包括能够在运转中重新定位的工作主轴的主轴单元制造技术

本发明专利技术涉及一种主轴单元（１５），所述主轴单元（１５）具有工作主轴（１６），所述工作主轴（１６）能够围绕其纵向轴线（２２）旋转地安装在其自身的轴承座（２１）中，并且在所述工作主轴（１６）中设有用于加工工件（１２）所用刀具（１８）的接收器（１７）。在运转中，通过重新定位单元（２３），相对于轴承座（２１）自动地且可控地重新定位所述工作主轴（１６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括工作主轴的主轴单元和一种包括至少一个这种主 轴单元的机床，其中该工作主轴围绕其纵向轴线旋转地安装在其自身的轴 承箱中并且在该工作主轴中设有用于加工工件所用刀具的接收器。
技术介绍
在现有技术中，这种主轴单元和机床的多样性是公知的。例如为了切削加工工件，将公知的主轴单元单独或多个地用于公知 的机床中。这些机床具有一个、两个或多个工作主轴，每个工作主轴安 装在其自身的还称为主轴架的轴承箱中，其中这个或这些主轴架以固定 的方式设置在还称为主轴箱的主轴托架中。主轴箱可相对于工作台沿三个指代为x轴、y轴和z轴的正交坐标轴 移动，其中待加工的工件借助于所述的夹具夹持在该工作台上。通常，在 工作主轴和工件之间还可能发生进一步的相对移动。由此，在某些应用中， 以可枢转的方式安装主轴箱，同样还可将另外的轴设置在工件中，出于此 目的将该工件保持在例如可旋转或可枢转的夹具中。尽管就控制技术而言，可很好地控制这种机床，M是存在日益更快 地加工工件的需要，从而在单位时间内能够加工更多的工件。这种需要一方面通过日益更快的主轴箱和工件工作台之间的相对移动 能力来满足。由于待移动的较大质量和其间相关的加速力，在工件内和在 利用同一个工作主轴按照时间顺序连续加工的工件间的加工精度和可重 复性不会受到负面影响的情况下，移动4JL的增加仍然受到限制。然而，另一方面通过利用多主轴机床同样可提高产量。在这种多主轴机床的情况下，利用分别插入到相应的工作主轴中的刀 具，同步并同时地分别加工与主轴的数量相应的多个工件。在正交坐标系5的三个轴中同步移动工作主轴，因此同样移动刀具，以^更在工件上执行同 样的加工操作。从而显著提高了每个机床的工件产量。但是多主轴机床在精度方面呈现出由它们的设计所产生的问题。由于 不能彼此单独移动刀具，因此，对于工件加工的精度和可重复性而言至关 重要的是，工作主轴的旋转轴相对于彼此的间距以及由此刀具的纵轴相对 于彼此的间距与刀具相对于彼此的间距精确对应。这可以以如下方式实 现，即夹持工件的夹具以这种方式安装在工件的工作台上并且在必要时重 新调整，使得它们具有相对于彼此的中心到中心的间距，该间多&*1应于工 件纵轴的间距和/或垂直于该间距的纵轴所在的位置。同样，重要的是，在立柱移动式机床的情况下，刀具沿它们的纵轴方向、即通常沿z轴的方向具有同一位置，以致于例如它们可在工件中钻出具有相同深度的孔。因此，在刀具的长度有所不同的情况下，它对于同时 并行加工的工件之间、并在按时间顺序连续加工的工件之间的精度和可重 复性是有害的。在将刀具夹持到各自的刀架中，通过该刀架将刀具夹持到 各自的工作主轴中的接收器中时，这是必须予以考虑的。这样，总是将在 长度方面彼此匹配的成套刀具保持在相应的刀具库中。不过，对于刀具而 言，由于不同的磨损而导致具有不同的长度，继而可能导致加工的不精确。在这种双主轴或多主轴机床的情况下，另一个误差源是由热导致的彼 此相关的轴承箱的位置变化以及彼JM目关的、或与轴承箱相关的夹具的位 置变化所产生。在运转过程中，这种机床通常受热，这导致轴承座之间、 继而导致工作主轴之间的间隙增大。同样，由于热变形对于不同的轴承箱具有不同的影响，因此，工作主轴相对于彼此沿z方向移动是可能的。除了由增加的积l床的自热导致的移动以外，这种热变形还随着岁月的推移， 例如因增加的暴晒而产生。虽然温度的变化还影响夹具彼此间的间隙，工件工作台的温度灵敏度 显著不同于主轴托架的温度灵^t度，以致热变形以不同于它们移动轴承座 的方式移动夹具。另一个问题在于，在机床的运转过程中，总是频繁调换 夹具，鉴于这种情况，新调换入的夹具的中心到中心的间距可能不同于原 先使用的夹具的中心到中心的间距.因而，这意味着，有必要改变工件彼 此间的位置，继而改变夹具彼此间的位置，并使其适合于工作主轴的位置， 以便确保在对两个或多个工件进行并行加工中得到希望的精度。这是非常 费力且耗时的。总的来说，这意味着，在开头提到的这类机床的情况下，合乎需要的 是，在运转期间，工作主轴的位置能够相对彼此调整、即校正，例如以便 补偿上述热变形。现在现有技术中存在多种公知的方法，在双主轴或多主轴机床的情况 下，通过这些方法轴承座的位置可相对于彼此调整。DE 103 29 402 Al描述了 一种机床，在该机床中，轴承箱以相对于中 央轴轴向平行的方式安装在偏心轴衬中，通过该偏心轴衬可将轴承座重新 定位。DE 198 59 360 Al描述了 一种机床，在该机床中，两个轴承箱之间的 间距可通过压电定位元件进行调整，结果，轴承箱的位置可以轴向平行的 方式相对彼此移动或还可被倾斜。DE 103 43 320 Al公开了一种相似的设计。但是，在这里将肋设置为 位于轴承箱之间的定位元件，出于改变肋长度，从而影响轴承箱彼此间的 相对位置的目的，可通过温度设^^提高或降低该肋的温度。DD34 868 A描述了一种用于中心对称设置在孔圆(hole circle)上的 钻孔的多主轴钻头。该钻头具有一系列偏心安装在主轴托架上的主轴单 元，该主轴托架又以可旋转的方式安装在钻头中。主轴托架的旋转改变各 个主轴单元与钻头的中心之间的径向间距，以及各个主轴单元间的圆周间 距。在所有的这些机床的情况下，已经发现，定位元件不能足够快速地进 行操作，或以有害的方式影响了加工的精度，这是不利的。此外，重新定 位的#常常是不足的。
技术实现思路
针对这一背景，本专利技术的目的是研发在开头提到的机床和主轴单元， 以便能够以快速、可再现且可易于控制的方式利用足够的重新定位路径来 重新定位工作主轴。在开头提及的主轴单元和机床的情况下，根据本专利技术，该目的通过如 下方式得以实现，即设有重新定位单元，以便在运转时能够自动且可控地 将工作主轴相对于轴承座进行重新定位。从而完全实现本专利技术的目的。这是因为本申请的专利技术人已经认识到，在公知的主轴单元和机床的情 况下，问题在于，总是重新定位整个主轴单元，即在多主轴机床的情况下， 轴承座相对于彼此移动、调整并重新定位。这意味着， 一方面，必须重新 定位或移动相对较重的单元，这仅通过利用较大的力才能实现。另一方面， 公知的定位装置的反应时间非常长，不仅由于较大的力，而且由于相应重 新定位的特性。根据本申请的专利技术人的理解，如果工作主轴安装成，使其能够在其轴 承座中重新定位，也可以说工作主轴在运转时能够重新定位，从而校正各 个工作主轴相对于彼此的相对定位，或者相对于轴承座重新定位工作主 轴，那么就能够避免所有的这些缺点。因此，这是可能的， 一方面，在运转过程中，出于考虑到热变形或夹 具变化了的间距、或者考虑到因枢转造成夹具变化了的加工位置的目的， 多个工作主轴能够相对于彼此快速调整。很明显，在轴承座中调整工作主轴的实践在原理上是公知的，但这涉 及在机床运转的过程中不能改变单独的调整，并且这实际上根本不能用于 补偿在运转过程中的热变形。为了在运转过程中^吏得工作主轴在其相应的轴承座中调整，^吏用例如 呈位置控制马达的形式的外部能量，通过它可在任何时刻改变工作主轴在 其轴承座中的定位。但是，另一方面，根据本专利技术的主轴单元同样可用于实现工作主轴的 较小但非常快速的移动。根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主轴单元，包括工作主轴（１６），所述工作主轴（１６）以围绕其纵向轴线（２２）可旋转的方式安装在其自身的轴承座（２１）中，并且在所述工作主轴（１６）中设有用于加工工件（１２）所用刀具（１８）的接收器（１７），其特征在于，所述主轴单元设有重新定位单元（２３），以便在运转中，相对于所述轴承座（２１）自动且可控地重新定位所述工作主轴（１６）。

【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：迪尔克普鲁斯特，汉斯亨宁温克勒，
申请(专利权)人：德国巨浪有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]