CN101670551A - 珩磨方法和珩磨机器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种珩磨加工技术，用于使得施加在珩磨磨石上的负载均匀，它通过使珩磨磨石的往复运动与进给和伸展运动以高精度和特定关系来配合。两个伺服马达用作分别用于心轴往复运动驱动部件和磨石深度切割部件的驱动源，这两个伺服马达相互配合，珩磨磨石的进给和伸展运动被控制为与珩磨工具的升高和降低(往复)运动同步和协调，这样，施加在珩磨磨石上的加工负载可以均匀。因此，在并不改变基本的现有机械元件的情况下，施加在珩磨磨石上的负载可以均匀，且珩磨加工的精度可以稳定，并提高精度。

Description

珩磨方法和珩磨机器

技术领域

本发明涉及珩磨方法和珩磨机器，特别是涉及一种珩磨技术，该珩磨技术通过强制的方式使珩磨磨石以机械切割特定深度进给至工件的内周时进行珩磨。

背景技术

珩磨加工已知为将工件的内周精加工成镜面光滑表面的加工方法。在该珩磨加工中，珩磨磨石和工件设置成相对浮动状态，且珩磨磨石通过旋转运动和往复运动来驱动，珩磨磨石通过弹簧排斥力而伸展，以便精确地对工件的内周进行精加工。

在常规的珩磨加工中，珩磨磨石通过特定力(弹簧排斥力)而压靠工件，且工件的内周逐步切除，但是近来，与在磨削加工中相同，已经发展了用于通过高压或强制切割深度来珩磨的各种珩磨机器，且现在是大的趋势。

这种类型的珩磨机器大致分成：恒定压力加工方法，用于通过液压驱动装置等以特定压力来进给和伸展珩磨磨石；以及强制深度设置(恒定)加工方法，用于通过机械驱动装置使得珩磨磨石以特定切割深度进给和伸展，且在任意方法的珩磨机器中，加工可以通过省略磨削加工等而从通过钻孔机器或穿孔机器进行在先加工立即转变成珩磨加工，也就是，普通的磨削加工和珩磨加工可以组合，且实现高效精确的精加工。

在强制深度设置(恒定)加工方法的珩磨加工中，如前所述，当旋转珩磨磨石通过机械驱动装置而沿工件的轴向方向往复运动时，珩磨磨石从深度设置加工开始以特定切割深度连续进给和伸展，直到通过机械驱动装置来机械加工端部，且在普通加工循环中，珩磨磨石的往复运动(升高和降低冲程运动)以及进给和伸展运动的相互控制在理论上是作用在珩磨磨石的往复运动上，珩磨磨石的进给和伸展运动被设计成通过在降低冲程中在特定冲程处进给而逐步实现，并在升高冲程中停止(例如见日本专利申请公开No.2003-170344)。

不过，在这样的理论控制结构中，实际上如图8中所示，珩磨磨石的往复运动以及进给和伸展运动并不确切同步(不同步)，且该运动相互独立(在图8中，虚线波形表示在珩磨磨石的升高和降低冲程运动中的位置波形，而实线波形表示在珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形。

也就是，理论上，进给和伸展运动控制成这样：在珩磨磨石的每个往复运动冲程中输入珩磨磨石的一个伸展指令(在图8的情况下，伸展指令在珩磨磨石的降低冲程的中间位置输入)，但是实际上，当输入珩磨磨石的伸展指令时，在结构上，珩磨磨石发生运动延迟(时间滞后)，且它并没有特别指明珩磨磨石在一个冲程的哪个位置伸展(向内进给)。

在这样的普通磨石深度切割控制中，通过使得珩磨磨石的进给和伸展运动(深度设置正时、深度设置速度和切割深度)与珩磨磨石的往复运动相关，当珩磨磨石进给和伸展时，突然的负载可能施加在珩磨磨石上，或者在珩磨磨石上的负载可能并不稳定，而是可能明显波动，且珩磨磨石的磨粒可能过多脱落，对于珩磨磨石并不总是理想状态，因此从珩磨精度的稳定性或精度提高的观点来看还需要大幅改进。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种解决这些常规问题的新颖珩磨技术。

本发明的其它目的是提出一种珩磨技术，它能够在强制深度设置(恒定)加工方法的珩磨加工中，通过在珩磨磨石的往复运动以及进给和伸展运动之间非常精确和特定相关地配合，而稳定和提高珩磨加工的精度，并使得均匀的负载施加在珩磨磨石上。

本发明的珩磨方法是珩磨工件的内周的方法，它通过使具有珩磨磨石的珩磨工具沿工件内周的轴向方向往复运动，绕轴线旋转，并使珩磨磨石通过机械驱动装置而以特定切割深度进给和伸展，其中，心轴往复运动驱动伺服马达和深度设置驱动伺服马达分别用作用于使得具有珩磨工具的旋转心轴沿工件内周的轴向方向往复运动的心轴往复运动驱动源，以及用于使珩磨工具进给和伸展的深度切割驱动源，两个伺服马达的运动相互配合，这样，将珩磨磨石的进给和伸展运动控制成与珩磨工具的往复运动同步和协调，以便可以使得施加在珩磨磨石上的加工负载均匀。

优选实施例包括以下结构：

(1)将在珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形控制成与珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调。

(2)将用于使进给和伸展运动与往复运动同步和协调的控制结构控制为预先形成在珩磨工具的升高降低冲程运动中的位置波形以及在珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形，以便使得进给和伸展运动中的位置波形与升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调，并控制心轴往复运动驱动伺服马达和深度设置驱动伺服马达，以便分别以升高和降低冲程运动中的位置波形和珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形来操作。

(3)使得进给和伸展运动中的位置波形与升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调的操作通过在两个位置波形中的时间的开始点和结束点的相互匹配以及在两个位置波形中的位置变化率的相互匹配来执行。

(4)在珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形为正弦波形。

(5)在珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形是三角波形。这里，三角波形是指当珩磨工具的冲程速度均匀时在升高和降低冲程运动中的位置波形(在整个说明书中都是相同意思)。

(6)珩磨磨石的进给和伸展量是在珩磨工具的升高和降低冲程中的每冲程伸展特定量。

本发明的珩磨机器是用于使得具有珩磨磨石的珩磨工具沿工件内周的轴向方向往复运动、绕轴线旋转和珩磨工件内表面的珩磨机器，它包括：旋转心轴，该旋转心轴被支承为可沿工件的内周的轴向方向往复运动，并可绕轴线旋转；心轴旋转装置，用于绕轴线旋转驱动旋转心轴；心轴往复运动装置，用于使旋转心轴沿内周的轴向方向往复运动；珩磨工具，该珩磨工具安装在旋转心轴的前端上，并设有可伸展和可收缩的珩磨磨石，该珩磨磨石具有沿内周的轮表面；磨石深度切割装置，用于使得珩磨工具的珩磨磨石进给和伸展特定切割深度；以及控制装置，用于通过与心轴旋转装置、心轴深度设置装置和磨石深度切割装置相互配合而自动地进行控制，其中，心轴往复运动装置和磨石深度切割装置的驱动源分别由心轴往复运动驱动伺服马达和深度设置伺服马达来实现，控制装置使这两个伺服马达的运动相互配合，这样，珩磨磨石的进给和伸展运动控制成与珩磨工具的往复运动同步和协调，以便使得施加在珩磨磨石上的加工负载可以均匀。

优选实施例包括以下结构。

(1)控制装置设计成控制在珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形，以便与在珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调。

(2)将在控制装置中用于使进给和伸展运动与往复运动同步和协调的控制结构控制为预先形成在珩磨工具的升高降低冲程运动中的位置波形以及在珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形，以便使得进给和伸展运动中的位置波形与升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调，并控制心轴往复运动驱动伺服马达和深度设置驱动伺服马达，以便分别以升高和降低冲程运动中的位置波形和珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形来操作。

(3)在控制装置中使得进给和伸展运动中的位置波形与升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调的操作通过在这两个位置波形中的时间的开始点和结束点的相互匹配以及在这两个位置波形中的位置变化率的相互匹配来执行。

(4)在珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形为正弦波形。

(5)在珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形是三角波形。

(6)珩磨磨石的进给和伸展量是在珩磨工具的升高和降低冲程中的每冲程伸展特定量。

根据本发明，心轴往复运动驱动伺服马达和深度设置驱动伺服马达分别用作用于使得具有珩磨工具的旋转心轴沿工件内周的轴向方向往复运动的心轴往复运动驱动源以及用于珩磨工具的珩磨磨石的进给和伸展的深度切割驱动源，且两个伺服马达的运动相互配合，这样，珩磨磨石的进给和伸展运动控制为与珩磨工具的往复运动同步和协调，以便使得施加在珩磨磨石上的加工负载可以均匀，因此可以获得以下效果，在强制深度设置(恒定)加工方法中，在不改变基本的现有机械元件的情况下(不需要增加传感器或其它附加机构)，珩磨磨石的往复运动以及进给和伸展运动可以非常精确地以特定关系配合，且施加在珩磨磨石上的负载可以均匀，该珩磨技术能够使精确性稳定，并可以提高珩磨加工的精度。

(1)延长珩磨磨石的寿命

根据本发明，心轴往复运动驱动伺服马达和深度设置驱动伺服马达的运动相互配合，且珩磨磨石的进给和伸展运动与珩磨工具的往复运动同步和协调，这样，施加在珩磨磨石上的加工负载可以均匀，因此，当进给和伸展珩磨磨石时不会使过大负载施加在珩磨磨石上，且珩磨磨石实现了柔和的进给和伸展运动。

具体地说，当珩磨磨石的进给和伸展量在珩磨工具的一个升高和降低冲程中固定时，它可以伸展固定切割深度，因为珩磨磨石的进给和伸展可以根据珩磨工具的冲程速度来进行，因此可以抑制珩磨磨石的磨粒脱落，且珩磨磨石的寿命可以大大延长，并实现了长寿命的珩磨磨石。

(2)精度的稳定性

如上所述，当珩磨磨石进给和伸展时，在珩磨磨石上不会施加过大负载，且施加在珩磨磨石上的负载均匀且无变化，因此珩磨加工的精度稳定，并提高了精度。

(3)孔形状的控制

珩磨磨石的进给和伸展运动控制为与珩磨工具的往复运动同步和协调，珩磨磨石的进给和伸展运动可以根据珩磨工具的往复运动冲程位置而以所需位置执行，且工件的加工孔形状可以根据需要而控制。

(4)孔形状的校正

因为工件的加工孔形状可以进行控制，因此工件的加工孔形状可以被适当地校正。

通过结合附图以及在附加权利要求中表示的新颖因素来阅读下面的详细说明，将充分了解本发明的这些和其它目的和特征。

附图说明

图1是表示本发明优选实施例1的珩磨机器的概要结构的局部剖正视图。

图2是表示珩磨机器的磨石深度切割部分的放大正剖图。

图3是珩磨机器的装置控制部分的结构的方框图。

图4是装置控制部分中的伺服控制部分的结构的方框图。

图5是用于解释在装置控制部分的控制中使得珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形与珩磨工具的升高和降低冲程中的位置波形同步和协调的定义的曲线图。

图6是表示在珩磨工具的升高和降低冲程运动以及珩磨机器中的珩磨磨石的进给和伸展运动之间的关系的曲线图。

图7是表示在本发明优选实施例3中在珩磨机器中珩磨工具的升高和降低冲程运动以及珩磨磨石的进给和伸展运动之间的关系的曲线图。

图8是表示在常规珩磨机器中珩磨工具的升高和降低冲程运动以及珩磨磨石的进给和伸展运动之间的关系的曲线图。

具体实施方式

下面将参考附图具体地介绍本发明的优选实施例。

图1至7表示了本发明的优选实施例，其中，相同结构部件或元件在全部附图中以相同参考标号表示。

优选实施例1

图1中表示了本发明的珩磨机器，具体而言，该珩磨机器用于对工件W的筒形加工孔的内周Wa进行机加工，主要包括在前端处有珩磨工具1的旋转心轴2、心轴旋转驱动部件(心轴旋转装置)3、心轴往复运动驱动部件(心轴往复运动装置)4、磨石深度切割部分(磨石深度切割装置)5和装置控制部分(控制装置)6。

珩磨工具(或珩磨头)1可拆卸地装配在旋转心轴2的前端上，也就是在底端2a处。

如图2中所示，这种珩磨工具1的内部包括：多个珩磨磨石10。10、......，这些珩磨磨石布置成沿径向方向自由伸展和收缩；锥形杆11，用于伸展和收缩这些珩磨磨石10、10、......；以及复位弹簧(未示出)，用于使珩磨磨石10、10、......复位。

各珩磨磨石10具有沿工件W内周Wa的轮表面10a。锥形杆11布置成可沿珩磨工具1的垂直方向运动，且它在前端处的楔形体11a是轮伸展部件，用于按压各珩磨磨石10的轮基部10b；锥形杆11在上部部分中的基部杆11b与后面将介绍的轮伸展杆35连接。尽管图中未示出，珩磨磨石10、10、......总是通过复位弹簧而沿收缩方向被弹性压迫。

珩磨磨石10、10、......通过锥形杆11的升高运动而伸展和打开，并通过复位弹簧以及锥形杆11的升高运动而收缩和关闭。

旋转心轴2在它的底端处具有珩磨工具1，它还与心轴旋转驱动部件3连接，该心轴旋转驱动部件3包括心轴驱动轴15、动力传动部件25a至25c、驱动马达16等；该旋转心轴2还与心轴往复运动驱动部件4连接，该心轴往复运动驱动部件4包括滑动主体18、进给丝杠机构19、驱动马达20等。

换句话说，旋转心轴2被可旋转地支承在滑动主体18上，该滑动主体18通过导轨22而升高和引导，并由进给丝杠机构19和驱动马达20(作为升高驱动源)驱动和与它们连接，由此组成心轴往复运动驱动部件4。

导轨22在机器本体21上沿竖直方向平直延伸，且滑动主体18的滑动部件18a被可滑动地引导和支承在该导轨22上。进给丝杠机构19的螺母本体19a成一体地连接和固定在滑动主体18的滑动部件18a中，且该螺母本体19a在机器本体21上沿竖直方向竖直地延伸，并螺纹连接成可沿竖直方向相对于可旋转支承的进给丝杠19b来回运动。进给丝杠19b的上端由驱动马达20的马达轴20a驱动并通过连接件23而与该马达轴20a连接。该驱动马达20是伺服马达，该伺服马达成一体地包括位置检测传感器73例如旋转编码器，且驱动马达20的旋转量由该位置检测传感器73来检测。

通过驱动马达20的马达轴20a的旋转和驱动，球(ball)丝杠机构19的进给丝杠19b旋转，与螺母本体21b成一体的滑动主体18沿竖直方向运动，且通过该滑动体18，旋转心轴2(也就是珩磨工具1)升高和降低。珩磨工具1的升高和降低运动由内置于驱动马达20内的位置检测传感器73来检测，检测的结果发送至装置控制部件6的心轴往复运动控制部件71，如后面所述。

旋转心轴2的上端部分2b由心轴旋转驱动部件3驱动并与它连接。也就是，旋转心轴2的上端部分2b与可旋转地布置在机器本体21的头部部分21a上的心轴驱动轴15花键配合，并与该花键驱动轴15连接，以便可沿竖直方向(轴向方向)相对运动和可整体旋转。

具体地说，旋转心轴2的上端部分2b通过旋转花键装置24而可沿垂直方向滑动地支承在机器本体21的头部部分21a上，并同轴地、成一体地和可旋转地连接在心轴驱动轴15上。

心轴驱动轴15设有传动滑轮25a，该传动滑轮25a通过传动皮带25b而与安装在驱动马达16的马达轴16a上的传动滑轮25c连接。该驱动马达16例如为伺服马达，该伺服马达成一体地包括位置检测传感器63例如旋转编码器，且驱动马达16的旋转量由该位置检测传感器63来检测，并由此检测珩磨工具1的旋转运动。

通过驱动马达16的旋转和驱动，旋转心轴2(也就是珩磨工具1)通过心轴驱动轴15而旋转和驱动。珩磨工具1的旋转运动由内置于驱动马达16中的位置检测传感器63来检测，且检测结果发送给后面将介绍的装置控制部件6的心轴旋转驱动部件61。

磨石深度切割部件5用于使珩磨磨石10、10、......进给特定切割深度，并主要包括(如图1和3中所示)磨石深度切割驱动部件(深度设置驱动装置)30和磨石深度切割控制部件(深度设置控制装置)62。

轮深度设置驱动部件30使得珩磨磨石10、10、......机械进给特定切割深度，且它特别包括珩磨工具1的锥形杆11(图2)、轮伸展杆35(图2)、深度设置驱动机构36和驱动马达37。

轮伸展杆35(尽管未特别示出)可沿轴向方向(竖直方向)运动地布置在位于旋转心轴2的下半部分中的轴孔内，且它的底端部分35a与锥形杆11的基部杆11b连接(见图2)，它的上端部分(未示出)与深度设置驱动机构36连接。

深度设置驱动机构36使得轮伸展杆35沿竖直方向(轴向方向)运动，并主要包括(与现有技术中相同)：从动器40，该从动器40与轮伸展杆35连接；以及驱动丝杠轴部件41，用于使从动器40竖直地运动。

从动器40布置在旋转心轴2上并可沿竖直方向相对滑动，它沿垂直方向成一体地与布置在旋转心轴2中的轮伸展杆35连接。

从动器40与驱动丝杠轴部件41接合，以便通过与它固定成一体的内螺纹部件(未示出)而沿垂直方向自由来回调节。该驱动丝杠轴部件41可旋转地并且与旋转心轴2平行地被支承在滑动主体18上。

驱动丝杠轴部件41与深度设置驱动轴42接合，该深度设置驱动轴42可旋转地布置在机器本体21的头部部分21a中。具体地说，深度设置驱动轴42被支承为与驱动丝杠轴部件41平行，且它的上端部分42a与可旋转地布置在机器本体21的头部部分21a中的齿轮机构43的旋转齿轮轴43a花键配合，并与该旋转齿轮轴43a连接成可沿垂直方向相对运动和可成一体地旋转。

具体地说，深度设置驱动轴42的上端部分42a通过旋转花键装置44而可沿垂直方向滑动地支承在机器本体21的头部部分21a上，并与旋转齿轮轴43a同轴连接和成一体地旋转。该旋转齿轮轴43a与齿轮43b接合，该齿轮43b成一体地安装和固定在驱动马达37的马达轴37a上。另一方面，深度设置驱动轴42通过齿轮机构44而由驱动丝杠轴部件41的上端部分41a驱动并与它连接。

驱动马达37例如是伺服马达，它成一体地包括位置检测传感器64，例如旋转编码器，且驱动马达37的旋转量由位置检测传感器64来检测，由此检测珩磨工具1的珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动。

通过驱动马达37的马达轴37a的旋转和驱动，深度设置驱动轴42进行旋转，驱动丝杠轴部件41进行旋转，且与它接合成自由来回调节的从动器40在旋转心轴2上相对地上下运动。也就是，在从动器40的下降运动中，成一体形成的轮伸展杆35向下推动锥形杆11，且珩磨磨石10、10、......伸展。另一方面，在从动器40的升高运动以及轮伸展杆35的升高运动中，珩磨磨石10、10、......通过在珩磨工具1中的复位弹簧(未示出)而收缩和关闭。珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动由内置于驱动马达20中的位置检测传感器64来检测，且检测结果发送给后面将介绍的装置控制部件6的磨石深度切割控制部件62。

装置控制部件6通过与珩磨机器的控制部件3、4、5的运动相互配合而自动控制，并特别是主要包括微计算机例如CPU、ROM、RAM和I/O接口。

装置控制部件6储存用于执行珩磨加工的加工程序和其它数据，并主要包括(如图3中所示)：主控制部件70；心轴旋转控制部件61，用于控制作为心轴旋转驱动部件3的驱动源的驱动马达16；心轴往复运动控制部件71，用于控制作为心轴往复运动驱动部件4的驱动源的驱动马达(用于心轴往复运动驱动的伺服马达)20；以及磨石深度切割控制部件62，用于控制作为磨石深度切割部件5的驱动源的驱动马达(用于磨石深度切割的伺服马达)37。

主控制部件70储存用于驱动部件3、4、5的驱动源16、20、37的驱动所需的各种信息，例如珩磨工具1的转速和升高降低速度、或者珩磨磨石10、10、......的参考位置(冲程位置)P₁、P₂和冲程宽度S(见图2)、或者深度设置速度和深度设置正时，这些信息作为NC(数字控制)数据或通过操作面板的键盘等而输入并且被适当地并且选择性地设置，控制部件61、62、71根据该数据来控制。

特别是，心轴旋转控制部件61、心轴往复运动控制部件71和磨石深度切割控制部件62是包括算术部件80和马达控制部件81的伺服放大器(如图4所示)，且来自位置检测传感器63、73、64(例如旋转编码器，用于检测驱动马达16、20、37的马达轴16a、20a、37a的转数)的各检测信号反馈和提供给算术部件80，且该算术部件80使得输入的检测值(转数)与来自主控制部件70的命令值(转数)进行比较和计算，并将与检测值和命令值的误差成比例的电功率提供给驱动马达16、19、37，以便根据计算结果来在检测值和命令值之间匹配。

特别是，心轴往复运动控制部件71和磨石深度切割控制部件62根据来自主控制部件70的指令来操作，且驱动马达20和37的运动相互配合，这样，珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动将与珩磨工具1的往复运动同步和协调，以便使得施加在珩磨磨石10、10、......上的加工负载均匀。

也就是，根据来自主控制部件70的指令，磨石深度切割控制部件62控制磨石深度切割驱动部件(深度切割装置)30的磨石深度切割伺服马达37，从而使得施加在珩磨磨石10、10、......上的加工负载均匀。

更具体地说，在珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动中的位置波形控制为与珩磨工具1的升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调，且珩磨磨石10、10、......的进给和伸展速度控制为与珩磨工具1的升高和降低冲程速度成比例。

这样，通过同步和调节两个位置波形，当珩磨工具1和珩磨磨石10、10、......的定位非常精确地控制时，珩磨磨石10、10、......的进给和伸展速度可以与珩磨工具1的升高和降低冲程速度协调。

这里，珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动中的位置波形与珩磨工具1的升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调可以确定如下。

参考图5，在珩磨工具1的升高和降低冲程运动中的位置波形中从上端位置P₁至底端位置P₂(见图2)或者从底端位置P₂至上端位置P₁的位置变化量(珩磨工具1沿轴向方向的变化量)(也就是每个冲程的冲程宽度S，见图2)和冲程时间t(见图5中的a)以及在珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动中的位置波形中每个冲程时间t的位置变化量(也就是磨石深度切割量D，珩磨工具1沿径向方向的改变量，见图5中的b)将根据要加工的工件W的材料和设计条件而通过加工条件来确定。

这时，在两个位置波形中，当位置变化速率在冲程时间t的位置变化量S和D中相同时定义为“协调”，且当在两个位置波形中的每个冲程的开始点t₁和结束点t₂的时间彼此相同时定义为“同步”。这时，当符号+和-为在位置变化量S和D中相反时，将在位置变化速率相同时定义为“协调”。

在所示优选实施例中，如图6中所示，在珩磨工具1的升高和降低冲程运动中的位置波形是正弦波形(图6中的虚线波形)，在珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动中的位置波形是相同的正弦波形(图6中的实线波形)，且珩磨磨石10、10、......的伸展正时和伸展速度与珩磨工具1的升高和降低冲程运动同步和协调。也就是，如图6中所示，珩磨磨石10、10、......的进给和伸展量为珩磨工具1的每个升高和降低(往复)运动冲程的特定伸展量，当珩磨工具1的升高和降低冲程速度为零时，珩磨磨石10、10、......的进给和伸展速度也为零，当珩磨工具1的升高和降低冲程速度最大时，珩磨磨石10、10、......的进给和伸展速度也最大。

在用于使珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动与珩磨工具1的往复运动同步和协调的特定控制结构中，预先产生在珩磨工具1的升高和降低冲程运动中的位置波形以及在珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动中的位置波形，在进给和伸展运动中的位置波形与升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调，且用于心轴往复运动驱动部件4的心轴往复运动驱动的伺服马达20和用于磨石深度切割驱动部件30的磨石深度切割的伺服马达37分别通过在升高和降低冲程运动中的位置波形和在珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形来控制。

换句话说，预先产生在珩磨工具1的升高和降低冲程运动中的位置波形(升高和降低冲程轴线的运动位置波形，在所示实例中，进给丝杠机构19)和在珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动中的位置波形(轮伸展杆35的运动位置波形)，并控制成使得进给丝杠机构19(用于心轴往复运动驱动的伺服马达20)和轮伸展杆35(用于磨石深度切割的伺服马达37)可以分别通过这些位置波形来操作。在这种情况下，冲程宽度S相对于升高和降低冲程合适设置，且发出指令，以便使冲程宽度S不受升高和降低冲程运动中的位置波形(在所示优选实施例中为正弦波形)影响。换句话说，在进给和伸展运动中，珩磨工具1的每冲程伸展量固定并合适设置(以防止加工循环时间的波动)，并发出指令，以便使伸展量不受进给和伸展运动中的位置波形(在所示优选实施例中为正弦波形)影响。在这些运动位置波形中，在进给和伸展运动中的位置波形与在升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调。

在这种情况下，在进给和伸展运动中的位置波形与升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调时，在这些运动位置波形中的开始点和结束点的时间相互匹配，且在两个位置波形中的位置变化速率相互匹配。

因此，预先产生在珩磨工具1的升高和降低冲程运动中的位置波形以及在珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动中的位置波形，这些位置波形同步和协调，且珩磨工具1的冲程运动和珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动同时地控制，以便遵循这些位置波形，两个运动可以完全同步和协调，并可以有效防止在两个运动之间的时间滞后。

通过以与珩磨工具1的升高和降低冲程的速度变化相同的正弦波形和相同正时(也就是同步和协调)来进给和伸展珩磨磨石10、10、......，珩磨磨石10、10、......和工件W的加工孔的内周Wa的接触表面的压力(也就是每冲程施加在珩磨磨石10、10、......上的负载)将分散和平均。

例如，在图8所示的常规加工循环中，对于珩磨工具1的升高和降低冲程运动，监测该升高和降低冲程运动，且根据速度变化，珩磨磨石10、10、......逐步进给和伸展(珩磨工具1的升高和降低冲程运动的每冲程进行的一个进给和伸展运动)，但是它并不与珩磨工具1的升高和降低(往复)运动确切同步和协调，并产生时间滞后，例如，当珩磨工具1的升高和降低冲程速度为零时，珩磨磨石10、10、......的进给和伸展速度最大，这时，由试验已知，珩磨磨石10、10、......和工件W的加工孔的内周Wa的接触表面的压力瞬间增加。

在本发明的优选实施例中，因为伺服马达20、37提供为心轴往复运动驱动部件4和磨石深度切割部件5的驱动源，因此在珩磨工具1的升高和降低冲程中的每冲程时间分成多个部分(在所示优选实施例中为2048个部分)，且珩磨工具1的升高和降低冲程位置以及珩磨磨石10、10、......的进给和伸展位置在多个分开部分的各时间点都相互定位，珩磨磨石10、10、......平滑伸展，并实现珩磨磨石10、10、......的轻柔伸展。也就是，例如与图8所示的普通加工循环相比，在该普通加工循环中，珩磨工具1的升高和降低冲程运动的每冲程进行一个进给和伸展运动，而在本发明的优选实施例中，珩磨工具1的升高和降低冲程运动的一个冲程分成2048个部分，也分割进给和伸展运动，且当进给珩磨磨石10、10、......时施加在轮上的压力有效地分散。

例如，在所示优选实施例中，冲程宽度S为50mm，冲程速度为15m/min，升高和降低冲程的一个往复运动时间为0.4秒，该0.4秒分成2048个部分并进行控制。

因此，在具有这种结构的珩磨机器中，心轴旋转驱动部件3、心轴往复运动驱动部件4和磨石深度切割部件5的运动通过装置控制部件6而相互配合和自动控制，且珩磨工具1在均匀珩磨加工中(珩磨加工方法)在整个珩磨区域(也就是图2中的冲程宽度S)以特定切割深度在支承于工件保持夹具8上的工件W的内周Wa上操作。

也就是，珩磨工具1通过心轴旋转驱动部件3而绕工件W的内周Wa的轴线旋转，并通过心轴往复运动驱动部件4而沿工件W的内周Wa的轴线往复运动，且珩磨磨石10、10、......通过磨石深度切割部件5而进给和伸展特定切割深度，由此工件W的内周Wa通过珩磨来加工。

这时，珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动与驱动马达20和37的运动相互配合，并控制为与珩磨工具1的升高和降低(往复)运动同步和协调，这样，施加在珩磨磨石10、10、......上的加工负载可以均匀(见图5)。

因此，根据本发明优选实施例的珩磨加工方法，用于心轴往复运动驱动的伺服马达和用于深度切割驱动的伺服马达分别用作心轴往复运动驱动部件4的驱动马达20和轮深度切割部件(轮深度切割装置)5的驱动马达37，且这两个伺服马达的运动相互配合，且珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动控制为与珩磨工具1的升高和降低(往复)运动同步和协调，这样，施加在珩磨磨石10、10、......上的加工负载可以均匀，因此获得以下效果，在这种强制深度设置(恒定)珩磨加工中，在不改变基本的现有机械元件的情况下，进给和伸展运动可以与珩磨磨石10、10、......的往复运动非常精确地以特定关系配合，且施加在珩磨磨石10、10、......上的加工负载可以基本均匀，该珩磨技术能够使珩磨加工的精确性稳定，并可以提高精度。

(a)延长珩磨磨石10、10、......的寿命

根据本发明优选实施例的珩磨方法，如上所述，用于心轴往复运动驱动的伺服马达20和用于深度设置驱动的伺服马达37的相互配合，且珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动控制为与珩磨工具1的升高和降低(往复)运动同步和协调，这样，施加在珩磨磨石10、10、......上的加工负载可以均匀，因此，当进给和伸展珩磨磨石10、10、......时不会使突然的负载施加在珩磨磨石10、10、......上，且珩磨磨石实现了柔和的进给和伸展运动。

具体地说，当珩磨磨石10、10、......的进给和伸展量在珩磨工具1的一个升高和降低冲程中固定时，它可以伸展固定切割深度，因为珩磨磨石10、10、......的进给和伸展可以根据珩磨工具1的冲程速度来进行，因此在珩磨磨石10、10、......上不会施加突然的负载，并可以抑制珩磨磨石10、10、......的磨粒脱落，且珩磨磨石10、10、......的寿命可以大大延长，并实现了长寿命的珩磨磨石10、10、......。

换句话说，珩磨工具1的快的冲程速度意味着用于每个单元时间通过珩磨磨石10、10分割工件W的距离长，每个单元时间珩磨磨石10、10的磨料颗粒的脱落显著。在该优选的实施例中，深度设定速度在珩磨磨石10、10的磨料颗粒显著脱落的位置增大，且深度设定速度在珩磨磨石10、10的磨料颗粒不显著脱落的位置减小，因此施加到珩磨磨石10、10的压力负载被有效地分散和平均。

(b)精度的稳定性

如上所述，当珩磨磨石10、10、......进给和伸展时，在珩磨磨石10、10、......上不会施加突然的负载，且施加在珩磨磨石10、10、......上的负载均匀且无变化，因此珩磨加工的精度稳定，并提高了精度。

(c)孔形状的控制

珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动控制为与珩磨工具1的升高和降低(往复)运动同步和协调，珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动可以根据珩磨工具1的升高和降低(往复运动)冲程位置而以所需位置执行，且工件W的加工孔形状可以按需要控制。

优选实施例2

图7中表示了该优选实施例，它与优选实施例1类似，除了在珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动中的位置波形有所变化。

也就是，在该优选实施例中，在珩磨工具1的升高和降低冲程运动中的位置波形为三角波形(图7中虚线波形)，在珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动中的位置波形为线性波形，以便与该三角波形同步和协调(图7中的实线波形)。

更具体地说，珩磨工具1的升高和降低冲程速度是在升高冲程和降低冲程中的特定均匀冲程，而珩磨磨石10、10、......的进给和伸展量设置为珩磨工具1的升高和降低(往复)运动的每冲程特定切割深度，进给和伸展速度控制为特定均匀速度。

其它结构和作用与优选实施例1中相同。

前述优选实施例1和2表示了本发明的优选实施例，但是本发明并不局限于这些优选实施例，而是可以在它的范围内变化和改变设计。例如可以有下面的变化形式。

在珩磨工具1的升高和降低冲程运动中的位置波形以及在珩磨磨石10、10、......的进给和伸展运动中的位置波形并不局限于所示优选实施例中所示的形状(图5和图6)，只要与珩磨工具1的往复运动同步和协调即可，例如，珩磨工具1的升高和降低冲程运动中的位置波形可以为调制波形。

在本发明的详细说明中所述的特定实施例是图示和非限制的，且因为本发明的范围由附加权利要求确定，而不是由前面的实施例所述来确定，因此落在权利要求的边界范围内的所有变化或者等效物都将包含在权利要求中。

Claims (14)

1.一种珩磨工件内周的珩磨方法，通过使具有珩磨磨石的珩磨工具沿工件内周的轴向方向往复运动，绕轴线旋转，并使珩磨磨石通过机械驱动装置而进给和伸展特定切割深度，

其中，心轴往复运动驱动伺服马达和深度设置驱动伺服马达分别用作用于使得具有珩磨工具的旋转心轴沿工件内周的轴向方向往复运动的心轴往复运动驱动源，以及用于使珩磨磨石进给和伸展的深度切割驱动源，以及

两个伺服马达的运动相互配合，这样，珩磨磨石的进给和伸展运动被控制成与珩磨工具的往复运动同步和协调，以便能够使得施加在珩磨磨石上的加工负载均匀。

2.根据权利要求1所述的珩磨方法，其中：

在珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形被控制为与珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调。

3.根据权利要求2所述的珩磨方法，其中：

用于使进给和伸展运动与往复运动同步和协调的控制结构被控制为预先形成在珩磨工具的升高降低冲程运动中的位置波形以及在珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形，以便使得进给和伸展运动中的位置波形与升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调，并控制心轴往复运动驱动伺服马达和深度设置驱动伺服马达，以便分别以升高和降低冲程运动中的位置波形和珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形来操作。

4.根据权利要求3所述的珩磨方法，其中：

使得进给和伸展运动中的位置波形与升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调的操作通过在这两个位置波形中的时间的开始点和结束点的相互匹配、以及在这两个位置波形中的位置变化率的相互匹配来执行。

5.根据权利要求2所述的珩磨方法，其中：

在珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形为正弦波形。

6.根据权利要求2所述的珩磨方法，其中：

在珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形是三角波形。

7.根据权利要求2所述的珩磨方法，其中：

珩磨磨石的进给和伸展量是在珩磨工具的升高和降低冲程中的每冲程伸展特定量。

8.一种珩磨机器，用于使得具有珩磨磨石的珩磨工具沿工件内周的轴向方向往复运动、绕轴线旋转和由珩磨磨石珩磨工件内表面，它包括：

旋转心轴，该旋转心轴被支承为可沿工件的内周的轴向方向往复运动，并可绕轴线旋转；

心轴旋转装置，用于绕轴线旋转驱动旋转心轴；

心轴往复运动装置，用于使旋转心轴沿内周的轴向方向往复运动；

珩磨工具，该珩磨工具安装在旋转心轴的前端上，并设有可伸展和可收缩的珩磨磨石，该珩磨磨石具有沿内周的轮表面；

磨石深度切割装置，用于使得珩磨工具的珩磨磨石进给和伸展特定切割深度；以及

控制装置，用于通过与心轴旋转装置、心轴往复运动装置和磨石深度切割装置相互配合而自动地进行控制，

其中，心轴往复运动装置和磨石深度切割装置的驱动源分别由心轴往复运动驱动伺服马达和深度设置伺服马达来实现，并且

控制装置使这两个伺服马达的运动相互配合，这样，珩磨磨石的进给和伸展运动被控制成与珩磨工具的往复运动同步和协调，以便使得施加在珩磨磨石上的加工负载能够均匀。

9.根据权利要求8所述的珩磨机器，其中：

控制装置设计成控制在珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形，以便与在珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调。

10.根据权利要求9所述的珩磨机器，其中：

在控制装置中用于使进给和伸展运动与往复运动同步和协调的控制结构被控制为预先形成在珩磨工具的升高降低冲程运动中的位置波形以及在珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形，以便使得进给和伸展运动中的位置波形与升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调，并控制心轴往复运动驱动伺服马达和深度设置驱动伺服马达，以便分别以升高和降低冲程运动中的位置波形和珩磨磨石的进给和伸展运动中的位置波形来操作。

11.根据权利要求10所述的珩磨机器，其中：

在控制装置中使得进给和伸展运动中的位置波形与升高和降低冲程运动中的位置波形同步和协调的操作通过在这两个位置波形中的时间的开始点和结束点的相互匹配以及在这两个位置波形中的位置变化率的相互匹配来执行。

12.根据权利要求9所述的珩磨机器，其中：

在珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形为正弦波形。

13.根据权利要求9所述的珩磨机器，其中：

在珩磨工具的升高和降低冲程运动中的位置波形是三角波形。

14.根据权利要求9所述的珩磨机器，其中：

珩磨磨石的进给和伸展量是在珩磨工具的升高和降低冲程中的每冲程伸展特定量。

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