技术领域
[0001] 本
发明涉及一种铣削设备，并且更具体地涉及一种包括多个机加工工具的铣削设备。
背景技术
[0002] 在地下或露天作业开采以及在道路或结构工程的领域中，已知用于铣削
岩石和其它坚硬材料(诸如提取产物、
沥青和
混凝土成分)的几种铣削系统。对于这种铣削操作，主要使用包括铣削工具的旋转式驱动
辊筒或盘，所述铣削工具以均匀分布的方式安装在旋转式驱动辊筒或盘的周边。作为一个示例，圆形轴
钻头可用作铣削工具。在铣削操作过程中，铣削工具相继磨损直到不得不替换它们。铣削工具的磨损在铣削坚硬材料时增加更快。
[0003] 由于磨损切削工具的更换成本高，延长铣削工具的使用寿命对于铣削系统制造商一直是感兴趣的主题。
[0004] 降低铣削系统的磨损率的一种方法旨在减少每个单独铣削工具的切削时间。例如，通过提供多个单独的铣削工具，每个铣削工具处于仅较短时间段的铣削操作中，由于可降低会显著增加磨损的加热峰，所以可降低每个铣削工具的磨损率。
[0005] 作为一个示例，WO 2006/079536 A1公开了一种用于铣削处理的设备。所述设备包括
主轴辊筒，其可旋转地安装在辊筒
支撑件上并围绕辊筒轴线可旋转。在主轴辊筒中，几个工具主轴被偏心地支撑到辊筒轴线以围绕主轴轴线可旋转地驱动。每个工具主轴在其从主轴辊筒伸出的端部带有机加工工具。
[0006] 作为又一个示例，DE 288 984 C公开了一种包括两个可旋转盘的剪切机。在每个盘的两侧上，设有多个切削柱。
[0007] 本发明旨在至少部分地改进或克服现有系统的一个或多个方面。
发明内容
[0008] 根据本发明的第一方面，一种铣削设备可包括：轴，其具有轴线；主轴辊筒，其相对于所述轴线可旋转地安装并围绕与所述轴线同轴的主轴辊筒轴线可旋转；多个工具主轴，其可旋转地安装在所述主轴辊筒中并且围绕工具主轴轴线可旋转，每个工具主轴轴线与所述轴线间隔开平行布置并且与所述轴线距离相同；以及多个机加工工具，其由所述工具主
轴承载，所述多个机加工工具中的至少两个被放置为沿所述轴线的方向彼此错开。
[0009] 根据本发明的第二方面，一种铣削机器可配置为用于铣削
煤、混凝土、沥青和/或其它提取产物和材料的铣削应用中。所述铣削机器可包括如本文示例性公开的铣削设备。
[0010] 通过以下的描述和
附图，本发明的其它特征和方面将变得显而易见。
附图说明
[0011] 图1示出根据本发明的铣削设备的第一
实施例的截面图；
[0012] 图2示出图1中示出的铣削设备的第一实施例的主轴辊筒上的平面图；
[0013] 图3示出根据本发明的铣削设备的第二实施例的截面图；
[0014] 图4示出图3中示出的铣削设备的第二实施例的主轴辊筒上的平面图；
[0015] 图5示出根据本发明的铣削设备的第三实施例的截面图；
[0016] 图6示出根据本发明的铣削设备的第四实施例的截面图；
[0017] 图7示出根据本发明的铣削设备的第五实施例的截面图；
[0018] 图8示出根据本发明的铣削设备的第六实施例的截面图；
[0019] 图9示出在示例性铣削应用中已知的铣削设备，用于与根据本发明所述的铣削设备比较；以及
[0020] 图10示出在示例性铣削应用中根据本发明所述的示例性铣削设备，用于与图9中示出的已知的铣削设备比较。
具体实施方式
[0021] 下文是本发明的示例性实施例的详细描述。本文描述和附图中示出的示例性实施例旨在教示本发明的原理，使得本领域技术人员能够将本发明实施并用于许多不同的环境和不同的应用。因此，这些示例性的实施例并不意图并且不应被认为是
专利保护范围的限制性描述。相反，专利保护的范围应当由所附的
权利要求书限定。
[0022] 本发明部分地基于如下认识，即：如果在应用具体的切削方法中设法显著增加铣削设备可实现的切削深度和切削宽度，则具有可旋转的主轴辊筒和多个可旋转地安装在主轴辊筒中的可旋转的机加工工具的铣削设备的实际应用领域可扩展至，例如，路面铣削机、连续采矿机和露天采矿机。
[0023] 因此，公开了一种铣削设备，其便于在待铣削的材料中相对深和宽的切削同时保持包括多个机加工工具的铣削设备的基本原理以保持铣削设备的固有优点，这些优点例如为：每个单独工具相对短的切削时间导致工具
温度低，引起工具磨损降低。
[0024] 参照图1和图2，示例性铣削设备整体以附图标记10标识。铣削设备10包括主轴辊筒12、轴14、工具主轴16和18、以及机加工工具20和22。
[0025] 主轴辊筒12围绕主轴辊筒轴线B可旋转。为了旋转和保持主轴辊筒12时，主轴辊筒12的第一端24可联接到工具
支架的旋转
驱动器(未详细示出)，诸如路面铣削机或连续采矿机的机臂。为了固定到
机架，可提供另外的未详细示出的安装机构。
[0026] 中
心轴接纳部26设置在容纳轴14的主轴辊筒12中，轴14以两个圆筒滚子轴承28旋转的方式沿着轴线A安装在中心轴接纳部26中。也并未详细示出，轴14在第二端30处同样联接到另外一个工具支架的另外一个旋转驱动器诸如路面铣削机或连续采矿机的机臂。由于联接到旋转驱动器，轴14围绕轴线A可旋转。可替代地，轴14可以不是可旋转的。在两种情况下，轴线A和主轴辊筒轴线B同轴布置。
[0027] 轴14包括分别与行星
齿轮36和38
啮合的第一轴齿轮32和第二轴齿轮34。第一行星齿轮36和第二行星齿轮38都相对于主轴辊筒12和轴14可旋转安装。具体地，主轴辊筒12包括用于容纳固定安装在其中的行星齿轮
螺栓44和46的行星齿轮轴孔40和42。当第一行星齿轮36通过圆筒滚子轴承47联接到置于第一行星齿轮轴孔40中的行星齿轮螺栓44时，行星齿轮36围绕与轴线A和主轴辊筒轴线B平行间隔设置的相应的行星齿轮轴线C可旋转。同样地，由于在置于主轴辊筒12内的第二行星齿轮轴孔中第二齿轮螺栓46上支撑第二行星齿轮38的另外一个圆筒滚子轴承47的存在，第二行星齿轮36围绕相应的行星齿轮轴线C可旋转。第一行星齿轮36和第二行星齿轮38被放置为沿轴线A的方向彼此错开。作为行星齿轮36和38的替代，可设置链条或皮带。
[0028] 在外圆周区域中，主轴辊筒12还包括工具主轴接纳部48和50，两者被放置为沿轴线A的方向彼此错开。
[0029] 在第一工具主轴接纳部48中，第一工具主轴16以旋转方式与两个
圆锥滚子轴承52以背靠背的布置安装在一起，使得第一工具主轴16围绕相应的工具主轴轴线D可旋转。
所述工具主轴轴线D与轴线A、主轴辊筒轴线B以及行星齿轮轴线C平行间隔设置。同样地，第二工具主轴18通过另外两个圆锥滚子轴承54以背靠背的布置可旋转地安装在第二工具主轴接纳部50中，以便于第二工具主轴18围绕相应的工具主轴轴线D旋转。每个工具主轴轴线D以相同的距离与轴线A平行间隔设置。换言之，各个工具主轴轴线D围绕轴线A一圈与轴线A平行间隔设置。工具主轴16和18设置有分别与行星齿轮36和38啮合的第一从动齿轮56和第二从动齿轮58。
[0030] 为了减少灰尘和切削材料进入工具主轴接纳部48和50，可设置
轴封59，其邻近于例如，主轴辊筒12中的工具主轴接纳部48和50的开口中的圆锥滚子轴承52。同样地，可设置轴封61用于减少通过主轴辊筒12中的中心轴接纳部26的开口进入的颗粒物。
[0031] 在一些实施例中，主轴工具接纳部可接纳轴承套，其带有可旋转安装在其中的工具主轴。具体地，带有安装在其中的工具主轴的如仓盒形的轴承套，以可更换的方式插入到相应的辊筒腔中并可以
锁闭，例如，被多个螺钉所闭锁。这样的布置可以轻松更换磨损的和损坏的工具主轴和机加工工具。
[0032] 在如图1和图2所示的实施例中，每个工具主轴16和18在其外端处承载机加工工具20和22。机加工工具20和22沿工具主轴轴线D的方向从主轴辊筒12中突出。
[0033] 第一机加工工具20和第二机加工工具22均被示例性地实施为包括刚性连接到相应的工具主轴16和18的支撑轴60的端部
铣刀。特别地，第一机加工工具20的支撑轴60刚性连接到第一工具主轴16的外端，而第二机加工工具22的支撑轴60刚性连接到第二工具主轴18的外端。
[0034] 在每个机加工工具20和22的外周布置有多个单独的工具62。例如，单独的工具62由在支撑轴60的长度上以螺旋形式布置的直圆柄凿子(凿形钻头)组成。为清楚起见，仅详细示出多个单独工具62中的一个，其余的单独工具只在附图中示出其末端。
[0035] 在一些实施例中，机加工工具20和22可以以不同方式实施。例如，机加工工具20和22可以实施为具有冲击凿子的凿环，凿铣刀或切割圆盘。
[0036] 可以清楚地看出，第一机加工工具20和第二机加工工具22被放置为在轴线A的方向上彼此错开。具体地，第一机加工工具20和第二机加工工具22彼此错开每个机加工工具20、22的大约轴向长度，这限定了相应的机加工工具20、22的切削宽度。此外，第一机加工工具20和第二工具主轴接纳部50被放置为在轴线A的方向上彼此重叠。换言之，第一机加工工具20和第二工具主轴接纳部50沿轴线A大致在铣削设备10的同一纵截面内延伸。因此，在示出的实施例中，如果将主轴辊筒12围绕主轴轴线B旋转180°，则第一机加工工具20将位于第二工具主轴接纳部50的之前
位置，并且反之亦然。同样地，如果将主轴辊筒12围绕主轴轴线B旋转180°，则第二机加工工具22将位于第一工具主轴接纳部48的之前位置，并且反之亦然。
[0037] 在一些实施例中，至少一个第一机加工工具20和至少一个第二机加工工具22可被放置为在轴线A的方向上彼此部分重叠。此外，至少一个第一工具主轴接纳部48被放置为在轴线A的方向上与至少一个第二工具主轴接纳部50错开。
[0038] 在一些实施例中，至少一个第一机加工工具20和至少一个第二机加工工具22可被放置为彼此错开，使得在轴线A的方向上彼此基本上没有重叠。
[0039] 在一些实施例中，至少一个第一机加工工具20和至少一个第二工具主轴接纳部50被放置为在轴线A的方向上彼此重叠。附加地或可替代地，至少一个第二机加工工具22和至少一个第一工具主轴接纳部48可被放置为在轴线A的方向上彼此重叠。
[0040] 在一些实施例中，主轴辊筒12沿着主轴辊筒轴线A的总长度可高达5m，例如，2m、3m或4m。主轴辊筒12的直径可在从500mm至1500mm的范围内。
[0041] 工具主轴16、18和主轴辊筒12之间的齿轮比可在从5至20的范围内。例如，在主轴辊筒12的直径为约500mm的应用中可选择齿轮比为5，并且在主轴辊筒12的直径为约1500mm的应用中可选择齿轮比为20。作为示例，主轴辊筒12可以50转/分的转速旋转。
假设工具主轴16、18和主轴辊筒12之间的齿轮比可为10，则工具主轴16和18将以500转/分的转速旋转。
[0042] 在下文中，着重于与上述的第一实施例的不同之处来描述铣削设备的进一步实施例。为便于比较，类似的部件将以相应的“X00”系列具有相同的附图标记，“X”指具体实施例。
[0043] 现在参照图3和图4，铣削设备的第二实施例用附图标记210表示。与示于图1和图2中的第一实施例相比，第二实施例特别包括两个额外的机加工工具。
[0044] 所示的铣削设备210的实施例包括两个第一机加工工具220和两个第二机加工工具222。两个第一机加工工具220由两个可旋转地安装在两个第一工具主轴接纳部248中的第一工具主轴216承载，而两个第二机加工工具222由两个可旋转地安装在两个第二工具主轴接纳部250(在图3和图4中不可见)中的第二工具主轴218(参见图4)承载。
[0045] 两个第一机加工工具220被放置为在轴线A的方向上彼此重叠并与第二工具主轴接纳部250重叠。此外，两个第一机加工工具220在绕轴线A的周向上彼此等距布置。在示出的实施例中，第一机加工工具220围绕轴线A在周向上彼此错开180°。在具有额外的第一机加工工具的其它实施例中，可设置多个第一机加工工具使得相邻的第一机加工工具在围绕轴线A的周向上彼此等距布置。可替代地，相邻的第一机加工工具在围绕轴线A的周向上可不等距地布置。
[0046] 此外，两个第二机加工工具222被放置为在轴线A的方向上彼此重叠并与第一工具主轴接纳部248重叠。此外，两个第二机加工工具222围绕轴线A在周向上彼此错开180°。在具有额外的第二机加工工具的其它实施例中，可设置多个第二机加工工具使得相邻的第二机加工工具在围绕轴线A的周向上彼此等距地布置。可替代地，相邻的第二机加工工具在绕轴线A的周向上可不等距地布置。
[0047] 请注意，第一轴齿轮232和第二轴齿轮234的每个与两个行星齿轮啮合。例如，轴214的第一轴齿轮232与两个第一行星齿轮236啮合。在其它实施例中，单独的轴齿轮甚至可与三个或更多个行星齿轮啮合，每个行星齿轮又与相应的至少承载在机加工工具上的工具主轴啮合。
[0048] 转到图5，铣削工具的第三实施例用附图标记310标记。铣削设备310包括细长的主轴辊筒部364。主轴辊筒312的细长的主轴辊筒部364可便于联接至工具支架的旋转的驱动件，而不是如图1和图2中示出的第一实施例那样，主轴辊筒12通过第一端24联接至旋转的驱动件上。
[0049] 参照图6，在第四实施例中，铣削设备由附图标记410表示。铣削设备410包括四个机加工工具(注意只有两个机加工工具是可见的)。每个机加工工具被放置为在轴线A的方向上和围绕轴线A的周向上彼此错开。
[0050] 除了第一轴齿轮432和第二轴齿轮434之外，还设置第三轴齿轮466和第四轴齿轮468。第三轴齿轮466和第四轴齿轮468与相应的行星齿轮啮合，行星齿轮又与相应的工具主轴相啮合，工具主轴分别承载第三机加工工具和第四机加工工具(由于图5所选择的视图而不可见)。
[0051] 所述第四机加工工具中的每个被放置为在围绕轴线A的周向上与相邻的机加工工具错开90°，这构成第四机加工工具在围绕轴线A的周向上的等距布置。此外，在所示的实施例中，相邻的机加工工具在沿着轴线A的方向上也等距错开。在其它的实施例中，相邻的机加工工具可以在围绕轴线A的周向上和/或沿着轴线A的方向非等距地布置。
[0052] 在一些实施例中，铣削设备可包括多个至少一个第n机加工工具。每个至少第n机加工工具在轴线A的方向上彼此错开。例如，铣削设备可包括9个机加工工具。每三个机加工工具可被放置为在轴线的方向上彼此重叠并且可被放置为在轴线A的方向上与其余的机加工工具错开。每三个机加工工具中的每个还可在围绕轴线的方向上彼此错开120°。
[0053] 作为另一示例，图7中示出用附图标记510表示其整体的铣削设备的第五实施例。在此，铣削设备510包括能承载两个机加工工具的工具主轴。例如，第一工具主轴516从主轴辊筒512中的第一工具主轴接纳部548的开口向
外延伸的相对的主轴轴端处承载第一机加工工具520和第三机加工工具521。
[0054] 与结合图6描述的第四实施例类似，还在铣削设备510处设置另外的机加工工具(不可见)，其存在由第三轴齿轮566和第四轴齿轮568表示。
[0055] 转至图8，示出铣削设备的一个实施例，其包括较长的机加工工具和加工主轴，以便于切割较长的切割宽度。
[0056] 第一机加工工具620和第二机加工工具622均包括两个分离的部分，每个部分配备有多个单独的切削工具662。工具主轴616和618不仅可旋转地安装在工具主轴接纳部648和650中，而且由于工具主轴616和618的轴向长度长，工具主轴616和618还安装在主轴辊筒612的突起670和672中。在每个突起670和672内布置
浮动轴承(未示出)。
所述浮动轴承可以例如是圆筒滚子轴承，其可特别适用于接纳由工具主轴616和618的延伸轴向长度可能产生的大径向
力。
[0058] 下面描述示例性公开的铣削设备的操作情况。下文中将铣削设备10与已知铣削设备比较。
[0059] 代表所有的实施例的根据本发明的铣削设备的第一实施例(见图1和图2)的操作情况。
[0060] 在操作时，由于工具主轴16和18的旋转，主轴辊筒12围绕主轴轴线B旋转，并且机加工工具20和22围绕加工主轴轴线D旋转。在轴14不旋转的实施例中，工具主轴16和18的旋转可仅由主轴辊筒12的旋转所导致。
[0061] 在轴14围绕轴线A不可旋转的实施例中，轴14能被旋转而带动行星齿轮36和38旋转，行星齿轮36和38又旋转工具主轴16和18。轴14可在于主轴辊筒12相同的周向上旋转或在与主轴辊筒12的周向相反的方向上旋转。例如，如果主轴辊筒12围绕主轴辊筒轴线B顺
时针转动，则轴14可围绕轴线A顺时针或逆时针转动。
[0062] 下文中，作为示例，将上文结合图1和图2详细描述的铣削设备10与如图9所示的并已经在本发明的背景部分提及的已知的铣削设备比较。
[0063] 如图9所示的所述已知铣削设备80包括两个机加工工具82和84，两个机加工工具82和84都配备有多个单独的工具86。需注意的是，机加工工具82和84都在主轴轴线E的方向上重叠。工具主轴88通过两个圆锥滚子轴承的背靠背布置可旋转地安装在工具主轴接纳部90中。
[0064] 在如图9和图10所示的示例性铣削应用中，铣削设备浸入箭头W方向的材料中直到达到可实现的切削深度d，并且同时或随后沿箭头F方向推进，以便沿切削宽度w切削材料92。
[0065] 首先看已知铣削设备80的可实现的切削深度和宽度。由于工具主轴接纳部90的存在，所述已知铣削设备80提供较浅的切削深度d1。具体地，工具主轴接纳部90的几何尺寸极大地限制了铣削设备80能浸入要被铣削的材料92的深度。
[0066] 此外，由于机加工工具82和84均沿相同部分切削，铣削设备80的铣削宽度w1也较小。换言之，铣削设备80的每个机加工工具82和84被放置为在轴线E的方向上彼此重叠。
[0067] 对比之下，由于工具主轴接纳部48和50以及机加工工具20和22的重叠布置，本文公开的示例性铣削设备10设置比较深的切削深度d2。例如，第一机加工工具20在轴线A的方向上大致与第二工具主轴接纳部50重叠。因此，如果主轴辊筒12围绕主轴轴线B旋转180°，则第一机加工工具20将位于第二工具主轴接纳部50的之前位置处，反之亦然。因此，机加工工具120能切割出第二工具主轴接纳部50所需的自由空间，使得铣削设备10能深深浸入要铣削的材料92中。同样地，如果主轴辊筒12围绕主轴轴线B旋转180°，第二机加工工具22将位于第一工具主轴接纳部48的之前位置，以便于切割出第一工具主轴接纳部48所需的自由空间，使铣削设备能深深浸入要铣削的材料92中。
[0068] 此外，铣削设备10设置比较宽的切削宽度w2，切削宽度w2是切削宽度w21和切削宽度w22的组合。具体地，第一机加工工具20沿切削宽度w22切削材料92，第二机加工工具22沿切削宽度w22切削材料92。通过在沿轴线A的方向上彼此错开布置第一机加工工具20和第二机加工工具22，每个机加工工具20和22用其单独的工具沿在轴线A的方向上彼此间隔开的不同部分切割。
[0069] 需注意的是，铣削设备10和已知的铣削设备80都配备有刚好两个机加工工具和两个工具主轴。然而，由于工具主轴接纳部在轴线A的方向上的错开布置以及机加工工具在轴线A的方向上的错开布置，在示例性示出的铣削应用中，铣削设备10能比铣削设备80切割得更深更宽。而且，由于铣削设备10的特殊设计，铣削设备10能本身自由切割。
[0070] 例如，本文示例性公开的铣削设备可应用于路面铣削应用和采矿应用。可配置为例如路面铣削机、连续采矿机、露天采矿机或采煤机的
铣床包括用于铣削煤、混凝土、沥青和/或其它提取产物和材料的铣削设备10。
[0071] 虽然本发明的优选实施例已在本文中进行了描述，但可在不脱离权利要求书范围的情况下对本发明进行改进和
修改。
