立式车床

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立式车床\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种立式车床，具有主权利要求1前序部分描述的特征。\n背景技术\n[0002] 在用机加工刀具去除金属屑的机加工工艺的技术领域中，特别在已知的用于车削的机加工刀具、立式车床领域内，其中被加工的工件位于围绕竖直轴线转动的工作台或卡盘上，刀具支承滑座或刀架可滑动地安装在水平引导件或横梁上，水平引导件或横梁也能够相对于卡盘进行升高/降低的竖直运动。通过刀架在前述的两个方向上的运动，根据机加工的特定阶段，刀具沿着被加工工件(锁定至工件承载卡盘)的表面传输。\n[0003] 这种配置，尽管有利的是由于卡盘设置为降低从而相对于会被安装在所述卡盘上的被加工工件来支承重力，但是这种结构需要用于刀具支承刀架的沿着两个轴线的引导件结构，因此具有相对于车床的固定结构的悬臂的体积和刀具。由于最新款的车床刀具能够进一步增加切割和转动速度，使用这种刀具需要对应的车床结构有更大的刚度特性，这些特性与上述的已知类型的立式车床的传统结构的悬臂的尺寸和伸展相冲突。\n[0004] 本发明的说明\n[0005] 本发明的主要目的是提供一种立式车床，其结构和功能的设计为能消除上述根据现有技术强调的缺陷，特别是允许车床的结构具有足够的刚度，具有有限的和紧凑的整体尺寸，相对于整个车削周期中刀具传输的整个切割轨迹而言最大可能的限制悬臂负载的传输距离，同时使其可以使用设计用于高卡盘速度的最新款刀具。\n[0006] 该目的和其他目的，在以下通过本发明以按照以下权利要求构造的立式机床的形式完成的，会非常明显。\n[0007] 附图的简要说明\n[0008] 本发明的进一步的特点和优点通过下面描述的优选实施例的详细说明变得更加清晰，以象征性的和非限制性的方式，参考附图，其中：\n[0009] -图1是根据本发明的立式车床的侧视图，\n[0010] -图2是图1中的车床的前视图，\n[0011] -图3是前述图中的车床的俯视图，\n[0012] -图4和图5分别是前述图中车床另外设置有用于自动改变卡盘的装置的侧视图和俯视图。\n[0013] 本发明的优选实施例\n[0014] 根据上述的图1整体示出了设计为立式车床的机加工工具，其是根据本发明构造的，随着刀具的竖直运动进行车削操作。该车床1，仅示意性地示出，包括围绕Z轴转动的工件承载卡盘2，其配置为在机加工中转动工件。如果所涉及车床的支承平面在地面上，则转动轴Z指向“竖直方向”，地面在图中示意性地示出并标记为T。\n[0015] 卡盘2被设计为用于机加工或定位的电动卡盘，并通过与其联接的电动马达围绕Z轴转动。因此术语“卡盘”在本文中涉及上述电动卡盘的特别的结构和功能。\n[0016] 传统上，卡盘2设置有自动定心装置，用于相对于Z轴在中心位置锁定工件。根据本发明的第一创造性的方面，卡盘2还安装在滑座3上，在横向于Z轴的方向滑动地导引，这是通过分别固定至车床的固定结构6和滑座3的一对引导件和对立引导件4、5来实现的，它们能够互相滑动配合。如在附图中清楚地示出，所述的引导件和对立引导件4、5以间隔地、平行于X轴方向的方式延伸，其中X轴方向垂直于Z轴延伸。\n[0017] 更详细地，两个引导件4安装在固定结构6的表面部分，其相对于在地面T上的车床的水平支承平面竖向地升起，根据这样的结构，引导件4在此平面内的垂直突起部彼此重叠，这也可从图1中清楚地看到。\n[0018] 通常对立引导件5包括六个滑垫(每个对立引导件5三个滑垫)，其中的两个滑垫在图2中指示为21(该滑垫在沿着每个对立引导件5的中间位置)，滑垫被设计为用于在工作过程中锁定卡盘的制动滑垫，该特征有益于在高速机加工中该系统的刚性，特别是加工悬臂梁内的工件时(即，例如加工制动鼓时不平衡的工件)。\n[0019] 车床1还包括刀具支承刀架7，其可操作的与卡盘2相联系，相对于Z轴位于卡盘2的上方，并能够远离和向着卡盘2被可移动地导引以使得安装在刀架7上的一个或多个刀具8进入到工件被车削的工作区域内。应当注意的是，具有单个刀具的结构使其能够在工作区域内有利地获得最大的入口。刀架7仅沿着一个方向移动(标识为Y轴)，其取向平行于Z轴，并垂直于水平方向X。\n[0020] 9、10代表引导件和对立引导件，通常它们以彼此滑动的配合方式，分别固定至固定结构6和刀架7，以竖直地导引刀架，所述引导件以间隔地、平行于Y轴方向的方式延伸，如图中清楚的所示，以允许刀架7仅沿着Y轴方向被移动，向着或远离靠近卡盘2的工作区域。\n[0021] 引导件9安装在相对于在地面T上的车床的水平支承平面竖直直立的固定结构6的表面部分上。所述引导件还位于引导件4所在区域的顶部。在优选的结构中，引导件9和引导件4基本上设置在垂直于支承平面T的相同平面内，或在各自的不同平面内，彼此平行且靠近，并垂直于支承平面T，如从图1中清楚地看到。\n[0022] 刀具支承元件11设置在刀架7上，构造成用于固定刀具8，以一种特别设计为车削加工的构造。同样可设置成将刀具支承元件11固定至刀架，还随着一起转动，以除了车削操作外，还能进行钻孔操作。\n[0023] 更特别地，Y轴对应于刀具支承元件或支承11(例如，在此情形中的车削刀具)的延伸的轴线，也就是对应于刀具自身延伸的主轴线(在钻、镗、铣等的情形)。在元件或支承具有主要纵向延伸的情形中，Y轴由此对应于元件或支承的纵向延伸的主轴线。Y轴也可被固定(车削)或转动(钻、镗、铣等)。\n[0024] 因而，根据本发明的车床的主要特征，刀具支承刀架7仅沿着平行于电动卡盘2的转动Z轴的方向可移动，并且用于工件保持的电动卡盘2横向于刀架7运动的方向，只沿着垂直于电动卡盘的转动轴线Z的方向X，并且是以这样一种方式，即，刀具支承元件11的主轴Y总是与在电动卡盘2沿着横向运动的方向X的运动中和转动轴Z限定的平面共面。\n[0025] 应当注意的是，导引刀架7仅沿着平行于Z轴的单一方向的设置，以及在Y轴和沿着X轴方向的过程中由Z轴限定的平面之间的共面，需要有用于容纳很大的间距D(图1中示出)的一对引导件和对立引导件9、10的空间，与已知的、其中两级(two orders)引导件和对立引导件专门用来引导刀架沿着两个垂直的方向的方案相比，上述方案确定了相对于车床的固定结构的刀具8的悬臂引导件引导件。\n[0026] 与已知的方案相比，可恢复从刀具支承刀架7移除的自由程度，实现了设置z本发明车床内的电动卡盘2的横向移动(沿着X轴)。\n[0027] 15表示刀具8的刀具储架，其可靠地固定至车床的固定结构，该储架被构造成与刀具支承元件11自动地相互作用，以允许自动更换刀具。换句话说，在刀具支承元件11上的刀具8可被自动更换或替换为储架15内的另一刀具8。\n[0028] 一种优选的构造是，提供具有交换臂16a的装置16，交换臂16a载有用于刀具的抓持装置17、18，其被可转动地支承以分别在靠近储架或靠近刀具支承元件11处呈现夹持装置中的一个或另一个，以从刀具储架向着刀架的刀具支承元件移动新刀具，同时向着刀具储架移动与刀架连接的磨损刀具，用于自动地卸下所述磨损刀具。优选的选择为设置有24个刀具的刀具储架15，24个刀具可沿着两个笛卡尔坐标轴运动以准备交换臂16a上的刀具\n8。\n[0029] 在储架15内可另外设置可选的级别，安装/卸下刀具以用新刀具更换磨损刀具，例如一次5个刀具一组。\n[0030] 根据本发明的车床的结构的另外的优点方面在于，可在相同的区域内相对于卡盘安装和卸下工件，该区域位于卡盘的同一侧且借助于卡盘自身的X轴方向的横向运动而适于接近。因而在此区域内具有用于工件的传输装置的共用线，允许在所述区域内安装工件进行加工并卸下加工过的工件。这种横向的安装/卸下区域另外可选择距离刀架合适的距离，由于卡盘的横向移动性能，可避免动作的相应区域之间可能的干涉的问题以及已知方案中内在的问题(例如运动中的负载，移动部件之间的干涉、轨道和空间的需求等)，其中刀具支承刀架设置有用于工件的抓持元件以安装和卸下所述工件。\n[0031] 本发明的另一个有利的方面是，如果在车削过程中有准备改变用于车削的的工件的类型的需求，上述的车床使其其本身容易地联接设计成用于改变卡盘自身的自定心机构的装置。换句话说，参照图4和5，在用于安装/卸下工件的区域内(指示为S)，例如包括用于传输工件的门道(doorway)或类似结构，其位于车床的侧面或前面，并借助于沿着横向轴X移动卡盘而易于进入，可连接有装置20用于改变自定心机构，其中在卡盘2上的自定心机构被移走并且被另一个先前配备在该装置20内的自定心机构自动替换。一种优选的构造是，使用交换臂20a，其围绕竖直方向被可转动地支承，通过转动180°角度的方式执行自定心机构的自动改变。\n[0032] 因而本发明实现了提出的目的，与已知的方案相比带来了许多声明的优点。\n[0033] 综上，具有的优点是，获得有限体积的车床结构，其具有简单却高刚度的结构件以在高速下允许使用车削刀具。与已知的方案相比，还具有的是改进的刀具更换和改进的工件安装/卸载。还具有改善的灵活性，可以改变卡盘的自定心机构来批量车削彼此不同尺寸的被加工工件。\n[0034] 另外的一个优点是，在工作区域接近被加工工件的高自由度，在刀具支承滑座上设立一组刀具的情形中可使入口最大化。\n[0035] 最后，应当注意根据本发明的机加工刀具的高灵活性，可布置专门用于所述的固定车削刀具的结构和/或用于包括钻削的机加工的旋转刀具。