DE102012221926A1 - Working head for machine tool used for processing metal, has connection portion which is provided for connecting spindle with specific carrier element at two different angular configurations - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung hat einen Arbeitskopf für eine Werkzeugmaschine zum Gegenstand.The present invention relates to a working head for a machine tool.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen Arbeitskopf, der gewöhnlich als birotativ bezeichnet wird, welcher an das untere Ende eines beweglichen Trägers angebracht wird und welcher entlang: der drei kartesischen Achsen einer Werkzeugmaschine bewegt wird, um eine Maschine mit fünf Achsen zu erhalten. Vorteilhafterweise ist die Maschine des Typs, der zur Bearbeitung von Metallen eingesetzt wird.In particular, the invention relates to a working head, commonly referred to as a rotatable, which is attached to the lower end of a movable carrier and which is moved along: the three Cartesian axes of a machine tool to obtain a machine with five axes. Advantageously, the machine is of the type used for machining metals.
Im Allgemeinen umfassen die birotativen Köpfe einen ersten Träger, der mit dem mobilen Träger verbunden ist und um eine vertikale Achse orientiert werden kann, und einen zweiten Träger, der auf den ersten montiert ist und um eine zweite Achse orientiert werden kann und auf den eine Spindel für das Werkzeug montiert ist.In general, the birotative heads comprise a first carrier, which is connected to the mobile carrier and can be oriented about a vertical axis, and a second carrier, which is mounted on the first and can be oriented about a second axis and on which a spindle is mounted for the tool.
Nach dem Stand der Technik sind diverse Typen von birotativen Arbeitsköpfen bekannt, in denen die zwei Achsen untereinander rechtwinklig oder nicht rechtwinklig sind. Die fliegende Montage der zweiten Achse erlaubt es, reduziertere Ausmaße des Kopfes in der Bearbeitungszone zu haben und die Köpfe mit nicht-rechtwinkligen Achsen haben eine Verteilung der Kräfte auf die Achsen, die im Allgemeinen im Fall der fliegenden Montage der zweiten Achse zu bevorzugen ist.Various types of birotative working heads are known in the prior art, in which the two axes are mutually perpendicular or not rectangular. The second axle flying mounting allows reduced head dimensions to be maintained in the machining zone and the non-orthogonal axle heads have a distribution of forces on the axles which is generally preferable in the case of second axle flying mounting.
Mit den nicht-rechtwinkligen Achsen kommt es jedoch zu einer Reduktion des Intervalls von Neigungen, die für die Spindel um die zweite Achse möglich sind, und somit ist folglich das Intervall von möglichen Neigungen der Oberflächen des zu bearbeitenden Stücks reduziert. Zum Beispiel ist im italienischen Patent
Dadurch ist es zum Beispiel nicht möglich, Stücke in Hinterschneidungsbedingungen zu bearbeiten, ohne auf eine Repositionierung, im Allgemeinen ein Kippen, des Stücks unter Bearbeitung zurückzugreifen. Die Operation ist sehr komplex, kann die Präzision der Bearbeitung beeinträchtigen und führt zu verlängerten Stillständen einer Maschine.As a result, it is not possible, for example, to process pieces in undercutting conditions without resorting to repositioning, generally tilting, of the piece under processing. The operation is very complex, can affect the precision of machining and leads to extended downtime of a machine.
In den internationalen Patentanmeldungen
Im europäischen Patent
Wenn es nötig ist, einen größeren Bereich von Neigungen des Werkzeugs zu haben, z. B. um ausgeprägtere Hinterschneidungen zu bearbeiten, ist daher dem Stand der Technik bekannt, auf einen sogenannten gegabelten birotativen Kopf zurückzugreifen, welcher es erlaubt, höhere Neigungswinkel der Achse der Spindel (mit untereinander rechtwinkligen Achsen) zu haben und gleichzeitig die zweite Achse von beiden Extremen her zu halten, um deren Widerstandskraft gegenüber den Kräften der Bearbeitung zu verbessern. Solche Köpfe haben jedoch andere Grenzen und Unannehmlichkeiten, vor allem aufgrund des relativ hohen lateralen Ausmaßes.If it is necessary to have a greater range of inclinations of the tool, e.g. B. to handle more pronounced undercuts, therefore, the prior art is known to resort to a so-called bifurcated birotative head, which allows to have higher inclination angles of the axis of the spindle (with mutually perpendicular axes) and at the same time the second axis of both extremes to keep to their To improve resistance to the forces of machining. However, such heads have other limitations and inconveniences, especially due to the relatively high lateral extent.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Arbeitskopf für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, der zumindest teilweise, die Schwierigkeiten der bekannten Technik löst.The object of the present invention is therefore to provide a working head for a machine tool which at least partially solves the difficulties of the known technique.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen birotativen Kopf mit nicht-rechtwinkligen Achsen bereitzustellen, der rasch angepasst werden kann, um in einem relativ weiten Bereich von Neigungen des Werkzeugs zu agieren, so dass zum Bespiel Flächen mit relativ hohen Hinterschneidungen und insbesondere Flächen, die nach unten gerichtet und in Bezug auf die Arbeitsebene auch bis zu 45° geneigt sind, ohne die Notwendigkeit, das Stück zu repositionieren, bearbeitet werden können.A first object of the present invention is to provide a non-rectangular axis birotative head which can be rapidly adapted to operate in a relatively wide range of inclinations of the tool, such as surfaces with relatively high undercuts, and in particular surfaces , which are directed downwards and inclined up to 45 ° with respect to the working plane, without the need to reposition the piece, can be edited.
Eine zweite Aufgabe ist es, eine Maschine zu liefern, die die schnelle und automatische Konfiguration des Kopfes erlaubt.A second task is to provide a machine that allows fast and automatic configuration of the head.
Angesichts dieser Aufgaben hat man an die Verwirklichung eines Arbeitskopfes für eine Werkzeugmaschine gedacht, welche ein erstes Trägerelement umfasst, das geeignet ist, um eine erste Rotationsachse zu rotieren; und ein zweites Trägerelement, das mit dem ersten Trägerelement verbunden ist. Das zweite Trägerelement ist geeignet, um eine zweite, zur ersten Achse nicht-rechtwinklige, Rotationsachse zu rotieren. Der Kopf umfasst darüber hinaus eine Spindel, die geeignet ist, mit dem zweiten Trägerelement verbunden zu werden, wobei die Spindel eine dritte Rotationsachse (Spindelachse) für ein Werkzeug definiert. Der Arbeitskopf umfasst Mittel der Verbindung der Spindel mit dem zweiten Träger, die zur Verbindung der Spindel mit dem zweiten Träger in mindestens zwei verschiedenen Winkelkonfigurationen geeignet sind.In view of these objects, it has been thought to realize a working head for a machine tool comprising a first support member adapted to rotate a first rotation axis; and a second support member connected to the first support member. The second carrier element is suitable for rotating a second axis of rotation, which is not orthogonal to the first axis. The head further includes a spindle adapted to be connected to the second support member, the spindle defining a third axis of rotation (spindle axis) for a tool. The working head includes means for connecting the spindle to the second carrier, which are suitable for connecting the spindle to the second carrier in at least two different angle configurations.
Die Merkmale und die Vorteile eines Arbeitskopfes, der unter Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung realisiert wurde, werden durch die folgende Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele klarer werden, die mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen mit dem Zweck der Beschreibung, nicht jedoch der Beschränkung, gegeben werden, in denen:The features and advantages of a working head realized using the principles of the present invention will become more apparent from the following description of some embodiments given with reference to the accompanying drawings for the purpose of describing, but not limiting, in: in which:
In
- – ein
erstes Trägerelement 22 , welches um eine erste motorisierte Rotationsachse C rotiert und welches mit einemmobilen Träger 18 einer Werkzeugmaschine16 (schematisch gezeigt in11 und12 ) verbunden ist; und - – ein
zweites Trägerelement 24 , welches mit demersten Trägerelement 22 verbunden ist und welches um eine zweite motorisierte Rotationsachse A rotiert, die nicht rechtwinklig zur ersten Achse ist.
- - A
first carrier element 22 which rotates about a first motorized rotation axis C and which with a mobile carrier18 a machine tool16 (shown schematically in FIG11 and12 ) connected is; and - - A
second carrier element 24 , which with thefirst support element 22 is connected and which rotates about a second motorized axis of rotation A, which is not perpendicular to the first axis.
Der Arbeitskopf
In Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Neigung zwischen der ersten Rotationsachse C und der zweiten Rotationsachse A, in
Vorteilhafterweise umfasst der Arbeitskopf
Insbesondere umfasst das zweite Trägerelement
In anderen Worten dehnen sich diese Kopplungsflächen in einer Kopplungsebene aus, die parallel zur Achse der Spindel und schräg in Bezug auf die zweite Rotationsachse A ist. Der Winkel zwischen der Kopplungsebene und der zweiten Rotationsachse A ist vorteilhafterweise gleich dem Winkel α zwischen der ersten und der zweiten Rotationsachse (bzw. Achse C und Achse A).In other words, these coupling surfaces expand in a coupling plane which is parallel to the axis of the spindle and oblique with respect to the second axis of rotation A. The angle between the coupling plane and the second rotation axis A is advantageously equal to the angle α between the first and the second rotation axis (or axis C and axis A).
Die Mittel der Verbindung
Auf diese Weise, wie im Folgenden klar werden wird, ist es möglich, den Kopf schnell anzupassen, um Bearbeitungen mit einem größeren Intervall von Neigungen des Werkzeugs auszuführen.In this way, as will become apparent hereinafter, it is possible to quickly adapt the head to perform operations with a greater interval of inclinations of the tool.
Insbesondere ist es möglich, indem die Position des ersten Trägerelements
In der ersten Konfiguration wird die Rotationsachse X der Spindel sich, z. B. in Bezug auf eine zur Achse C senkrechte Ebene, zwischen α und –α neigen können, so dass auch Hinterschneidungen von erhöhtem Wert bearbeitet werden können.In the first configuration, the axis of rotation X of the spindle, z. B. with respect to a plane perpendicular to the axis C, between α and -α can tilt, so that undercuts of increased value can be edited.
In der zweiten Konfiguration wird die Rotationsachse X der Spindel sich zwischen 90° und α in Bezug auf eine zur Achse C senkrechte Ebene neigen können.In the second configuration, the axis of rotation X of the spindle will be able to tilt between 90 ° and α with respect to a plane perpendicular to the axis C.
Es ist leicht erkennbar, dass durch Verwendung beider Lösungen die dritte Rotationsachse X der Spindel
Die Mittel der Verbindung
In Übereinstimmung mit einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Mittel der Verbindung
Unter Bezugnahme auf die in den
Auf jeden Fall ist es daher möglich, die Spindel
Das zweite Trägerelement
In Übereinstimmung mit einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die Mittel frontaler Kupplung
Es können jedoch unterschiedliche Mittel frontaler Kupplung bereitgestellt werden, die für den Techniker des Fachbereichs leicht vorstellbar sind. Z. B. können Mittel der Kupplung durch Reibung bereitgestellt sein.However, different means of frontal coupling can be provided, which are easily conceivable to the technician of the art. For example, means of coupling may be provided by friction.
In den
In Übereinstimmung mit einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Arbeitskopf auch auf einer Maschine horizontalen Typs installiert sein.In accordance with a possible embodiment of the present invention, the working head may also be installed on a horizontal type machine.
Im Allgemeinen wird die Bewegung oberhalb der Arbeitsebene eine Bewegung gemäß kartesischer Achsen (zwei längs der Arbeitsebene und eine vertikal) sein.In general, the movement above the working plane will be a movement according to Cartesian axes (two along the working plane and one vertically).
Ein derartiger Maschinentyp ist an sich bekannt und wird nicht weiter im Detail beschrieben werden.Such a type of machine is known per se and will not be described in detail.
Die Maschine
Bei der Verwendung der Maschine arbeitet die Maschine normalerweise mit der gemäß der ersten Konfiguration auf dem Kopf
Wenn das Spindelmagazin
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den
In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Spindel
Vorteilhafterweise wird die Rotation des auf die Spindel montierten Werkzeugs über den Transfer der Bewegung zwischen einer motorisierten Welle
Vorteilhafterweise ist es möglich, auf das zweite Trägerelement
In einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kreuzt die Achse der Spindel X nicht die zweite Rotationsachse A. Die Entfernung (in
Diese Distanz zwischen den Achsen ist insofern vorteilhaft, als sie gestattet, die Spindel
An diesem Punkt ist klar, wie die im voraus bestimmten Ziele erreicht wurden, indem ein Kopf und eine Maschine bereitgestellt wurden, die es erlauben, ein erhöhtes Intervall von Neigungen der Hauptachse der Spindel zu haben.At this point, it is clear how the predetermined goals have been achieved by providing a head and a machine that allow to have an increased interval of inclinations of the main axis of the spindle.
Der Fachmann wird an den oben beschriebenen Ausführungsformen, um spezifische Erfordernisse zu befriedigen, Modifikationen und/oder Substitutionen von beschriebenen Elementen mit äquivalenten Elementen vornehmen, ohne dadurch den Bereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.Those skilled in the art will, in order to satisfy specific needs, make modifications and / or substitutions of described elements with equivalent elements to the above-described embodiments without departing from the scope of the appended claims.
Z. B. können Arbeitsköpfe bereitgestellt werden, in denen die Spindel in mehr als zwei unterschiedlichen Winkelkonfigurationen in Bezug auf das zweite Trägerelement verbunden werden kann. In Übereinstimmung mit möglichen alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch andere Mittel der Verbindung wie Schrauben, oder andere Typen der Kupplung oder Kupplungssysteme, die vom Fachmann leicht vermutet werden können, verwendet werden. Darüber hinaus kann die Hauptachse der Spindel auch nicht parallel zur Kopplungsebene zwischen Spindel und zweitem Trägerelement sein.For example, working heads can be provided in which the spindle can be connected in more than two different angular configurations with respect to the second support member. In accordance with possible alternative embodiments of the present invention, other means of connection, such as screws, or other types of coupling or coupling systems which may be readily suspected by one skilled in the art may also be used. In addition, the main axis of the spindle can not be parallel to the coupling plane between the spindle and the second carrier element.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- WO 02/32617 [0007] WO 02/32617 [0007]
- EP 1205275 [0008] EP 1205275 [0008]
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