立式車床的製作方法

2023-10-06 04:28:44

立式車床的製作方法
【專利摘要】一種立式車床，包括：圍繞轉動軸(Z)轉動的工件保持電動卡盤(2)，所述軸(Z)相對於在地面(T)上的車床的支承平面為豎直取向，刀具支承刀架(7)，其相對於豎直方向安裝在電動卡盤(2)上方的車床上，並被導引遠離和向著所述電動卡盤(2)運動，所述刀具支承刀架(7)具有至少一個具有延伸主軸(Y)的刀具支承元件(11)，其特徵在於，所述刀具支承刀架(7)僅沿著平行於電動卡盤的轉動軸(Z)的方向運動，而所述工件保持電動卡盤(2)橫向於刀架(7)的運動方向移動，僅沿著垂直於所述的轉動軸(Z)的方向(X)，並以這樣一種方式實現，即，刀具支承元件(11)的主軸(Y)與在電動卡盤(2)沿著所述的橫向運動的方向(X)的運動中和電動卡盤(2)的轉動軸(Z)限定的平面共面。
【專利說明】立式車床

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種立式車床，具有主權利要求1前序部分描述的特徵。

【背景技術】
[0002]在用機加工刀具去除金屬屑的機加工工藝的【技術領域】中，特別在已知的用於車削的機加工刀具、立式車床領域內，其中被加工的工件位於圍繞豎直軸線轉動的工作檯或卡盤上，刀具支承滑座或刀架可滑動地安裝在水平引導件或橫梁上，水平引導件或橫梁也能夠相對於卡盤進行升高/降低的豎直運動。通過刀架在前述的兩個方向上的運動，根據機加工的特定階段，刀具沿著被加工工件(鎖定至工件承載卡盤)的表面傳輸。
[0003]這種配置，儘管有利的是由於卡盤設置為降低從而相對於會被安裝在所述卡盤上的被加工工件來支承重力，但是這種結構需要用於刀具支承刀架的沿著兩個軸線的引導件結構，因此具有相對於車床的固定結構的懸臂的體積和刀具。由於最新款的車床刀具能夠進一步增加切割和轉動速度，使用這種刀具需要對應的車床結構有更大的剛度特性，這些特性與上述的已知類型的立式車床的傳統結構的懸臂的尺寸和伸展相衝突。
[0004]本發明的說明
[0005]本發明的主要目的是提供一種立式車床，其結構和功能的設計為能消除上述根據現有技術強調的缺陷，特別是允許車床的結構具有足夠的剛度，具有有限的和緊湊的整體尺寸，相對於整個車削周期中刀具傳輸的整個切割軌跡而言最大可能的限制懸臂負載的傳輸距離，同時使其可以使用設計用於高卡盤速度的最新款刀具。
[0006]該目的和其他目的，在以下通過本發明以按照以下權利要求構造的立式工具機的形式完成的，會非常明顯。
[0007]附圖的簡要說明
[0008]本發明的進一步的特點和優點通過下面描述的優選實施例的詳細說明變得更加清晰，以象徵性的和非限制性的方式，參考附圖，其中:
[0009]-圖1是根據本發明的立式車床的側視圖，
[0010]-圖2是圖1中的車床的前視圖，
[0011]-圖3是前述圖中的車床的俯視圖，
[0012]-圖4和圖5分別是前述圖中車床另外設置有用於自動改變卡盤的裝置的側視圖和俯視圖。
[0013]本發明的優選實施例
[0014]根據上述的圖1整體示出了設計為立式車床的機加工工具，其是根據本發明構造的，隨著刀具的豎直運動進行車削操作。該車床I，僅示意性地示出，包括圍繞Z軸轉動的工件承載卡盤2，其配置為在機加工中轉動工件。如果所涉及車床的支承平面在地面上，則轉動軸Z指向「豎直方向」,地面在圖中示意性地示出並標記為T。
[0015]卡盤2被設計為用於機加工或定位的電動卡盤，並通過與其聯接的電動馬達圍繞Z軸轉動。因此術語「卡盤」在本文中涉及上述電動卡盤的特別的結構和功能。
[0016]傳統上，卡盤2設置有自動定心裝置，用於相對於Z軸在中心位置鎖定工件。根據本發明的第一創造性的方面，卡盤2還安裝在滑座3上，在橫向於Z軸的方向滑動地導引，這是通過分別固定至車床的固定結構6和滑座3的一對引導件和對立引導件4、5來實現的，它們能夠互相滑動配合。如在附圖中清楚地示出，所述的引導件和對立引導件4、5以間隔地、平行於X軸方向的方式延伸，其中X軸方向垂直於Z軸延伸。
[0017]更詳細地，兩個引導件4安裝在固定結構6的表面部分，其相對於在地面T上的車床的水平支承平面豎向地升起，根據這樣的結構，引導件4在此平面內的垂直突起部彼此重疊,這也可從圖1中清楚地看到。
[0018]通常對立弓I導件5包括六個滑墊(每個對立弓I導件5三個滑墊)，其中的兩個滑墊在圖2中指示為21 (該滑墊在沿著每個對立引導件5的中間位置)，滑墊被設計為用於在工作過程中鎖定卡盤的制動滑墊，該特徵有益於在高速機加工中該系統的剛性，特別是加工懸臂梁內的工件時(即，例如加工制動鼓時不平衡的工件)。
[0019]車床I還包括刀具支承刀架7，其可操作的與卡盤2相聯繫，相對於Z軸位於卡盤2的上方，並能夠遠離和向著卡盤2被可移動地導引以使得安裝在刀架7上的一個或多個刀具8進入到工件被車削的工作區域內。應當注意的是，具有單個刀具的結構使其能夠在工作區域內有利地獲得最大的入口。刀架7僅沿著一個方向移動(標識為Y軸)，其取向平行於Z軸，並垂直於水平方向X。
[0020]9、10代表引導件和對立引導件，通常它們以彼此滑動的配合方式，分別固定至固定結構6和刀架7，以豎直地導引刀架，所述引導件以間隔地、平行於Y軸方向的方式延伸，如圖中清楚的所示，以允許刀架7僅沿著Y軸方向被移動，向著或遠離靠近卡盤2的工作區域。
[0021]引導件9安裝在相對於在地面T上的車床的水平支承平面豎直直立的固定結構6的表面部分上。所述引導件還位於引導件4所在區域的頂部。在優選的結構中，引導件9和引導件4基本上設置在垂直於支承平面T的相同平面內，或在各自的不同平面內，彼此平行且靠近，並垂直於支承平面T，如從圖1中清楚地看到。
[0022]刀具支承元件11設置在刀架7上，構造成用於固定刀具8，以一種特別設計為車削加工的構造。同樣可設置成將刀具支承元件11固定至刀架，還隨著一起轉動，以除了車削操作外，還能進行鑽孔操作。
[0023]更特別地，Y軸對應於刀具支承元件或支承11 (例如，在此情形中的車削刀具)的延伸的軸線，也就是對應於刀具自身延伸的主軸線(在鑽、鏜、銑等的情形)。在元件或支承具有主要縱向延伸的情形中，Y軸由此對應於元件或支承的縱向延伸的主軸線。Y軸也可被固定(車削)或轉動(鑽、鏜、銑等)。
[0024]因而，根據本發明的車床的主要特徵，刀具支承刀架7僅沿著平行於電動卡盤2的轉動Z軸的方向可移動,並且用於工件保持的電動卡盤2橫向於刀架7運動的方向，只沿著垂直於電動卡盤的轉動軸線Z的方向X，並且是以這樣一種方式，即，刀具支承元件11的主軸Y總是與在電動卡盤2沿著橫向運動的方向X的運動中和轉動軸Z限定的平面共面。
[0025]應當注意的是，導引刀架7僅沿著平行於Z軸的單一方向的設置，以及在Y軸和沿著X軸方向的過程中由Z軸限定的平面之間的共面，需要有用於容納很大的間距D(圖1中示出)的一對引導件和對立引導件9、10的空間，與已知的、其中兩級(two orders)引導件和對立引導件專門用來引導刀架沿著兩個垂直的方向的方案相比，上述方案確定了相對於車床的固定結構的刀具8的懸臂引導件引導件。
[0026]與已知的方案相比，可恢復從刀具支承刀架7移除的自由程度，實現了設置z本發明車床內的電動卡盤2的橫向移動(沿著X軸)。
[0027]15表示刀具8的刀具儲架，其可靠地固定至車床的固定結構，該儲架被構造成與刀具支承元件11自動地相互作用，以允許自動更換刀具。換句話說，在刀具支承元件11上的刀具8可被自動更換或替換為儲架15內的另一刀具8。
[0028]一種優選的構造是，提供具有交換臂16a的裝置16，交換臂16a載有用於刀具的抓持裝置17、18，其被可轉動地支承以分別在靠近儲架或靠近刀具支承元件11處呈現夾持裝置中的一個或另一個，以從刀具儲架向著刀架的刀具支承元件移動新刀具，同時向著刀具儲架移動與刀架連接的磨損刀具，用於自動地卸下所述磨損刀具。優選的選擇為設置有24個刀具的刀具儲架15，24個刀具可沿著兩個笛卡爾坐標軸運動以準備交換臂16a上的刀具8。
[0029]在儲架15內可另外設置可選的級別，安裝/卸下刀具以用新刀具更換磨損刀具，例如一次5個刀具一組。
[0030]根據本發明的車床的結構的另外的優點方面在於，可在相同的區域內相對於卡盤安裝和卸下工件，該區域位於卡盤的同一側且藉助於卡盤自身的X軸方向的橫向運動而適於接近。因而在此區域內具有用於工件的傳輸裝置的共用線，允許在所述區域內安裝工件進行加工並卸下加工過的工件。這種橫向的安裝/卸下區域另外可選擇距離刀架合適的距離，由於卡盤的橫向移動性能，可避免動作的相應區域之間可能的幹涉的問題以及已知方案中內在的問題(例如運動中的負載，移動部件之間的幹涉、軌道和空間的需求等)，其中刀具支承刀架設置有用於工件的抓持元件以安裝和卸下所述工件。
[0031]本發明的另一個有利的方面是，如果在車削過程中有準備改變用於車削的的工件的類型的需求，上述的車床使其其本身容易地聯接設計成用於改變卡盤自身的自定心機構的裝置。換句話說，參照圖4和5，在用於安裝/卸下工件的區域內(指示為S)，例如包括用於傳輸工件的門道(doorway)或類似結構，其位於車床的側面或前面，並藉助於沿著橫向軸X移動卡盤而易於進入，可連接有裝置20用於改變自定心機構，其中在卡盤2上的自定心機構被移走並且被另一個先前配備在該裝置20內的自定心機構自動替換。一種優選的構造是，使用交換臂20a，其圍繞豎直方向被可轉動地支承，通過轉動180°角度的方式執行自定心機構的自動改變。
[0032]因而本發明實現了提出的目的，與已知的方案相比帶來了許多聲明的優點。
[0033]綜上，具有的優點是，獲得有限體積的車床結構，其具有簡單卻高剛度的結構件以在高速下允許使用車削刀具。與已知的方案相比，還具有的是改進的刀具更換和改進的工件安裝/卸載。還具有改善的靈活性，可以改變卡盤的自定心機構來批量車削彼此不同尺寸的被加工工件。
[0034]另外的一個優點是，在工作區域接近被加工工件的高自由度，在刀具支承滑座上設立一組刀具的情形中可使入口最大化。
[0035]最後，應當注意根據本發明的機加工刀具的高靈活性，可布置專門用於所述的固定車削刀具的結構和/或用於包括鑽削的機加工的旋轉刀具。
【權利要求】
1.一種立式車床，包括:圍繞轉動軸(Z)轉動的工件保持電動卡盤(2)，所述軸(Z)相對於在地面(T)上的車床的支承平面為豎直取向，刀具支承刀架(7)，其相對於豎直方向安裝在電動卡盤(2)上方的車床上，並被導引遠離和向著所述電動卡盤(2)運動，所述刀具支承刀架(7)具有至少一個具有延伸主軸(Y)的刀具支承元件(11)，其特徵在於，所述刀具支承刀架(7)僅沿著平行於電動卡盤的轉動軸(Z)的方向運動，而所述工件保持電動卡盤(2)橫向於刀架(7)的運動方向移動，僅沿著垂直於所述的轉動軸(Z)的方向(X)，並以這樣一種方式實現，即，刀具支承元件(11)的主軸(Y)與在電動卡盤(2)沿著所述的橫向運動的方向(X)的運動中和電動卡盤(2)的轉動軸(Z)限定的平面共面。
2.根據權利要求1的車床，包括:在所述車床的固定結構(6)和所述刀具支承刀架(7)之間的第一引導裝置(9，10)，其預先設置為在相應的運動方向上滑動地導引刀架(7)，以及在所述固定結構(6)和所述刀架電動卡盤(2)之間的第二引導裝置(4，5)，其用於在運動的對應方向(X)上可滑動地導引電動卡盤(2)，該方向垂直於刀具支承刀架(7)的運動的方向。
3.根據權利要求1或2的車床，包括安裝在刀架(7)上的刀具支承元件(11)，其與刀架一體地一起被導引，並且以這樣一種方式支承在所述刀架上，即，能在通過轉動安裝在電動卡盤(2)上的工件來進行加工的操作位置和所述刀具支承元件(11)遠離所述工件的工作區域的非操作位置之間運動。
4.根據前述的一項或多項權利要求中的車床，包括能夠與所述刀具支承元件(11)相互作用的刀具(8)的刀具儲架(15)，以允許在所述刀具儲架(15)和所述刀具支承元件(11)之間自動更換刀具的操作。
5.根據權利要求4的車床，其中所述刀具的刀具儲架(15)設置有用於更換刀具的裝置(16)，其包括設置有用於刀具的一對抓持裝置(17，18)的交換臂(16a)，所述臂(16a)可轉動地支承在車床上，以將新刀具從刀具儲架(15)向著刀架(7)的刀具支承元件(11)移動，並同時向著刀具儲架(15)移動連接至刀架(7)的磨損刀具，用於自動地卸下所述磨損刀具。
【文檔編號】B23B3/10GK104185524SQ201280062532
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2012年12月12日 優先權日:2011年12月20日
【發明者】R·薩曼汀, A·帕隆 申請人:瑪斯股份有限公司