[发明专利]用于切削加工工件的机床和用于切削加工工件的方法

说明书

本发明涉及用于切削加工工件的机床，该机床包括主心轴单元和切削心轴单元，如铣削心轴单元，该主心轴单元具有优选地垂直定向的心轴轴线，该工件可夹持到所述主心轴单元中用于切削加工目的，该切削心轴单元在与主心轴单元的心轴轴线交叉的方向上相邻于主心轴单元的垂直的心轴轴线设置以容纳切削刀具，本发明还涉及可以在该机床上执行的切削加工方法。

在切削加工带齿工件时，存在分度方法(indexing methods)和展成方法(generating methods)的区别。分度方法如本领域技术人员理解是这样的方法，其中通过切削加工获得的工件的最终形状由切削刀具的形状决定。所需的形状或多或少地是作为切削刀具的形状的镜像获得的。

另一方面，词语“展成方法”如本领域技术人员理解定义为这样的方法，其中通过切削加工过程获得的工件的最终形状是切削刀具的形状与工件和切削刀具之间的相对运动协作的结果。通过展成方法，可以通过适当地选择工件和切削刀具之间的相对运动，用同一个切削刀具获得不同的工件几何形状。一般地，在执行展成方法时，切削刀具以及工件在适当的同步装置控制下围绕各自的心轴轴线旋转。同时，在切削加工期间可以执行工件和切削刀具之间的平移运动。在切削加工工件的过程中，可以使用不同的切削刀具。可以对工件进行车削、铣削、磨削、研磨、刨削、滚铣等。展成齿形方法的示例包括滚铣、螺纹磨轮磨削、剃齿、珩齿和压力式齿轮去毛刺(pressure gear deburring)。在现有的机床中，提供转塔刀架用于执行不同的切削操作，转塔刀架允许使用不同的刀具切削加工夹持到主心轴单元中的工件。例如，在DE 10325421B4中描述了具有转塔刀架的该类型的机床。

在使用上述类型的分度机床时，在很多情况下，可观察到通过切削加工获得的工件几何形状与给定的所需几何形状之间的偏差。

着眼于现有技术中的这些问题，本发明涉及允许对工件进行不受限的精确切削加工的问题，其中通过所述切削加工，可以形成齿形结构、类似齿形的小齿轮、圆柱齿轮或类似工件。

根据本发明的第一方面，该问题可通过改进现有的机床来解决，其主要特征是切削心轴单元可以通过第一导向件沿第一引导方向、特别是沿垂直方向移动，且可以通过优选地垂直于第一导向件、特别优选地垂直于垂直方向的第二导向件与第一引导方向交叉地移动，其中切削心轴单元可以推进至夹持在主心轴单元中的工件并可以围绕旋转轴线旋转，该旋转轴线与主心轴轴线交叉地、特别是垂直地设置和/或分别与主心轴轴线和切削心轴单元的轴线垂直，其中切削刀具包括具有适用于执行展成齿形加工方法的具有单个或多个螺旋设置的切削元件、即任意数量的切削元件的装置。

在使用多个螺旋设置的切削元件的情况下，这些切削元件可以形成两个或多个、即任意数量的螺旋线，即可以形成多螺纹展成装置。

本申请全文中，适用于执行展成齿形加工方法的铣削心轴单元/铣削刀具视为滚铣心轴单元。此外，在展成齿形加工方法的过程中执行的铣削过程视为滚铣。

在本发明的机床中，执行展成齿形加工方法所需的所有运动，除了工件的旋转运动，都可以通过执行工作刀具的旋转和平移运动来实现。从而可以实现工件到机床的机床托盘的稳定耦合。已表明，着眼于获得的工件的最终几何形状的精度，通过这些措施可以确保特别高的过程稳定性。该改进基于这样的事实：不必执行会带来相应不精确性的工件平移运动，并且可以用特别稳定的方式实现工件到机架的耦合，其中预期的改进特别可以通过这样的事实获得：可以用高得多的精度执行用于切削加工的刀具的平移运动，其中可以通过适当选择刀具自身来补偿可能的不精确性。

本发明的机床的切削刀具包括具有单个或多个切削元件的展成装置，其中该装置可以通过具有单个或多个切削元件的铣削装置实现。在本发明的优选实施例中，主心轴单元的心轴轴线定向于重力的方向(垂直方向)。

在本发明的优选实施例中，主心轴单元包括旋转驱动装置，其中可以驱动切削刀具相对于主心轴单元旋转。若心轴轴线垂直地定向，则工件可以垂直地夹持竖立或垂直地悬挂到主心轴单元中。

此外，该机床包括相邻于主心轴单元的心轴轴线设置的用于容纳切削刀具、如铣削刀具的切削心轴单元，如铣削心轴单元。可以驱动容纳的刀具相对于切削心轴单元旋转，即可以围绕切削心轴单元的心轴轴线旋转。