用於加工固定在兩個轉動軸承之間的長工件的設備和方法
2023-07-26 18:25:46 1
專利名稱：用於加工固定在兩個轉動軸承之間的長工件的設備和方法
技術領域：
本發明涉及諸如在汽車傳動系統中採用的長工件的高速機械加工，特別是能夠改善這類機械加工的質量和持續時間的方案。
背景技術：
在汽車傳動系統中採用的長工件，諸如框架後橫梁或發動機支架，需要進行這樣的機械加工，即該機械加工中要求使用提供有五個運動軸的刀具的車床。這些工件主要在它們的端部有可機械加工的區。
到目前，製造方法的設計者們開發了兩種機械加工方案，用於保證這種類型的工件的製造。
第一種方案包括利用一種傳送式的機器進行所要求的機械加工，該機器包括一些相繼的工具機，這些工具機分別專用於一種機械加工。這種方案雖然快速，卻有不是很靈活和要求專用工具機的缺點。
另一種方案包括藉助一種能夠在至少五個軸上工作的工具機進行所需要的機械加工。這樣的方案的缺點是，它以傳統方式採用了具有這五個軸的工具機，其經常具有平行的布局且其心軸的功率不是特別地高從而延長了機械加工的持續時間。機械加工的持續時間的延長是由於工具機的心軸被迫相繼地加工兩個端部。進一步地，與可重複性相聯繫的機械加工精度和心軸的定位精度能夠得到改善。
直到目前，幾種限制使得製造方法的設計者不能利用一種靈活的機械加工中心來進行大多數的機械加工，這種機械加工中心在三個軸上對一個工具機支撐載部進行致動；這些限制有-工件的一組面的可機械加工性，傳統上是四個面，且所要機械加工的面主要是在這種類型的工件的兩個相反的面上，工件在一個工件保持裝置上的設置阻止了對這些面之一的加工，-工件的長度，為了把所要機械加工的表面移到或移出刀具的工作範圍，要求工件作可能導致不精確的位移，或者要求刀具具有幾乎沒有工具機能夠提供的行進距離，-等等....
還有如以下所述的其他機加中心。
德國文獻GE 201 18 456 U描述了一種工具機，包括
-一個框架，-一個水平導軌，其限定了一個X軸，-兩個設備支撐部或兩個設備支撐部分，-具有水平平行軸的兩個心軸，它們分別可在所述設備支撐部上沿著一個Y軸和一個Z軸移動並彼此獨立，-可在所述導軌上移動的一個轉板輸送部，-至少一個轉板，它繞一個水平支撐點相對於所述轉板輸送部作樞軸轉動並至少引導用於所要機械加工的工件的一個連接裝置。
因此，所要機械加工的工件被連接在一個機械加工臺架上。實際上，它被設置和保持定位在一個至少沿著一個水平軸的轉臺上。該轉臺的存在，阻止了刀具對工件的一組面的機械加工。機械加工臺架則產生了更大的質量，並要求在其兩個端部上對轉臺進行導向。
因此，該文獻沒有提供用於長工件的致動模塊的一種具體設計，而只是提供了用於一個轉板的一種致動裝置，在該轉板上裝有工件的機械加工臺架支撐部。結果，用於沿著水平軸的轉動導向的軸承各保證了一個板的轉動，這些板之間由支撐所述加工臺架的板進行耦合。另外，所述兩個轉板之間已經被工件之外的一個耦合部件所耦合。
這種雙心軸式的工具機在傳統上被用於機械加工單個的工件以消除變換刀具的時間，或者用於同時機械加工兩個工件。
將要被機械加工的、表面集中在其端部的工件的特性，對於單心軸工具機來說，導致了刀具與工件之間沿著工件的長度的方向的相對位移，以使所要機械加工的那一組區能夠得到機械加工。對於工具機(諸如在該文獻中描述的工具機)，它也導致了工件的位移，因為刀具不沿著X移動。
德國文獻DE 203 04 653 U描述了一種機械加工站，它包括至少一個機械加工單元，更具體地說是用於工件加工的一個刀具保持心軸。對象在一個排放點處被接近並被一個工件觸輪所獲取。該工件觸輪把要機械加工的工件移向所述機械加工單元，或在所述對象被所述機械加工單元加工期間移動所述對象。
如所示和所述，該對象觸輪由沿著一個水平軸轉動的一個支撐板構成，且該支撐板的兩端受到兩個軸承的轉動導向。因此，工件在其機械加工階段裡受到一個支撐板的支撐，從而保證了兩個導向軸承之間的耦合。
德國文獻DE 101 19 175 A描述了一種工具機，它能夠具有以水平懸掛方式設置的兩個工作心軸。這些工作心軸沿著心軸的軸線設置，並可移動地安裝在機架上的一個滑動觸輪上。所提供的工件保持裝置不允許工件的有效懸掛。實際上，要麼工件被置於轉板上，要麼工件通過其端部/面之一而被懸掛在一個板上。
發明內容
在這種情況下，本發明人進行了研究，其目的在於提供一種機械加工解決方案，該解決方案能夠採用靈活的裝置並提供了加快的機械加工節奏。本發明人因而努力尋求現有技術的方案的替代方案，這些現有技術的方案都有缺點。
這些研究導致了一種機械加工設備的方法的構思和實現，該設備和方法提供了新穎的機械加工裝置和工件保持裝置。
根據本發明，機械加工設備，諸如把機械加工工具機與一個工件保持裝置相聯繫的設備，具有與縱軸相交的轉動致動軸。這種設備的特徵在於這樣的事實，即，所述工件保持裝置包括一個框架，該框架支撐兩個軸承，這兩個軸承用於進行沿著上述橫向轉動軸的轉動導向，由所述框架和所述兩個軸承構成的結構被所要加工的工件所閉合，該工件的端部被固定到所述軸承上，所要加工的工件是一個長的工件，諸如包括集中在兩端的待加工表面的工件；這種設備的特徵還在於，所述工具機是這種類型的，即，它保證了兩個獨立的工件保持載部的致動，從而使得工件的兩端的機械加工由一個不同的載部進行。
這種特徵解決了可操作性的問題，因為它避免了支撐工件和耦合兩個軸承的橫板。這種避免使得工件保持裝置所聯繫的工具機的刀具能夠對長工件的一組面進行加工。
工件保持裝置的兩個軸承的分離，與長工件的長度相適合。由於工件的長度而造成的橫板的避免，與傳統上的工件保持裝置的通常設計相比，構成了一個特別具有革新意義的技術選擇方案；在這些傳統設計的工件保持裝置中，在工件不是一個轉動工件這個前提下，都提供了一個工件支撐板。
本發明的設備中的一個板的避免，改善了機械加工的可操作性，這種可操作性是在工件的端部必須實現的，而在本發明的布局中，工件的端部是最靠近所述軸承的部分。因此，工件的最受機械加工應力的作用的部分正是最靠近工件保持裝置的剛性部分的那些部分。
與多個載部的採用有關的特徵，即與傳統上保證一個電極心軸刀具支架的支撐和致動的模塊相關的特徵，解決了由於工件的長度和其所要加工的部的分離所引起的行進問題。
進一步地，包括採用具有兩個載部或刀具保持心軸的工具機的特徵是特別重要的，因為它使得能夠同時進行相對於工件的主軸的反對稱機械加工，其中，這兩個滑動部或刀具保持心軸都能夠沿著三個軸運動且彼此獨立。
這兩個特徵的聯繫，使得能夠通過提供一種機械加工設備而解決現有技術的缺陷，該機械加工設備能夠從一個公共的臺架同時進行工件的兩個端部和多個面的大多數機械加工操作，而不用移動所述工件。兩個端部的同時加工，使得工件的機械加工時間能夠減半，從而解決了現有技術的問題之一。
實際上，以前知道的雙心軸工具機的可能應用是-通過切換載部而在同一個工件上進行加工，刀具的改變是在一個遮蔽時間裡進行的，-由兩個載部分別對兩個通常相同的工件進行加工。
因此，從來沒有考慮過用雙心軸的配置進行兩個載部對同一個工件的同時加工。是工件的長度(產生了必要的分離)和所要加工的表面集中位於工件的端部(避免了沿著X方向的過大的行進)，使得能夠由兩個載部進行分別、同時和獨立的加工。
本發明的另一個目的，是提供用於長工件的機械加工方法，該長工件諸如包括集中在其兩端的待加工表面的工件。根據本發明，該機械加工方法的特徵在於它包括藉助一種工具機進行要求多至四個運動軸的機械加工操作以保證以這樣的方式對兩個獨立的刀具保持載部的致動，即，其中兩個端部的機械加工是由不同的載部同時進行的；以及，隨後藉助一種專用機器進行要求更大數目的運動軸的機械加工操作。
這種特徵的特別有利之處，在於該方法首先利用了一種機械加工中心，該機械加工中心能夠實現用於長傳動工件的特殊工件的機械加工以外的機械加工。因此，這樣的工件的製造可以被整合到一條靈活的機械加工線中。進一步地，在通過實施所述兩個獨立的載部而同時進行兩個端部的機械加工的過程中，儘管有工件至專用於專門加工的另一工具機的傳送時間，這種機械加工方法仍然提供了高的速度。機械加工時間的這種減少，減少了裝配用於這樣的工件的生產線所需的投資。這種方法因而使得能夠對製造手段進行選擇，從而，能夠在有關長工件的應用的框架內提供一種消除了現有技術的缺點的新穎的操作序列。
在現有技術中，待加工的長工件的特點導致了如下的解決方案-採用一種專用多軸工具機以實現機械加工的組合，或者-採用一系列的單軸機器來分別實現一種具體的加工。
長工件、其驅動和位置保持設備、以及其機械加工設備，使得可以通過在雙心軸工具機上執行需要多至四個機械加工軸(X、Y、Z和工件的A軸的轉動)的機械加工，以及隨後在一個專用多軸工具機上執行需要其他軸的機械加工，而實現另一種加工循環。
根據本發明的另一個特徵，該方法的特徵在於它包括在實施兩個獨立的載部的工具機上的機械加工操作中，沿著工件的縱軸轉動該工件。該特徵使得能夠使一系列的機械加工表面被來自同一機器臺架的多個刀具所加工；而現有技術的工件保持裝置的轉動支撐臺妨礙了這種加工，不能提供這種功能。
以上說明了本發明的基本構思的最基本的形式。從以下結合附圖和非限定性的例子對根據本發明的設備的實施例的描述，可以對其他細節和特徵由更清楚的理解。
圖1是根據本發明的機械加工設備的一種實施例的示意透視圖，其中示意地顯示出所要加工的工件已經被安裝，圖2是一個長工件的示意透視圖；該長工件被有意地簡化了，以其與工件保持裝置的連接的要點。
具體實施例方式
如圖1所示，整體上被標為D的機械加工設備包括一個工具機100和一個工件保持裝置200，在工件保持裝置200中顯示了一個工件300。
如所示，工具機100是這樣一種機械加工工具機，即，它具有非常高速的致動，並沿著三個軸X、Y、Z且彼此獨立地對支持未顯示的刀具保持電心軸的兩個載部110和120進行致動。
根據能夠使機械加工操作的精度和速度得到優化的一種技術選擇，所示的工具機是這樣的類型的，即，它包括多個導向裝置，這些導向裝置與所述兩個載部沿著三個軸的直線運動相對應，其中這些導向裝置包括成對的導向軌，且其藉助直線直線馬達實現上述的獨立運動。
雖然，由於所要加工的兩個端部的分隔距離的長度的緣故，工件的長度不允許對沿著三個軸致動單個的載部的工具機有良好的利用，但雙心軸工具機則提供了執行這些工件的加工的理想能力。實際上，在實施兩個載部時，工件的兩個端部可以被同時加工，而不用為了把工件從第一個載部移到另一個載部而移動該工件。
進一步地，對於雙心軸配置來說，所要加工的區域的分隔構成了一種有利，即，不需要使各個載部作長距離的行進以對所要加工的區域進行操作，這有助於各個心軸所執行的加工獲得更好的精度。
為了實施這種能力，一種原創的工件保持裝置被耦合到這種雙心軸工具機100。根據本發明，工件保持裝置200包括一個框架210，框架210支持兩個軸承220和230，而軸承220和230用於對沿著與所述兩個載部的縱軸Z相交的一條水平轉動軸的轉動進行導向；由框架210和兩個軸承220和230所形成的結構被所要加工的工件300所閉合。工件保持裝置200的結構被工件300的這種閉合本身具有至少兩個優點。實際上，一方面，它有助於機械加工期間裝置200所承受的應力得到更好的分布，另一方面它使得能夠省掉兩個軸承220和230之間的一個移動耦合部件。如以上所說明的，這種省掉的優點不僅是使得在工件按照機械加工過程被轉動時整個工件都能夠被操作，而且還避免了對一個板或一個工件保持臺架的致動。
如圖1所示，各個軸承220和230均包括並引導一個轉板221和231，轉板221和231具有一個馬達驅動的致動裝置和用於位置設置和位置保持的裝置；兩個板221和231的轉動被控制成同步的。在工件的兩個端部的馬達驅動的選擇具有這樣的優點，即避免了一個端部和另一個端部在它們運動或被固定移被相對移動。各個軸承的馬達裝置的這種同步保證了優化的工件定位和位置保持。
根據一種優選實施方式，各個軸承均包括一個直接驅動馬達，且該馬達的控制得到了同步。
雖然沒有橫向的水平工件保持板，工件在本發明的工件保持裝置中的位置設置和位置保持仍然得到了優化。
如圖2所示，本裝置的特徵在於，各個馬達驅動的板231和221均具有用於工件300的端部的接收和位置保持的兩個支撐部410、420和510、520。
根據本發明且根據所示的實施例，工件300具有通常的長和扁的形狀，包括兩個主面並具有兩個相對的端部，且所要加工的表面集中在其端部。
這些支撐部，通過代表構成這些支撐部的部件的箭頭的聯繫，而被示意地表示。
如所示，各個支撐部410、420、510、520至少包括一個下支撐部411、421、511、521，而一個夾具裝置412、422、512、522作用在該下支撐部上。
在這些支撐部中的兩個上，即在支撐部420和520上，該下支撐部和上夾具，從與該下支撐部相垂直的一個方向，被耦合到一個第三定位部件423和523上，並保證了工件300被固定在這些支撐部上。
根據一個優選實施例，這些板之一的一個支撐部520包括一個重新固定的支撐部。因此，工件300被裝配在四個支撐部上，但由於支撐部的平面是由三個點限定的，本發明人採用了使第四個支撐部520在工件300在其他三個支撐部410、420、510上所取的位置上進行自適應的方案，從而避免了工件在位置保持期間的任何變形。這種自適應是通過採用一個具有可調位置的下支撐部521而得到實施的。這種三個靜態支撐部與一個重新固定的支撐部的結合，保證了即使在沒有一個移動橫向工件保持板的情況下也能夠獲得良好的工件保持。
藉助雙重梁F，圖2還顯示了本發明的用於長工件的機械加工方法的一個階段，它包括在機械加工操作之前使工件300上的一個檢測器或類似的裝置與所要對稱的一個表面相接觸，從而確定所述長工件300的對稱平面，從而使之在進行機械加工時能夠被作為一個基準。
根據本發明的另一個特徵，工件保持裝置200的框架210本身以能夠沿著一個軸B轉動的方式得到安裝，軸B與由框架210所支持的所述兩個軸承220和230所限定的轉動軸A相垂直。這種特徵提供了對工件的一個補充致動軸，從而增大了藉助這種機械加工設備D所能夠進行的機械加工範圍。
應該理解的是，以上描述和顯示的設備和機械加工方法只是為了說明而非限定的目的。當然，在不脫離本發明的框架的前提下，可以對上述的例子進行各種適用、修正和改進。
權利要求
1.一種機械加工設備(D)，諸如把一個機械加工工具機(100)與一個工件保持裝置(200)相聯的設備，該工件保持裝置(200)具有與縱軸(Z)相交的一個致動轉動軸(A)，其特徵在於所述工件保持裝置(200)包括一個框架(210)，所述框架(210)支持用於沿著上述轉動軸(A)的轉動導向的兩個軸承(220和230)，由框架(210)和所述兩個軸承(220和230)所形成的結構被所要加工的工件(300)所閉合，該所要加工的工件(300)的端部被固定到所述軸承(220和230)，該所要加工的工件(300)是一個長工件，諸如包括集中在其兩個端部的待加工表面的一個工件，工具機(100)保證了兩個獨立的工件保持載部(110和120)以這樣的方式的致動，即，其中所述工件(300)的兩個端部的加工由不同的載部進行。
2.根據權利要求1的機械加工設備(D)，其特徵在於各個軸承(220和230)均包括和導向一個具有馬達驅動致動裝置的轉動板(221和231)，所述兩個板(221和231)的轉動受到了同步。
3.根據權利要求2的機械加工設備(D)，其特徵在於各個板(221和231)具有用於所述工件(300)的端部的接收和位置保持的兩個支撐部(410，420和510，520)。
4.根據權利要求1的機械加工設備(D)，其特徵在於所述工件保持裝置(200)的所述框架(210)本身以可以沿著一個軸(B)轉動的方式被安裝，該軸(B)與框架(210)所支持的所述兩個軸承(220和230)所限定的轉動軸(A)相垂直。
5.用於一種長工件(300)的一種機械加工方法，該長工件(300)諸如包括集中在其端部的待加工表面的一個工件，其特徵在於該方法包括藉助一種工具機(100)進行要求多至四個運動軸的機械加工操作，所述工具機(100)保證了兩個獨立的刀具保持載部(110和120)以這樣的方式的致動，即，所述兩個端部的機械加工是由不同的載部同時進行的，以及隨後藉助一種專用的機器進行要求更大數目的運動軸的機械加工操作。
6.根據權利要求5的方法，其特徵在於它包括在實施兩個獨立載部(110和120)的所述工具機(100)中的機械加工操作期間沿著所述工件(300)的縱軸(A)轉動所述工件(300)。
7.根據權利要求5的方法，其特徵在於它包括在所述機械加工操作之前，由工件(300)上的檢測器或等價裝置對所要對稱的表面進行接觸，以確定所述長工件(300)的對稱平面，從而能夠在進行所述機械加工時將其作為一個基準。
全文摘要
本發明涉及一種機械加工設備(D)，諸如把一個工具機(100)與一個工件保持裝置(200)相聯的一個設備，所述工件保持裝置(200)具有與縱軸(Z)相交的一條工件轉動軸(vbA)，所要加工的工件(300)是一個長工件，諸如包括集中其兩個端部的待加工表面的工件。所述機械加工設備的特徵在於，工件保持裝置(200)包括支撐兩個導向軸承(220和230)的一個框架(210)，所述兩個軸承沿著所述轉動軸(A)對工件進行轉動導向，通過把工件的端部固定到軸承(220和230)上，由框架(210)和兩個軸承(220和230)所形成的結構被工件(300)所閉合。本發明還涉及用於機械加工長工件的一種方法。
文檔編號B23Q39/02GK1938121SQ200580009959
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月25日 優先權日2004年3月29日
發明者帕斯奎爾·安吉昂尼 申請人:法國科茂系統公司