專利名稱：加工工具及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加工工具，并且具體地，本發(fā)明涉及減小這種工具中的對準(zhǔn)誤差。
背景技術(shù)：
針對加工工具的許多應(yīng)用要求空間中的兩個點在掃掠面積或空間范圍內(nèi)在位置和角度方面受到控制而相對彼此進行運動。期望使所涉及的加工軸的數(shù)量最少，以優(yōu)化這種控制。還期望在兩個點之間保持非常緊密的剛性回路，并且當(dāng)調(diào)節(jié)點的位置和角度時將回路中的剛度值理想地保持恒定。這改善了運動的精度水平和可重復(fù)性?，F(xiàn)有的加工工具通常使用長的線性引導(dǎo)軌道，以便允許在沿著工件長度的任何位 置處在切削工具(例如磨削輪)和工件之間的接觸。較短的線性引導(dǎo)軌道可以由長軌道承載，以方便切削工具沿著與長軌道正交的方向朝向或離開工件的運動。這些堆疊的軌道(或軸)引起了不期望的順應(yīng)性，減小了工具對部件的剛度。這又在尺寸精度和精加工方面導(dǎo)致部件質(zhì)量降低。另外，長的線性引導(dǎo)軌道通常需要至少和待加工的工件一樣長。這通常導(dǎo)致軸具有不利的支承比，其中該軸沿著切削力的方向最為順應(yīng)。當(dāng)正交的進給軸堆疊在長軸上時該問題是復(fù)合性的。如果采用軸上位置編碼器，那么使用堆疊的軸也存在問題。軸堆疊得越高，所關(guān)注的點和編碼器之間的距離越大。這導(dǎo)致“阿貝偏移”誤差，這降低了加工工具的固有精度。此外，使用正交的堆疊線性軸需要消耗時間和昂貴的對準(zhǔn)來保持軸之間的正交性并且使得每個軸的俯仰、搖晃和搖擺誤差最小化。這些長線性軸還需要長伸縮覆蓋件，該長伸縮覆蓋件是昂貴的，產(chǎn)生摩擦，易于故障，并且還能夠影響線性運動的精度(例如其筆直度、定位精度和可重復(fù)性)。本發(fā)明試圖克服以上與使用長引導(dǎo)軌道相關(guān)的問題，并且減少堆疊的正交軸的需要。國際公開W02009/093064 (屬于本申請人)描述了一種加工工具，其包括加工基部、安裝在基部上的第一旋轉(zhuǎn)加工軸上的第一支撐件和安裝在基部上的第二旋轉(zhuǎn)加工軸上的第二支撐件。第二旋轉(zhuǎn)軸與第一旋轉(zhuǎn)軸平行且沿側(cè)向間隔開，并且承載安裝座，該安裝座能夠相對于第二支撐件沿著與第二旋轉(zhuǎn)軸正交的第一線性加工軸運動。設(shè)有控制裝置，該控制裝置能夠操作成控制第一支撐件在第一旋轉(zhuǎn)軸上的定向和安裝座相對于第二旋轉(zhuǎn)軸的定向及其沿線性軸的位置，以便支配第一支撐件和安裝座相對于彼此的定位和定向。這可以在不需要長線性軸和堆疊的線性軸的情況下實現(xiàn)，由此克服與上述已知構(gòu)造相關(guān)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種加工工具，其包括加工基部；第一支撐件，該第一支撐件設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)加工軸上，該第一旋轉(zhuǎn)軸在相對于基部的固定位置中安裝在基部上；第二支撐件，該第二支撐件設(shè)置在第二旋轉(zhuǎn)加工軸上，該第二旋轉(zhuǎn)軸在相對于基部的固定位置中安裝在基部上，其中第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線與第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線平行且沿側(cè)向間隔開；
安裝座，該安裝座由支撐臂承載在第二支撐件上，該支撐臂能夠相對于第二支撐件繞轉(zhuǎn)動軸進行運動；以及控制裝置，該控制裝置能夠操作成控制第一支撐件相對于第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線的定向，以及安裝座相對于第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線的定向及其繞轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)位置，以便支配第一支撐件和安裝座相對于彼此的定位和定向。這種構(gòu)造提供與W02009/093064中所述實施例相關(guān)的優(yōu)點，這些優(yōu)點來自于提供設(shè)置成間隔開固定距離的兩個旋轉(zhuǎn)加工軸。不同之處在于安裝座相對于第二支撐件的運動是圍繞轉(zhuǎn)動軸，安裝座通過支撐臂與轉(zhuǎn)動軸間隔開，而不是安裝座能夠相對于第二支撐件沿著線性加工軸運動。如W02009/093064中所述，線性加工軸和兩個旋轉(zhuǎn)加工軸的組合方便對在掃掠面積范圍內(nèi)第一支撐件和第二支撐件上的安裝座的相對定向的通用控制。在與第一和第二旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面中的線性運動分量與它們的轉(zhuǎn)動運動有利地組合，以便例如能夠通過實施該概念的磨削機磨削圓柱形表面。發(fā)明人已經(jīng)認識到，由線性加工軸提供的自由度實際上可以方便由另一個轉(zhuǎn)動軸代替，從而消除了用于該功能的線性軸的需要。采用控制裝置的適當(dāng)控制，利用相關(guān)的驅(qū)動裝置可以實現(xiàn)安裝座繞其軸的旋轉(zhuǎn)，以提供安裝座相對于第一支撐件的所需線性運動分量。從而，在一些實施例中，加工工具采用僅僅這些三個轉(zhuǎn)動軸，從而方便第一支撐件和安裝座之間的相對運動，同時降低對對準(zhǔn)誤差的敏感性。使用第三轉(zhuǎn)動軸取代線性軸意味著，所有的三個軸都可以是能夠用迷宮式密封進行密封而不會產(chǎn)生摩擦力的轉(zhuǎn)動軸。這與線性軸所需的線性滑動防護件或覆蓋件完全不同。這些防護件或覆蓋件往往重、昂貴且產(chǎn)生不可重復(fù)的摩擦力。此外，使用第三轉(zhuǎn)動軸有可能意味著，較小的質(zhì)量塊進行運動以產(chǎn)生期望的線性運動分量。當(dāng)采用線性軸時，沿著軸運動的包括滑架的較大的質(zhì)量塊運動越過第二支撐件軸，這將第二支撐件組件的極慣性矩改變到較大的程度。這又可能要求“調(diào)低”轉(zhuǎn)動軸伺服回路，以防止整個極慣性范圍內(nèi)的伺服不穩(wěn)定性。術(shù)語“加工軸”在本文中表示物理加工軸，與基準(zhǔn)軸線相對。每個加工軸具有兩個部分，這兩個部分在使用中通過由控制裝置支配的相關(guān)驅(qū)動裝置驅(qū)動而相對于彼此繞或沿著基準(zhǔn)軸線運動。對于安裝在安裝座上的磨削輪，要求保護的本發(fā)明方便在保持在第一支撐件上的工件的整個長度范圍內(nèi)的橫向進給、漸縮、角度和內(nèi)推磨削。尤其適合于磨削細長的多特征部件，例如凸輪和曲軸。安裝在另一個支撐件上的工件的縱向軸可以與支撐件的旋轉(zhuǎn)軸間隔開，例如工件靠近支撐件的周邊，使得其整個長度易于呈現(xiàn)給一個支撐件上的工具。更具體地，工件的縱向軸可以處于與從相應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸向外延伸的徑向線正交的定向中。第三轉(zhuǎn)動軸可以與第二旋轉(zhuǎn)加工軸的旋轉(zhuǎn)軸線正交?；蛘?，其可以處于與第二旋轉(zhuǎn)加工軸的旋轉(zhuǎn)軸線平行的定向中。支撐件能夠繞其相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸獨立地旋轉(zhuǎn)?；蛘撸麄兛梢圆贾贸捎糜谶M行旋轉(zhuǎn)，使得一個支撐件沿一個方向的旋轉(zhuǎn)運動基本上與另一個支撐件的等效旋轉(zhuǎn)相匹配，但是處于相反的方向。支撐件的旋轉(zhuǎn)定位能夠相對于加工基部選擇性地鎖定。例如，在橫向進給磨削操作期間，僅僅一個軸，即安裝座的轉(zhuǎn)動軸，是“活的”，使得磨削期間加工工具的動剛度顯著大于僅僅采用線性引導(dǎo)軌道的常規(guī)的加工工具。每個轉(zhuǎn)動軸可以例如利用制動器或者通過關(guān)閉相關(guān)的空氣或流體靜力學(xué)軸承通過伺服保持而鎖定，以便有效地磨削相應(yīng)的軸。在優(yōu)選的實施例中，支撐件通過轉(zhuǎn)動軸承(優(yōu)選地通過軸頸和推力軸承)支撐在加 工基部上。大的推力軸承可以直接安裝在加工基部上，以提供高剛性阻尼軸，其在所有方向上具有非常好的支承比，從而導(dǎo)致軸對稱剛性特性。平的平面加工基部可能易于構(gòu)造，兩個轉(zhuǎn)動軸推力平面安裝在該平的平面加工基部上。三個轉(zhuǎn)動軸可以采用共同的部件，以降低整體機器成本。例如，它們可以采用相同或類似的馬達、驅(qū)動件、編碼器和/或軸承部件。優(yōu)選地，第一和第二旋轉(zhuǎn)軸以及與安裝座相關(guān)的轉(zhuǎn)動軸的軸承為流體靜力學(xué)軸承的形式。線性軸承通常具有比轉(zhuǎn)動軸承大的軸承間隙，并且需要使用較厚(更粘性)的油來保持將流量降到可接受的水平。對于實踐目的，所有的加工軸(如果有的話，包括磨削主軸)優(yōu)選地使用相同的流體靜力學(xué)油。使用較厚的油在高速磨削主軸中產(chǎn)生較大的油加熱。這可能導(dǎo)致主軸過熱的問題。從而，較薄的油優(yōu)選地用于磨削主軸。如果所有的三個加工軸都具有轉(zhuǎn)動流體靜力學(xué)軸承，那么所有的軸承都可以具有較小的軸承間隙，并且使用較低粘性的油，這對于磨削主軸是有利的。支撐件相對于加工基部的旋轉(zhuǎn)可以受到相應(yīng)的直接驅(qū)動馬達的影響。優(yōu)選，每個支撐件都包括旋轉(zhuǎn)傳感器以用于提供與相應(yīng)的支撐件相對于加工基部的旋轉(zhuǎn)定位有關(guān)的信號?？刂蒲b置能夠接收來自旋轉(zhuǎn)傳感器的信號并且控制支撐件的旋轉(zhuǎn)定位。具體地，這樣的控制裝置可以構(gòu)造為在加工操作期間補償這些支撐件的運動中的不精確性。這種誤差修正可以用來例如保持切削工具和工件之間的相對運動的校準(zhǔn)，而不是僅僅取決于機器的線性軸的筆直度。在優(yōu)選的實施方式中，一個支撐件承載工具安裝座，該工具安裝座可以為磨削主軸或磨頭的形式，適于旋轉(zhuǎn)例如安裝在其上的磨削輪。磨頭可以由支撐臂承載，并且定向成使得磨削輪的旋轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動軸平行?；蛘?，磨削輪的旋轉(zhuǎn)軸可以與轉(zhuǎn)動軸正交。作為另外一種選擇或除此之外，支撐件可以承載工具，該工具為例如車削工具、一個或多個量規(guī)或傳感器，例如拋光工具檢測傳感器。工具、量規(guī)、整形工具等的組合可以設(shè)置在每個支撐件上并且選擇為適合于相應(yīng)支撐件的旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，安裝座的中心線(和/或工具安裝座和相關(guān)工具的質(zhì)心)在加工基部上方比工件中心線(和/或其質(zhì)心)高。這導(dǎo)致通過工具施加在工件上的力向下指向加工基部，從而增加機器的穩(wěn)定性。兩個工具安裝座可以由支撐件中的一個支撐件承載，每個工具安裝座夠能夠相對于該支撐件獨立于另一個工具安裝座進行運動。這樣，可以同時在工件上加工兩個特征結(jié)構(gòu)。
每個工具安裝座可以由第二支撐件上的相應(yīng)的支撐臂承載，每個支撐臂都能夠相對于第二支撐件繞相應(yīng)的轉(zhuǎn)動軸獨立地運動。在一些實施例中，每個支撐臂都安裝在共同的軸上。支撐臂中的至少一個還能夠相對于該一個支撐件沿著線性軸運動以改變工具安裝座的間距。另一個支撐件可以布置成支撐細長工件，該細長工件的縱向軸處于與旋轉(zhuǎn)加工軸的旋轉(zhuǎn)軸線正交的平面內(nèi)。根據(jù)另一個方面，本發(fā)明提供一種加工工具，其包括加工基部；第一支撐件，該第一支撐件設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)加工軸上，該第一旋轉(zhuǎn)軸在相對于基部的固定位置中安裝在基部上；
第二支撐件，該第二支撐件設(shè)置在第二旋轉(zhuǎn)加工軸上，該第二旋轉(zhuǎn)軸在相對于基部的固定位置中安裝在基部上，其中第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線與第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線平行且沿側(cè)向間隔開；安裝座，該安裝座由第二支撐件承載并且能夠相對于第二支撐件進行運動；以及控制裝置，該控制裝置能夠操作成控制第一支撐件相對于第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線的定向，以及安裝座相對于第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線的定向，以便支配第一支撐件和安裝座相對于彼此的定位和定向，其中加工基部包括位于加工軸之間的中心支撐件，并且該加工軸安裝在支撐件的相對兩側(cè)上。從而，一個旋轉(zhuǎn)加工軸作用在另一個上所產(chǎn)生的力在張緊和壓縮方面受到抵抗，而不是在彎曲方面受到抵抗(在彎曲方面受到抵抗是已知機床構(gòu)造存在的情況)。此外，剛性和熱回路保持基本上與加工軸的定向獨立。優(yōu)選，兩個加工軸的重量基本上由中心支撐件支撐。本發(fā)明還提供一種利用如上所述的加工工具加工工件的方法，其包括以下步驟將工件安裝在一個支撐件上；旋轉(zhuǎn)支撐件以將工件的選定部分呈現(xiàn)給由另一個支撐件承載的切削工具；以及利用切削工具加工工件的選定部分。這樣，第一和第二旋轉(zhuǎn)軸可以用來將切削工具沿著工件帶到所需位置。然后，可以鎖定這些轉(zhuǎn)動軸并且第三轉(zhuǎn)動軸用來將切削工具進給到工件中。該方法還可以包括以下進一步的步驟沿相反的方向旋轉(zhuǎn)支撐件并且使工件和/或切削工具相對于相應(yīng)的支撐件運動，以使工件的第二部分與切削工具接合；以及利用切削工具加工工件的第二部分。對于支撐件的旋轉(zhuǎn)以及工件和/或切削工具相對于相應(yīng)支撐件的運動的同步，切削工具可以沿著工件成橫向，從而能夠產(chǎn)生復(fù)雜的部件輪廓。本發(fā)明還提供一種利用如上所述的加工工具加工工件的方法，其包括以下步驟將具有縱向軸的工件安裝在一個支撐件上；旋轉(zhuǎn)該另一個支撐件，使得由另一個支撐件承載的磨削輪的旋轉(zhuǎn)軸不與工件的縱向軸平行；以及
利用磨削輪磨削工件，其中磨削輪的旋轉(zhuǎn)軸與工件的縱向軸成一角度。根據(jù)本發(fā)明還提供另一個方法，其包括以下步驟(a)將工件安裝在一個支撐件上；(b)將具有基準(zhǔn)軸線的工具安裝在另一個支撐件上；以及(C)使第一支撐件相對于第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線運動，并且使安裝座相對于第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線和轉(zhuǎn)動軸運動，使得在工件上限定預(yù)定曲線或輪廓表面，同時保持工具的基準(zhǔn)軸線與所述表面垂直。還提供一種校正如上所述的加工工具的方法，其包括以下步驟(a)將激光光源安裝在一個支撐件上；(b)從該光源發(fā)射激光光束，該激光光束入射在由另一個支撐件支撐的光學(xué)器件上；(c)相對于由相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)傳感器測量的支撐件的定位監(jiān)測激光光束路徑；(d)計算定位誤差；以及( e )校正該控制裝置以降低誤差。光學(xué)裝置可以是例如檢測器，或用于將入射激光向后朝向安裝在另一個支撐件上的檢測器反射的反射器。在優(yōu)選的實施方式中，采用雙激光光束，并且干涉測量法用來測量激光光源和光學(xué)裝置之間的距離。使用兩個主要旋轉(zhuǎn)軸能夠使用軟件誤差修正來保持兩個關(guān)注點之間的定位、筆直度和角度運動控制，而不是必須取決于機器的線性軸的筆直度。在加工構(gòu)建期間，能夠測量兩個點之間的插入線性運動的定位并且進行軟件補償。本發(fā)明具有寬范圍的可能應(yīng)用，其中兩個點相對于彼此的定位和角度需要在整個掃掠面積和空間范圍內(nèi)進行控制。具體地，這在需要在整個掃掠面積和空間范圍內(nèi)控制定位或角度的復(fù)雜部件的加工、檢測或定位中可能是尤其有利的。一個具體的實例是金剛石車削，其通常需要保持切削工具相對于被加工表面處于法向定向。


現(xiàn)在將參考附圖，借助實例描述已知的加工工具構(gòu)造和本發(fā)明的實施例，其中圖I至3為W02009/093064中所述加工工具的透視圖；圖4至9為實施本發(fā)明的加工工具的透視圖，以示出其操作；圖10和11分別為實施本發(fā)明且具有能夠繞水平轉(zhuǎn)動軸運動的磨削輪的加工工具的側(cè)視圖和透視圖；圖12為圖10和11中所示形式的加工工具的簡化透視圖；圖13為為實施本發(fā)明且具有能夠繞水平轉(zhuǎn)動軸運動的安裝座的另一個加工工具的透視圖；圖14為實施本發(fā)明的加工工具的透視圖，其中磨削輪能夠相對于第二支撐件繞豎直轉(zhuǎn)動軸運動；以及圖15至18為實施本發(fā)明的加工工具的透視圖，其包括能夠繞水平轉(zhuǎn)動軸獨立地 旋轉(zhuǎn)的兩個支撐臂；圖19為已知的磨削機的透視圖，以示出其可變熱回路；
圖20為根據(jù)本發(fā)明另一個方面的加工工具的側(cè)橫截面圖，其包括用于兩個旋轉(zhuǎn)加工軸的中心支撐件；
圖21至26為圖13所示形式的加工工具處于不同定向的透視圖；以及圖27至32取自W02009/093064，以示出也能夠應(yīng)用于本發(fā)明實施例的加工工具的特征和能力。應(yīng)該指出的是，附圖僅僅是示例性的。相同的附圖標(biāo)記在修改的和不同的實施例中通常用來表示對應(yīng)的或類似的特征。
具體實施例方式圖I至3為表示W(wǎng)02009/093064中所述加工工具的透視圖。它們包括加工基部10。第一和第二支撐件100、102直接安裝在基部上，以用于繞與加工基部的平面垂直的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)加工軸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。它們的旋轉(zhuǎn)運動分別由箭頭A和B指示。點104和106代表與各個支撐件相關(guān)的基準(zhǔn)點。每個點都具有穿過該點的基準(zhǔn)軸線108、110。安裝座112由第二支撐件102承載，并且能夠沿著線性加工軸運動?；鶞?zhǔn)點104處于第一支撐件上，基準(zhǔn)點106處于由第二支撐件102承載的安裝座112上。在這里參考點104和106以及它們相關(guān)的基準(zhǔn)軸線108和110來考慮第一支撐件和安裝座的定位和定向的控制。第一支撐件、第二支撐件和安裝座的虛影圖像100’、102’和112’of包含在圖I中，以示出其在繞它們各自的旋轉(zhuǎn)加工軸旋轉(zhuǎn)之后的不同定向。這示出了用于改變基準(zhǔn)軸線108和110之間的角度的運動。圖2示出了安裝座112沿著其線性軸到虛影輪廓所示的第二位置112’的運動。箭頭C表示運動方向。這種能力方便控制兩個固定點104和106之間的距離。兩個轉(zhuǎn)動軸和一個線性軸的組合使得該點能夠在掃掠面積范圍內(nèi)在兩個位置和角度中進行受控制的運動。圖3示出了加工工具構(gòu)造，其中第一支撐件100也能夠沿著與其旋轉(zhuǎn)軸線平行的線性加工軸F運動。通過虛影輪廓100’示出了支撐件在沿著該軸運動之后的定位。這種進一步的運動維度方便了在掃掠空間范圍內(nèi)對第一支撐件和安裝座相對于彼此的定位和定向的控制。在本發(fā)明的實施例中，能夠通過在支撐件上提供安裝座來實現(xiàn)圖I至3中所示的已知加工工具構(gòu)造的能力，該安裝座能夠相對于支撐件繞轉(zhuǎn)動軸運動，并且通過支撐臂與轉(zhuǎn)動軸間隔開。采用安裝座的繞該轉(zhuǎn)動軸的運動的線性分量來實現(xiàn)在這些已知裝置中出現(xiàn)的線性自由度。圖4至9示出了使用轉(zhuǎn)動軸以提供用于安裝座的水平運動分量。第一和第二支撐件200、202直接安裝在加工基部10上，以用于繞與加工基部的平面垂直的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)加工軸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。點204和206代表與各個支撐件相關(guān)的基準(zhǔn)點?；鶞?zhǔn)軸線214穿過基準(zhǔn)點204。支撐臂208由第二支撐件202承載，并且能夠相對于第二支撐件繞轉(zhuǎn)動軸210運動。圖4至6示出了隨著基準(zhǔn)點204和206在由立方形工作區(qū)212代表的想象工件的表面上移動加工工具部件的相繼定位。當(dāng)支撐件沿相反方向旋轉(zhuǎn)時，通過支撐臂繞軸210的旋轉(zhuǎn)而沿基準(zhǔn)軸線214的方向保持基準(zhǔn)點之間的恒定間距。圖7至9示出了在圖4至6中所示的加工工具定向的側(cè)視圖。在支撐臂208的一部分上標(biāo)記的延伸穿過支撐件202的基準(zhǔn)線216突出顯示了支撐臂相對于支撐件的旋轉(zhuǎn)定位中的變化。

圖10和11中示出了實施本發(fā)明的磨削機。磨削輪220設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸222，該旋轉(zhuǎn)軸222處于水平定向并且通過支撐臂(在這些圖中不可見)與水平轉(zhuǎn)動軸210間隔開。工件224安裝在另一個支撐件202上(可見于圖11中)。箭頭226表示由于磨削輪相對于轉(zhuǎn)動軸210的運動而引起的磨削輪的軸沿著弧的運動，繞該轉(zhuǎn)動軸210的旋轉(zhuǎn)由箭頭228表示。當(dāng)在W02009/093064所述的加工工具中具有線性加工軸時，磨削輪繞轉(zhuǎn)動軸210的運動的水平分量實現(xiàn)相同的水平修正運動。優(yōu)選地，第三轉(zhuǎn)動軸驅(qū)動馬達229安裝在第二支撐件202上，其中心線與磨頭軸222平行，并且具體地，其中心線與第三轉(zhuǎn)動軸210重合。配重223也由第三轉(zhuǎn)動軸承載，以幫助控制磨頭相對于該軸的定位。圖12示出了 CAD模型，其用來證實利用繞水平轉(zhuǎn)動軸來提供修正運動的旋轉(zhuǎn)運動所需的控制數(shù)學(xué)模型。當(dāng)利用線性軸在磨削輪和工件之間提供直線運動來實現(xiàn)該修正運動時，線性修正數(shù)據(jù)保持不變，而與待磨削的部件的直徑或磨削輪的直徑無關(guān)。對于圖12所示形式的加工構(gòu)造，保持直線運動所需的修正運動(例如)隨著磨削輪直徑和工件直徑而變化。在下表中示出了利用CAD模型計算的轉(zhuǎn)動軸角度
權(quán)利要求
1.一種加工工具，其包括 加工基部； 第一支撐件，該第一支撐件設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)加工軸上，該第一旋轉(zhuǎn)軸在相對于基部的固定位置中安裝在基部上； 第二支撐件，該第二支撐件設(shè)置在第二旋轉(zhuǎn)加工軸上，該第二旋轉(zhuǎn)軸在相對于基部的固定位置中安裝在基部上，其中第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線與第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線平行且沿側(cè)向間隔開； 安裝座，該安裝座由支撐臂承載在第二支撐件上，該支撐臂能夠相對于第二支撐件繞轉(zhuǎn)動軸進行運動；以及 控制裝置，該控制裝置能夠操作成控制第一支撐件相對于第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線的定向，以及安裝座相對于第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線的定向及其繞轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)位置，以便支配第一支撐件和安裝座相對于彼此的定位和定向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加工工具，其中轉(zhuǎn)動軸與第二旋轉(zhuǎn)加工軸的旋轉(zhuǎn)軸線正交。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加工工具，其中轉(zhuǎn)動軸與第二旋轉(zhuǎn)加工軸的旋轉(zhuǎn)軸線平行。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工工具，其中支撐件能夠繞其相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)加工軸獨立地旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的加工工具，其中支撐件布置成用于繞其相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)加工軸旋轉(zhuǎn)，使得一個支撐件沿一個方向的旋轉(zhuǎn)運動基本上與另一個支撐件的旋轉(zhuǎn)相匹配，但是處于相反的方向。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工工具，其中支撐件的旋轉(zhuǎn)定位能夠相對于加工基部選擇性地鎖定。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工工具，其中支撐件經(jīng)由軸頸和推力軸承支撐在加工基部上。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工工具，其中支撐件能夠通過相應(yīng)的直接驅(qū)動馬達而相對于加工基部旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工工具，其中每個支撐件都包括旋轉(zhuǎn)傳感器以用于提供與相應(yīng)的支撐件相對于加工基部的旋轉(zhuǎn)定位有關(guān)的信號，控制裝置能夠操作成接收來自旋轉(zhuǎn)傳感器的信號并且在加工操作期間補償支撐件的運動中的不精確性。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工工具，其中支撐臂相對于第二支撐件繞轉(zhuǎn)動軸的運動由轉(zhuǎn)動軸承提供。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項所述的加工工具，其中支撐臂相對于第二支撐件繞轉(zhuǎn)動軸的運動由彎曲部提供。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的加工工具，其中該彎曲部能夠相對于基部沿著與基部平行的線性軸運動。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工工具，其中支撐件中的一個承載工具安裝座。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的加工工具，其中兩個工具安裝座由支撐件中的一個支撐件承載，每個工具安裝座夠能夠相對于該一個支撐件獨立于另一個工具安裝座進行運動。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的加工工具，其中每個工具安裝座由第二支撐件上的相應(yīng)的支撐臂承載，每個支撐臂都能夠相對于第二支撐件繞相應(yīng)的轉(zhuǎn)動軸獨立地運動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的加工工具，其中每個支撐臂都安裝在共同的軸上。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項所述的加工工具，其中工具安裝座中的至少一個還能夠相對于該一個支撐件沿著線性軸運動。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中任一項所述的加工工具，其中另一個支撐件布置成支撐細長工件，該細長工件的縱向軸處于與旋轉(zhuǎn)加工軸正交的平面內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至18中任一項所述的加工工具，其中該工具安裝座或該工具安裝座中的一個為磨削輪主軸的形式。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的加工工具，其中該主軸的旋轉(zhuǎn)軸線與轉(zhuǎn)動軸平行。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的加工工具，其中該主軸的旋轉(zhuǎn)軸線與轉(zhuǎn)動軸正交。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工工具，其中加工基部包括位于加工軸之間的中心支撐件，并且該加工軸安裝在支撐件的相對兩側(cè)上。
23.—種加工工具，其包括 加工基部； 第一支撐件，該第一支撐件設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)加工軸上，該第一旋轉(zhuǎn)軸在相對于基部的固定位置中安裝在基部上； 第二支撐件，該第二支撐件設(shè)置在第二旋轉(zhuǎn)加工軸上，該第二旋轉(zhuǎn)軸在相對于基部的固定位置中安裝在基部上，其中第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線與第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線平行且沿側(cè)向間隔開； 安裝座，該安裝座由第二支撐件承載并且能夠相對于第二支撐件進行運動；以及 控制裝置，該控制裝置能夠操作成控制第一支撐件相對于第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線的定向，以及安裝座相對于第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線的定向，以便支配第一支撐件和安裝座相對于彼此的定位和定向， 其中加工基部包括位于加工軸之間的中心支撐件，并且該加工軸安裝在支撐件的相對兩側(cè)上。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或權(quán)利要求23所述的加工工具，其中兩個加工軸的重量基本上由中心支撐件支撐。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或從屬于權(quán)利要求23的權(quán)利要求24所述的加工工具，其中安裝座由支撐臂支撐在第二支撐件上，支撐臂能夠相對于第二支撐件繞轉(zhuǎn)動軸運動，并且控制裝置能夠操作成控制安裝座繞轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)定位。
26.一種利用根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的加工工具加工工件的方法，其包括以下步驟 (a)將工件安裝在一個支撐件上； (b)將切削工具安裝在另一個支撐件上； (C)旋轉(zhuǎn)支撐件以將工件的選定部分呈現(xiàn)給切削工具；以及 Cd)利用切削工具加工工件的選定部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其還包括以下步驟 Cd)沿相反的方向旋轉(zhuǎn)支撐件并且使工件和/或切削工具相對于相應(yīng)的支撐件運動，以使工件的第二部分與切削工具接合；以及(e)利用切削工具加工工件的第二部分。
28.一種利用根據(jù)權(quán)利要求I至25中任一項所述的加工工具加工工件的方法，其包括以下步驟 (a)將具有縱向軸的工件安裝在一個支撐件上； (b)將磨削輪安裝在另一個支撐件上； (C)旋轉(zhuǎn)該另一個支撐件，使得磨削輪的旋轉(zhuǎn)軸不與工件的縱向軸平行；以及 (d)利用磨削輪磨削工件，其中磨削輪的旋轉(zhuǎn)軸與工件的縱向軸成一角度。
29.一種利用根據(jù)權(quán)利要求I至25中任一項所述的加工工具加工工件的方法，其包括以下步驟 (a)將工件安裝在一個支撐件上； (b)將具有基準(zhǔn)軸線的工具安裝在另一個支撐件上；以及 (c)使第一支撐件相對于第一旋轉(zhuǎn)加工軸的旋轉(zhuǎn)軸線運動，并且使安裝座相對于第二旋轉(zhuǎn)加工軸的旋轉(zhuǎn)軸線和轉(zhuǎn)動軸運動，使得通過工具在工件上加工處預(yù)定輪廓，同時保持工具的基準(zhǔn)軸線與所述表面垂直。
30.一種校正根據(jù)權(quán)利要求I至25中任一項所述的加工工具的方法，其包括以下步驟 (a)將激光光源安裝在一個支撐件上； (b)從該光源發(fā)射激光光束，該激光光束入射在由另一個支撐件支撐的光學(xué)器件上； (C)相對于由相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)傳感器測量的支撐件的定位監(jiān)測激光光束路徑； (d)計算定位誤差；以及 Ce)校正該控制裝置以降低誤差。
31.一種參考附圖的圖4至32基本上如本文所述的加工工具。
32.—種參考附圖的圖4至32基本上如本文所述的加工工件的方法。
33.一種參考附圖的圖4至32基本上如本文所述的校正加工工具的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加工工具，其包括加工基部(10)；設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)加工軸上的第一支撐件(200)，第一旋轉(zhuǎn)軸安裝在基部上，相對于基部處于固定位置中；設(shè)置在第二旋轉(zhuǎn)加工軸上的第二支撐件(202)，第二旋轉(zhuǎn)軸安裝在基部上，相對于基部處于固定位置中，其中第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線與第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線平行且沿側(cè)向間隔開。安裝座由支撐臂承載在第二支撐件上，該支撐臂能夠相對于第二支撐件繞轉(zhuǎn)動軸(210、232、252)進行運動。控制裝置能夠操作成控制第一支撐件相對于第一旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線的定向，以及安裝座相對于第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線的定向及其繞轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)位置，以便支配第一支撐件和安裝座相對于彼此的定位和定向。這樣，繞三個旋轉(zhuǎn)軸的運動的組合方便對第一支撐件和第二支撐件上的安裝座的相對定向的通用且精確的控制。加工基部可以包括位于加工軸(322，324)之間的中心支撐件(320)，加工軸安裝在支撐件的相對兩側(cè)上。
文檔編號B24B19/00GK102639289SQ201080052876
公開日2012年8月15日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者M·斯托克 申請人:辛涅提克蘭迪斯有限公司