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实现至少一个绕旋转对称构件旋转的刀架的进给运动的方法和进给装置

基本信息

  • 申请号 CN00810447.6 
  • 公开号 CN1361724A 
  • 申请日 2000/06/20 
  • 公开日 2002/07/31 
  • 申请人 西门子公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 迈克尔·卢姆 艾尔弗雷德·瓦根弗尔德 于尔根·桑德库尔  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 德国慕尼黑 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 侯宇 
  • 有效性 发明公开 
  • 法律状态
  •  

摘要

本发明涉及一种实现一个或多个绕旋转对称构件旋转的刀架的进给运动的方法以及一种相关的进给装置。
刀架分别通过一根导向螺杆可进给地支承在构件上,并作为整体由一台固定安装的主电机通过一个与一个或多个刀架的支承装置固定连接的主传动机构驱动旋转。
迄今为止,这种旋转的加工机械加工大型旋转工件。
此外,值得追求的是,为了将这种机械装在一个构件上应设计成可分的。
按照本发明的方法,每一根导向螺杆的进给运动通过另一个由电机驱动、并与导向螺杆配合作用的传动机构相对于主传动机构的相对运动实现。
这种相对运动借助一个进给装置获得,其中每一根导向螺杆(5)可被另一个传动机构驱动以及此传动机构可被一个位置固定的刀架电机(13)驱动,刀架电机的外壳可旋转地支承并与主电机(8)机械连接,因而被主电机驱动同步旋转。
本发明尤其适用于就地加工大尺寸轴。
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权利要求书


1.一种实现至少一个绕旋转对称构件旋转的刀架的进给运动的方法,一 个或多个刀架可分别借助一导向螺杆进给、支承在此构件上,并作为整体由 一台固定安装的主电动机通过一个与一个或多个刀架的支承装置固定连接 的主传动机构被驱动旋转,其特征在于:每一根导向螺杆的进给运动通过另 一个由电机驱动并与导向螺杆配合作用的传动机构相对于主传动机构的相 对运动实现。

2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述相对运动总是受一台 驱动另一个传动机构的、位置固定地安装的刀架电机的驱动产生,刀架电机 作为整体借助于与此主电机的机械连接,由主电机驱动同步旋转。

3.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于:每一台刀架电机在零 进给时被制动。

4.一种用于对旋转对称构件(1)进行表面加工的加工机械的进给装置, 它包括一台固定安装的主电机(8)和一个主传动机构,后者用于将主电机(8) 的驱动运动传递给至少一个绕构件(1)旋转且支承在此构件(1)上用于至少一 个可通过导向螺杆(5)进给的刀架(4)的刀架支座(3),其特征在于:每根导向 螺杆(5)可由另一个传动机构(12)驱动以及此传动机构可由一个位置固定的刀 架电机(13)驱动,刀架电机的外壳可旋转地支承并与主电机(8)机械连接,因 而可被主电机驱动同步旋转。

5.按照权利要求4所述的进给装置,其特征在于:主传动机构是一个被 安装在主电机(8)电机轴上的一个小齿轮(7)所驱动的外齿齿环(6)。

6.按照权利要求4或5所述的进给装置,其特征在于:主传动机构是一 个被主电机的电机轴通过齿形皮带所驱动的外齿齿环。

7.按照权利要求4至6之一所述的进给装置,其特征在于:另一个传动 机构是一个被装在刀架电机(13)电机轴上的小齿轮(17)所驱动的外齿和内齿 齿环(12)。

8.按照权利要求4至7之一所述的进给装置,其特征在于:所述另一个 传动机构是一个被刀架电机的电机轴通过齿形皮带所驱动的外齿和内齿齿 环。

9.按照权利要求4至8之一所述的进给装置,其特征在于:每个刀架电 机(13)配备一用于将电流传输给其绕组的滑环组(15)。

10.按照权利要求4至9之一所述的进给装置,其特征在于:另一个传 动机构可旋转地支承在主电机(8)的支架(10)上。

11.按照权利要求4至9之一所述的进给装置,其特征在于:另一个传 动机构可旋转地支承在刀架(4)的刀架支座(3)上。

12.按照权利要求4至11之一所述的进给装置,其特征在于:主电机(8) 与一台或多台刀架电机(13)的外壳通过齿形皮带(14)机械连接。

13.按照权利要求4至11之一所述的进给装置,其特征在于:主电机与 一台或多台刀架电机的外壳通过齿轮传动装置机械连接。

14.按照权利要求4至13之一所述的进给装置,其特征在于:刀架电机 (13)是制动电动机。
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说明书

大型机器轴,例如透平轴和发电机轴的加工需要专用车床,为此要求有 大的车间。
为了就地加工,例如在通过车、磨或抛光进行修理时加工轴承配 合,希望借助非固定式的可以装在固定轴上的机器加工,以便能避免繁重和 昂贵的拆卸和运输工作。
由于运输到使用地点以及甚至在随后的安装工作中 可能对轴造成损伤,往往会要求在轴上作再加工。
已知一些车床用于较小的轴,它们安装在轴上并绕轴旋转。
这种加工设 备中存在的问题是沿轴纵向和横向于轴产生加工刀具的进给运动。
为了造成 这些进给运动必须采用独立的驱动装置,它们随车床一起旋转。
除了因这些 大质量物运动以及被支承所引起的导致加工不准确度的振动外,这种设备有 另一些缺点。
这些驱动,装置所需的能量必须借助滑环传输给旋转的驱动装 置。
因此加工机械必须设计为不可分的,因为要不然也必须分开滑环,但是 电流通过分开式的滑环进行传输在技术上造成很大的困难。
反之,为了安装在较大型的轴上,则希望将加工机械设计为可分的,而 在加工过程中再组装在轴上,不会因此而需要通过分开式的滑环传输电流。
此外,旋转质量应保持得尽可能小。
以此方式还可以加工形状复杂的轴,因 为加工机械可安装在轴的任意位置,且轴的凸肩不起任何作用。
但是迄今未 见到可分的旋转加工机械。
本发明的目的是为具有旋转刀架的加工机械提供一种实现进给运动的 方法和一种进给装置,它们允许将加工机械设计为可分的。
借助此旋转的加 工机械应有可能按数控技术(NC-Technik)进行加工(车、铣、轨道磨)。
本发明的目的通过权利要求1和4特征部分所述特征并结合前序部分的 特征来实现。
在从属权利要求中则包含了本发明相宜的改进设计。
按本发明为了产生刀具的进给运动设有一些传动机构,它们驱动刀架的 导向螺杆以及它们本身被驱动具有与作为整体旋转的加工机械不同的速 度;于是在两者之间存在相对速度。
若相对速度为零,则完全不发生进给运 动。
作为在驱动电机与加工机械之间的传动机构优选地采用多个大的齿 环,其中一个规定用于转动整个加工机械,它因此也确定了刀具相对于轴的 切削速度,而另一个或另一些齿环用于刀具的进给运动。
若所有的齿环旋转得一样快,则在横向和纵向刀架上不发生任何运动。
只有在用于纵向和横向运动刀架的齿环旋转得快于或慢于驱动加工机械的 齿环,才基于齿环之间的相对运动导致导向螺杆旋转,并因而导致刀架相对 于加工机械的进给。
也就是说,当应造成进给运动时,要求作用在各个齿环 上的刀架电动机比用于加工机械的齿环驱动得更快或更慢。
齿环优选地采用齿数相同的外齿。
驱动齿环的小齿轮则必须有相同的直 径。
驱动导向螺杆的齿环是内齿齿环并通过小齿轮驱动刀架的导向螺杆,小 齿轮可旋转运动地支承在旋转的加工机械内。
为了驱动旋转的加工机械的齿环以及导向螺杆的齿环,各有一驱动电动 机。
为了在一个不应实行进给运动的工作阶段中所有的齿环与主电机同步驱 动,按本发明规定主电机例如通过齿形皮带与刀架电机机械连接,刀架电机 的外壳通过齿形皮带被主电机带动,而且在这里所说明的情况下具有相同的 转速,同时,在此工作阶段并不自行驱动的刀架电机的轴也以相同的转速被 带动并驱动用于导向螺杆运动的齿环,所以导致这些齿环与造成整个加工机 械旋转运动的齿环之间没有相对运动。
为了在这种情况下消除加工机械中的 内力,相宜的是在此工作阶段制动每一台刀架电机。
所有的驱动电机设置为位置固定的,例如直接安装在固定的轴上或在轴 旁边固定的支座上。
受导向螺杆控制的刀具在这里随加工机械旋转,只要一 台或两台刀架电机的电机轴的转速与驱动用的主电机转速相比没有改变,便 不实施垂直于轴或沿轴纵向的相对运动。
只有在这一根或另一根导向螺杆本 身由于接通刀架电机之一的驱动运动因而旋转得快于或慢于绕要加工的轴 旋转的加工机械时,才导致一个或多个刀具相对于轴运动。
通过滑环向其外 壳位置固定但与主电机以相同的转速旋转的刀架电机供电,在这里,通过滑 环供入的电压确定了该刀架电机的转速并因而确定了进给速度。
也可以采用其他一些用于加工轴表面的刀具,例如砂轮、铣刀或抛光器 来取代车刀。
应强调的前提条件是,所有的齿环和驱动它们的小齿轮有相同的直径和 齿数,以及主电机与刀架电机的外壳有相同的转速。
这肯定是最适用的方 案。
但也可以在小齿轮有不同的直径和/或电动机的转速不相同时采用同样具 有不同直径的齿环。
重要之点仅在于,在不应实行进给运动的工作状态,所 有的齿环被驱动具有相同的转速。
此方案的优点是,加工机械可以设计为可分的。
全部驱动电机可位置固 定地设置,刀架电机并不随整个机械旋转,而只是独立行事。
因此旋转质量 也保持得较小。
向刀架电机的供电可通过不可分的滑环实现。
从而即使在起 动和停车斜坡的情况下以及在要加工的构件为曲线加工的情况下,也可以简 单和准确地控制刀架,这就是说,平面、直径和曲线可以如传统的机床中那 样借助于数控技术(NC-Technik)编程序加工。
下面应借助实施例进一步说明本发明,附图中: 图1为本发明加工机械的示意性侧视图; 图2为图1所示加工机械驱动侧的俯视图。
此实施例为了清楚易懂起见限于有两个齿环的结构,亦即一个用于驱动 加工机械的齿环和一个用于驱动导向螺杆实施刀架纵向进给运动的齿环。
在 实际的设计中至少设第三个齿环用于实现刀具的第二种进给运动。
加工机械装在一根要加工的轴1上并通过轴承2可旋转地支承在此轴 上。
加工机械由一框形支座3构成,刀架4装在其中,刀架可借助导向螺杆 5沿轴1的纵向实施进给运动。
框形支座3在驱动侧设计为外齿齿环6。
齿 环6并因而还有刀架4由在主电机8的电机轴上的小齿轮7驱动,所以刀架 4带着它的刀具9例如车刀绕轴1旋转。
在这里,主电机8通过支座10固定 在轴1上。
在框形支座3内的导向螺杆5可受小齿轮11驱动旋转,并通过蜗轮蜗 杆传动装置使刀架4前后运动。
小齿轮11本身被内外齿的齿环12驱动,齿 环12可旋转地支承在框形支座3上。
只要齿环6和12彼此不进行相对运动, 刀架4保持其位置不变,亦即不实施任何进给。
为此在小齿轮17和7以及 齿环6和12齿数相同的前提条件下,小齿轮17必须被驱动具有与小齿轮7 相同的转速。
为实现这一点,在其电机轴上装有小齿轮17的刀架电机13的 外壳可旋转地支承着并以与主电机8或小齿轮7相同的转速旋转,与此同时 以此转速带动小齿轮11。
为了实现旋转和使两个驱动装置的运动完全同步, 主电机8通过齿形皮带14与刀架电机13的外壳机械连接。
为了在无进给运动的工作阶段不允许其小齿轮17的转速不同于刀架电 机13外壳的转速,相宜地制动刀架电动机13,从而使刀架电机13的外壳 与电机轴接合。
反之,为了刀架4的进给运动解除制动并附加地使刀架电机 13本身被驱动。
这通过向刀架电机13处的滑环15供电实现。
随着刀架电机 13投入运行,小齿轮17以及齿环12除通过刀架电机13外壳获得的旋转之 外,沿其中一个方向被附加地驱动或沿另一个方向被制动。
以此方式齿环6 和12彼此实现相对运动,这种相对运动促使导向螺杆5旋转并因而引起刀 架4进给。
因为刀架电机13与其滑环组位置固定地安装,所以框形支座3可以设 计成可分的,从而它可以在轴1的任何位置装在此轴上。
另一个相对于轴1的进给运动可易于理解地借助于第二台刀架电机和第 三个齿环以及一个普通的在刀架上的转向传动装置实现。
若还需要其他的刀 架驱动装置,则它们可按相同的方式设计。
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