CN101213048B - 超精加工装置 - Google Patents

Abstract

一种超精加工系统和方法，其中，采用磨料来加工工件，并且所述系统同时将多个工件安装在斜角转台中，或者将多种不同类型的工件安装在多个卡盘中，用于在其上进行不同的操作，或者在相同的工件上执行多种不同的操作而无须重新安装。所述系统通过提供操作和多重任务方面的灵活性而提高了加工量。

Description

超精加工装置

技术领域

本发明涉及高加工量的杯形砂轮超精加工系统和方法，特别是涉及工件识别、装载、卸载以及重新定位。 

背景技术

超精加工是一种公知的工艺，其中通过产生非常少的热量或表面应力的加工来去除工件的外表面，从而生成具有精确轮廓和与主体材料类似特性的光滑表面。 

超精加工操作能够在几乎任何之前已经机加工过的表面上进行，所述已经机加工过的表面可以是平面、柱面、球面或其它特定构造。这种超精加工通过去除表面材料或由之前的机加工操作留下的“切屑”，以及通过切除工件的基质金属表面上的隆起来改善之前已经机加工过的表面的光洁度。超精加工还能够实现对工件的尺寸或形状的小型修正。超精加工的表面还具有有益于润滑的微小划痕的图案的特征。这种划痕的形式可以是由工件移动和磨石移动的组合切割而成的网格状图案。 

公知的工艺采用例如具有相对恒定的相对速度的精磨杯形砂轮来产生研磨图案，所述精磨杯形砂轮因杯体和工件的旋转而以近似直角的角度在接触区域中作用于表面上，从而产生特征化的网格状表面图案。所述过程通常被控制以便在杯形砂轮快速旋转并且工件缓慢移动时在工件的表面上施加恒定的力，从而杯形砂轮对表面的所有区域进行至少一次(通常为多次)处理。这种设置有利于对平面或球面进行精加工。 

常规的超精加工磨石形成为实心的磨料块并且依赖于冷却剂，所述冷却剂通常具有相对较高的粘度、通过外部供应喷嘴或通过浸没浇灌在磨石和工件表面上。这种常规的磨石根据使用者对尺寸、砂粒材料、 粘结度以及硬度的具体要求进行特别地配制。 

通常，基于磨料在工件上的压力来控制超精加工操作。不论最初的表面构造如何，这提供了对各工件的相应部分的均匀处理，并且提供了全局的均匀处理以致解决了拓扑问题。相应地这又需要闭环伺服反馈控制系统，以便根据工件和磨料的相对力来对工件和磨料进行定位。 

发明内容

考虑到上述因素，本发明的第一目的在于提供一种超精加工系统和方法，其中工件被自动装载、定位、和卸载到所述装置内。 

通过提供一种自动化工件处理系统，所述过程易于进行并且无需进行手工操作。这种自动化因此潜在地使得能够提高连续工作的机器的生产效率和人工操作员的生产效率，其中人工操作员能够同时管理多个工作中心或者执行其它任务。 

转台(即，斜角转台)提供具有相互倾斜的轴线的一组元件，因此一个转台位置中的工件具有不同于另一转台位置中的工件的位置和斜度。另一方面，分度工作台使所述工件的轴线保持平行关系。 

尽管机加工转台是公知的，但是这些机加工转台通常用于加工刀具，而不是工件，并且这些机加工转台通常设计成在面向水平或竖直向下的活动刀具位置中具有刀具。转台可以填充流体并包括液压元件，因而从向下的刀具方向的方位变化可能导致操作困难。同样，虽然转台通常设计成能够耐受冷却流体，但是转台通常并不设计成能够在流体中冲刷，正如转台用于安装需要大量流体的超精加工操作的工件时所期望的。由于相对的主轴是水平的，因此转台设计在与竖直主轴相同的平面中提供相对敞开的空间，从而易于观察加工过程，以及装载和卸载非机加工主轴。采用转台可以在机器的基座上节省空间，因而比分度工作台设计占用更少的底板空间。 

尽管已知一种系统顺序地加工不同卡盘中的单一类型的工件的相对面，并且一种自动化系统用于插入工件、翻转工件，以及将所述工件抽送到成品工件区域，然而采用分度工作台的公知的超精加工系统不能 处理不同类型的工件。这种类型的系统被特别地设计为用于单一应用场合，因此适应性不是特别强。本发明改进了这种系统，所述改进通过下列方式实现：采用例如直接驱动分度工作台的增量式旋转分度工作台，以便选择性地控制杯形砂轮轴线和工件轴线之间的偏置量，从而避免或减轻在杯形砂轮驱动装置上对这种偏置量进行控制的需求并且使工件轴线相对于机加工轴线具有不同的位置。这种控制还使得能够加工工件的两个不同的表面(或者同时加工多个工件)而无须重新安装。 

本发明的第二目的在于提供根据不同加工参数对工件的两个不同表面的自动化超精加工。 

在各种实施方式中，尽管更换时间可能削弱本系统的优点，然而也可以提供用于替换或更换杯形砂轮的机构。例如，可以提供分度工作台或转台以便安装杯形砂轮。 

在加工公差彼此紧密关联的两个表面时，本发明提供了一种系统和方法，其中，第一操作和第二操作以顺序方式相互链接在一起，而无需拆卸工件，从而在第一加工过程中实际生成的表面用作第二表面的位置参考。由于可以采用伺服-驱动来沿杯形砂轮轴线推进杯形砂轮，因此可以通过该系统获取位置信息，从而减轻对独立量规和进行独立测量操作的需求。 

第三目的在于提供一种多位置转台，其在每个位置处具有用于在超精加工过程中旋转工件的卡盘，其中，不同的位置适用于不同的工件或者适于采用不同的超精加工参数。可以对每个卡盘进行编码，从而所述系统将自动识别工件及其相关的加工参数。 

转台系统的另一优点在于，其允许“实时备件”(“live spares”’)。即，在工件卡盘或主轴损坏的情况下，另一卡盘可以被使用从而用于实现前述卡盘的目的。由于可以自动地进行更换，因此能够改善系统的可靠性和/或“正常运行时间”，这是经常用于高产量环境中的超精加工机的重要特征。 

本发明的第四目的在于提供一种用于例如在转台的非机加工位置处装载或卸载工件的机器人臂，其中，机器人臂安装在与工件驱动主轴 共用的基座上。与独立基座相比，这种设置减少了对准问题。在这种情况下，重要的是提供阻止大部分冷却流体冲刷机器人臂的防溅罩，同时使得能够自由进入装载位置。由于优选的转台是45度斜角转台，因此可以设置具有在上部和下部之间分隔转台的下部斜角板的防溅罩，其中上部受到冷却流体的喷洒而下部则与冷却流体隔离开。斜角板可具有与转台和主轴的形状相对应的孔口，仅留下小的开口用于使流体泄漏出。机器人臂和转台的底部可以容纳在次级箱体内，以便将所有流体保持在系统内并且保护操作员在操作过程中免受伤害。 

本发明的第五实施方式提供了一种分度工作台，即，主轴轴线彼此平行的一组工件保持器，所述一组工件保持器安装在可旋转板上，从而使不同的工件保持器能够在多个位置之间移动。根据本发明，分度工作台可以被驱动至任意位置，而不是以机械方式预定的停止位置，从而使得能够选择性地控制工件轴线和杯形砂轮轴线之间的偏置量。由于能够从工件侧控制这种偏置量，因此无须从杯形砂轮侧对这种轴线进行控制，从而潜在地简化了系统的结构和控制。 

根据第一目的，采用具有多个位置和至少一个主轴被驱动旋转的活动位置的转台来相对于杯形砂轮保持、定位以及旋转工件。例如，工件可以在第一位置处装载到转台中，在第二位置处被超精加工，并且在第三位置处被卸载。可替代地，工件可以在相同的位置装载和卸载。有利地，转台可以是标准的机加工转台，构造成旋转工件而非刀具。在第二主轴上设置超精加工杯形磨轮，其通过过程反馈控制器进行控制。 

通常，可用转台仅仅具有单个从动主轴位置，然而，在经过改型的转台设计中，多个工件可以在单一时间点被以可旋转方式驱动，从而潜在地使得能够在单个装置中对多个工件进行超精加工。可能有利的是，例如，单组工件装载/卸载系统被设置为用于多个工作位置，其中单个工件将在多个相继的条件下(例如，不同的杯形砂轮等)或者其他条件下被加工。 

应当注意的是，在通常采用这种转台的典型的铣和钻孔机加工操作中，转台支撑切割工具而非工件。 

根据第二目的，两个表面，例如平坦的端面和从柱体突出的环形 平面均被超精加工。通常，由于最优处理的参数不同，因此这些加工将作为两种不同的操作进行处理。根据本发明，所述控制顺序地采用多组控制参数，以便首先处理一个表面，并且随后处理另一个表面，而无须卸载工件。 

通常，待超精加工的表面处于不同深度。传统情况下，人们将会测量表面之间的相对深度或每个表面的绝对深度并将杯形砂轮进给到适当的位置。另一方面，根据本发明，由于所述过程是由过程反馈控制的，所以该系统能够使磨料在所述表面的平面中相对于所述表面重新定位，然后使所述控制能够自己发现工作深度。 

由此，根据本实施方式，所述控制必须针对每个工件存储以及适当地采用两组不同的控制参数，这并非超精加工系统的常识。 

根据第三实施方式，单个机器可设置在多个工作流程内，而无须改变设置。提供一种多位置转台，所述转台优选地与一个或多个自动化进给和/或去除机构关联从而将超精加工机插入自动化流程中。通常，安装超精加工机用于单一类型的工件，所述单一类型的工件在其常规操作位置被插入卡盘以及从卡盘抽出。根据本实施方式，多个卡盘设置在一个转台上，所述转台被自动控制。每个卡盘能够适用于不同的工件，因此无须改变设置，机器便能够简单地通过调用与特定卡盘(转台位置)相关联的超精加工操作以不同的超精加工过程在不同的工件上进行操作。可以设置传感器来确定卡盘是否被占用。在加工完成之后，工件可以被抽送到独立的工作流程中，例如通过设置用于不同卡盘或卡盘类型的独立的自动插入和抽出机构。 

分度编程实施方式的另一优点在于，由于通过机器的工作流程能够在逐件的基础上在各项工作之间高效地分配，因此有助于实现“准时制”生产方法。即使没有独立的自动化机构用于装载和卸载卡盘，由于调节或更换进给件比更换整个操作的工具省力，因此本实施方式仍然具有优势。 

应当注意到，采用单个主轴或转台设计，杯形砂轮的选择和更换也可以是自动化的。单个主轴是优选的。 

由此，用于超精加工系统和方法的控制包括对多个加工程序或参数进行存储，所述加工程序或参数基于所需的超精加工操作被选择性地调取和装载，所需的超精加工操作由工件类型、工件的表面、和/或其它参数决定。 

本发明的实施方式设计成与包括Supfina Machine Co.，Inc.(N.Kingstown，RI)的产品在内的超精加工机的现有元件协同工作，并且与公知类型的工作中心自动化系统协同工作。 

通常情况下，第一种类型的自动化系统采用目的相对特殊的单轴线机构或双轴线机构，所述机构采用简单的顺序从卡盘中对工件进行装载或卸载，或者在某些情况下既装载又卸载。为了降低复杂性，优选的是用不同的机构在不同的位置进行装载和卸载。这种自动化系统成本相对较低且体积较小，但是在功能和灵活性方面受到限制。这种类型的机构对于排列成直线或排列在管道中的小型工件特别有效。 

第二种类型的自动化系统采用诸如工业机器人之类的通用自动化机构，所述自动化机构能够被编程从而执行多种操作并提供复杂的运动控制和感测。这种系统通常比专用机构更昂贵，但是其通过编程能够实现多种操作。由于这种灵活性，能够在单个位置处进行装载和卸载。这种类型的机构特别适用于较大的工件，或者适用于排列在托架中或需要对插入或抽出进行操纵的工件。 

附图说明

图1示出了一种现有技术的超精加工装置，其具有旋转工件的第一主轴和卡盘以及旋转杯形磨轮的第二主轴，其中，所述加工在装载和卸载工件时必须中断； 

图2示出了根据本发明的第一实施方式，其中，工件卡盘安装在转台上，因此在加工另一工件的同时可以进行装载、卸载以及某些类型的测量； 

图3示出了第一自动化插入和抽出系统，其中，工件在不同的转台位置处插入和抽出； 

图4示出了第二自动化插入和抽出系统，其中，工件在相同的转台位置处插入和抽出； 

图5示出了本发明的第三实施方式，其中，多个转台位置对应于不同的加工操作，使得超精加工机能够在不同的工作流程上、在无须交替安装的情况下执行多个不同的加工操作； 

图6A、6B和图6C示出了本发明的第四实施方式，其中，分别以不同的加工参数来加工安装在同一卡盘中的单个工件的不同表面； 

图7示出了本发明的第一分度工作台的实施方式，其中，不同的工件通过不同的杯形砂轮同时进行加工，并且分度工作台的旋转轴线能够被连续地控制； 

图8示出了本发明的机器人臂的实施方式，其在合适位置设置有防溅罩以保护机器人臂不会溅到冷却流体；以及 

图9示出了加工顺序链的流程图，其中，第一表面被精加工，并且第一表面的位置用于以相对较高的精度形成第二表面。 

具体实施方式

现有技术

图1示出了典型的杯形砂轮超精加工装置。在这种类型的系统中，杯形砂轮2以例如10,000-25,000RPM的速度快速地旋转。工件1也相对于杯形砂轮2移动，从而使待处理的整个表面1′与杯形砂轮2接触。在这种情况下，工件1也例如以500-3500RPM的速度旋转。杯形砂轮的轴线7与工件的轴线8偏置，并且根据二者之间的相对角度，产生具有正曲率的球面(凸面)或具有负曲率的球面(凹面)，或者产生具有无穷大半径的球面(平面)。由此除了选择杯形砂轮2之外还存在许多机械调节，包括杯形砂轮沿其轴线7的推进、杯形砂轮轴线7和工件轴线8的径向位移、以及杯形砂轮轴线7相对于工件轴线8的角度。 

通常情况下，本发明的优选实施方式所述类型的超精加工操作提供了围绕不同于工件1的旋转轴线8的轴线7(可以是平行或倾斜的) 的旋转杯形砂轮2。工件1通常比杯形砂轮2旋转得更慢，并且该过程通过恒定的力或压力进行控制，或者通过其它控制系统(未图示)进行控制以便在杯形砂轮2和工件1之间提供恒定的压力，从而导致以受控制的方式去除材料。通常基于量规测量来控制工件1的材料去除，但是在某些情况下公差要求并不严格，因而可以省去量规。如果杯形砂轮的轴线7和工件的轴线8是平行的，则经过加工的表面是平面，如果所述轴线是倾斜的，则会产生球面。由于杯形砂轮2具有与工件1接触的前缘和尾缘，因此在工件1上产生特征化的网格状图案。通常，提供一股冷却剂(未图示)以便在加工过程中润滑、清洗和冷却工件1，并且可以监控该股冷却剂中的声发射以便分析和控制该过程的各个方面。其它可行的控制参数包括机构的法向力、力矩、偏转、和振动的感测。 

在图1中，磨轮2在主轴马达5的作用下高速旋转。卡盘3安装在主轴(未图示)上，该主轴以低于杯形磨轮2的速度使工件1旋转。卡盘3通过具有进给丝杠(未图示)的进给系统4产生的压力被压向杯形砂轮2，从而使工件1的待加工的表面1’与杯形砂轮2的表面相接触。 

该过程被控制以便对工件1的所有部分提供最小加工，所述控制被保持直到去除了适量的材料或满足了其它参数要求。 

如图1所示，进给系统4安装在壁6上，所述壁6以刚性方式连接至基座9，以便在整个过程中保持关键的定位和对准。冷却流体通过喷嘴(未图示)喷洒在工件1上以及杯形砂轮2的外部。 

第一实施方式 

图2示出了具有安装在转台10的相应主轴上的一组卡盘3的超精加工装置。在这种设置中，超精加工操作能够与装载和卸载同时进行，并且/或者在中间步骤期间，可以在所述过程之前或之后，通过与非机加工卡盘中的工件13协同定位的量规17来执行测量操作，而无须过度地降低加工量。当然，也可以在加工过程中通过与机加工卡盘中的工件1协同定位的量规16进行测量。由此，可以在进行超精加工处理的同时在不同的转台工位执行次级操作。 

优选的转台是Pibomulti 256、356或358，其提供单个电伺服马 达以便定位转台和驱动单个转台位置中的主轴。转台10允许通过液压夹具在单个位置处进行装载或卸载。 

如图2所示，磨轮(杯形砂轮)以标号2来标示。图1所示卡盘3或夹持固定装置被置于转台10上，所述卡盘3或夹持固定装置由转台10内的主轴(未图示)以旋转方式驱动。卡盘3例如以液压方式被操作。杯形砂轮2沿其轴线7朝工件1快速移动，直到杯形砂轮2与工件接触，以便使加工过程加速并减少循环时间。通常，初始接触或“碰撞”通过传感器或过程参数变化进行检测，并且进给系统4的进给速率降低至适当的加工速度，直到加工过程完成。所述过程例如基于与切削力相关的过程参数来控制，以便确保所述过程保持在适当的限度内。如果试图以过高的速度去除材料，则所产生的热量能够损坏杯形砂轮2或者以非期望的方式改变工件1的特性或者只是简单地产生不合格的光洁度。低速导致加工过程延长，从而降低加工量。 

转台10可以具有任意数目的位置，例如保持六个工件1、11、12、13、14、15的位置。通常，虽然可能采用了具有多个从动轴的转台，但是转台10中只有一个卡盘3被驱动而旋转。转台10可包括各种传感器，诸如卡盘装载状态、转台位置、旋转速度、扭矩、力、振动传感器等，控制系统(未图示)可有利地采用所述传感器。通常，采用单个控制系统来控制超精加工操作，特别是控制进给系统4和转台10的推进，尽管可以采用独立但是相互协作的系统。 

转台10的机构的另一优点在于，其提供了可能富余的工件卡盘3，从而即使转台10的一个位置出现缺陷或不可用时，也使机器能够保持运行状态。 

图3示出了第一自动化插入和抽出系统，其中，卡盘3内的工件1在转台10的不同位置的卡盘12、14处被插入和抽出。在这种情况下，可以采用相对简单的单轴线装载机构23和卸载机构21。为了装载工件1，将空置的卡盘14设置在装载工位处。一旦就位，来自斜槽24中的工件线性阵列的工件1在其轴线与卡盘14对准的情况下被呈送，移动到卡盘14内，并且卡盘14被夹紧(或者关闭)以便保持住工件1。为了卸载工件1，转台10定位成卡盘12位于卸载工位，并且机构22被延 伸以便抓紧或抓住工件1。卡盘12随后被解锁或释放，并且工件1从卡盘12中抽出。在这种类型的系统中，对装载或卸载的控制可以与转台10的控制紧密或松散地结合在一起。适当时，可以采用用于感测转台位置、装载斜槽24中是否存在新工件1或者抽出之后卸载斜槽25中是否存在容置下一个工件的空间、插入/抽出机构与卡盘轴线的对准状态、以及插入/抽出状态的传感器。 

图4示出了第二自动化插入和抽出系统，其中，工件1在转台10的相同位置处被插入和抽出。在这种情况下，单个协作机构31插入和抽出工件1。这种例如为机器人臂的机构通常具有很大的自由度并且通常在时间和空间上均受控制从而遵循预定的路径。与图3所示实施方式相反，该系统不要求工件1精确地排成阵列，并且事实上它们能够在传送带或托架上呈送。工件1可以是不规则形状的或者难以用管道、斜槽或斜板来进给的。 

如图4所示，机器人臂机构31和转台10的基座20安装在共用的基座9上，基座9以刚性方式连接至竖直壁6，竖直壁6支撑杯形砂轮2的定位机构30。 

由于机器人臂机构31需要复杂的运动控制，因此该控制通常独立于转台10的控制和超精加工的控制。由此，独立控制可以通过诸如Profibus、Ethernet(802.x)、RS-232、RS-485、IEEE-1488、I2C、USB、IEEE-1394、IEEE-1451之类的通信信道或网络，或者其它公知的通信标准进行通信，或者通过通信总线进行通信。 

第二实施方式 

图5示出了本发明的第二实施方式，其中多个转台10的位置对应于不同的加工操作，从而使超精加工机能够在不同的工作流程上执行多个不同的加工操作，而无须进行额外的更换。 

本实施方式与图2所示第一实施方式的结构类似，其区别可能在于工件41、42、43、44、45、46的多个流程可能与转台10相互作用，从而装载和卸载相应的卡盘。然而，从控制的角度来看，本实施方式存在一些不同之处。 

在现有系统中，通过提供被安装并运行以便执行单一操作的系统，控制复杂性得以限制。杯形砂轮2和工件1都围绕既定的轴线旋转，并且使用其过程参数传感器或位置传感器进行控制以便开始接触。此后，对所述过程进行控制以便以预期参数在工件上生成精加工面，所述参数是例如尺寸参数、表面光洁度参数等。 

在本实施方式中，所述控制具有基于各工件41、42、43、44、45、46的转台10位置选择的程序。由此，在具有六个位置转台10的情况下，可以具有相应选择的六种不同的程序。通过将工件41、42、43、44、45、46装载到转台10上的适当的卡盘内，可以起动并控制适于工件41、42、43、44、45、46的超精加工过程。 

根据另一个示例，可以对引入的部件的各种尺寸和参数进行测量并对所述引入的部件相应地进行储装。根据分类，部件可以被选择性地插入相应的转台10的位置，相应的转台10的位置将随后针对所述部件触发适当的加工条件。这样便减少了将新的控制程序(或者其参数)以电子方式传递至用于每个工件41、42、43、44、45、46的控制的需求。 

当然，过程控制参数不需要仅仅通过转台10的位置来确定，并且与部件相关的参数可以在独立于转台10位置的情况下传递到过程控制。 

第三实施方式 

图6A、6B和6C示出了本发明的第三实施方式，其中，分别通过不同加工参数对安装在同一卡盘3中的单个工件1的不同的表面1′、1″进行加工。在这种情况下，如果没有其他操作的话，所述控制分别采用不同的控制参数，以便限定待处理的各个表面的偏置量A、B，而且在加工过程中也采用相应的不同控制参数。因此，在加工过程中，所述控制使杯形砂轮2与第一表面1′接触并且施加相应的处理，直到完成加工。在处理完第一表面1′之后，第二加工程序被触发，所述第二加工程序随后重新排列杯形砂轮2和工件1的轴线7、8。在某些情况下，杯形砂轮2由适于后续操作的不同的磨料取代。用下一组加工参数对后续的表面1″进行处理。这些称为顺序组控制参数的顺序操作被反复执行，直到所有的表面都被处理。因此，同一工件上的许多表面可以被顺序地且高效地加工。由于进给系统4通过倾斜调节器39安装在板36上，而 倾斜调节器39又由x轴线伺服机构37和z轴线伺服机构38定位，因此在顺序加工过程中能够进行高精度的控制。进一步地，杯形砂轮重新定位机构允许精确且可重复地进行相对运动，从而确保工件1的表面1′、1″精确地相对间隔开。 

该过程在图9的流程图中示出。该过程开始于步骤100，接下来在步骤102中快速靠近第一表面1′。在步骤104中检测杯形砂轮2与工件1的初始接触，并且紧接着减缓进给马达的推进速度。在步骤106中轴线记录器被置零，接下来在步骤108中通过沿其轴线7推进杯形砂轮2，从工件1上去除预定量的材料，直至到达对应于第一表面1的预期材料去除量的深度。然后在步骤110中停止杯形砂轮2的推进，在亦称抛光到消失火花的加工步骤中，使杯形砂轮2和工件1之间的力下降至0。然后在步骤112中记录第一表面1′的最终轴线位置。接下来在步骤114中杯形砂轮2通常从第一表面1′缩回预定距离，直到离开工件1。 

然后在步骤116中重新定位杯形砂轮2的轴线7，以便对第二表面1″进行精加工。接下来在步骤122中进给系统4推进杯形砂轮2，从而使其快速靠近第二表面1″。在步骤124中检测与第二表面1″的接触，接下来在步骤128中通过沿其轴线7推进杯形砂轮2，从工件1上去除一定量的材料，直至达到对应于第二表面1″的预期深度的深度，所述深度是相对于在步骤112中记录的第一表面1′的最终轴线位置来计算的，并且如果需要获得最终公差的话，则所述深度通常由杯形砂轮2的磨损因数来补偿。随后在步骤130中停止杯形砂轮2的推进，并且使杯形砂轮2和工件1之间的力下降至0。然后在步骤134中杯形砂轮2从第二表面1″缩回，直到离开工件1。然后工件1可以更换成新的、未经加工的工件，并且所述加工过程重复进行。 

第四实施方式 

如图8所示，可以绕杯形砂轮2和转台10的机加工位置设置护板，从而将由前面板61、侧面板60、后部支撑体68以及护板63形成的箱体内的机加工空间与装载和卸载空间分隔开。这样能够保护机器人臂机构31不会受大量的冷却流体的冲刷，从而使得超精加工与这些辅助操作能够同时进行。如图8所示，机器人臂机构31安装在与转台10相同 的工作台或基座9上，从而提供优于独立支撑设计的尺寸稳定性。 

所述护板是箱体的一部分，其具有倾斜的底部63并具有大体上将转台10一分为二的平面。护板63具有例如切口64，切口64的形状与转台10和卡盘3、35的形状一致。在这种设置中，由于底部卡盘35相对于顶部卡盘3成直角倾斜，因此即使在封闭的范围内装载和卸载操作也可以容易地与机加工分离。 

机器人臂机构31优选地具有一对抓取装置32、33，以便使得能够在机器人臂的一组相协调的运动中插入和抽出工件1。通常，装载和卸载空间也封闭在防护装置中，所述防护装置例如为操作员提供安全保障并容纳有剩余的冷却液溅沫，所述冷却液溅沫排入槽67中。 

用于所述装置的控制电子设备容置在箱体65中并位于后部支撑体68的后部。 

第五实施方式 

图7示出了直接驱动分度工作台50的实施方式，其具有两个同步机加工位置52、55，分别用于不同的机加工操作——例如在一个工件上的不同操作。由于分度工作台50是直接驱动的，所以工件52、54的旋转轴线可以可控制地从名义位置偏置，从而提供用于机加工的额外的自由度。由此，通过主轴马达57、58驱动的杯形砂轮56、61的轴线7可以保持固定在适当位置，并且工件52、55的轴线8以受控制的方式偏置，从而潜在地简化了杯形砂轮定位机构59、60，进而使得能够以简单的方式推进杯形砂轮56、61。 

在图7中，能够看到，在加工工件52和55的过程中，能够对工件53和54进行测量、插入和抽出，或者进行其它操作。 

尽管已经基于说明性目的在此描述了本发明的某些代表性实施方式，然而对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下能够做出本发明的各种改型。 

Claims (10)

1.一种用于通过杯形砂轮(2)在工件(1)上生成表面的超精加工装置，包括：

(a)以旋转方式驱动的杯形砂轮主轴，其具有杯形砂轮轴线(7)；

(b)转台(10)，其具有多个工件卡盘(3、12、14、35)，每一个工件卡盘都能够在工件卡盘轴线大体上与所述杯形砂轮轴线(7)平行的位置和所述工件卡盘轴线大体上相对于所述杯形砂轮轴线(7)倾斜的位置之间被重新定位，所述工件卡盘轴线大体上与所述杯形砂轮轴线(7)平行的工件卡盘能够以旋转方式被驱动，所述工件卡盘轴线大体上相对于所述杯形砂轮轴线(7)倾斜的工件卡盘能够被解锁或释放；

(c)喷嘴，所述喷嘴适于将冷却流体喷洒到以旋转方式被驱动的所述工件卡盘中安装的工件上；

(d)护板，所述护板防止冷却流体喷洒到所述工件卡盘轴线大体上相对于所述杯形砂轮轴线(7)倾斜的工件卡盘；和

(e)自动化插入和抽出系统，以旋转方式驱动的杯形砂轮主轴对所述以旋转方式被驱动的工件卡盘中安装的工件进行操作的同时，所述自动化插入和抽出系统适于将工件抽出和插入所述工件卡盘轴线大体上相对于所述杯形砂轮轴线(7)倾斜的工件卡盘，而且所述自动化插入和抽出系统通过所述护板遮挡冷却流体喷洒在其上。

2.根据权利要求1所述的超精加工装置，其特征在于，每个工件卡盘能够相对于所述杯形砂轮轴线(7)重新定位从而通过所述杯形砂轮(2)选择性地处理相应的工件卡盘(3)中的工件(1、11-15)，并且所述装置适于对每个工件卡盘(3)中的不同工件(1、11-15)进行不同性质的处理。

3.根据权利要求1所述的超精加工装置，所述装置的改进之处包括所述转台是斜角转台，每个工件卡盘安装成绕相应的工件卡盘轴线旋转并且与所述转台的回转轴线相互偏离，从而所述多个卡盘(3)各自用于加工工件(1、11-15)，并且工件(12、14)能够沿所述杯形砂轮的杯形砂轮轴线在不同于所述表面的高度处插入所述卡盘或从所述卡盘抽出。

4.根据权利要求1所述的超精加工装置，所述装置的改进之处包括所述转台是回转工作台，每个工件卡盘安装成绕相应的工件卡盘轴线旋转，从而所述多个卡盘(3)适于容纳和加工不同类型的工件(1、11-15、52-55)。

5.根据权利要求1所述的超精加工装置，所述装置的改进之处包括所述转台是具有可增量式控制的回转轴线的工作台(10、50)，所述工作台(10、50)支撑绕相应的工件卡盘轴线旋转的所述工件卡盘(3)，所述工作台(10、50)绕所述回转轴线的位移提供了一种控制，所述控制用于针对所述杯形砂轮(2)在所述工件(1)上的相应的不同接触位置(1’、1”)来改变所述杯形砂轮(2)的杯形砂轮轴线(7)相对于所述工件(1)的工件轴线的关系。

6.根据权利要求1所述的超精加工装置，所述装置的改进之处包括所述转台是具有可增量式控制的回转轴线的工作台(10、50)，所述工作台(10、50)支撑绕相应的工件卡盘轴线旋转的所述工件卡盘(3)，所述工作台绕所述回转轴线的第一位移提供了沿所述工件卡盘轴线在第一深度(1’)处的第一机加工操作，并且所述工作台绕所述回转轴线的第二位移提供了沿所述工件卡盘轴线在第二深度(1”)处的第二机加工操作。

7.根据权利要求1所述的超精加工装置，所述装置的改进之处包括提供一种控制，所述控制用于沿所述工件卡盘(3)的工件卡盘轴线在第一深度处生成第一表面(1’)，此时相应的不同轴线处于第一状态，随后在不松开所述工件的情况下沿所述工件卡盘轴线在第二深度处生成第二表面(1”)，此时相应的不同轴线处于第二状态，其中，所产生的第一表面和第二表面具有预定的关系。

8.根据权利要求1所述的超精加工装置，所述装置的改进之处包括：所述转台是回转工作台(10、50)，每个工件卡盘安装成绕相应的工件卡盘轴线旋转；所述自动化插入和抽出系统是机器人臂(31)，所述机器人臂用于在非机加工位置选择性地将工件插入松开的卡盘以及从松开的卡盘中撤出工件；以及提供共用的基座(9)，其中，所述回转工作台(10、50)和机器人臂(31)各自安装在所述共用的基座(9)上。

9.根据权利要求1所述的超精加工装置，其特征在于，所述护板用于分离机加工空间和非机加工空间，所述机加工空间围住所述杯形砂轮(2)、工件卡盘(3)、以及冷却流体，所述非机加工空间中具有所述多个卡盘(35)中至少一个。

10.根据权利要求1所述的超精加工装置，其特征在于，所述工件卡盘(3、12、14、35)中至少一个是副本件并且在相应的机加工操作过程中处于非使用状态，其用于替换产生故障的卡盘从而使得在维修之前操作能够连续进行。

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