机床及其操作方法技术

在此提供了一种机床，该机床包括一个机器底座（１０）、安装在该底座上的一个第一转动加工轴线上的一个第一支座（２０，１００）、以及安装在该底座上的一个第二转动加工轴线上的一个第二支座（２２，１０２）。该第二转动轴线平行于该第一转动轴线并且与其横向间隔开并且携带一个安装座（３８，１１２），该安装座相对于该第二支座沿着正交于该第二转动轴线的一个第一线性加工轴线是可移动的。一种控制安排是可操作的，以便控制该第一支座在该第一转动轴线上的定向、以及该安装座相对于该第二转动轴线的定向以及其沿着该线性轴线的定位，以便控制该第一支座和该安装座彼此相对的定位和定向。现有的机床常常使用长的线性导轨以及堆叠的正交轴线，这些引入了对准和偏移误差。本发明专利技术避免了所需要的和／或减少了在机床中的这些结构的数目。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及机床，并且具体涉及减小此类机床中的对准误差。
技术介绍
对于机床存在着许多的应用，这些应用要求空间中的两个点在扫掠面积或体积上 的位置和角度彼此相对受到控制。令人希望的是使参与优化这种控制的机器轴线的数目最 小化。还令人希望的是在这两点之间保持一个非常严格的刚度环并且理想地是当这些点的 位置和角度被调整时在该环中保持一个恒定的刚度值。这改进了精度水平和移动的可重复 性。现有的机床经常使用长的线性导轨以便能够在沿着一个工件长度的任何位置处 在切削刀具(如一个研磨砂轮)与工件之间进行接触。可以由这些长的轨道来携带较短的 线性导轨，以便在与长轨道正交的方向上协助刀具朝向或背离工件的运动。这些堆叠的轨 道(或轴线)引进了不想要的柔顺性，以致减小了刀具至部件的刚度。就部件的尺寸精度 和光洁度而言，这进而导致降低的部件品质。同样，长的线性导轨典型地需要是最少与有待 机加工的工件一样长。这经常导致一个轴线在该轴线在切削力的方向上是最顺性的地方具 有不良的支承比。当一个正交横给进轴线被堆叠在长轴线上时这个问题就更加复杂。如果使用轴线上的位置编码器，使用堆叠的轴线也是有问题的。这些轴线的堆叠 越高，在这些兴趣点与编码器之间的距离就越大。这导致“阿贝偏移”误差，这些误差减小 了机床的内在精度。此外，使用正交堆叠的线性轴线要求耗费时间并且昂贵的对准，以保持这些轴线 之间的正交性并且使对于每个轴线的纵摇、左右摇摆和横向摇摆误差最小化。这些长的线性轴线还要求长的伸缩性盖件，这些伸缩盖件是昂贵的、引入摩擦、易 于出故障并且此外可能影响线性运动的精度(例如，其直度、定位精度以及可重复性)。本专利技术试图克服与使用长导轨相关联的以上这些问题，并且减少对堆叠的、正交 轴线的需要。
技术实现思路
本专利技术提供了一种机床，该机床包括一个机器底座；安装在该底座上的一个第 一转动加工轴线上的一个第一支座；安装在该底座上的一个第二转动加工轴线上的一个第 二支座，其中该第二转动轴线平行于该第一转动轴线并且与其横向间隔开并且携带一个安 装座，该安装座相对于该第二支座沿着正交于该第二转动轴线的一个第一线性加工轴线是 可移动的；以及一个控制安排，该控制安排是可操作的以控制该第一支座在该第一转动轴 线上的定向、以及该安装座相对于该第二转动轴线的定向以及它沿该线性轴线的定位，以 便控制该第一支座和该安装座彼此相对的位置和定向。这种配置允许控制由这些支座携带的对应点以及通过那些点的参考轴线的相对 定位和定向。它避免了对于多个长的线性轴线以及堆叠的线性轴线的需要，由此抵消了与4以上所讨论的已知配置相关联的这些问题。堆叠的轴线的阵列常常导致在两个兴趣点之间的多个柔性刚度环。另外，通常的 情况是多个线性轴线在与运动的方向是正交的方向上是远远不够刚性的。多个转动轴线可 以被构形为使得刚度在从这些转动轴线径向向外的所有径向方向上是均勻的。这导致更加 可预测的刚度环并且常常是一种更高的刚度，这进而导致了更高的精度水平和可重复性。根据本专利技术的多个实施方案，多个转动轴线提供了在这两个兴趣点之间的最初位 置和角度的控制，以便在这些最初运动控制轴中提供轴对称的刚度特性。与现有的机床相比，这些转动轴线可以安装在例如由花岗岩、铸铁或聚合物混凝 土形成的相对便宜的平坦的床或台中。此外，使用可转动的支座意味着工件、切削刀具、修整砂轮以及类似物可以被移动 到一个容易接近的位置，例如在该机床的前面，用于加载和/或替换操作。在现有的机床中，使用长的线性轴线要求大功率以及多个服务电缆，它们可以影 响加工操作并且导致额外的轴的误差运动、翻转误差、可变的摩擦力以及轴线的未对准。相 比之下，在根据本专利技术的一种机床中，这些可转动的支座可以被连接到从上方悬挂的多个 电缆盘上，从而避免了线性电缆的拖曳。此外，代替与长的线性轴线一起使用的这些长的伸缩盖件，在本专利技术的多个实施 方案中使用多个转动的主轴线意味着可以使用多个实心的、转动盖或迷宫式构件。这些可 以不具有摩擦接点并且避免对这些加工轴线的精确运动的任何影响。同样，已知的机床常常要求在尾架下提供一个附加的线性轴线以便对抗“斜度”误 差，这些误差是由机器中心相对于机器的这些线性轴线未对准而引起的。使用根据本专利技术 的转动轴线避免了这个问题。术语“加工轴线”表示一个实体的加工轴线，它与参考轴线相反。每个加工轴线具 有两个部分，这两个部分围绕或沿着一条参考轴线彼此相对移动。在此提及“安装在该底座上”的一个加工轴线表示安装在该底座上的一个加工轴 线的所述部分之一相对于该底座在位置上是固定的。在一个优选实施方案中，这些支座之一提供了沿着平行于其转动轴线的一个第二 线性加工轴线相对于该机器底座的移动。这个额外维度的移动协助在体积空间上控制由这 些支座携带的对应点的相对定位和定向。该安装座的移动可以是在关于该第二支座的转动轴线的一个径向方向上。线性轴 线(该安装座沿其是可移动的)可以使一个安装在其上的刀具能够在机加工过程中朝向或 背离工件移动，并且因此仅需要是相对短的，从而使任何未对准误差最小化。当一个研磨砂 轮被安装在该安装座上时，这个实施方案协助在工件的全部长度上的切入、倾斜、成角度和 插入研磨。它特别适合于研磨细长的、多特征的部件，如凸轮和曲轴。安装在另一个支座上的工件的纵向轴线可以与该第二对应的轴间隔开，例如使该 工件靠近该支座的周边，这样其全部长度易于可呈现给一个支座上的刀具。更具体地讲，该 工件的纵向轴线可以位于与一个径向线正交的定向中，该径向线从该对应的转动轴线上延 伸。这些支座围绕它们对应的转动轴线可以是独立地可转动的。可替代地，它们可以 被安排为用于转动，这样一个支座在一个方向上的转动运动是与另一个支座在相反方向上5的等效转动相匹配的。这些支座的转动位置相对于机器底座可以是选择性地可锁定的。例如，在一个切 入研磨操作过程中，仅一个轴(即该安装座的线性轴线)是“运行的”，从而使在研磨过程中 机床的动态刚度显著地大于仅使用线性导轨的常规机床的动态刚度。每个转动轴线可以是 可锁定的，例如通过使用一种制动器伺服保持、或者通过关掉相关联的空气或流体静力学 轴承，从而有效地使对应的轴固定。在多个优选实施方案中，这些支座由多个轴颈和止推轴承支持在机器底座上。大 的止推轴承可以直接被安装在机器底座上以提供高度刚性的、在所有方向上具有一个非常 好的承载比的阻尼轴，从而导致了轴对称的刚度特性。可以容易地构建一个平坦的、平面机 器底座，在该底座上安装两个转动轴线推力面。这些支座相对于机器底座的转动可以由对应的直流驱动电机来实现。优选地，每个支座包括一个转动传感器，用于提供关于该对应的支座相对于该机 器底座的转动位置的一个信号。该控制安排可以从这些转动传感器接收信号并且控制这些 支座的转动位置。具体地讲，这样一种控制安排可以是可配置的以便在机加工操作过程中 补偿这些支座移动中的不准确性。这个误差纠正可以被用来例如维持在一个切削刀具与一 个工件之间的相对移动的真实度，而不是仅依靠一台机器的多个线性轴线的直度。在一个优选的实施方式中，这些支座之一携带一个刀具安装座，例如该刀具安装 座可以是被适配用来转动安装在其上的一个研磨砂轮的研磨砂轮头的形式。它可以被定向 为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床，包括：一个机器底座；安装在该底座上的一个第一转动加工轴线上的一个第一支座；安装在该底座上的一个第二转动加工轴线上的一个第二支座，其中该第二转动轴线平行于该第一转动轴线并且与其横向间隔开并且携带一个安装座，该安装座相对于该第二支座沿着正交于该第二转动轴线的一个第一线性加工轴线是可移动的；以及一种控制安排，该控制安排是可操作的以便控制该第一支座在该第一转动轴线上的定向、以及该安装座相对于该第二转动轴线的定向以及其沿着该线性轴线的定位，以便控制该第一支座和该安装座彼此相对的定位和定向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2008-1-25 0801366.6;GB 2008-6-27 0811759.0一种机床，包括一个机器底座；安装在该底座上的一个第一转动加工轴线上的一个第一支座；安装在该底座上的一个第二转动加工轴线上的一个第二支座，其中该第二转动轴线平行于该第一转动轴线并且与其横向间隔开并且携带一个安装座，该安装座相对于该第二支座沿着正交于该第二转动轴线的一个第一线性加工轴线是可移动的；以及一种控制安排，该控制安排是可操作的以便控制该第一支座在该第一转动轴线上的定向、以及该安装座相对于该第二转动轴线的定向以及其沿着该线性轴线的定位，以便控制该第一支座和该安装座彼此相对的定位和定向。2.如权利要求1所述的机床，其中这些支座之一提供了沿着平行于其转动轴线的一个 第二线性加工轴线相对于该机器底座的移动。3.如权利要求1或权利要求2所述的机床，其中这些支座是围绕它们对应的转动轴线 是可独立地可转动的。4.如权利要求1或权利要求2所述的机床，其中这些支座被安排为用于围绕它们的对 应的转动加工轴线转动，这样一个支座在一个方向上的的转动移动是与另一个支座在相反 方向上的转动相匹配的。5.如以上任一权利要求所述的机床，其中这些支座的转动位置相对于该机器底座是选 择性地可锁定的。6.如以上任一权利要求所述的机床，其中这些支座是通过多个轴颈和止推轴承支承在 该机器底座上。7.如以上任一权利要求所述的机床，其中这些支座通过对应的直流驱动电机相对于该 机器底座是可转动的。8.如以上任一权利要求所述的机床，其中每个支座包括一个转动传感器，用于提供关 于该对应的支座相对于该机器底座的转动位置的一个信号，并且该控制安排是可操作的以 便从这些转动传感器接收信号，并且以补偿在一个机加工操作过程中在这些支座的移动中 的不准确性。9.如以上任一权利要求所述的机床，其中这些支座之一携带一个刀具安装座。10.如权利要求9所述的机床，其中两个刀具安装座被这些支座之一所携带，每个相对 于一个支座独立于另一个沿着正交于该对应的转动加工轴线的多个互相平...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA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：GB[英国]