[发明专利]工具芯轴

说明书

本发明公开了一种带有芯轴壳体、旋转驱动装置和工具容纳单元的工具芯轴，其中所述工具容纳单元布置在所述芯轴壳体内，并且相对于该芯轴壳体可运动地进行布置。利用所述工具芯轴不仅可以实施传统的加工如钻削和铣削以及车削，而且可以实施新型的加工如非圆车削，而均不会损坏芯轴且具有较高的工业加工质量。

技术领域

本发明涉及工具芯轴。这种工具芯轴用于张紧地加工工件的机器中，并用于容纳加工工具。加工工具通常通过位于工具芯轴中的工具接口被容纳并牢固夹紧。

背景技术

在现有技术中已公开各种各样用于张紧地加工工件的装置。一方面，其包括车床。在这些车床中，工件旋转，而工具相对于工件既轴向又径向静止地移动。利用这种方法，从工件中加工出圆形的、旋转对称的轮廓。

此外已公开钻机，其中钻头旋转并相对于固定的工件预推进。以这种方式，在工件中形成孔。

此外已公开铣床。旋转的铣头相对于固定的工件径向且轴向地移动并以这种方式在工件中形成铣槽、铣表面、自由形式表面和类似物。

也已公开，在加工中心使用相应的工具芯轴。随后它们会自动配备相应的工具。

最后，也已公开用于制造非圆轮廓的机器。人们谈到所谓的非圆车削。具有切割头的旋转的工具和旋转的工件都关于它们的转数相对于彼此进行控制。由此在工件上产生非圆轮廓。这些方法例如由EP-PS 0097346或EP 09074458 B2公开。

通常，工具芯轴包括旋转驱动装置(例如驱动电机)、由所述驱动电机驱动的驱动轴线，以及在传动链之后的输出轴线，工具容纳部被集成到所述输出轴线中。在这种芯轴中，输出轴线的中心同时是工具中心。如果人们使用钻头或铣刀，则可以进行相应的加工。这类预先公开的芯轴不能被用于非圆车削，这是由于工具切削刃不能在其节圆半径上相对于工具芯轴中心移动。

为了利用这样的装置旋转，带有切削刃的工具必须被对齐，并且输出轴线从驱动轴线解耦并夹紧，或者驱动装置被放置在位置控制模式。当转动时，显著的力矩和力量作用到切削刃工具上，并且具体来说不仅径向而且轴向地作用到切削刃工具上，所述力矩和力量必须由系统容纳。

而对于非圆车削装置，工件夹紧在工件芯轴中并围绕工具旋转轴线旋转。反过来该工具出于工具芯轴中并围绕工具旋转轴线旋转。芯轴以本身公开的方式布置在滑架和滑块上，从而使得工件和工具之间的轴向和径向的相对运动可被执行。工具就其而言不一定关于工件围绕中心轴线运动，而是实施围绕可调节的偏心轴线的旋转运动。此外，可以改变所谓的工具节圆半径。通过不同的调节来影响在非圆轮廓的角的数量(速度比)、工具的穿透深度(节圆半径)等。

利用非圆车削装置，人们虽然原则上也可以通过如对于传统装置那样相应恒定地保持旋转轴线来进行钻削和铣削，然而在钻削和铣削时所有的力量都作用到轴线的轴承调节部上，并且在旋转时相当大的扭转力和横向力作用到装置上，从而使得不可能有精确的工业生产。

先前已知的用于非圆车削的装置关于可能的转速是受到限制的，这是因为随着转速的增加可能产生显著的不平衡的影响。此外，它们关于使用情况受到限制，这是因为从外界的冷却剂供应仅具有不充分的效果。在许多使用情况中，设备的刚性是不够的。利用传统的、可以车削、钻削和铣削的车床及加工中心，被设立了加工限制。既不可以制成锥形的形状也不能制成阶梯的形式，它不能容易地生产倒棱。根本无法制造非圆零件。例如通过旋出稍微过小的孔或类似物进行搞精度校正也是不可能的。如果人们在以被装入的工具形式的传统工具芯轴中装入附加装置，则有可能实现非圆车削，但是人们需要自动增大结构尺寸，并且由此使得通常自动更换工具变为不可能了。换句话说，它需要装配工作和改换装备相应的停机时间，加工空间会额外地丢失，这都限制了机器应用的可能性。此外，这种布置方式不具备足够的刚性应对出现的力，并且关于加工时间或旋转速度来说是受到限制的。