本發(fā)明總體上涉及包括機床的用于加工工件的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、我們從現(xiàn)有技術(shù)中知道機床(machine?tool)，例如用于進行銑削、修整、鉆孔、攻絲或螺母緊固操作的機床。

2、從文獻us5649451a中已知一種鉆孔系統(tǒng)，該鉆孔系統(tǒng)包括用于保持待加工工件的夾具和被配置成向機器的鉆孔刀具施加同時的線性和旋轉(zhuǎn)移動的鉆孔機。

3、該機器包括第一電機和第二電機。第一電機包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子聯(lián)接到與驅(qū)動軸上的螺旋環(huán)接合的滾珠絲杠，以將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)移動轉(zhuǎn)換成施加到驅(qū)動軸的線性移動。

4、第二電機包括聯(lián)接到滾珠花鍵的轉(zhuǎn)子，滾珠花鍵與驅(qū)動軸上的花鍵接合，以將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)移動直接傳遞到驅(qū)動軸，同時允許驅(qū)動軸沿著其軸線線性移動。

5、然而，我們注意到，在加工期間，即使在工件的保持狀態(tài)下，工件也能夠移動，而操作者不期望這種移動。因此，例如由于刀具壓在工件上，正被加工的工件可能向后移動，這損害了在工件上執(zhí)行的加工的質(zhì)量。特別地，由此加工的工件的區(qū)域所獲得的尺寸可能不對應(yīng)于期望的尺寸。

6、文獻gb2593501a描述了一種機器人，其承載包括鉆孔刀具的機床。鉆孔刀具包括軸鉆。

7、文獻us2012020756a描述了一種適于由工業(yè)機器人支撐的鉆孔/銑削單元。該單元包括可繞軸線旋轉(zhuǎn)的心軸。電動伺服電機通過皮帶軸向驅(qū)動空心軸。電動伺服電機通過相關(guān)的皮帶驅(qū)動主軸。

8、本發(fā)明的目的是提出一種新的機床和相應(yīng)的加工方法，使得可以克服上面公開的全部或部分問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明的目的是一種用于加工工件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括機床，該機床包括：

2、-框架；

3、-具有縱向軸線的驅(qū)動軸，該驅(qū)動軸設(shè)置有刀具能夠聯(lián)接到其上的刀具保持架，刀具例如為鉆軸；

4、-第一電機，稱為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機，其是被配置成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的至少一部分的旋轉(zhuǎn)電機，驅(qū)動軸的該部分與刀具保持架配合；

5、-第二電機，稱為進給電機，進給電機被配置成軸向移動驅(qū)動軸，并且優(yōu)選地為線性電機；

6、其特征在于，系統(tǒng)還包括距離測量裝置，距離測量裝置被配置成測量表示工件與機床的框架之間的距離；

7、-控制單元，被配置成：

8、-通過控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機以旋轉(zhuǎn)刀具保持架，和/或通過控制進給電機以軸向移動刀具保持架，在工件上執(zhí)行加工操作；

9、-使用距離測量裝置確定由機床的框架與待加工工件之間的相對軸向移動引起的工件與機床的框架之間的軸向距離的變化；

10、-根據(jù)在機床與待加工工件之間確定的距離的變化，控制第二電機以軸向地移動驅(qū)動軸，從而補償在工件與機床的框架之間的相對軸向移動，

11、并且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機和進給電機被配置成使得與刀具保持架配合的驅(qū)動軸的至少一部分的軸向移動可獨立于與刀具保持架配合的驅(qū)動軸的至少一部分的旋轉(zhuǎn)而被控制。

12、驅(qū)動軸的與刀具保持架配合的至少一部分的軸向移動可獨立于驅(qū)動軸的與刀具保持架配合的至少一部分的旋轉(zhuǎn)而被控制，這意味著驅(qū)動軸的至少一部分的旋轉(zhuǎn)對驅(qū)動軸的軸向移動沒有影響，反之亦然，這使得能夠精確且可靠地移動驅(qū)動軸，以使其向前或向后移動，從而根據(jù)待加工工件的必須補償?shù)囊苿佣鴮⑵鋷У叫碌妮S向基準(zhǔn)位置。

13、在機床的操作期間，控制刀具保持架緊固到其上的驅(qū)動軸的軸向移動的可能性使得可以校正聯(lián)接到刀具保持架的刀具的位置，并且因此保持刀具保持架的相對位置，并且因此保持刀具相對于待加工工件的相對位置，即使在待加工工件和機床的框架之間的相對軸向移動的情況下。

14、刀具和待加工工件之間的相對軸向移動可能是由于工件整體的移動(例如工件的向后移動)或者甚至是由于待加工工件在其經(jīng)受的加工期間的變形。

15、考慮到機床和待加工工件之間的相對位置的變化，可以確保用于加工工件的過程是精確且可靠的。

16、對機床和待加工工件之間的相對軸向移動的補償尤其使得可以實現(xiàn)由刀具對工件加工所產(chǎn)生的切屑的有效破碎。應(yīng)當(dāng)注意，未補償?shù)南鄬S向移動可能使碎片的這種碎裂變差，或者甚至阻止它。對相對軸向移動的補償也使得可以確保所需的銑削深度。

17、在現(xiàn)有技術(shù)文獻gb2593501a中，鉆頭的移動性僅僅用于執(zhí)行來回移動以進行鉆孔，但是文獻gb2593501a沒有提供鉆頭相對于機床框架的軸向位置的調(diào)整，以獲得鉆頭相對于機床框架的新的基準(zhǔn)位置，以便補償在機床框架和待加工工件之間測量的偏差。在gb2593501a中，機器人臂本身被移動以補償工件和由機器人臂承載的鉆孔機床之間的偏差。

18、在文獻gb2593501a中沒有提供相對于機床的框架調(diào)節(jié)鉆頭的軸向位置以補償測量的偏差，其中相對于框架，承載鉆頭的軸的軸向移動將獨立于承載鉆頭的所述軸的旋轉(zhuǎn)而被控制。

19、在文獻gb2593501a中，在鉆孔期間試圖校正偏差而移動承載機床的機器人臂本身會引起精度和可靠性的問題，因為整個機器人臂的移動(其較重)不如通過進給電機使鉆頭相對于框架移動精確。

20、此外，機器人臂的這種移動是機器人的多個軸的移動的結(jié)果，機床的移動不能與在工件上執(zhí)行的鉆孔軸很好地共線，并且因此影響了刀具的加工質(zhì)量。

21、根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的設(shè)計使得可以實時校正例如鉆頭的加工刀具的位置，同時在鉆孔刀具的情況下保持鉆孔方向，并且這是以簡單且可靠的方式進行的。

22、在文獻us2012020756a中，旋轉(zhuǎn)電機使主軸旋轉(zhuǎn)，并且主軸的平移移動由旋轉(zhuǎn)電機與另一電機之間的速度差產(chǎn)生。因此，在旋轉(zhuǎn)和進給兩個移動之間沒有完全的分離。例如，旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)速度的輕微變化引起主軸的輕微平移移動。此外，在文獻us2012020756a中，進給移動還取決于螺旋螺母，螺旋螺母是一種可能松動的機械部件，導(dǎo)致主軸的軸向定位誤差，尤其是在校正移動期間。

23、根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的設(shè)計使得可以通過單個電機即進給電機的移動來校正與由驅(qū)動軸承載的刀具保持架聯(lián)接的刀具的位置，并且因此保持刀具保持架的相對位置，并且因此保持刀具相對于待加工工件的相對位置，即使在待加工工件和機床的框架之間發(fā)生相對軸向移動的情況下，并且這是以精確和可靠的方式并且實時地進行。

24、該系統(tǒng)還可以包括以任何技術(shù)上可接受的組合形式采用的以下特征中的一個或多個。

25、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，距離測量裝置由稱為坯料保持架鼻部(blank?holdernose)的支承裝置的可動部件承載，坯料保持架鼻部的所述可動部件相對于框架固定的部件被可動地安裝，可動部件被配置成向后抵靠工件，距離測量裝置被布置成測量坯料保持架鼻部的可動部件與固定部件之間的距離。

26、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，驅(qū)動軸包括通過連接裝置連接在一起的第一部段和第二部段，其中一個部段與進給電機接合，另一個部段與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機接合。

27、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，驅(qū)動軸包括通過連接裝置連接在一起的第一部段和第二部段，該連接裝置被配置成使第一部段和第二部段整體地軸向移動，同時保持第一部段相對于第二部段的旋轉(zhuǎn)自由度。

28、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，刀具保持架緊固到其上的第一部段可由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)，并且第二部段可由進給電機軸向移動。

29、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進給電機是線性電機，其具有相對于機床的框架固定地安裝的初級部件和在平行于驅(qū)動軸的軸線的方向上可移動地安裝的次級部件，次級部件緊固到驅(qū)動軸的一段，或者與驅(qū)動軸的所述部段一體地形成。

30、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該系統(tǒng)包括支撐系統(tǒng)，例如多關(guān)節(jié)型機器人，其承載機床以允許機床相對于待加工工件定位在期望的位置和取向，機床鉸接地安裝到支撐系統(tǒng)。

31、根據(jù)一個實施例，支撐系統(tǒng)包括主基座(或框架)和臂，機床鉸接地安裝在臂上，所述臂包括可鉸接在一起的一個或多個部段，所述臂優(yōu)選地自身鉸接地安裝在基座上。

32、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制單元被配置成允許驅(qū)動軸移動，以以可變速度的移動軸向移動刀具，從而將刀具在待加工工件上加工所產(chǎn)生的切屑破碎。

33、本發(fā)明還涉及一種用于使用根據(jù)前述實施例中的任一項所述的加工系統(tǒng)加工工件的方法，所述加工系統(tǒng)的機床包括配備有加工刀具的刀具保持架，所述方法包括以下步驟：

34、-相對于所述工件定位所述機床，以使用所述刀具加工所述工件；所述工件和所述機床的框架之間的距離等于被稱為初始值的值，所述驅(qū)動軸具有相對于所述機床的框架的軸向基準(zhǔn)位置；

35、-通過控制所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機以旋轉(zhuǎn)所述刀具和/或通過控制所述進給電機以軸向移動所述刀具，在所述工件上執(zhí)行加工操作；

36、所述刀具的軸向移動根據(jù)所述驅(qū)動軸的所述軸向基準(zhǔn)位置而被控制；

37、-在對所述工件的加工期間，確定所述工件與所述機床的所述框架之間的距離的變化，使得所述工件與所述機床的框架之間的所述距離等于新值；

38、-通過所述刀具保持架的所述驅(qū)動軸的軸向移動被稱為補償距離的距離補償所述工件的移動，所述補償距離對應(yīng)于所述新值與所述初始值之間的差，以限定所述驅(qū)動軸的新軸向基準(zhǔn)位置，

39、-根據(jù)所述軸的所述新基準(zhǔn)位置繼續(xù)在所述工件上的所述加工操作。

40、根據(jù)一個特定方面，為了補償工件的移動，在保持機床的承載電機的框架在地面參考系中靜止的同時執(zhí)行驅(qū)動軸的軸向移動。因此，驅(qū)動軸優(yōu)選地沿著機床的框架并在機床的框架內(nèi)移動，而不是在地面參考系中移動的框架。

41、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機包括相對于電機的框架固定安裝的定子，以及與所述驅(qū)動軸直接接合的轉(zhuǎn)子。

42、優(yōu)選地，定子包括繞組系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子包括磁體系統(tǒng)，使得繞組系統(tǒng)的供電產(chǎn)生與磁體系統(tǒng)相互作用的磁場。旋轉(zhuǎn)電機因此產(chǎn)生徑向電動勢(電磁轉(zhuǎn)矩)，該徑向電動勢使驅(qū)動軸的與轉(zhuǎn)子接合的至少一部分旋轉(zhuǎn)。由旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的電動勢是徑向的，而由進給電機產(chǎn)生的電動勢是軸向的。

43、有利地，進給電機的次級與所述驅(qū)動軸直接接合。

44、優(yōu)選地，進給電機的初級包括由框架承載的繞組系統(tǒng)，并且進給電機的次級包括由與驅(qū)動軸成一體的部件承載或直接集成到驅(qū)動軸中的磁體系統(tǒng)。繞組系統(tǒng)的供電產(chǎn)生與磁體系統(tǒng)相互作用的磁場。

45、進給電機產(chǎn)生軸向電動勢，該電動勢平移與進給電機的次級接合的驅(qū)動軸。由進給電機產(chǎn)生的電動勢是軸向的，而由旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的電動勢是徑向的。

46、通過驅(qū)動軸承載磁體系統(tǒng)以及通過框架承載比磁體系統(tǒng)重的繞組系統(tǒng)的事實，使得不僅可以便于為相應(yīng)的電機供電的布線，而且可以限制要移動的質(zhì)量，即驅(qū)動軸的質(zhì)量，這提高了驅(qū)動軸的移動的精度和可靠性，特別是軸向移動的精度和可靠性。

47、根據(jù)一個特定方面，驅(qū)動軸的大部分在機床的框架內(nèi)延伸。

48、當(dāng)驅(qū)動元件的移動速度與從動元件的移動速度相同時，驅(qū)動元件和從動元件被認為是直接接合。在元件之間沒有相對滑動?？梢源嬖谥虚g部件，但是在驅(qū)動部件和從動部件之間沒有相對移動。