CN100450794C - 机动车用合金车轮的制造方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机动车用合金车轮的制造方法，其中每个车轮(1)设有轮毂(3)和轮圈(5)，该方法考虑用切削机床实现修整操作，该方法包括下述步骤：测量车轮(1)的不平衡；借助于控制单元(35)，检查不平衡是否落在预定的可接受值内；以及发出与不平衡的可接受性相关的信号(A)。

Description

机动车用合金车轮的制造方法和设备
技术领域
本发明涉及合金车轮的制造方法。用切削机床实现修整操作的方法由EP607757所公知。
背景技术
汽车工业中越来越多地采用合金车轮装备轿车和中小型商用车，并且合金车轮特别受到人亲睞，因为除了给予汽车特别迷人的外观以外，合金车轮还具有诸如重量轻且坚固之类的机械特性，这些毫无疑问地优于以传统方式制造的车轮。
合金车轮具有轴，并且包括轮毂、轮圈和中间部分，该轮毂和该轮圈绕该轴同心布置，该中间部分具有把轮毂连接到轮圈的作用，并且制成很大数量的型式，以给予每个车轮与众不同的特点。总体上，中间部分的上述型式可以分类成第一族和第二族，根据第一族，轮毂和轮圈由多个轮辐连接，根据该第二族，轮毂和轮圈由多孔板连接。此外，合金车轮既可以按单件制造，就是说轮毂、轮圈和中间部分由一个通过浇铸或者通过锻造得到的单个件形成，也可以制造成若干件，一般地制造成两个件，就是说轮毂、轮圈的一个部分和中间部分由浇铸或者锻造得到，成为第一件，而轮圈的另一个部分分开地，还是通过浇铸或者锻造，制造成第二件，该第二件此后与该第一件组装在一起。几个件形成的合金车轮一般地定义为复合型。
在这两种情况下，合金车轮的实现都要考虑浇铸铝或者镁的合金以制造未处理的车轮或者构成车轮的件的工艺规程、热处理和使用车床的第一和第二机加工。作为浇铸的取代方案，锻造车轮，并且在锻造后进行热处理。机加工操作的功能是沿轮圈实现具有高公差度的修整表面，以保证与轮胎的完好连接并且在轮毂处与机动车的轴或者半轴的端部在连接区域中完好连接。机加工还有消除毛口和校正由以前的操作得出的任何不精确性的作用。换言之，未经处理的车轮呈现偏心质量，这种偏心质量必须以这样一种方式去除：使得修整过的车轮在使用中在绕其自身的轴线旋转时尽可能地平衡，从而不把振动传递到机动车上。
尽管所述的结果曾被汽车业界接受为满意，然而汽车制造商现在却开始要求合金车轮具有更高的平衡水准，因为一方面汽车制造商出于环保理由有义务减少用于平衡车轮的铅重量，而另一个方面要提供较高的舒适程度。
根据在专利申请EP607,757中所揭示的机动车用合金车轮的制造方法，用一个切削机床实现和修整所述合金车轮。更具体地说，上述方法包括下述步骤：测量所述车轮的不平衡；借助于一个控制单元检查所述不平衡是否低于一个不平衡可接受值；计算要去除的质量和相对于车轮上的一个确定点的相应相位的步骤；所述不平衡由所述质量和所述的相位标识。标识出的质量通过偏移车轮的中心轴利用切削机床去除。
尽管上述方法在平衡合金车轮上前进了一步并且使得能够减少施加到所述车圈的外侧上的铅，却不能够完全地解决前述的问题。事实上，由于通过偏移车轮的中心轴切削车轮，EP607,757的动态不平衡很难得到补偿。
从DE24,55,279公知一种通过使车轮的轮圈变形利用已安装有的轮胎平衡车轮的方法。该技术仅适用于由可延展的材料，例如深拉金属板，制造的车轮。
发明内容
本发明的目的是提供合金车轮的一种制造方法，所述方法可以达到毫无疑问地优于用公知方法所能得到的平衡水准，而不会实质性地增加制造成本。
根据本发明提供的机动车用合金车轮的制造方法，每个车轮各包括轮毂和轮圈。所述方法包括用切削机床实现修整操作。所述方法包括以下步骤：测量所述车轮的不平衡；借助于控制单元检查所述不平衡是否低于不平衡可接受值(M1max；M2max)；计算要去除的质量(M1；M2)和相对于车轮上的确定点的相应相位(F1；F2)，其中，所述不平衡由所述质量(M1；M2)和由相应相位(F1；F2)来标识。所述方法的特征在于：计算第一和第二要去除的质量(M1，M2)和相应的第一和第二相位(F1，F2)，所述第一和第二质量(M1，M2)沿车轮的轴相互分离开。
本发明涉及机动车用合金车轮的一种制造设备。
根据本发明实现的机动车用合金车轮的制造设备，每个车轮各包括轮毂和轮圈。所述设备包括用于进行修整操作的切削机床。所述设备包括：测量所述车轮的不平衡的装置；用于检查所述不平衡是否落在不平衡可接受值(M1max；M2max)内的装置；用于计算要去除的引起所述不平衡的质量(M1；M2)和相对于车轮上的确定点的相应相位(F1；F2)的装置，其中，所述不平衡由所述质量(M1；M2)和由相应相位(F1；F2)来标识。所述设备的特征在于：包括用于计算第一和第二要去除的质量(M1，M2)和相应的相对于车轮的确定点的第一和第二相位(F1，F2)的装置，所述第一和第二质量(M1，M2)沿车轮的轴相互分离开。
附图说明
为了更好地理解本发明，下面参照附图，纯作为一种举例而非限制地，对本发明进行说明。在附图中：
图1是一个轻合金车轮的缩小了比例的一个前视图；
图2是沿图1的剖线II-II的车轮的剖视图；
图3是图2中的车轮的细节的放大了比例的视图；
图4是要从图1的车轮中去除的质量的几何表示的示意图；
图5是方框图，总结了本发明所涉方法的各个阶段；
图6是根据本发明实现的，机加工图1中所示车轮用的切削机床的侧视示意图；
图7是根据本发明的变例的图6中所示的机床的细节的放大了比例的视图；以及
图8是图5中的方框图的变型。
具体实施方式
参照图1和图2，参考符号1总体上表示基本上修整过的车轮，该车轮用已知的浇铸金属合金的工艺或者锻造工艺得到，然后进行热处理和机加工。车轮1包括绕之伸出带有中心孔4的轮毂3的轴2、适用于安装附图中未示出的轮胎的轮圈5，和中间部分6，该中间部分在图示的实例中由七个轮辐7形成，这些轮辐绕轴2均匀地分布并且把轮毂3连接到轮圈5上。在附图中所示的实例中所指的是完全做成一体的车轮1，带有由七个轮辐7形成的中间部分6；当然本发明可以扩展到任何类型的车轮，不论是一体的还是复合的，并且可以扩展到任何类型的中间部分。
如在图3中较清楚地所示，轮圈5呈现侧向由两个环形的边缘9和10限定的实质上圆筒形的壁8，与壁8一起形成适于内装附图中未示出的轮胎的槽11。壁8呈现面对外侧并且沿之将进行平衡车轮1的介入处理的面12。此外，(参见图1和图2)壁8由孔13穿通，所述孔适用于内装附图中所未示的轮胎的气门。
简而言之，根据本发明的方法考虑通过测量不平衡和检查不平衡的可接受性的步骤解决车轮1的不平衡。如果不平衡没有落入认为可以接受的参数范围内，所述方法就计算要去除的质量的坐标并且通过机加工去除该质量。
参照图5，在采集方框14中获得不平衡的特征信号，而在计算方框15中计算不平衡的质量M和相位F。质量M表示平衡车轮要去除的质量，而相位是相对于车轮1的确定的基准点，必须要从之去除质量M的角度基准。在方框16中，从图中未示的存储器提取(将要安装在车轮1上的)气门的质量WV和气门相对于确定点的相位FV。在方框17中进行在假定气门装配在车轮1上的工作条件下的不平衡的模拟，并且计算要去除的模拟质量MS和相关的模拟相位FS。在方框18中，从存储器中提取一个最大可接受的不平衡的值Mmax，并且在方框19中检查质量MS是否低于值Mmax。如果发现是这种条件，在方框20中给出车轮1的可接受性A的信号。相反地，如果没有发现方框19的条件，那么有必要从车轮1去除质量MS。为此目的，在方框21中从存储器提取以下的数据：车轮1的材料比重PR、车轮1的几何形状GR、允许的去除区域ZL和选择用于去除质量MS的机加工的类型LT。
在方框22中，计算要去除的质量MS的几何形状G，而在方框23中相对于基准点计算几何形状G的坐标C。
为了避免在车轮1上进行难看的机加工，沿较大的角度α分布质量MS的几何形状G，如图1中和图4中所示，图4示出要从车轮1去除的质量MS的几何形状G的一个实例。把坐标C传输到一个有数值控制器的切削机床上，该切削机床从车轮1去除质量MS。
所述的方法考虑了不同的实施可能性。第一个可能性包含在切削机床上进行修整操作、在用于测量不平衡的机器上检查该不平衡、必要时计算要去除的质量MS的坐标C以校正不平衡，并且在切削机床上校正不平衡。第二可能的实施方式在于修整操作、检查和可能的坐标C的计算在同一个切削机床上进行，而校正不平衡在另一切削机床上进行的事实。最后，第三个可能的实施方式肯定是最有利的，因为修整操作、不平衡的确定检查和校正不平衡都在单个切削机床上进行。
参照图6，示出适用于操作根据所述用单个机床修整、检查不平衡和必要时校正不平衡的方法的切削机床24。
机床24包括一个基座25和一个框架28，该基座支承工件夹持卡盘26，该卡盘受电动机驱动并且绕轴27旋转，该框架支承相对于框架28沿水平轴线X1移动的滑块29、相对于滑块29沿竖直轴线Z1移动的滑块30，相对于滑块30沿水平轴线X2移动的第三滑块31。滑块31支承绕水平轴线33旋转并且适用于支承刀具34的、电动机驱动的卡盘32。实质上，机床24能够进行铣削和车削操作，也可以同时地进行这两种加工。机床24还包含控制单元35、用于检测静不平衡的传感器36(度计或者速度计)、用于检测卡盘26的角位置的传感器37(编码器)和一个数值控制器38。控制单元25进行在图中的方框内说明的所有的操作，并且把坐标C传输到数值控制器38，数值控制器38根据车轮1的角度移动控制刀具34的移动。
参照图7，机床24装备其它地适用于检测动不平衡的传感器39(压电传感器、测力传感器、加速度计)，这是质量M作用在卡盘26上的扭矩T。图8中的方框图涉及图7中的变例的操作方法。该方法有别于上一个方法的是它考虑在分别接近边缘9和边缘10处与车轮1相交的两个水平面P1和P2上从车轮1去除材料(图7)。
参照图8，示出一个借助于传感器36、37和39探测信号的方框40、一个计算值M、T和F的方框41，即一个对平面P1(图7)计算质量M1和相位F1以及对平面P2(图7)计算质量M2和相位F2的方框；然后在方框43中提取气门的质量值MV和气门的相位FV，并且在方框44中计算有相应相位FS1的质量MS1和有相应相位FS2的质量MS2，作为模拟气门存在的结果。在方框45中从存储器提取可接受性的值M1max和M2max并且在方框46、50和51中相应地与质量MS1和MS2比较。如果MS1和MS2都低于M1max和M2max(参见方框46、51)，方框50就给出一个不平衡接受信号A。如果MS1和MS2不是相应低于M1max和M2max，就以一种与对图5中从方框21至方框23所说明的相类似的方式，计算质量MS1的几何形状G1和坐标C1(方框47、48和49)，并且计算质量MS2的几何形状G2和坐标C2(方框52、53和54)。方框47和52与图5中的方框21等效。如果只有一个条件没有发生，就只计算坐标C1或者坐标C2。如此计算的坐标传输到机床24的数值控制器38(图6)，该机床进行机加工以平衡车轮1。

Claims (15)

1.机动车用合金车轮的制造方法，每个车轮(1)各包括轮毂(3)和轮圈(5)；所述方法包括用切削机床实现修整操作；所述方法包括以下步骤：
测量所述车轮(1)的不平衡；
借助于控制单元(35)检查所述不平衡是否低于不平衡可接受值(M1max；M2max)；
计算要去除的质量(M1；M2)和相对于车轮(1)上的确定点的相应相位(F1；F2)；其中，所述不平衡由所述质量(M1；M2)和由相应相位(F1；F2)来标识，
所述方法的特征在于：计算第一和第二要去除的质量(M1，M2)和相应的第一和第二相位(F1，F2)，所述第一和第二质量(M1，M2)沿车轮(1)的轴(2)相互分离开。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在车轮(1)的工作条件下，计算第一和第二模拟质量(MS1，MS2)和相应的第一和第二相位(FS1，FS2)，所述第一和第二模拟质量(MS1，MS2)沿车轮的轴相互分开；并且
当第一模拟质量(MS1)不低于第一不平衡可接受值(M1max)时，去除第一模拟质量(MS1)；当第二模拟质量(MS2)不低于第二不平衡可接受值(M2max)时，去除第二模拟质量(MS2)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在不平衡不可接受时，从车轮(1)上去除第一和第二模拟质量(MS1，MS2)，以补偿所述不平衡。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在单个切削机床(24)上进行修整机加工工艺、不平衡的检查和可能的第一和第二模拟质量(MS1；MS2)的去除。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其特征在于，根据第一和第二质量(M1，M2)、第一和第二相位(F1，F2)、以及气门的质量(MV)和气门的相位(FV)计算第一和第二模拟质量(MS1，MS2)。
6.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其特征在于，根据车轮(1)的几何形状(GR)和车轮(1)的比重(PR)分别计算第一和第二模拟质量(MS1，MS2)的第一和第二几何形状(G1，G2)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据选取的机加工的类型(LT)计算所述第一和第二模拟质量(MS1，MS2)的第一和第二几何形状(G1，G2)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，确定所述第一和第二几何形状(G1，G2)相对于车轮(1)上的基准点的第一和第二坐标(C1，C2)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，把所述第一和第二坐标(C1，C2)传送到切削机床(24)的数值控制器(38)上。
10.机动车用合金车轮的制造设备，每个车轮(1)各包括轮毂(3)和轮圈(5)；所述设备包括用于进行修整操作的切削机床；所述设备包括：
测量所述车轮(1)的不平衡的装置(14、40)；
用于检查所述不平衡是否落在不平衡可接受值(M1max；M2max)内的装置(19；46；50；51)；
用于计算要去除的引起所述不平衡的质量(M1；M2)和相对于车轮(1)上的确定点的相应相位(F1；F2)的装置；所述不平衡由所述质量(M1；M2)和由相应相位(F1；F2)来标识，
所述设备的特征在于：包括用于计算第一和第二要去除的质量(M1，M2)和相应的相对于车轮的确定点的第一和第二相位(F1，F2)的装置，所述第一和第二质量(M1，M2)沿车轮(1)的轴(2)相互分离开。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，包括下述装置，用于计算为了校正车轮(1)在工作条件下的不平衡而要从所述车轮(1)上去除的第一和第二模拟质量(MS1，MS2)和相应的模拟相位(FS1，FS2)。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，包括用于相对于第一和第二不平衡可接受值(M1max，M2max)检查第一和第二模拟质量(MS1，MS2)的不平衡可接受性的装置(19；46；50；51)。
13.根据权利要求11或12所述的设备，其特征在于，包括切削机床，当第一和第二模拟质量(MS1，MS2)中至少之一不低于相应的不平衡可接受值(M1max；M2max)时，所述切削机床从所述车轮(1)去除所述模拟质量(MS；MS1；MS2)以补偿该不平衡。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述切削机床(24)包括：
用于检测不平衡的传感器(36、37；36、37、39)；
控制单元(35)，用于计算第一和第二模拟质量(MS1，MS2)、相应的第一和第二相位(F1，F2)、以及所述第一和第二模拟质量(MS1，MS2)的第一和第二坐标(C1，C2)；以及
适用于获得所述坐标的数值控制器(38)，
所述切削机床(24)适用于进行机加工修整操作、检查不平衡并最终去除第一和第二模拟质量(MS1，MS2)。
15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述切削机床(24)包括：
用于检测动态不平衡的传感器(36、37；36、37、39)；和
用于计算对应于沿所述车轮的轴的第一和第二平面的所述第一和第二质量的装置。
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