CN102029550A - 用于对工件进行硬质面精加工的硬质面精加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对工件进行硬质面精加工的硬质面精加工机床，其包括至少两个不同的、设置在一个刀具主轴(5)上的硬质面精加工刀具(3、4)，该刀具主轴在其轴线的方向(Y)上可移动地设置在刀架(7)上，该刀架相对于床身(8)是可平移移动的，所述硬质面精加工机床(1)还具有冷却润滑剂输入装置(9)，用于将冷却润滑剂输入到工件(2)与硬质面精加工刀具之间的加工部位，所述冷却润滑剂输入装置(9)包括至少一个喷嘴元件(10)，该喷嘴元件具有喷嘴室(11)，该喷嘴室通过至少两个相对置的壁元件(12、13)限界并且限定用于冷却润滑剂的射束流出开口(14)，这些壁元件中的至少一个可运动地设置，用以改变所述射束流出开口。

Description

用于对工件进行硬质面精加工的硬质面精加工机床

技术领域

本发明涉及一种用于对工件进行硬质面精加工的硬质面精加工机床(Hartfeinbearbeitungsmaschine)，其具有至少两个不同的、设置在一个刀具主轴上的硬质面精加工刀具，该刀具主轴在其轴线方向上能移动地设置在一个刀架上，该刀架相对于床身是能平移运动的，并且所述硬质面精加工机床还具有用于将冷却润滑剂导入至工件与硬质面精加工刀具之间的加工部位的冷却润滑剂输入装置。

背景技术

这样的硬质面精加工机床在现有技术中早已公知，它例如在齿轮制造中用作磨齿机床。在这里，通常规定分配要磨去的加工余量，使得首先对齿轮进行粗加工，接着对齿轮进行精整加工。蜗杆砂轮可以用于粗加工，其中便采用连续的分度滚磨；精整加工可以利用成型磨削轮以成型磨削方法进行。

为了能够无瑕疵地实施磨削过程和尤其是避免齿面的热过载，须保证可靠地供给磨削刀具与工件之间的接触部位，这通过设置冷却润滑剂输入装置实现。

对于所述的两种方法，在可靠地避免工件热损伤方面对冷却剂输入存在明显不同的要求：

在连续的分度滚磨时，由于切削速度与加工时间之间的相互关系通常以约60m/s或者更高的切削速度、即蜗杆砂轮的圆周速度进行加工。为了可靠地避免工件边缘区的热损伤，须力求使蜗杆砂轮的圆周速度与冷却剂射束的流出速度之差尽可能小，也就是说，来自冷却润滑剂喷嘴的冷却润滑剂的相对高的流出速度是必需的。该高的速度通过小的喷嘴流出横截面积和高的供给压力产生。在这些条件下产生相对小的体积流量，但该体积流量不对磨削过程或制造的工件质量产生消极作用。

而在成型磨削时，通常以在25至35m/s之间的较低的切削速度进行加工。该方法要求通过冷却剂射束可靠地覆盖整个磨削轮轮廓。根据相应的轮廓宽度和高度，由此得出需要相对大的喷嘴流出横截面积，产生流出速度低且压力低、但体积流量相对高的冷却剂射束。

除了对齿部进行硬质面精加工的特定应用情况外，还可想到其它通常的情况，其中先后使用对冷却剂输入具有显著不同的要求的多个刀具。

根据常见的制造方法，在多个刀具的情况下，这些刀具在轴线方向上对齐地设置在一个刀具芯轴上，该刀具芯轴夹紧在主轴马达与对应轴承之间。包括主轴马达、对应轴承、刀具芯轴和刀具的整个单元设置在一个在刀具的轴线方向上能运动的滑座(刀架)上(大多称为Y轴)，各刀具通过该滑座被置于对于加工必需的相对于工件的轴向位置。

用于分度滚磨的蜗杆形的刀具通常明显宽于通过刀具与工件的作用得到的纯作用宽度。这具有这样的目的，即能够使用各种各样的移位方法(Shiftmethoden)，以便以特定的方式磨削齿轮：首先在刀具轴线方向(Y轴)上在粗加工和精整加工之间或在加工各个工件之间采用不连续的移位，以便使新的、未损耗的蜗杆区域进入作用。对于在磨削加工工件期间在刀具轴线方向(Y轴)上的连续移位(也称为对角线磨削)，可以有针对性地影响齿面形貌和/或齿面表面结构。

这里所使用的冷却剂喷嘴可以构造成刚性的，即对于确定的、不可改变的工件直径是优化的，这尤其是适合于直径不变的、不可修整的CBN磨削刀具。在具有可变直径的刀具的情况下，即特别是对于可修整的磨削刀具而言，冷却剂喷嘴可以这样安装，即这些冷却剂喷嘴能运动地设置在垂直于刀具主轴轴线的平面中，从而能够使冷却剂喷嘴相应地跟踪减小的刀具直径。喷嘴位置匹配于实际的刀具直径可以通过旋转运动或通过平移运动实现。

在已知的加工情况中，要么仅用一个唯一的刀具加工工件(例如用一个可修整的蜗杆砂轮；粗加工和精整加工用同一刀具的不同的宽度区域进行)，要么使用类型相同且尺寸相同的两个刀具(例如利用CBN粗加工轮和CBN精整加工轮的无修整的成型磨削)。在这些情况下，可以毫无问题地使用一个唯一的喷嘴，其具有对于相应使用的刀具或加工方法优化的特性。

在一个张紧装置中加工同一工件的多个齿部(例如变速器轴)时或者在对于粗加工和精整加工以不同方法加工齿部(例如以可修整的分度滚磨进行粗加工，以无修整的成型磨削进行精整加工，如开头所述)时，通常使用不同类型的多个刀具或加工方法的组合。

在这些情况中已知冷却剂输入的以下变型方案：

将同一喷嘴(带有或没有上述的直径跟踪)用于不同的刀具是已知的。其缺点是，冷却剂输入的条件不能对于每一个所使用的刀具都是优化的。因此对于所使用的刀具中的至少一个仅能以减小的进给速度进行加工，由此导致较长的加工时间并因而导致经济性损失。

还已知，在Y轴的滑座上设有多个随着滑座一起行进的喷嘴，这些喷嘴不改变其相对于相应刀具的位置。在这种情况中得到以下缺点：为了能够在用蜗杆形的刀具进行分度滚磨的情况下使用上述的移位方法，一个在Y轴的滑座上一起行进的喷嘴必须与整个刀具一样宽，即明显宽于由于刀具与工件之间的有效作用宽度所必需的宽度。但在喷嘴开口的出口高度恒定的情况下，通过加宽喷嘴也使喷嘴横截面积变大，这与对于分度滚磨视为优化的条件相冲突。在这种情况中，由于非优化的冷却剂输入条件也仅能以减小的进给速度并且由此以更长的加工时间以及因此以减小的经济性进行加工。

发明内容

因此本发明的目的在于，在冷却润滑剂输入装置方面这样地构造开头所述类型的硬质面精加工机床，从而避免上述缺点并且所有可想到的刀具组合和方法组合的应用都能够在优化的冷却润滑剂供给条件下进行。对于每一种刀具类型以及对于每一种加工方法，分别应当能够调节冷却剂输入的被视为优化的条件。此外应当可以在一个加工循环内在没有操作者干预的情况下使冷却剂输入的条件与相应使用的刀具或加工方法自动地匹配，即通过机器控制装置触发所述匹配。

本发明达到上述目的的解决方案的特征在于：冷却润滑剂输入装置包括至少一个喷嘴元件，该喷嘴元件具有喷嘴室，该喷嘴室通过至少两个相对置的壁元件限界并且限定用于冷却润滑剂的射束流出开口，这些壁元件中的至少一个可运动地设置，以改变射束流出开口。

在这里，一个壁元件可以绕一个轴线可摆动地设置在喷嘴元件上，该轴线平行于刀具主轴的轴线设置。

替代地，可行的是，壁元件的一部分在一个方向上可平移移动地设置在喷嘴元件上，该方向位于壁元件的平面式构造的部分的平面上。

在这两种情况下可以设置运动装置，它们能够使可摆动的壁元件或者该壁元件的可平移移动的部分运动。这些运动装置可以构造为气动的或液压的运动元件。也可以构造为电动的运动元件。

可摆动的壁元件或该壁元件的可平移移动的部分可以根据一种有选择的解决方案并且不使用运动元件地保持静止位置中，可摆动的壁元件或该壁元件的可平移移动的部分可以通过流动的冷却润滑剂从静止位置运动离开。在此，可摆动的壁元件或该壁元件的可平移移动的部分根据改进方案可以通过弹性元件保持在静止位置中。该弹性元件可以例如是弹簧。可摆动的壁元件或该壁元件的可平移移动的部分可以通过该弹性元件预压紧在止挡上。因此可能的是，完全通过喷嘴元件中的压力或流过喷嘴元件的体积流量的选择来影响射束流出开口。

作为该构思的扩展方案，也可行的是，在通过流动的冷却润滑剂调整壁元件时，又使用(气动的、液压的或电动的)运动装置代替弹性元件，以将可运动的壁元件保持在其静止位置中或者重新返回运动到那里。与以上首先提及的实施方式相比，运动装置在该情况中必须是仅单向作用的，即要么仅能打开，要么仅能关闭。

该喷嘴元件可以可运动地设置在垂直于刀具主轴的轴线的平面中。因此该喷嘴元件可以跟踪刀具的由修整引起的直径变化，从而始终保证喷嘴元件的优化位置。该喷嘴元件在这里可以围绕一个轴线可摆动地设置，该轴线平行于刀具主轴的轴线设置。其也可以可平移运动地设置在垂直于刀具主轴的轴线的平面中。

该喷嘴元件可以在刀具主轴的轴线的方向上位置固定地设置在刀架侧旁或上方。在该方向上也可以相对于刀架可移动地设置在直线导向装置上。还可能的是，喷嘴元件在该轴线的方向上位置固定地设置在床身侧旁或上方。最后也可能的是，喷嘴元件在所述方向上相对于床身可移动地设置在一个直线导向装置上。

根据本发明的一种优选实施方式，硬质面精加工刀具是齿轮加工刀具、尤其是磨削轮或蜗杆砂轮。

还提出一种喷嘴元件，其在用于冷却流体的射束流出开口方面能按简单方式调节地构造。该喷嘴元件优选具有在垂直于刀具主轴的轴线的平面中的移动可能性。

通过所提出的解决方案能够以有利的方式完全地解决以上提出的目的。据此实现：即便在使用极为不同的硬质面精加工刀具、尤其是磨削刀具时，冷却润滑剂供给条件也可以被优化。冷却润滑剂输入装置的匹配可以以简单方式自动地通过机器控制装置实现。

为各加工方法提供出了冷却剂输入的解决方案，在这些加工方法中多个刀具先后在相对于要加工的工件相同的位置中被使用，并且对冷却剂输入(尤其涉及流出横截面积、流出速度、体积流量和压力)的要求根据所使用的刀具和加工方法显著不同。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出。

图1以透视图示出构造为磨齿机床的硬质面精加工机床，该硬质面精加工机床具有磨削轮和蜗杆砂轮作为磨削刀具，这些磨削刀具由冷却润滑剂输入装置供给冷却剂；

图2示出在刀具主轴的轴线方向上(Y轴)看时冷却润滑剂输入装置的第一实施例，配设有一个可摆动的喷嘴体壁元件；

图3示出在刀具主轴的轴线方向上(Y轴)看时冷却润滑剂输入装置的第二实施例，配设有一个可平移运动的喷嘴体壁元件。

具体实施方式

在图1中可看到磨齿机床形式的硬质面精加工机床1，该硬质面精加工机床具有床身(机床基架)8。此外，在该床身上能直线移动地设有刀架(滑座)7，该刀架支承刀具主轴5。刀具主轴5可构造为单件式主轴或者也可由两个或多个必要时也被单独驱动的部分主轴组成，在该刀具主轴5上设有至少两个硬质面精加工刀具3、4，更具体地说，成型磨削轮3和仅示意性示出的蜗杆砂轮4。要用刀具3、4加工的工件2夹紧在工件主轴20上；当前，工件轴线垂直地定向。

刀具主轴5具有轴线6。刀具主轴5可以在该轴线方向上在刀架7上沿标出的Y方向移动，以便使刀具3、4按选择与工件2进入作用。就此而言，磨齿机床相应于已知的结构形式。其它必需的机器轴线(其自然对于加工而言是必需的)在这里不再进一步示意描述，因为它们对于本发明来说是不相关的。

现在重要的是冷却润滑剂输入装置9，它用于将冷却润滑剂输入到刀具3、4与工件2之间的接触部位。

根据本发明设有喷嘴元件10，如其在两幅图2和3中以两种实施例的形式示出的那样，该喷嘴元件10具有喷嘴室11，该喷嘴室通过至少两个相对置的壁元件12和13限界。这两个壁元件12、13限定了用于冷却润滑剂的射束流出开口14。在这里重要的是，这些壁元件12、13中的至少一个可运动地设置，用来改变射束流出开口14。

在图2中，壁元件13刚性地与喷嘴元件10连接。而相对置的壁元件12构造成平板，该平板在平行于Y轴的轴线15上铰接地支承在喷嘴元件10上。据此，壁元件12可以绕轴线15摆动，从而相应地改变射束流出开口14的大小。摆动方向用双箭头S标出。

在该实施例中，摆动运动不以单独的操纵元件起动。而是在轴线15上，弹性元件17在喷嘴元件10与可摆动的壁元件12之间起作用。该弹性元件在这里构造为扭转弹簧并且引起壁元件12在没有外力的作用下处于静止位置R中，如标出的那样。为此设有止挡18，壁元件12可以贴靠在该止挡上；在静止位置R中，缝隙形状的射束流出开口14最小。

如果现在冷却润滑剂通过喷嘴室11排出，通过选择冷却润滑剂的流体压力或体积流量可以将符合目的的力施加到壁元件12的内侧上。根据选择多大的压力或体积流量，壁元件12或多或少地克服弹性元件17的力从静止位置R出发向外摆动，最多直到壁元件12进入用点划线标出的位置。因此射束流出开口14的缝隙大小被扩展直到其最大值。

根据图2的解决方案的优点在于，射束流出开口14可以完全通过对冷却润滑剂的压力或体积流量的选择来改变；单独的调节元件是不需要的(但是可以有)。

该喷嘴元件10可以绕轴线19整体地摆动，以便能够跟踪磨削刀具的由修整引起的直径变化。

在图3中示出一种有选择的解决方案，其中射束流出开口14的改变不是通过冷却润滑剂中的压力，而是通过运动装置主动地调节。

在这里，喷嘴元件10的、对喷嘴室11限界的上部壁元件13刚性地与喷嘴元件的基体连接。一个这样的刚性壁元件12也设置在喷嘴元件10的下部区域中。然而，该下部的限界的壁具有一个部分12′，该部分片形地在平面式构造的壁元件12上在由此构成的平面E中在移动方向V上根据标出的双箭头E运动。射束流出开口14的大小根据该壁元件的部分12′的位置而变化。该部分12′的位置通过运动元件16调节，该运动元件在图3中仅非常示意性地表示。可以使用气动的、液压的或电动的操纵装置。

在这里，喷嘴元件10也可以绕轴线19摆动，以便能够跟踪磨削刀具的、由修整引起的直径变化。

只要以上谈到喷嘴在床身侧旁或在床身之上的(在空间中绝对地)位置固定的布置，为此就应注意以下内容：在真正的床身上大多(能运动地)设有机床立柱，在该立柱上又(能运动地)设有摆动件。然后在该摆动件上例如滑座能运动地设置在(用于Y轴的)直线导向装置上。

喷嘴在床身侧旁或床身之上的位置固定的布置这一表述可理解为：喷嘴在按规定使用时在磨削过程期间不运动。也就是说，这根据定义也便是这种情况：喷嘴如大多数情况那样固定在摆动件上并且由此不是直接地、而是通过摆动件和机床立柱间接地与床身连接，然而使得喷嘴在按规定使用时相对床身位置固定地设置，尽管喷嘴能够通过摆动件和立柱相对于真正的床身运动(调节)。

附图标记列表

1   硬质面精加工机床

2   工件

3   硬质面精加工刀具(磨削轮)

4   硬质面精加工刀具(蜗杆砂轮)

5   刀具主轴

6   轴线

7   刀架

8   床身(机床底架)

9   冷却润滑剂输入装置

10  喷嘴元件

11  喷嘴室

12  壁元件

12′壁元件的部分

13  壁元件

14  射束流出开口

15  轴线

16  运动装置

17 弹性元件

18 止挡

19 轴线

20 工件主轴

Y  刀具主轴的轴线方向

V  移动方向

S  摆动方向

E  平面

R  静止位置

Claims (15)

1.用于对工件(2)进行硬质面精加工的硬质面精加工机床(1)，其包括至少两个不同的、设置在一个刀具主轴(5)上的硬质面精加工刀具(3、4)，该刀具主轴(5)在其轴线(6)的方向(Y)上可移动地设置在刀架(7)上，该刀架相对于床身(8)是可平移移动的，并且所述硬质面精加工机床(1)还具有冷却润滑剂输入装置(9)，用于将冷却润滑剂输入到工件(2)与硬质面精加工刀具(3、4)之间的加工部位，其特征在于：所述冷却润滑剂输入装置(9)包括至少一个喷嘴元件(10)，该喷嘴元件(10)具有喷嘴室(11)，该喷嘴室通过至少两个相对置的壁元件(12、13)限界并且限定用于冷却润滑剂的射束流出开口(14)，这些壁元件(12、13)中的至少一个可运动地设置，用以改变所述射束流出开口(14)。

2.根据权利要求1的硬质面精加工机床，其特征在于：一个壁元件(12)绕一个平行于所述刀具主轴(5)的轴线(6)设置的轴线(15)可摆动(S)地设置在所述喷嘴元件(10)上。

3.根据权利要求1的硬质面精加工机床，其特征在于：壁元件(12)的一部分(12′)在一个方向(V)上可平移移动地设置在所述喷嘴元件(10)上，该方向位于所述壁元件(12)的一个平面式构造的部分的平面(E)中。

4.根据权利要求2或3的硬质面精加工机床，其特征在于：设有运动装置(16)，该运动装置能使可摆动的壁元件(12)或者壁元件(12)的可平移移动的部分(12′)运动。

5.根据权利要求2或3的硬质面精加工机床，其特征在于：可摆动的壁元件(12)或者壁元件(12)的可平移移动的部分(12′)保持在一个静止位置(R)中，可摆动的壁元件(12)或者壁元件(12)的可平移移动的部分(12′)能通过流动的冷却润滑剂从所述静止位置(R)运动离开。

6.根据权利要求5的硬质面精加工机床，其特征在于：可摆动的壁元件(12)或者壁元件(12)的可平移移动的部分(12′)通过弹性元件(17)保持在静止位置(R)中。

7.根据权利要求6的硬质面精加工机床，其特征在于：可摆动的壁元件(12)或者壁元件(12)的可平移移动的部分(12′)通过弹性元件(17)预紧在止挡(18)上。

8.根据权利要求1至7之一的硬质面精加工机床，其特征在于：所述喷嘴元件(10)可运动地设置在一个与所述刀具主轴(5)的轴线(6)垂直的平面中。

9.根据权利要求8的硬质面精加工机床，其特征在于：所述喷嘴元件(10)绕一个平行于所述刀具主轴(5)的轴线(6)设置的轴线(19)可摆动地设置。

10.根据权利要求8的硬质面精加工机床，其特征在于：所述喷嘴元件(10)在与所述刀具主轴(5)的轴线(6)垂直的平面中可平移运动地设置。

11.根据权利要求1至10之一的硬质面精加工机床，其特征在于：所述喷嘴元件(10)在所述刀具主轴(5)的轴线(6)的方向(Y)上位置固定地设置在所述刀架(7)侧旁或上方。

12.根据权利要求1至10之一的硬质面精加工机床，其特征在于：所述喷嘴元件(10)在所述刀具主轴(5)的轴线(6)的方向(Y)上相对于所述刀架(7)可移动地设置在直线导向装置上。

13.根据权利要求1至10之一的硬质面精加工机床，其特征在于：所述喷嘴元件(10)在所述刀具主轴(5)的轴线(6)的方向(Y)上位置固定地设置在所述床身(8)侧旁或上方。

14.根据权利要求1至10之一的硬质面精加工机床，其特征在于：所述喷嘴元件(10)在所述刀具主轴(5)的轴线(6)的方向(Y)上相对于所述床身(8)可移动地设置在直线导向装置上。

15.根据权利要求1至14之一的硬质面精加工机床，其特征在于：所述硬质面精加工刀具(3、4)是齿轮加工刀具、尤其是磨削轮或蜗杆砂轮。

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