CN100366384C - 在磨削同时进行精密加工的工件磨削方法和装置 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于磨削一工件、尤其是一轴件的装置和方法。按照该方法，将工件夹持于磨削加工位置，并随后以保持其尺寸和形状的方式对工件的几何形状进行磨削。按照本发明，至少部分地在磨削的同时对至少部分工件表面进行精密加工。本发明的装置具有一工作主轴头架和一将工件夹持于适当位置的尾座，并具有一带有一磨削工件的磨轮的磨削装置。磨削装置和工件以受控制的方式彼此可动地设置。本发明的装置另外具有一精密加工装置，它能根据工件的几何形状以这样的方式移动，即至少部分工件表面能至少部分地在受磨削装置磨削的同时进行精密加工。

Description

在磨削同时进行精密加工的工件磨削方法和装置
技术领域
本发明涉及一种工件磨削方法，并涉及一种实施该方法的装置。
背景技术
发动机和齿轮结构中所需的构件特别要求非常严格的制造公差。这些严格的制造公差主要是通过精加工以及随后的精密加工来实现的。因此，在以后的使用中承受较大载荷的轴承座或构件其它部分常常先进行磨削，然后再经精密加工，实现与工作寿命和运转性能有关的所需要的形状和表面质量。
精加工和精密加工通常是在两台分别设计用于一特定目的的机床上进行的两个连续的作业。这样做的一个缺点在于，一方面，不同机床的数量大大增加了实现一具体构件的生产所需的投资花费，另一方面，构件相关的制造成本同样因较长的加工时间和中间的传输操作而增加。另一个缺点在于，工件在进行精密加工的机床中的重新夹紧可能造成误差，这已证明对实现所需的制造误差来说是不利因素。
精密加工方法具体包括珩磨。珩磨是一种用粘结的磨粒进行加工、用于改善或改变工件的形状、尺寸精度和表面质量的方法，其刀具恒定地与工件表面接合。珩磨通常是在进行诸如磨削之类的精加工之后用作最终工序。具体说，所谓的超精加工也称作精珩磨。
例如，目前已经有用于磨削的机床和用于超精加工的机床(见1994年美国IMPCO机床公司手册)。除了以上在投资花费和生产花费方面的缺点外，分别用于精加工和精密加工的两个不同机床的原理也造成了相当大的开发花费。
发明内容
因此，本发明是基于这样的目的，即提供一种工件加工方法和装置，利用该方法和装置，工件的几何形状以这样的方式加工，保持其尺寸和形状并提供其所需的表面质量，使工件的生产时间以及相应的单价显著降低。
该目的由以下方法和实施该方法的装置来实现。
在该用于磨削工件、尤其是齿轮机构的轴件的方法中，将工件夹持于加工位置，并且以保持其尺寸和形状的方式对工件的几何形状进行磨削。按照本发明，至少部分地在磨削的同时对至少部分工件表面进行精密加工。该精密加工最好是通过修整来完成。
按照一个示例性的实施例，磨削和精密加工是在工件表面的圆柱形和/或圆锥形部分上进行的。
用于实施本发明的工件磨削方法的装置尤其可用于磨削轴件，例如是齿轮机构的轴。该装置具有一工作主轴头架和一将工件夹持于适当位置的尾座，并具有一磨削装置。该磨削装置具有至少一根磨削主轴，该主轴带有一用于磨削工件的磨轮。工作主轴头架和尾座和/或磨削装置以磨削装置与工件之间受控制的方式可动地设置，以在磨削中实现相对运动，从而产生所需的工件几何形状。按照本发明，该装置具有一精密加工装置，它能根据工件的几何形状以这样的方式移动，即至少部分工件表面能至少部分地在受磨削装置磨削的同时通过该精密加工装置进行精密加工。
按照一个较佳的示例性实施例，该磨削装置和精密加工装置能以这样一种方式运动，即至少有一些时间它们同时与工件接合。
这首次在一台机床上可以对工件进行完整加工、即精加工和精密加工。这就省却了一些操作的外部联系，可省却操作中间的传输过程。由于不再需要安装两台不同的机床来进行精加工和精密加工，因而可显著降低投资需求、总成本以及单价。另外，由于在一定生产面积中在产量相同的情况下，机床数量较少，因而所需要的空间要求就较小。而且，加工和储存时间也因此而得以减少。整个生产可以变得更为一目了然。本发明的其它优点有，由于一台可同时进行精加工和精密加工的机床有相同的机器原理，因而可减少机器供应商的数量。这就使得在维修以及保养方面有显著的优点。
按照本发明的另一个示例性实施例，磨削装置和精密加工装置最好相对于工件的纵轴线而基本设置成彼此相对，使工件被夹持于这两个加工装置之间的位置。这样配置的优点在于，磨削装置和精密加工装置均有运动的自由，而不会互相干扰。另外，通过这样配置磨削装置和精密加工装置，基本可在工件的整个长度上同时对工件进行磨削和精密加工。
按照本发明的另一个示例性实施例，也可将磨削装置和精密加工装置相对于工件的纵轴线而基本设置在工件的同一侧。例如，无论是要精密加工工件的部分表面，或是待加工的工件长度大到足以使精密加工装置和磨削装置在同时与工件接合的过程中不相互干扰，这样配置都是有利的。
在一个实施例中，磨削装置具有一支架，该支架以这样的方式装有两根各具有至少一个磨轮的磨削主轴，即它们能够旋转并位于一共用进给轴线上，因而磨轮能够连续地与工件相接合。尤其是在要用磨削装置来加工工件的不同表面形状，以保持其尺寸和形状时，这种磨削装置是可取的。
精密加工装置最好设计成一精密磨削装置或一修整装置。精密磨削装置和修整装置都是起到实现工件表面或部分工件表面的表面质量的目的，它们是在通常称作精密加工的生产方法范畴内。
附图说明
下面参照附图根据示例性实施例来详细说明本发明的其它优点、特点和应用可能性，附图中：
图1是本发明第一个示例性实施例的装置的平面示意图；
图2是本发明第二个示例性实施例的装置的平面示意图；
图2a表示图2装置的第一根磨削主轴接合于工件上；
图2b表示图2的第二根主轴以及精密加工主轴朝工件进给；以及
图3是本发明第三个示例性实施例的装置的平面示意图。
具体实施方式
图1中所示的是本发明第一个示例性实施例的装置的平面图。在工作主轴头架1与尾座2之间，一工件3被夹持于顶尖20、21之间的适当位置。在这种情况下，工件3的纵轴线与工作主轴头架1和尾座2的主轴纵轴线对齐。工作主轴头架1和尾座2设置成可以在一可动磨削台(未图示)上沿一CNC轴线Z1移动。在工作主轴头架/工件/尾座结构的一侧设有一磨削主轴头架23。该磨削主轴头架23具有一带有一磨轮15的磨削主轴14。磨削主轴头架23相对于一移动轴线X1设置成可动，目的是朝工件3进给。磨削主轴14的纵轴线可以设置成这样，即它能相对于工件轴线平行或水平地旋转。
代替工件主轴头架1和尾座2，也可以使磨削主轴头架23在Z1轴线方向上移动。在这种情况下，工件主轴头架1和尾座2是固定安装于机架上。在一个基本水平的平面内与磨削主轴头架23相对设置的是一精密加工装置25。
利用该精密加工装置25，根据形状、公差和表面要求对工件3表面进行再次加工，可以在磨轮15与工件3接合的同时进行精密加工。
该精密加工装置25例如具有一超精加工装置。精密加工装置25可以沿两个彼此垂直的CNC轴线X2和Z2移动，因而它能独立于磨削主轴头架23而移动。磨削装置14、15、23和精密加工装置25设置成与工件相对的该示例性实施例的优点在于，可以用磨削装置14、15、23磨削工件3的基本整个表面，同时可用精密加工装置25进行精密加工。
图2表示本发明第二个示例性实施例的的装置的平面图。该示例性实施例的装置尤其可用在工件3的外部轮廓必须用至少两个磨轮来进行加工的情况下。在工作主轴头架/工件/尾座结构的一侧，也是设置一磨削主轴头架24。该磨削主轴头架24带有两个位于同一水平面内的磨削主轴12、23，它们彼此呈一个角度而安装在磨削主轴头架24上。每个磨削主轴12和13装有一磨轮，其形状制成用于加工工件轮廓的相应部分。磨削主轴头架24可以绕点B旋转，因而可以根据生产顺序进给安装在磨削主轴12上的磨轮5或安装在磨削主轴13上的磨轮6。可绕旋转轴线B进行的磨削主轴头架24的旋转运动是通过液压或在CNC控制下实现的。
以类似于图1示例性实施例的方式相对于磨削装置12、13、24设置的是精加工装置25。磨削装置12、13、24，精密加工装置25，以及工作主轴头架/工件/尾座结构的受控制的运动类似于对图1示例性实施例的描述。
在图2a中，磨削主轴头架24的磨削主轴12与工件3相接合，用于通过磨轮5磨削一圆锥形轮廓4。为了总体的清楚起见，磨削主轴头架24和精密加工装置25均未示出。
在图2b中，示出了磨削主轴头架24的带有磨轮6的磨削主轴13以及带有对工件3的修整石9的精密加工装置25的进给。利用磨轮6，在工件3上磨削一圆柱形的轴颈7。同时，工件3的圆锥形轮廓4经受修整操作，以通过修整石9提高表面质量。就工件表面质量而论需要实现高负载构件的场合，使用这种类型的修整石尤为有利。
图3表示本发明第三个示例性实施例的装置的平面图。按照该示例性实施例，磨削装置14、15和精密加工装置25均设置在工作主轴头架/工件/尾座结构的同一侧。磨削装置14、15和精密加工装置25均可在CNC控制下沿各自的轴线X1、Z1和X2、Z2移动。这使得至少部分同时、至少在部分工件表面，使磨轮15和修整石9朝工件3进给，用于磨削和精密加工。为了在磨轮或修整石9与工件3之间产生磨削或精密加工所需的相对移动，磨削装置14、15可以沿轴线X1、Z1的移动，或精密磨削装置25可以沿轴线X2、Z2的移动，并且工作主轴头架/工件/尾座结构安装成固定连接于机架。
尤其是在具有不同直径的圆柱形轴部分的齿轮零件以及例如圆锥形或斜齿轮的场合，使用本发明的装置和方法是有利的，这是因为正常的磨削和精密加工可以至少部分同时地进行，因此可显著地节约成本。

Claims (12)

1.用于磨削一工件的方法，其中，将工件夹持于磨削加工位置；并且，随后以保持其尺寸和形状的方式、在同一夹持状态下对工件的几何形状的一单个表面进行磨削，其特征在于，至少部分地在磨削的同时对工件的至少部分所述表面进行精密加工。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该精密加工是通过修整来完成。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该磨削和精密加工是在工件表面的圆柱形和/或圆锥形部分上进行的。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该工件是一轴件。
5.用来实施权利要求1到4的任一项的方法的、用于磨削一工件(3)的装置，该装置具有一工作主轴头架(1)和一将工件(3)夹持于适当位置的尾座(2)，并具有一磨削装置(14，15，23)，该磨削装置具有至少一根主轴(14)，该主轴带有一用于磨削工件(3)的一单个表面的磨轮(15)，工作主轴头架(1)和尾座(2)和/或磨削装置(14，15，23)以在磨削装置(14，15，23)与工件(3)之间受控制的方式可动地设置，以在磨削中实现相对运动，从而产生所需的工件几何形状，其特征在于，提供有一精密加工装置(25)，它能根据工件(3)的该几何形状以这样的方式移动，即工件(3)的至少部分所述表面能至少部分地在受磨削装置(14，15，23)磨削的同时进行精密加工。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该磨削装置(14，15，23)和精密加工装置(25)能以这样一种方式运动，即至少有一些时间它们同时与工件接合。
7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，该磨削装置(14，15，23)和精密加工装置(25)设置成彼此相对，使工件(3)位于它们中间。
8.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，该磨削装置(14，15，23)和精密加工装置(25)设置在工件(3)的同一侧。
9.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，该磨削装置具有一磨削主轴头架(24)，该主轴头架以这样的方式装有两根所述磨削主轴，每根磨削主轴各具有至少一个磨轮(5，6)，即它们能够旋转并位于一共用进给轴线(X1)上，因而磨轮(12，13)能够连续地与工件(3)相接合。
10.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，该精密加工装置(25)是一精密磨削装置。
11.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，该精密加工装置(25)是一修整装置。
12.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该工件是一轴件。
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