和/或方法步骤，由此机床的加工循环进一步减短从而循环速率进一步提高。
尤其是在干加工的情况下，由于其上的热切屑导致的机床底板或旋转架的发热并不发生。与发热相关的热膨胀以及由此产生的生产误差得到了有效的阻止。
工件主轴的水平位置所产生的附加优点在于，与主轴轴线平行的进给运动平行于主轴线A从而水平地延伸，即平行进给运动可以在根据本发明的机床中进行而没有任何竖直提升运动。因此，在平行进给的情况下，厚重的工件主轴乃至旋转架或者也是厚重的刀具架都不需要与重力相反地移动。相反，其仅仅需要例如以平面的方式移动刀具架，这仅仅需要克服摩擦力。
在根据本发明的机床的优选构造中，刀具架可沿着相对于主轴线A垂直延伸的水平轴线X移动，并且沿着平行于主轴线A延伸的水平线性轴线Y移动。
在该优选构造中，刀具架可沿着线性轴线X朝着工件主轴上的工件移动或传送，该工件主轴位于加工位置。在工件完成加工之后生产时间结束时，刀具架可再次从其加工位置移回。由于刀具架沿着相对于主轴轴线垂直的线性轴线X的可移动性，可以利用夹持在刀具架中的刀具执行具有垂直进给运动的加工方法，例如沉入(dipping)或径向法。由于刀具架沿着平行于主轴线A和主轴轴线的线性轴线Y的可移动性，借助于根据本发明的机床可以执行具有平行进给运动的方法。线性轴线X和Y水平地延伸，以便为了在这些方向上移动刀具架，仅仅需要克服摩擦力。尤其是，可实现刀具架的沿着工件或工件主轴轴线的可移动性而不需要施加提升力。机床的安装成本和使用该机床加工的工件的生产成本将由于该构造的技术简化而减少。
在根据本发明的另一个优选构造中，该刀具架被布置到旋转架上，该旋转架绕着相对于主轴线A垂直延伸的水平旋转轴线B进行旋转。
在该有益构造中，由于布置在旋转架上，刀具架可相对于工件在一平面内被倾斜或倾倒，该平面相对于旋转轴线B垂直延伸。这导致的优点在于，涡轮和具有倾斜齿形度的齿轮可借助于以倾斜方式布置的刀具而被生产。
该刀具架还优选地布置在刀具座(tool carriage)上，并且该刀具座相对于旋转架沿着线性轴线C可移动，该线性轴线C相对于旋转轴线B垂直。
该刀具架的这种附加方向的运动方向允许一旦铣刀的作用部分变钝就快速更换该刀具的作用部分，尤其是在旋转架的旋转期间。由此可以更长时间地使用铣刀来完成工作。
该机床还具有滚齿装置(尤其具有滚齿头)的形式、齿修面装置(尤其是修面轮)或研磨装置。
任意数量的齿和齿形修整都可借助于配置用于滚齿方法的机床在工件上使用同一刀具生产。滚齿适于初步和最终的齿结构加工，而滚刀修面用于工件(尤其是齿轮)的最终加工，并且研磨用于硬化工件的最终加工。
在根据本发明的机床的一个优选构造中，旋转架形成为柱体，其中工件主轴从该柱体突出。
在作为优选的厚重柱体的旋转架的构造中，刀具主轴的振动被最小化，从而生产精度得到提高。将工件主轴布置到该柱体的上侧上所获得的优点在于，工件主轴被固定刀相对于主轴线A垂直地延伸的平面中，并且自由地伸入机床的内部，以便切屑自由地落到工件主轴处，并且该工件主轴可被以易于达到的方式安装。
在根据本发明的机床的一个优选构造中，该旋转架具有第一挡块和第二挡块，其中在每个挡块处第一工件主轴处于加工位置并且第二工件主轴处于转移位置。
在该结构中，加工位置和转移位置通过挡块固定，在加工位置时在工件主轴上使用刀具加工该工件，在转移位置时该工件主轴可具有装卸的工件。因此，仅仅通过旋转移动旋转架就可以使工件主轴移动到这两个位置，而不必进行测量和/或调整。
在本发明的另一个优选构造中，机动驱动器设置在旋转架上。
布置在旋转架上的工件主轴可借助于该驱动器在短时间内在加工位置和转移位置之间变化，由此加工周期进一步减少。在本发明的内容中，可以在一秒或更少的时间内执行工件主轴的位置变化。结合用于每次操作将刀具移入和移出的0.5秒或更少的时间，可以实现2秒或更少的从切削到切削的时间。
此外，优选地机动化主轴驱动器设置在工件主轴上。
马达驱动的工件主轴可在绕着主轴轴线旋转的驱动状态中被移入到加工位置。该刀具架通常也具有机动驱动器，并且该旋转刀具与该旋转工件以速度同步的方式接合。包括加工时间和用于更换工件主轴的位置的时间的整个加工周期，通过工件主轴位置的变化而进一步减少，其中工件主轴是可操作的并且该刀具是可操作的。
在本发明的另一优选构造中，该机床具有面对处于加工位置的工件主轴的相对架，尤其是该相对架借助于控制处理器可编程。
工件主轴相对于在工件加工期间出现的横向力由相对架来进行稳定。该相对架使用这种方式编程，从而在加工之后释放工件主轴以变化位置。
在根据本发明的机床的另一优选构造中，防护罩在工件主轴之间设置在旋转架上，尤其是主轴线A穿过防护罩延伸。
旋转架被防护罩分割成每个都具有工件主轴的区域或部分。该防护罩作为隔离装置，防止切屑从一个区域引导到另一个区域，从而避免污染的相互发生，尤其是在新的工件被夹紧的时候。就绕主轴线对称布置的工件主轴而言，防护罩的对称布置是有益的，尤其是穿过该主轴线布置，以便避免旋转架的旋转运动期间的失衡。
在另一个构造中，根据本发明的机床具有用于加工处于转移位置的工件主轴上的工件的去毛刺装置。
之前在加工位置加工的工件可随后在被卸下前在转移位置借助于去毛刺装置被加工，即去毛刺。工件的清洁可以可选择地进行。由于去毛刺装置，可以不需要为后续的单独去毛刺操作而重复夹紧工件。
该去毛刺装置还优选地设置在旋转架的外表面上。
在转移位置，去毛刺装置在工件主轴的上方和/或侧面的空间布置在操作该去毛刺装置和机床的结构复杂性方面提供了优势。
该机床优选地具有用于将工件装载到工件主轴上和从工件主轴卸下工件的夹紧装置，其中该工件主轴处于转移位置。
该夹紧装置可进一步减少用于装卸工件主轴的时间。如果旋转架、工件主轴、刀具和/或刀具架、以及可选地去毛刺装置和夹紧装置一起被致动，加工时间和位置变化时间即总的加工周期可被最小化。
本发明进一步的优点将从附图及对其描述中所知晓。根据本发明的机床在附图中的一个实施方式中进行说明。在图中所示出的特征仅仅是示意性的，并不能理解为按照实际比例。
附图说明
图1示出了按照本发明的用于工件的齿结构加工的示例性机床。
具体实施方式
图1是具有壳体2的机床1的示意性的斜视图。图中，旋转架3布置在壳体2的后部，旋转架3形成为柱形并且被支撑以便绕着主轴线A旋转。第一工件主轴4a和第二工件主轴4b被布置在朝向机床1内侧的旋转架3的上侧处。工件主轴4a和4b从柱形的旋转架3上突出，并平行于该主轴线A定向。也就是说，第一工件主轴4a具有第一主轴轴线Sa且第二工件主轴4b具有第二主轴轴线Sb，并且主轴轴线Sa和Sb平行于主轴线A延伸。工件主轴4a和4b对称地布置在旋转架3上，在这种情况下相对于主轴线A点对称，由此当工件主轴4a和4b被绕着主轴线A旋转的旋转架3移动的时候基本上避免了失衡。主轴线A以及主轴轴线Sa和Sb为水平定向。
旋转架3以及工件主轴4a和4b被马达驱动。用于工件主轴4a、4b的加工位置和转移位置被设置在旋转架3上的两个挡块固定。两个工件主轴4a、4b均通过旋转的旋转架3在加工位置和转移位置之间变化。在图中，第一工件主轴4a处于加工位置，而第二工件主轴4b处于转移位置。
大体柱形的刀具架5布置在第一工件主轴4a的旁边，例如滚齿刀的细长的刀具50被夹紧或固定在该刀具架中。被保持在刀具架5中的刀具50通过相对轴承51稳定在其合适位置，该相对轴承被固定在壳体2的相对侧。在所示出的位置中，刀具50邻接工件6，该工件6布置在第一工件主轴4a上。刀具50可绕着刀具旋转轴线R在刀具架5中旋转，尤其是借助于马达。
当在加工位置借助于刀具50对工件6进行加工时，第二工件主轴4b在转移位置同时被卸载并装上新的工件。由于在两个空间隔开的位置(加工位置和转移位置)的两个不同的工件主轴4a和4b处方法步骤的同步并行执行，因为生产时间和非生产时间以并行方式进行，所以总的加工周期减短。
由于高的传动功率和速度，被直接驱动的工件主轴4a和4b以及被直接驱动的刀具50允许短的加工时间，从而实现机床1的高利用水平。可以不必制动和/或减速刀具50或刀具架5，因为第一工件主轴4a在被引入到加工位置时在速度方面以同步的方式驱动，这导致了加工周期的进一步减少。
刀具架5布置在旋转架7上，该旋转架可以绕着水平旋转轴线B旋转。刀具架5可进一步沿着相对于主轴线A垂直延伸的水平线性轴线X移动，并沿着平行于主轴线A延伸的水平线性轴线Y移动。为此，整个刀具架装置布置在平面座8上。该座8可沿着行进路径9在轨道10a和10b上移动。轨道10a和10b平行于主轴线A定向。刀具架5沿着线性轴线X产生运动，其中，旋转架7布置在细长旋转架壳体11上，该旋转架壳体11可在座8上在线性轴线X的方向上移动。与主轴线A以及主轴轴线Sa和Sb同样地，该线性轴线X和Y水平定向。结果，可以通过在水平面内的线性位移或运动而相对于工件6和第一工件主轴4a移动刀具架5，这导致不必进行竖直提升运动，从而导致机床1的结构简单化。
刀具架5进一步布置在大体上矩形的刀具滑台12上，并可与其沿着线性轴线C相对于旋转架7移动。该线性轴线C相对于旋转轴线B垂直。具有不同齿形和齿数的齿轮可以在工件6上制成，其取决于刀具架5的自由度和运动方向。
相对架13布置得与第一工件主轴4a相对，该相对架布置在壳体2的与旋转架3相对的一侧。该相对架13沿着第一主轴轴线Sa定向并且与第一工件主轴4a的顶端邻接。这样，其将第一工件主轴4a稳定在加工位置。借助于相对架13将第一工件主轴4a稳定或锁定在加工位置或者进行相应的释放可通过相对架13的电子控制单元进行。
在借助于机床1加工工件6时所产生的切屑由于重力而在竖直方向上下落，并在该位置处被接收在漏斗形的切屑收集装置14中，该切屑收集装置设置在壳体2中。该切屑收集装置14位于工件主轴4a和4b之下，并从外面易于达到。由于切屑在竖直方向上排出或落下，基本上防止了切屑与旋转架3及工件主轴4a和4b尤其是与设置在其上的驱动器之间的接触。
第二工件主轴4b的装卸可借助于夹紧装置简化。可进一步使用生产时间(即在加工位置加工工件6的时间)以便随后在转移位置对之前在加工位置已被加工的工件进行加工。为此，去毛刺装置是有益的，该去毛刺装置优选地固定到旋转架3的外表面15。布置在外表面15的去毛刺装置横向地尤其是从上面与在第二工件主轴4b上的工件接合，从而并不影响转移位置的易接近性。机床1的效率通过并行于生产时间进行装卸和去毛刺而得到进一步的提高。
由于旋转架3上的工件主轴4a、4b之间的防护罩或隔壁(未示出)，防止了在加工操作期间产生的切屑与未加工的工件和相应工件主轴之间的接触，并且确保了将切屑排出到切屑收集装置14中。
此外，两个或多个工件主轴水平地布置在水平定向的旋转架上是可以想到的。根据本发明，三个工件主轴也可具体布置在水平定向的旋转架上，例如，在绕着轴线A在相同径向间距的情况下以夹角120度分布的状态中进行布置。

Claims (14)

1.一种用于加工工件的齿结构的机床(1)，包括
能绕主轴线A旋转的旋转架(3)，
布置在旋转架(3)上的两个工件主轴(4a，4b)，所述工件主轴(4a，4b)具有平行于主轴线A定向的主轴轴线(Sa，Sb)，尤其是所述工件主轴(4a，4b)绕主轴线A对称布置，和
用于刀具(50)的刀具架(5)，所述刀具用于加工所述工件主轴中之一(4a)上的工件(6)，
其特征在于
所述旋转架(3)的所述主轴线A水平地延伸。
2.如权利要求1所述的机床，其特征在于，所述刀具架(5)能沿着水平线性轴线X且沿着水平线性轴线Y移动，所述水平线性轴线X相对于主轴线A垂直地延伸，所述水平线性轴线Y平行于主轴线A延伸。
3.如权利要求1或2所述的机床，其特征在于，所述刀具架(5)布置在能绕着相对于主轴线A垂直延伸的水平旋转轴线B旋转的旋转架(7)上。
4.如权利要求3所述的机床，其特征在于，所述刀具架(5)布置在刀具座(12)上，所述刀具座(12)能相对于所述旋转架(7)沿着垂直于所述旋转轴线B的线性轴线C移动。
5.如上述权利要求中任一所述的机床，其特征在于，所述机床形成为尤其是具有滚齿头的滚齿装置、尤其具有修面轮的滚齿修面装置、或研磨装置。
6.如上述权利要求中任一所述的机床，其特征在于，所述旋转架(3)形成为柱体，尤其是所述工件主轴(4a，4b)从所述柱体突出。
7.如上述权利要求中任一所述的机床，其特征在于，所述旋转架(3)具有第一挡块和第二挡块，其中在每个挡块处，第一工件主轴(4a)处于加工位置，而第二工件主轴(4b)处于转移位置。
8.如上述权利要求中任一所述的机床，其特征在于，机动化驱动器设置在旋转架(3)上。
9.如上述权利要求中任一所述的机床，其特征在于，机动化主轴驱动器设置在所述工件主轴(4a，4b)上。
10.如上述权利要求中任一所述的机床，其特征在于，所述机床具有相对架(13)，所述相对架面对处于加工位置的工件主轴(4a)，尤其是所述相对架(13)借助于控制处理器可编程。
11.如上述权利要求中任一所述的机床，其特征在于，防护罩设置在所述旋转架(3)上且位于工件主轴(4a，4b)之间，尤其是所述主轴线A穿过所述防护罩延伸。
12.如上述权利要求中任一所述的机床，其特征在于，所述机床具有去毛刺装置，用于加工处于转移位置处的工件主轴(4b)上的工件。
13.如权利要求11所述的机床，其特征在于，所述去毛刺装置设置在所述旋转架(3)的外表面(15)上。
14.如上述权利要求中任一所述的机床，其特征在于，所述机床具有夹紧装置，用于向处于转移位置的工件主轴(4b)装载工件和从其卸载工件。
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