加工工具及其操作方法技术

本发明专利技术涉及一种加工工具，其包括：加工基部（10）；设置在第一旋转加工轴上的第一支撑件（200），第一旋转轴安装在基部上，相对于基部处于固定位置中；设置在第二旋转加工轴上的第二支撑件（202），第二旋转轴安装在基部上，相对于基部处于固定位置中，其中第二旋转轴的旋转轴线与第一旋转轴的旋转轴线平行且沿侧向间隔开。安装座由支撑臂承载在第二支撑件上，该支撑臂能够相对于第二支撑件绕转动轴（210、232、252）进行运动。控制装置能够操作成控制第一支撑件相对于第一旋转轴的旋转轴线的定向，以及安装座相对于第二旋转轴的旋转轴线的定向及其绕转动轴的旋转位置，以便支配第一支撑件和安装座相对于彼此的定位和定向。这样，绕三个旋转轴的运动的组合方便对第一支撑件和第二支撑件上的安装座的相对定向的通用且精确的控制。加工基部可以包括位于加工轴（322，324）之间的中心支撑件（320），加工轴安装在支撑件的相对两侧上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及加工工具，并且具体地，本专利技术涉及减小这种工具中的对准误差。
技术介绍
针对加工工具的许多应用要求空间中的两个点在扫掠面积或空间范围内在位置和角度方面受到控制而相对彼此进行运动。期望使所涉及的加工轴的数量最少，以优化这种控制。还期望在两个点之间保持非常紧密的刚性回路，并且当调节点的位置和角度时将回路中的刚度值理想地保持恒定。这改善了运动的精度水平和可重复性。现有的加工工具通常使用长的线性引导轨道，以便允许在沿着工件长度的任何位 置处在切削工具(例如磨削轮)和工件之间的接触。较短的线性引导轨道可以由长轨道承载，以方便切削工具沿着与长轨道正交的方向朝向或离开工件的运动。这些堆叠的轨道(或轴)引起了不期望的顺应性，减小了工具对部件的刚度。这又在尺寸精度和精加工方面导致部件质量降低。另外，长的线性引导轨道通常需要至少和待加工的工件一样长。这通常导致轴具有不利的支承比，其中该轴沿着切削力的方向最为顺应。当正交的进给轴堆叠在长轴上时该问题是复合性的。如果采用轴上位置编码器，那么使用堆叠的轴也存在问题。轴堆叠得越高，所关注的点和编码器之间的距离越大。这导致“阿贝偏移”误差，这降低了加工工具的固有精度。此外，使用正交的堆叠线性轴需要消耗时间和昂贵的对准来保持轴之间的正交性并且使得每个轴的俯仰、摇晃和摇摆误差最小化。这些长线性轴还需要长伸缩覆盖件，该长伸缩覆盖件是昂贵的，产生摩擦，易于故障，并且还能够影响线性运动的精度(例如其笔直度、定位精度和可重复性)。本专利技术试图克服以上与使用长引导轨道相关的问题，并且减少堆叠的正交轴的需要。国际公开W02009/093064 (属于本申请人)描述了一种加工工具，其包括加工基部、安装在基部上的第一旋转加工轴上的第一支撑件和安装在基部上的第二旋转加工轴上的第二支撑件。第二旋转轴与第一旋转轴平行且沿侧向间隔开，并且承载安装座，该安装座能够相对于第二支撑件沿着与第二旋转轴正交的第一线性加工轴运动。设有控制装置，该控制装置能够操作成控制第一支撑件在第一旋转轴上的定向和安装座相对于第二旋转轴的定向及其沿线性轴的位置，以便支配第一支撑件和安装座相对于彼此的定位和定向。这可以在不需要长线性轴和堆叠的线性轴的情况下实现，由此克服与上述已知构造相关的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种加工工具，其包括加工基部；第一支撑件，该第一支撑件设置在第一旋转加工轴上，该第一旋转轴在相对于基部的固定位置中安装在基部上；第二支撑件，该第二支撑件设置在第二旋转加工轴上，该第二旋转轴在相对于基部的固定位置中安装在基部上，其中第二旋转轴的旋转轴线与第一旋转轴的旋转轴线平行且沿侧向间隔开；安装座，该安装座由支撑臂承载在第二支撑件上，该支撑臂能够相对于第二支撑件绕转动轴进行运动；以及控制装置，该控制装置能够操作成控制第一支撑件相对于第一旋转轴的旋转轴线的定向，以及安装座相对于第二旋转轴的旋转轴线的定向及其绕转动轴的旋转位置，以便支配第一支撑件和安装座相对于彼此的定位和定向。这种构造提供与W02009/093064中所述实施例相关的优点，这些优点来自于提供设置成间隔开固定距离的两个旋转加工轴。不同之处在于安装座相对于第二支撑件的运动是围绕转动轴，安装座通过支撑臂与转动轴间隔开，而不是安装座能够相对于第二支撑件沿着线性加工轴运动。如W02009/093064中所述，线性加工轴和两个旋转加工轴的组合方便对在扫掠面积范围内第一支撑件和第二支撑件上的安装座的相对定向的通用控制。在与第一和第二旋转轴垂直的平面中的线性运动分量与它们的转动运动有利地组合，以便例如能够通过实施该概念的磨削机磨削圆柱形表面。专利技术人已经认识到，由线性加工轴提供的自由度实际上可以方便由另一个转动轴代替，从而消除了用于该功能的线性轴的需要。采用控制装置的适当控制，利用相关的驱动装置可以实现安装座绕其轴的旋转，以提供安装座相对于第一支撑件的所需线性运动分量。从而，在一些实施例中，加工工具采用仅仅这些三个转动轴，从而方便第一支撑件和安装座之间的相对运动，同时降低对对准误差的敏感性。使用第三转动轴取代线性轴意味着，所有的三个轴都可以是能够用迷宫式密封进行密封而不会产生摩擦力的转动轴。这与线性轴所需的线性滑动防护件或覆盖件完全不同。这些防护件或覆盖件往往重、昂贵且产生不可重复的摩擦力。此外，使用第三转动轴有可能意味着，较小的质量块进行运动以产生期望的线性运动分量。当采用线性轴时，沿着轴运动的包括滑架的较大的质量块运动越过第二支撑件轴，这将第二支撑件组件的极惯性矩改变到较大的程度。这又可能要求“调低”转动轴伺服回路，以防止整个极惯性范围内的伺服不稳定性。术语“加工轴”在本文中表示物理加工轴，与基准轴线相对。每个加工轴具有两个部分，这两个部分在使用中通过由控制装置支配的相关驱动装置驱动而相对于彼此绕或沿着基准轴线运动。对于安装在安装座上的磨削轮，要求保护的本专利技术方便在保持在第一支撑件上的工件的整个长度范围内的横向进给、渐缩、角度和内推磨削。尤其适合于磨削细长的多特征部件，例如凸轮和曲轴。安装在另一个支撑件上的工件的纵向轴可以与支撑件的旋转轴间隔开，例如工件靠近支撑件的周边，使得其整个长度易于呈现给一个支撑件上的工具。更具体地，工件的纵向轴可以处于与从相应旋转轴向外延伸的径向线正交的定向中。第三转动轴可以与第二旋转加工轴的旋转轴线正交。或者，其可以处于与第二旋转加工轴的旋转轴线平行的定向中。支撑件能够绕其相应的旋转轴独立地旋转。或者，他们可以布置成用于进行旋转，使得一个支撑件沿一个方向的旋转运动基本上与另一个支撑件的等效旋转相匹配，但是处于相反的方向。支撑件的旋转定位能够相对于加工基部选择性地锁定。例如，在横向进给磨削操作期间，仅仅一个轴，即安装座的转动轴，是“活的”，使得磨削期间加工工具的动刚度显著大于仅仅采用线性引导轨道的常规的加工工具。每个转动轴可以例如利用制动器或者通过关闭相关的空气或流体静力学轴承通过伺服保持而锁定，以便有效地磨削相应的轴。在优选的实施例中，支撑件通过转动轴承(优选地通过轴颈和推力轴承)支撑在加 工基部上。大的推力轴承可以直接安装在加工基部上，以提供高刚性阻尼轴，其在所有方向上具有非常好的支承比，从而导致轴对称刚性特性。平的平面加工基部可能易于构造，两个转动轴推力平面安装在该平的平面加工基部上。三个转动轴可以采用共同的部件，以降低整体机器成本。例如，它们可以采用相同或类似的马达、驱动件、编码器和/或轴承部件。优选地，第一和第二旋转轴以及与安装座相关的转动轴的轴承为流体静力学轴承的形式。线性轴承通常具有比转动轴承大的轴承间隙，并且需要使用较厚(更粘性)的油来保持将流量降到可接受的水平。对于实践目的，所有的加工轴(如果有的话，包括磨削主轴)优选地使用相同的流体静力学油。使用较厚的油在高速磨削主轴中产生较大的油加热。这可能导致主轴过热的问题。从而，较薄的油优选地用于磨削主轴。如果所有的三个加工轴都具有转动流体静力学轴承，那么所有的轴承都可以具有较小的轴承间隙，并且使用较低粘性的油，这对于磨削主轴是有利的。支撑件相对于加工基部的旋转可以受到相应的直接驱动马达的影响。优选，每个支撑件都包括旋转传感器以用于提供与相应的支撑件相对于加工基部的旋转定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·斯托克，
申请(专利权)人：辛涅提克兰迪斯有限公司，
类型：发明
国别省市：