CN101815597B - 用于工件的精加工的装置 - Google Patents

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Abstract

用于工件的精加工的装置，最好用于内燃机的曲轴箱中的气缸孔的珩磨和/或精镗孔，其中在模块(1)内在两个彼此相对的纵向侧上分别设置有一个或者两个能够水平移动的加工单元(10、11、12、13)以用于珩磨和/或精镗孔，其中每个加工单元(10、11、12、13)具有主轴(100)、用于产生所述主轴(100)的摆动式直线往复运动且用于将所述加工单元移动至工作位置的驱动装置、带有刚性轴的刀夹(8)和用于所述加工刀具的径向进给的进给装置(60、61、62、63、64)，并且在装有所述加工单元(10、11、12、13)的所述纵向侧之间设有从端侧可进入的工作室(7)，其中在所述模块(1)的后端侧上至少一个刀库(30、31)与所述加工单元(10、11、12、13)相关联。

Description

用于工件的精加工的装置
技术领域
本发明涉及一种用于工件的精加工的装置，最好用于内燃机的曲轴箱中的气缸孔的珩磨和/或精镗孔。
背景技术
目前有不同的珩磨方法，例如尖端珩磨、摩擦珩磨、滑动珩磨、自由珩磨、位置珩磨、电刷珩磨、激光结构化等。所有方法的不同之处在于刀具、转速、摆动速度以及必要时刀具的构造及其进给。对于每种珩磨方法有不同的珩磨机。例如在位置珩磨中，在同步的刚性主轴轴承时需要达2000min-1的珩磨刀具转速。反之，对于最终珩磨/平台珩磨在铰接刀夹时需要约300min-1的转速。如果由于材料的改变或者构件的改变而更换珩磨方法，必须改装机器或者使用其它珩磨机。
已知的是，设有多个不同的工作站，其中每个工作站构造为执行至少一个工作步骤并且设有至少一个部分作为用于执行珩磨操作的珩磨站(DE 10 2004 053 503 A1)。
发明内容
本发明的目的是提供一种自给自足的加工单元，其具有尽可能多的不同加工方法，但是在不改装的情况下能够执行至少上述类型的不同珩磨方法和精镗孔(也称为精螺旋)。该单元应当尤其应用于内燃机的曲轴箱中的气缸孔。
根据本发明该目的能够通过权利要求中给出的特征实现。
当设有达四个构成用于珩磨和/或精镗孔的加工单元时，精加工孔的重要方法一体化在模块中，要么依次在工件上完成达四个加工过程，要么能够同时加工两个或者更多的孔。在第一种所述情况中如此节省加工时间，即在加工站上通过第一加工单元完成第一加工过程(例如预珩磨或者精镗孔)，第二加工单元已经从刀库拿起第二加工过程(例如最终珩磨)需要的刀具。由于两个加工单元的紧密关联(在纵向侧上或者纵向侧附近)，这对于两个加工站或者加工平台的其中一个且对于两个刀库的其中一个是可能的。布置结构如此构造，使得沿着纵向侧设置的加工单元不仅在与该纵向侧关联的加工站上能够抓取而且在与该纵向侧关联的刀库上能够抓取。
加工单元具有以下部件：
a)马达旋转驱动的主轴，
b)共同驱动装置，用于加工时的主轴摆动和主轴在工作位置中的运动，以实现所述摆动，
c)刀夹，具有以刚性的方式固定于主轴的轴和加工时主轴的不变的悬臂(由于作用的弯矩从垂直方向偏转)
d)进给装置，用于加工刀具的径向进给(例如珩磨条托架、精镗孔切削刃)
该加工单元适合于执行所有的珩磨方法。例如也能够通过模块中的设有不同刀具的四个加工单元在同一个工件上依次执行或者在两个相同的工件上同时执行例如预珩磨(或者精镗孔)、最终珩磨(例如也是位置珩磨)、表面的激光结构化并且然后必要时执行倒角。
因此建议一种整套的、自给自足的、灵活的、模块化的加工单元，该加工单元一方面能够完全加工独立的且多个工序需要的工件，但也能够在最短的装配时间和/或改装时间内集成在另一生产线中。如此选择外部尺寸，使得在没有拆卸部件的情况下可以在海上航线(集装箱)的传送装置线(宽2.20m；高3.35m)上且在空中航线(厚木板)的传送装置线上运输。
整个模块使用以有利的方式直接驱动的直线马达作为用于在工作位置中摆动和移动的主轴的驱动装置。以有利的方式如此改进该直线马达，即直线马达构成为U形结构(双室构造)。因此该直线马达在运行时没有横向力。
刀夹的刚性轴承如此构造，主轴轴承处于到孔开端尽可能小的距离。最好使用较短的且以刚性的方式夹紧的珩磨刀具并且主轴轴承与上升摆动件相连接。因此，加工单元也能够应用于所谓的位置珩磨(DE 10348 419 B3)。多种应用可能性此外通过使用在机器侧一体化的且用于珩磨和精镗孔的进给机构来保证，如在2007年8月4日的旧专利申请中描述了该进给机构。该进给装置以传统的方式扩展了珩磨刀具并且用于精镗孔刀具的预调准和再调准。
附图说明
接下来参照附图详细地描述本发明的实施例。其示出：
图1示出具有四个加工单元的模块的示意图；
图2示出根据图1的模块，然而没有侧面的护板，使得内部装置部分可见；
图3示出根据图1和2的模块的俯视示意图；
图4示出根据图1至3的模块的左半部分的立体图；
图4a示出相对于图4关于模块的一半的构造的变型方案(示意性的，没有侧壁)；
图4b示出用于移动加工单元的直线马达的剖面图；
图5示出模块1的右半部分的立体图(相应于图4)；
图6示出进给单元的剖面图；
图7示出两个彼此相互链接的模块1；
图8示出模块的工作方式的示意图，其设计用于某个工件的综合加工(两个这种工件处于模块中)；
图9示出第二种工作方式，其设计用于链接的传输操作；
图10示出第三种工作方式，其设计用于综合加工，例如气缸孔的预珩磨和同时的曲轴孔的加工。
具体实施方式
图1示出总体以附图标记1标出的构成为舱室的模块，该舱室具有沿着两个纵向侧2和3的壁，后端侧4和前端侧5，以及通向中央工作室7的通道6。操作人员P经过该通道6能够伸手到达工作室7(见图3)。
如图2所示，每两个加工单元10、11、12和13沿着两个纵向侧设置，因此加工单元10和11设置在纵向侧2上并且加工单元12和13设置在纵向侧3上。相关联的控制装置设在纵向侧的终端段上的开关柜9a和端侧4的开关柜9b中。
工件20——在示例中为内燃机的曲轴箱——通过彼此相互对齐的入口15、16被传送到各自的加工站17、18，分别设置在相关联的纵向侧上的加工单元10、11(在纵向侧2上)或者12、13(在纵向侧3上)能够到达所述加工站17、18，使得这些在那里排列的工件20能够进行加工过程。
两个刀库30、31位于纵向侧2、3的后终端段且靠近端侧4的区域中。所述刀库30、31如此设置，使得刀库30能够容纳用于加工单元10、11的刀具并且刀库31能够容纳用于加工单元12、13的刀具。在此例如涉及不同类型的珩磨刀具或者精镗孔刀具。
图4示出模块1的带有加工单元10、11的一半(关于图1至3：左半部分)的立体图，其中轨道40、41尤其可见，加工单元10、11在所述轨道40、41上能够水平移动。由两个可旋转的支座22、23形成的可偏转工作平台保持工件20。可旋转性被用于加工V型发动机的彼此成一定角度的孔排列。
图4a示出轨道45，形成加工平台的滑座46能够在该轨道45上移动到某个位置(加工位置)，在该位置两个加工单元能够抓取在其上夹紧的工件20，也就是说在那里能够工作。此外还可以看出，刀库30通过可旋转圆盘形成，该圆盘具有用于刀具存放处50的容纳开口47。容纳开口在示例中以两个同心圆的形状设置。左边的加工单元10(图4中)容纳的刀具设置在圆盘上的开口47的外圆中的刀具存放处50中，与此同时用于右边的加工单元的刀具设置在容纳开口47的内圆的一个上。以这种方式能够保持加工单元10、11通向刀库30的较短路径。当然也能够仅设有一个刀库并且该刀库位于后端侧前面的中心，该刀库如此大使得两侧的加工单元能够抓取每个刀具。
形成刀库30的圆盘绕竖直轴能够旋转，使得以协调控制的方式将分别待抓取的刀具放置在合适的位置中，刀具能够从该位置被加工单元取出。从设在开关箱9a、9b中的控制装置到设在加工单元中的马达的信号传输通过拖曳电缆51、52中的导线实现(见图4a)。
加工单元10、11、12和13不仅能够容纳用于珩磨刀具的进给杆而且能够容纳用于精镗孔刀具的进给杆。这种刀具在2007年8月4日的专利申请10 2007 038 123.0中有描述，其内容成为本公开的主题。
图6示出例如用于加工单元11的进给单元的构造，该加工单元11不仅能够拿起、移动和进给珩磨刀具而且能够拿起、移动和进给精镗孔刀具。进给单元具有可以测定直流马达61的旋转角的增量旋转行程传感器60。旋转运动被传到减速箱62中并且引起滚柱丝杆64和与其相连接的进给杆63的轴向移动，该轴向移动在刀具中造成珩磨条托架(在珩磨刀具的情况下)或者钻头切削刃(在精镗孔刀具的情况下)的径向扩宽。
加工单元10(见图4)通过平板75形成，该平板75沿着轨道40和41在其上能够移动，即借助于由马达43旋转驱动的主轴42。垂直轨道67、68位于平板上，主轴箱66借助于纵向导轨77通向垂直轨道67、68。主轴箱66包括主轴100并且刀夹80在垂直方向能够沿着轨道67、68移动。垂直驱动装置例如为直线马达，该直线马达最好以无横向力的方式如此构成，即磁铁71和72设置在框架73的侧边的内侧上，所述磁铁71和72形成次级部分(定子)。主要部分(移动部分)74被设在所述框架73内且被保持在主轴箱66上。驱动能够以液压的方式构成或者构成为丝杆传动。主轴100在两个加工单元10、11上如此设置，使得所述主轴分别设置在加工单元的彼此相邻侧并且在该位置也能够并排着同时加工工件20的相邻孔。其距离例如为150mm。
为了不仅能够完成精镗孔而且能够完成珩磨——不仅预珩磨而且最终珩磨，驱动装置必须能够产生不仅对于珩磨典型地为250至350U/min的转速而且对于精镗孔典型地为超过1000U/min的转速，其中在精镗孔时产生小于1min/min的轴向进给量且在珩磨时产生20至60m/min的进给量。
根据图7，多个这种模块1能够并排地设置，其中在两个模块1之间还分别插入空模块80，通过该空模块80位于相邻模块的入口之间和到工件的通道以及其它可能控制措施是可能的。
图8示意性地示出模块，在该模块中工件20不仅从左边而且从右边单独地进料和出料，其中从左边进料的工件20由加工单元10和11进行加工且从右边进料的工件由加工单元12和13进行加工。还能够执行加工单元10和11以及同样加工单元12和13的两个加工步骤。
图9示出实施例，在该实施例中用于工件20的输入和输出的输送轨道穿过两个彼此相互链接的模块1的彼此相互对齐的入口15、16。
图10示出实施例，在该实施例中设有能够水平移动的水平加工单元90以加工以彼此相互对齐的方式垂直设置的孔段。孔段在曲轴箱中容纳用于曲轴的轴承。

Claims (3)

1.一种用于工件的精加工的装置，用于内燃机的曲轴箱中的气缸孔的珩磨和/或精镗孔，其特征在于，
a)在模块(1)内
b)具有基本上为矩形的平面设计
c)在所述模块内且在所述模块的两个彼此相对的纵向侧(2、3)上分别设有一个或者两个能够水平移动的且用于珩磨和/或精镗孔的加工单元(10、11、12、13)，其中，
d)每个加工单元(10、11、12、13)具有
aa)电动马达驱动的主轴(100)，
bb)电动马达的或者液压的驱动装置，所述驱动装置不仅用于产生所述主轴(100)的摆动式直线往复运动而且用于将所述加工单元移动至工作位置，
cc)刀夹(8)，其具有相对于所述主轴的轴为刚性的轴，以及
dd)进给装置(60、61、62、63、64)，用于所述加工刀具的径向进给，并且
e)在模块中且在装有所述加工单元(10、11、12、13)的纵向侧之间设有工作室(7)，
f)从连接所述纵向侧的端侧(5)来看所述工作室(7)具有通道(6)，并且
g)在所述模块的纵向侧(2、3)上且在所述模块(1)的后端侧(4)上设有至少一个刀库(30、31)并且
h)在所述模块内，加工站(17、18)设置在每个纵向侧上或者每个纵向侧的附近，并且
i)所述加工站的工件(20)能够通过设置在所述纵向侧(2、3)上的入口(15、16)进料，其中
j)两个入口(15、16)彼此相互对齐，并且
k)为了加工，设置在相关联的所述纵向侧上的所述加工单元能够到达每个加工站(17、18)，并且，
l)用于所述工件(20)的输入和输出的输送轨道(45)，其穿过所述彼此相互对齐的入口(15、16)。
2.一种用于工件的精加工的方法，用于内燃机的曲轴箱中的气缸孔在根据权利要求1所述的装置中的珩磨和/或精镗孔，其特征在于，在模块中且在同样的工件上依次执行加工过程预珩磨或者精镗孔、最终珩磨、激光结构化或者倒角。
3.一种用于工件的精加工的方法，用于内燃机的曲轴箱中的气缸孔在根据权利要求1所述的装置中的珩磨和/或精镗孔，其特征在于，在两个相同的工件上同时执行加工过程预珩磨或者精镗孔、最终珩磨、表面的激光结构化或者倒角。
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