[发明专利]架空加工固定工件的装置

说明书

技术领域

本发明属于用于加工具有至少一大尺寸的工件的数控机床领域。本发明更特别地涉及一种加工装置，在加工装置中，待加工工件固定定位在加工部件上方的一固定工作台上，并且加工刀具在加工作业期间移动。

背景技术

当待加工工件的尺寸大、因而较难固定和保持在一准确位置时，所采用的解决方案在于：在同样不动的、呈刚性的和固定得非常牢固的工作台上使工件保持不动；并借助于工作台上方的龙门式框架移动应加工工件的刀具。

龙门式框架一般具有由两个侧柱加以支承的水平横梁。

龙门式框架支承在固定于工作台的高精度滑轨上，沿工作台轴线中的一最长轴线移动，并承载一个或多个加工头，所述加工头沿龙门式框架的水平横梁移动。

所述一个或多个加工头也适于进行加工所需的不同运动：平移运动，用于使加工刀具靠近工作台；在某些情况下，进行旋转运动，用于使加工刀具的旋转轴倾斜。

这种类型的机床广泛用于工业领域中，允许使用可超过数十米的大长度的工作台。

但是，这种机床具有多种缺陷，这些缺陷使得机床的使用复杂化并影响其工业效益。

一方面，龙门式框架因其承载的加工头的复杂性以及加工作业的必要精度，故须具有尽可能大的刚性。这种刚性致使龙门式框架体积非常庞大，并且相当沉重，可能达到或超过20吨或30吨，这使得其移动复杂化，并且实际上限制了其移动速度，在加工作业时间以外尤其如此。

另一方面，龙门式框架通过加工从上方置于工作台上部分上的工件工作，这会导致加工所去除的材料切屑的积存，因而要求安装排出部件，从而可能需要中断加工作业。

发明内容

本发明的目的旨在提出一种设备，所述设备具有加工头和移动所述加工头的移动部件，该设备的质量相对于使用龙门式框架的解决方案大为减小，且其刚性大，该大刚性适于加工安装于顶板的、即安装在加工过程中保持工件的工作台的下表面上的工件。

为此，一加工装置具有一加工头，所述加工头沿至少三条平移轴线即纵轴线X、横轴线Y和垂直轴线Z活动，以便加工沿轴线Z固定在加工头上方的一工件。所述加工头由连接部件按恒定朝向保持，所述连接部件具有至少三个铰接的连杆。三个连杆中的两个连杆与所述加工头以及与这两个连杆铰接在其上的第一Y托架一起形成第一铰接的平行四边形，该第一铰接的平行四边形能在由方向X和Z限定的平面中变形。所述至少三个连杆中的至少另一连杆一方面铰接在所述加工头上，另一方面铰接在第二Y托架上，从而由所述至少另一连杆、所述加工头和所述第二Y托架形成的铰接组合体能在由方向X和Z限定的平面中变形。所述第一Y托架沿着与所述轴线Y平行的方向在第一X托架上活动，而所述第一X托架沿着与所述轴线X平行的方向活动，并且所述第二Y托架沿着与所述轴线Y平行的方向在第二X托架上活动，而所述第二X托架沿着与所述轴线X平行的方向活动。

在一特殊的实施方式中，为了提高所述装置的刚性，该装置具有至少四个铰接的连杆，其中的至少两个连杆与所述加工头以及与所述至少两个连杆铰接在其上的第二Y托架一起形成第二铰接的平行四边形，所述第二铰接的平行四边形类似于由至少两个连杆、加工头和第一Y托架形成的第一铰接的平行四边形，能在由方向X和Z限定的平面中变形。

为实现加工头沿方向X和Z以理想的幅度移动，所述加工头沿所述轴线X的位置由两个X托架的同步运动加以改变；并且，所述加工头沿所述轴线Z的位置由所述两个X托架之间的相对运动加以改变。

为确保加工头的稳定性和平行四边形的必要的刚性，每个连杆在其每个铰接端部都具有至少两个支架，所述至少两个支架的轴线基本平行于方向Y。优选地，所述连杆呈梯形形状，并且短底铰接在所述加工头上，而长底铰接在所述Y托架上，所述连杆借助对置安装的锥形滚柱轴承加以铰接。

在一优选实施方式中，每个X托架都具有一梁，所述梁支承与所述轴线Y平行的、且所述Y托架在其上滑动的滑轨。为获得适当的刚性，梁例如具有基本呈三角形或梯形的闭合截面，Y托架在其上滑动的梁的表面优选是基本垂直的，并且优选相对于垂线倾斜数值小于或等于45度的角。

在一实施方式中，所述Y托架由位于所述梁上部的滚珠螺杆驱动而沿所述轴线Y移动，以使装置的重心接近其惯性中心并限制变形。

为确保沿轴线X的移动，X托架具有导向件，所述导向件有利地由固定于梁端部的端板支承，并且所述端板同时增大梁的抗扭刚性。必要时，端板和梁之间连接的刚性由至少一加固构件予以加强。