[发明专利]包括能够在运转中重新定位的工作主轴的主轴单元

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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，但还是存在日益更快 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，移动速度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 的三个轴中同步移动工作主轴，因此同样移动刀具，以便在工件上执行同 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，该间距相应于工 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此相关的、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 了由增加的机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敏度，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。