CN102452030A - 磨削方法、磨削系统以及多功能磨削机床 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供通过尽可能地减小由精磨削砂轮磨削的磨削体积来减小用于精磨削砂轮的成本的磨削方法、磨削系统和多功能磨削机床。其执行粗磨削工序，所述粗磨削工序为：由粗磨削砂轮(73)磨削支撑装置(20)所支撑的工件(W)直至剩余有预设定的精磨削去除量为止，并且在粗磨削工序之后执行精磨削工序，所述精磨削工序为：由精磨削砂轮(74)磨削掉支撑装置(20)所持续地支撑的工件(W)的精磨削去除量。精磨削去除量基于多功能磨削机床(1)的热位移和由于粗磨削砂轮(73)产生的磨削力改变量中的至少一个设定。剩余有精磨削去除量的轮廓是不依赖于粗磨削砂轮(73)轮廓的轮廓。

Description

磨削方法、磨削系统以及多功能磨削机床

技术领域

本发明涉及包括粗磨削工序和精磨削工序的磨削方法、磨削系统和执行该磨削方法的多功能磨削机床。

背景技术

在美国专利5,392,566中公开了具有由具有大直径的粗磨削砂轮和具有小直径的精磨削砂轮加工的凹曲表面的多功能磨削机床。

由于美国专利5,392,566公开了由大直径的粗磨削砂轮执行粗磨削并且由小直径的精磨削砂轮执行精磨削，工件的凹曲表面中的精磨削去除量大于除由粗磨削砂轮粗磨削之后的凹曲表面之外的剩余部分的去除量。因此，倾向于根据工件的旋转相位由精磨削砂轮产生可变的磨削力。特别是对于凸轮轴的凸轮轮廓来说，在凹曲表面中精磨削去除量比在不同于凹曲表面的其它部分中精磨削去除量大，因此倾向于在凸轮轮廓的凹曲表面中产生大的磨削力。这导致精磨削砂轮的较短的寿命以及较长的精加工工序时间。

通常，精磨削每次去除的体积小于粗磨削每次去除的体积。因此，希望尽可能多次地由粗磨削砂轮执行粗磨削并且尽可能少次地由精磨削砂轮执行精磨削。然而，机床构造或机加工线的周期时间的一些限制决定了粗磨削砂轮和精磨削砂轮的单独的去除体积。由此，可能增加了精磨削砂轮的去除体积，从而使得精磨削砂轮的寿命比粗磨削砂轮的寿命终止的更快。从而，增加精磨削砂轮的成本。

发明内容

鉴于先前所提及的情况，本发明的目的是提供能够延长精磨削砂轮的寿命并且缩短用于精磨削工序的磨削时间的磨削方法、磨削系统和多功能磨削机床。

本发明的另一目的是提供能够通过尽可能地减小由精磨削砂轮磨削的磨削体积来减小用于精磨削砂轮的成本的磨削方法、磨削系统和多功能磨削机床。

为了实现上述或其它目的，本发明的一个方面提供了具有粗磨削砂轮和精磨削砂轮的多功能磨削机床的磨削方法，所述磨削方法主要包括下列步骤：执行粗磨削工序，所述粗磨削工序为：由粗磨削砂轮磨削支撑装置所支撑的工件直至剩余有预设定的用于精磨削的磨削量；并且在粗磨削工序之后执行精磨削工序，所述精磨削工序为：由所述精磨削砂轮磨削掉支撑装置所持续地支撑的工件的精磨削去除量；精磨削去除量基于多功能磨削机床的热位移和由于粗磨削砂轮产生的磨削力改变量中的至少一个设定，剩余有精磨削去除量的轮廓是不依赖于粗磨削砂轮的轮廓的轮廓。由此，多功能磨削机床能够产生包括由粗磨削砂轮执行的粗磨削和由精磨削砂轮执行的精磨削在内的多功能磨削的工序集中。消除了在粗磨削工序和精磨削工序之间安装和重新安装工件的任何相位误差。因此，多功能磨削机床能够减小安装和重新安装的误差和精磨削移除量。

根据本发明的第一方面的精磨削去除量基于多功能磨削机床的热位移和由于粗磨削砂轮产生的磨削力改变量中的至少一个设定，并且剩余有精磨削去除量的轮廓是不依赖于粗磨削砂轮的轮廓的轮廓。换言之，精磨削去除量独立于粗磨削砂轮的轮廓并且基于多功能磨削机床的热位移和由于粗磨削砂轮产生的磨削力改变量中的至少一个设定。因此，能够减小精磨削去除量。

因此，根据本发明的磨削方法能够通过如下方式实现使得精磨削去除量最小化：不仅通过使用多功能磨削的工序集中来消除去除和重新安装工件来减小精磨削去除量，而且通过上述的精磨削去除量的设定方法减小精磨削去除量。从而，能够延长精磨削砂轮的寿命并且减小用于精磨削砂轮的成本。

本发明的第二方面包括以下主要步骤：在生产线中的一个上一级工序和一个下一级工序之间准备多个多功能磨削机床，多个多功能磨削机床中的每一个都依次执行粗磨削和精磨削以磨削从上一级工序传递过来的工件，并且精磨削之后将工件传递至生产线中的下一级工序，多功能磨削机床中的每一个在上一级工序和下一级工序之间并行地执行。

在现有生产线中从上一级工序传递过来的工件在粗磨削和精磨削之后被传递至下一级工序，配备有只用于粗磨削机床的一个磨削机床和只用于精磨削机床的另一磨削机床。如后面在作为参考的第一示例中所解释的，以如下方式设置每一个磨削机床的加工条件：在粗磨削工序中由一个磨削机床进行磨削的磨削时间和在精磨削工序中由另一个磨削机床进行磨削的磨削时间都设定在生产线的周期时间内。基于该加工条件，倾向于将该另一磨削机床的精磨削设置地过多，由此减小了精磨削砂轮的寿命。

根据本发明的第二方面，因为多个多功能磨削机床成在上一级工序和下一级工序之间平行定位，所以多功能磨削机床中的每一个彼此独立地执行粗加工工序和精加工工序。因此，能够使得精磨削去除量最小化并且延长精磨削砂轮的寿命，从而使得能够减小用于精磨削砂轮的成本。

由于根据本发明的多个多功能磨削机床并行地运行，所以由若干个多功能磨削机床分割多个多功能磨削机床中的每一个的磨削时间所得到的时间，是每一个工件的粗磨削工序和精磨削工序的总时间。每一个多功能磨削机床具有如下优点：从粗磨削至精磨削无需去除和重新安装工件，因此缩短了时间。与仅用于粗磨削和精磨削的磨削机床相比，由根据本发明的若干个多功能磨削机床分割多个多功能磨削机床中的每一个的磨削时间所得到的时间能够极大地减小。由此，本发明能够减小用于生产线的周期时间。

本发明的第三方面主要提供了作为工件的凸轮轴的凸轮、和基于凸轮轴的凸轮轮廓的对应于工件或多功能磨削机床的挠曲的另外的磨削误差而设定的精磨削去除量。

通常，在凸轮轮廓被磨削的情况下，由凸轮的提升量和旋转相位表示凸轮轮廓。由于磨削力，在工件或在多功能机床的零件中产生挠曲。在不产生挠曲的条件下预设定凸轮轮廓。在工件W的磨削部分是具有恒定半径的圆柱形式的表面的情况下，由于挠曲，磨削之后的外直径大于目标直径。由于该现象，在圆柱磨削中执行无火花磨削。在磨削砂轮磨削凸轮轴的凸轮的外周表面的情况下，应该依据凸轮轴的旋转相位沿X轴方向移动磨削砂轮。在不是具有恒定半径而是与凸轮轴的中央轴线相距变化的距离的凸轮外表面被磨削的情况下，由于产生的挠曲，产生了实际磨削轮廓的凸轮轮廓与理想的凸轮轮廓之间的磨削误差。由于变化的距离而产生的可改变的磨削力的作用，沿磨削砂轮的横向进给方向产生凸轮轮廓的磨削误差。因此，通过考虑到凸轮轮廓的磨削误差预设定根据本发明的第三方面的精磨削去除量。通过该构造，本发明能够排除在精磨削中凸轮轮廓的任何可能的磨削误差，由此消除凸轮轮廓的磨削误差对于由精磨削砂轮磨削的工件的任何影响。

本发明的第四方面提供了在其外周表面上包括凹曲表面的工件，所述凹曲表面具有曲率半径R1，粗磨削砂轮的半径R2和精磨削砂轮的半径R3中的每一个形成为小于该凹曲表面的曲率半径R1。

粗磨削砂轮的半径R2设定成小于凹曲表面的曲率半径的最小值R1。通过该物理构造，理论上，粗磨削砂轮能够将凸轮的外周表面磨削至最终完成的轮廓。在这种情况下，不存在由精磨削砂轮磨削掉的精磨削去除量。在实际磨削中，粗磨削砂轮不磨削至精磨削去除量为零的最终完成的轮廓。换言之，在凸轮的外周表面处具有精磨削去除量的轮廓能够是不依赖于粗磨削砂轮的轮廓的轮廓。因此，在凹曲表面部分和除凹曲表面之外的剩余部分处，精磨削去除量具有相同的量。当磨削具有凹曲表面的凸轮轮廓时，本发明能够使得精磨削去除量最小化，且不依赖于粗磨削砂轮的轮廓。

在凹曲表面部分和除凹曲表面之外的剩余部分处，精磨削去除量能够具有相同的量。由此，本发明的第四方面能够由精磨削砂轮在工件的任何旋转相位处在不改变磨削力的情况下执行精磨削工序。因此，延长了精磨削砂轮的寿命并且缩短了用于精磨削工序的时间。精磨削砂轮的半径R3设置成小于凹曲表面的曲率半径的最小值R1，由此本发明能够确实地将工件磨削至最终完成的轮廓。

附图说明

参考结合附图考虑的优选实施方式的下列详细说明，能更容易地认识本发明的各种其它目的、特征和很多伴随的优点，此时也能更好地理解本发明的各种其它目的、特征和很多伴随的优点。

图1是根据本发明的多功能磨削机床的平面视图；

图2是从轴向上观察的工件的磨削部分的视图并且示出了根据本发明的彼此相互比较的粗磨削砂轮和精磨削砂轮；

图3是从轴向上观察的工件的磨削部分的视图并且示出了根据本发明的凸轮轮廓和凸轮轮廓的磨削误差；

图4是根据本发明的生产线的构造图；

图5是根据用作参考的第一示例的生产线的构造图；

图6A是示出了用于根据本发明的每一工序的去除量和磨削时间的图，图6B是用于根据用作参考的第一示例的每一工序的去除量和磨削时间的图，并且图6C是用于根据用作参考的第二示例的每一工序的去除量和磨削时间的图；

图7是示出了本发明、用作参考的第一示例和用作参考的第二示例中的工具成本的图表。

具体实施方式

“多功能磨削机床的构造”

将参考图1至图4描述根据本发明的磨削方法、磨削系统和多功能磨削机床的优选实施方式。此处解释了例如作为横向砂轮头类型的多功能磨削机床1。多功能磨削机床1包括床体10、支撑装置20、磨削砂轮支撑装置60和控制器80。

床体10形成为近似矩形形状并且固定在地面上。床体10的上表面上形成有沿Z轴线的图1中的左右方向彼此平行的一对导轨11，磨削砂轮支撑装置60可在该对导轨11上滑动。在床体10上安装有Z轴滚珠丝杠12，该Z轴滚珠丝杠12用以沿图1中的左右方向在该对导轨11之间驱动磨削砂轮支撑装置60，并且Z轴驱动马达13安装在床体10上用以驱动Z轴滚珠丝杠12。

支撑装置20可旋转地支撑工件W。工件W是凸轮轴并且工件W的磨削部分是凸轮轮廓的外周表面。支撑装置20支撑作为工件W的凸轮轴的两端部以便将凸轮轴准备成围绕凸轮轴的轴线旋转。支撑装置20包括支撑凸轮轴的一个端部的轴头21和支撑凸轮轴的另一端部的尾架22。支撑装置20安装在床体10的上表面上、导轨11的前面，从而使得凸轮轴的轴线平行于Z轴线。

磨削砂轮支撑装置60包括砂轮滑架横向基座61和多功能砂轮滑架62。砂轮滑架横向基座61是矩形板并且沿Z轴线方向可滑动地安装在位于床体10上的导轨11上。砂轮滑架横向基座61连接于Z轴滚珠丝杠12的螺母构件并且由Z轴马达13沿导轨11驱动而横向进给。砂轮滑架横向基座61的上表面上安装有多功能砂轮滑架62，该多功能砂轮滑架62可在未图示出的沿X轴线方向——图1中的上下方向——配备的一对导轨上滑动。配备有未图示出的X轴滚珠丝杠用以在砂轮滑架横向基座61上沿X轴线驱动多功能砂轮滑架62。配备有未图示出的X轴马达用以驱动X轴滚珠丝杠。

多功能砂轮滑架62包括砂轮滑架体部71、砂轮滑架转动机构72、粗磨削砂轮73、精磨削砂轮74和磨削砂轮驱动马达75、76。砂轮滑架体部71可滑动地安装在位于砂轮滑架横向基座61的上表面上的X轴导轨上。砂轮滑架体部71连接于X轴滚珠丝杠的螺母构件并且通过X轴马达的驱动而沿X轴导轨移动。因此，砂轮滑架体部71可相对于由支撑装置20支撑的凸轮轴沿X轴线和Z轴线方向移动。

砂轮滑架体部71由砂轮滑架转动机构72支撑成可围绕Y轴线——图1的表面的法向轴线——相对于砂轮滑架横向基座61旋转。砂轮滑架转动机构72的转动轴线C定位在靠近砂轮滑架横向基座61的中央部分。围绕转动轴线C的砂轮滑架体部71的外侧安装有可分别绕水平轴线旋转的粗磨削砂轮73和精磨削砂轮74。粗磨削砂轮73是具有半径R2的圆形板并且适合于粗磨削。精磨削砂轮74是具有半径R3的圆形板并且适合于精磨削工序，其中在本发明的实施方式中R3与R2相等。精磨削砂轮74安装在与粗磨削砂轮73的位置关于转动轴线C轴对称的点处。因此，通过转动砂轮滑架体部71可选择性地使用粗磨削砂轮73和精磨削砂轮74。在砂轮滑架体部71上安装有用于分别旋转粗磨削砂轮73和精磨削砂轮74的磨削砂轮旋转马达75、76。

控制器80数字地控制主轴的旋转、多功能砂轮滑架62的X轴位置和Z轴位置以及多功能砂轮滑架62的转动角度。控制器80进行控制以使磨削砂轮旋转马达75、76中的一个旋转以旋转粗磨削砂轮73和精磨削砂轮74中的一个从而实际地磨削工件W。在砂轮滑架转动机构72定位多功能砂轮滑架62之后，在旋转粗磨削砂轮73和精磨削砂轮74中的一个的过程中，通过控制器80控制多功能砂轮滑架62的X轴位置和Z轴位置，由多功能磨削机床磨削作为工件W的凸轮轴的外周表面。

多功能磨削机床1能够产生包括由粗磨削砂轮执行的粗磨削和由精磨削砂轮执行的精磨削在内的多功能磨削的工序集中。因为在粗磨削工序和精磨削工序之间既不向支撑装置20安装凸轮轴也不从支撑装置20重新安装凸轮轴，所以其消除了安装和重新安装作为工件W的凸轮轴的任何相位误差。因此，由于无相位误差，所以多功能磨削机床能够减小用于由精磨削砂轮74执行的精磨削的移除量。

“凸轮轴的外凸轮表面的轮廓和磨削砂轮”

参考图2，将解释作为工件W的凸轮轴的凸轮的外周表面，以及粗磨削砂轮73和精磨削砂轮74。如图3中的实线所示，凸轮轴的凸轮的外周表面包括凹曲表面W1、W2、基圆部分W3和顶圆部分W4。两个凹曲表面W1、W2定位在基圆部分W3和顶圆部分W4之间。基圆部分W3具有拥有恒定半径的圆柱形部分，即：与凸轮轴的中央轴线相距恒定的距离，并且两个凹曲表面W1、W2中的每一个是与凸轮轴的中央轴线相距变化的距离的非圆形。R1是两个凹曲表面W1、W2的曲率半径的最小量。

在图2中的虚线示出了凸轮轴的轮廓Wa，该凸轮轴的凸轮的外周表面已完成由粗磨削砂轮73执行的磨削。由虚线示出的轮廓Wa是用于由精磨削砂轮74进行磨削的磨削部分的轮廓。因此，用于由精磨削砂轮74执行精磨削的去除量是由虚线示出的轮廓Wa和由实线示出的最终完成的轮廓W之间的差量。

粗磨削砂轮73的半径R2和精磨削砂轮74的半径R3设置成小于两个凹曲表面W1、W2的曲率半径的最小值R1。通过该物理构造，精磨削砂轮74理论上能够将凸轮的外周表面磨削至最终完成轮廓W。在这种情况下，不存在用于由精磨削砂轮73执行的精磨削的去除量。在本发明的实际实施方式中，粗磨削砂轮74不磨削至最终完成轮廓W，在最终完成轮廓W的情况下，精磨削去除量是零。

换言之，由图2中的虚线示出的凸轮的外周表面处具有精磨削去除量的轮廓Wa能够是不依赖于粗磨削砂轮73的轮廓的轮廓。因此，精磨削去除量在两个凹曲表面W1、W2的部分处和除两个凹曲表面W1、W2之外的剩余部分处具有相同的量。当磨削具有两个凹曲表面W1、W2的凸轮轮廓时，根据本发明的磨削方法、磨削系统和多功能磨削机床能够不依赖于粗磨削砂轮73的轮廓而使得精磨削去除量最小化。

在实施方式的一个示例中，粗磨削砂轮73的半径R2等于精磨削砂轮74的半径R3。精磨削砂轮74的半径小于两个凹曲表面W1、W2，由此，以便由精磨削砂轮74稳定地磨削至最终完成轮廓。

“精磨削去除量的设定方法”

下文中将解释用于由精磨削砂轮74执行的精磨削的去除量的设定方法。精磨削去除量是在精磨削工序中由精磨削砂轮74磨削的部分和在粗磨削工序中由粗磨削砂轮73磨削之后的剩余部分。

用于精磨削的轮廓Wa与用于粗磨削砂轮73的轮廓无关。因此，能够无关于粗磨削砂轮73的轮廓来设定精磨削去除量。此外，对于精磨削去除量来说，无需提供如下可能性：由去除和重新安装工件产生的可能的安装误差量。基于下列三项预设定精磨削去除量：多功能磨削机床1的热位移，由于粗磨削砂轮73产生的磨削力改变量，以及作为工件W的凸轮轴的外周表面的凸轮轮廓的磨削误差。

详细地，在工件W是具有恒定半径的圆柱形的情况下，基于多功能磨削机床1的热位移以及基于用于粗磨削砂轮73的修正间隔的磨削力的可变量中的至少一个预设定精磨削去除量。多功能磨削机床1的热位移基于由下文中将详细地解释的热改变导致的机床自身的位移。在工件W是凸轮轴的情况下，基于多功能磨削机床1的热位移以及基于粗磨削砂轮73的磨削力的可变量中的至少一个预设定基部分W3的用于精磨削的轮廓的去除量，因为基部分W3与圆柱形工件一样具有恒定的半径。在工件W是凸轮轴的情况下，基于多功能磨削机床的热位移、基于粗磨削砂轮73的磨削力的可变量、以及作为工件W的凸轮轴的外周表面的凸轮轮廓的基于工件或多功能机床的挠曲的磨削误差预设定包括两个凹曲表面W1、W2、基圆部分W3和顶圆部分W4在内的凸轮轴的整个部分的精磨削去除量，下文中将详细地进行解释。

在发生多功能磨削机床1的热位移的情况下，改变了粗磨削砂轮73和作为工件W的凸轮轴的磨削部分之间的相对距离。可根据多功能磨削机床1的热位移量改变由粗磨削砂轮73执行的去除量。因此，通过考虑多功能磨削机床1的热位移量设定精磨削去除量。

由粗磨削砂轮73执行的可改变的去除量归功于粗磨削砂轮73的锐度。比较刚刚被修整或修正之后的锐度和被修整或修正之后磨削砂轮磨削了大量工件之后的锐度，磨削砂轮的锐度是可改变的。根据具有改变的锐度的修正间隔，即使在相同的磨削条件下，由磨削砂轮执行的可去除量也是可改变的。因此，即使在相同的磨削条件下，通过改变磨削砂轮的锐度可改变磨削力，由此通过考虑由于粗磨削砂轮73产生的磨削力改变量设定精磨削去除量。

将参考图3解释凸轮轮廓的磨削误差。实线示出了处于由精磨削砂轮74最终磨削后的状态中的最终完成轮廓W，并且虚线示出了处于由粗磨削砂轮73最终磨削后的状态中的轮廓Wa1。由虚线示出的轮廓Wa1是用于由精磨削砂轮74执行磨削的磨削部分的轮廓。作为工件W的凸轮轴的提升量和旋转相位表示凸轮轮廓。凸轮轮廓是来自控制器80的指令值。通常，通过根据指令值驱动多功能磨削机床1的每一零件来磨削作为工件W的凸轮轴时，凸轮的磨削轮廓相对于凸轮的理想轮廓发生误差。该误差被认定为凸轮轮廓的磨削误差。

磨削力使得在工件W或多功能磨削机床1的每个零件中产生挠曲。在不产生挠曲的条件下预先设定凸轮轮廓。在工件W的磨削部分是具有恒定半径的圆柱形式的表面的情况下，由于挠曲，磨削之后的外直径大于目标直径。由于该现象，在圆柱磨削中，执行无火花磨削。

在粗磨削砂轮73磨削凸轮轴的凸轮的外周表面的情况下，应该根据凸轮轴的旋转相位沿X轴方向移动粗磨削砂轮73。在磨削不具有恒定半径而是与凸轮轴的中央轴线相距变化的距离的凸轮的外表面的情况下，由于产生的挠曲，产生实际磨削轮廓Wa2与凸轮轮廓Wa1之间的凸轮轮廓磨削误差。由于变化的距离导致的可改变的磨削力使得沿磨削砂轮的进给方向产生凸轮轮廓的磨削误差。因此，通过考虑凸轮轮廓的磨削误差预设定精磨削去除量。图3中部分地示出了磨削轮廓Wa2并且未图示出的部分与凸轮的轮廓Wa1的相应部分相同。

如上所解释的，根据本发明的磨削方法、磨削系统和多功能磨削机床能够实现精磨削去除量最小化，因为：独立于粗磨削砂轮73的轮廓预设定精磨削去除量，并且通过由多功能磨削消除了工件W的去除和重新安装从而减小了精磨削去除量。由此，能够提高精磨削砂轮的寿命并且降低用于精磨削砂轮的成本。

“机加工线中的磨削系统”

下文中将参考图4解释根据本发明的机加工线中的磨削系统。机加工线是加工作为工件W的凸轮轴的线。只解释机加工线中的多功能磨削机床1。多功能磨削机床1中的工序被确定为机加工线中的磨削系统。

用于作为工件W的凸轮轴的机加工线包括位于一个上一级工序110和一个下一级工序120之间的执行磨削凸轮轴的周表面的粗磨削工序和精磨削工序的两个多功能磨削机床1。因此，磨削系统具有两个多功能磨削机床1。其配备一个上一级工序110和一个下一级工序120的原因是确定如下情况：将作为工件W的每个凸轮轴从上一级工序110转移至每个磨削工序并且将每个凸轮轴从每个磨削工序转移至下一级工序120。

多个多功能磨削机床1在上一级工序110和下一级工序120之间彼此独立地运行。每个多功能磨削机床1执行彼此相同的磨削工序。每个多功能磨削机床1对转移至机床内的作为工件W的凸轮轴依次执行粗加工工序和精加工工序，并且粗磨削之后将粗加工过的工件W转移至下一级工序120。

在从上一级工序110转移第一工件W的情况下，一个多功能磨削机床1执行粗加工工序和精磨削工序并且然后转移至下一级工序120。在从上一级工序110转移第二工件W的情况下，另一多功能磨削机床1执行粗加工工序和精加工工序并且然后转移至下一级工序120。之后重复每个工序。由此，能够减小用于精磨削砂轮74的成本并且降低机加工线的周期时间，下文中将对其进行详细地解释。

“作为参考的第一示例”

将参考图5对照磨削方法和多功能磨削机床解释作为参考的第一示例。第一示例的磨削机床不是本发明的实施方式的多功能磨削机床1，而是具有单个磨削砂轮——即，一个磨削砂轮——的磨削机床。

在作为参考的第一示例中的磨削系统包括如图5所示依次位于上一级工序110和下一级工序120之间的具有粗磨削砂轮73的第一磨削机床130和具有精磨削砂轮74的第二磨削机床140。第一磨削机床130只由粗磨削砂轮73执行粗磨削。第二磨削机床140只由精磨削砂轮74执行精磨削。粗磨削砂轮73的半径是R2，精磨削砂轮74的半径是R3，并且半径R1、R2中每一个设置成小于凸轮轴的凸轮的外周表面处两个凹曲表面W1、W2的曲率半径的最小值R1。作为参考的第一示例的周期时间比本发明的实施方式的周期时间长。但是作为参考的第一示例的周期时间比具有大于两个凹曲表面W1、W2的曲率半径的最小值R1的粗磨削砂轮半径的现有磨削机床的周期时间短。

“作为参考的第二示例”

为了对比根据本发明的实施方式的工具成本和周期时间，将解释作为参考的第二示例的在美国专利5,392,566中公开的多功能磨削机床。假定作为参考的第二示例中的机加工线包括与本发明的实施方式相同的机加工线，用上文中述及的美国专利中公开的多功能磨削机床替换本实施方式的多功能磨削机床1。粗磨削砂轮的半径预设定为大于两个凹曲表面W1、W2的曲率半径的最小值R1，并且精磨削砂轮的半径预设定为小于曲率半径的最小值R1。

“本实施方式与作为参考的第一和第二示例的对比”

此处将解释本实施方式的周期时间和工具成本与第一和第二示例的周期时间和工具成本的对比。图6A、图6B和图6C示出了本实施方式、第一示例和第二示例的由粗磨削砂轮执行的去除量/磨削时间和由精磨削砂轮执行的去除量/磨削时间。在本实施方式和第二示例的每个工序中的磨削时间是用于一个工件W的粗磨削和精磨削的磨削时间，因为存在两个多功能磨削机床，所以该磨削时间被一分为二。另一方面，在第一示例的每个工序中的磨削时间是仅用于每个相应的工序的磨削时间，因为每个工序由每个不同的磨削机床执行。

在本实施方式与第一示例的对比中，如图6A和图6B所示，本发明的实施方式具有大的粗磨削去除量、长的粗磨削时间、小的精磨削去除量和短的精磨削时间。因而在与第一示例的对比中，本实施方式能够由粗磨削砂轮73去除大量体积并且能够减小由精磨削砂轮74执行的精磨削去除量。

以如下方式设定加工条件：在粗磨削工序中第一磨削机床130的磨削时间与在精磨削工序中第二磨削机床140的磨削时间几乎相等，因为在作为参考的第一示例中，独立于第二磨削机床140提供了第一磨削机床130。基于该加工条件，与本发明的实施方式相比，由第二磨削机床140执行的精磨削倾向于被设定得过大。

在作为参考的第一示例与作为参考的第二示例的对比中，如图6B和图6C所示，作为参考的第一示例具有较多的在粗磨削工序中的去除量、较长的粗磨削的磨削时间、较少的在精磨削工序中的去除量和较短的精磨削中的磨削时间。与作为参考的第二示例的相比，作为参考的第一示例尽可能长时间地由粗磨削砂轮73执行粗磨削和尽可能短时间地由精磨削砂轮74执行精磨削。通过如下方式能够执行由粗磨削砂轮73磨削较多的量：将粗磨削砂轮73的半径R2设定成小于凸轮轴的凸轮的外周表面的曲率半径的最小值R1。

在图7中考虑了工具成本。图7示出了本发明的实施方式、作为参考的第一示例和作为参考的第二示例的工具成本。在图7中的成本率比是在直径上每一毫米去除量所对应的粗磨削砂轮73的成本与精磨削砂轮74的成本的比。通过由一个磨削砂轮加工出的工件数量、一个磨削砂轮的成本、用于磨削一个工件的磨削砂轮的成本以及一个工件的去除量计算的粗磨削砂轮73与精磨削砂轮74的成本率比是1∶8。这示出了粗磨削砂轮73的成本率是1并且精磨削砂轮74的成本率是8。

如从底部数第二条线所示，本发明的实施方式的精磨削砂轮74的成本率与作为参考的第一示例的精磨削砂轮的成本率相比有所减小，与作为参考的第二示例的精磨削砂轮的成本率相比大大地减小。另一方面，本发明的实施方式的粗磨削砂轮73的成本率与作为参考的第一和第二示例的粗磨削砂轮的成本率相比有所减增加，但是与精磨削砂轮74的成本率的差值相比，粗磨削砂轮73的增加量很小。因此，对比总的成本率，本实施方式的总的成本率与作为参考的第一示例的总的成本率相比大大减小，与作为参考的第二示例的总的成本率相比极大地减小。

尽管参考优选的实施方式详细地描述了本发明，但是对本领域的普通技术人员来说显然本发明不限制于本实施方式，并且可以通过权利要求范围内的各种其它实施方式实现本发明。

例如，尽管多功能磨削机床是具有横向移动的磨削砂轮支撑装置60的横向类型的多功能磨削机床并且由支撑装置20支撑的工件相对于床体10固定，然而，本发明不限制于该构造，而是其可以被应用于如下构造：安装多功能磨削机床1的支撑装置20的工作台是横向的并且多功能砂轮滑架62可以相对于床体10仅在X轴方向上移动。

尽管通过将凸轮轴作为工件W并且将凸轮的外周表面作为磨削部分对本实施方式进行了描述，然而，本发明可应用于将外周圆柱表面作为磨削表面的凸轮轴的曲轴轴颈。

Claims (9)

1.一种由多功能磨削机床执行的磨削方法，在所述多功能机床中具有：

支撑工件的支撑装置；

多功能砂轮滑架，所述多功能砂轮滑架相对于所述支撑装置可运动地安装并且具有粗磨削砂轮和精磨削砂轮，所述粗磨削砂轮和所述精磨削砂轮被选择性地使用；以及

控制器，所述控制器控制由磨削砂轮对所述工件进行的磨削，所述粗磨削砂轮和所述精磨削砂轮之一被选择作为所述磨削砂轮；

由所述多功能磨削机床执行的所述磨削方法包括：

执行粗磨削工序，所述粗磨削工序为：由所述粗磨削砂轮磨削所述支撑装置所支撑的所述工件直至剩余有预设定的精磨削去除量为止；以及

在所述粗磨削工序之后执行精磨削工序，所述精磨削工序为：由所述精磨削砂轮磨削掉所述支撑装置所持续地支撑的所述工件的所述精磨削去除量；

所述精磨削去除量基于所述多功能机床的热位移和由于所述粗磨削砂轮产生的磨削力改变量中的至少一个设定；

剩余有所述精磨削去除量的轮廓是不依赖于所述粗磨削砂轮的轮廓的轮廓。

2.根据权利要求1所述的由所述多功能磨削机床执行的磨削方法，进一步包括：

在生产线中的一个上一级工序和一个下一级工序之间准备多个所述多功能磨削机床；

所述多个多功能磨削机床中的每一个都依次执行粗磨削和精磨削以磨削从所述上一级工序传递过来的所述工件；以及

在所述精磨削之后，将所述工件传递至所述生产线中的所述下一级工序；

所述多个多功能磨削机床中的每一个在所述上一级工序和所述下一级工序之间并行地执行。

3.根据权利要求1所述的由所述多功能磨削机床执行的磨削方法，其中，

所述工件是凸轮轴的凸轮；

所述精磨削去除量进一步基于所述凸轮轴的凸轮轮廓的对应于所述工件或所述多功能磨削机床的挠曲的磨削误差设定。

4.根据权利要求3所述的由所述多功能磨削机床执行的磨削方法，其中，所述精磨削去除量基于所述多功能机床的热位移、由于所述粗磨削砂轮产生的磨削力改变量、和所述凸轮轴的凸轮轮廓的对应于所述工件或所述多功能磨削机床的挠曲的磨削误差设定。

5.根据权利要求4所述的由所述多功能磨削机床执行的磨削方法，其中，

所述工件在其外周表面上包括凹曲表面，所述凹曲表面具有曲率半径R1；并且

所述粗磨削砂轮的半径R2和所述精磨削砂轮的半径R3中的每一个形成为小于所述凹曲表面的所述曲率半径R1。

6.一种磨削系统，包括：

支撑工件的支撑装置，所述工件是凸轮轴的凸轮，所述凸轮的外周表面上包括凹曲表面，所述凹曲表面具有曲率半径R1；

多功能砂轮滑架，所述多功能砂轮滑架相对于所述支撑装置可运动地安装并且具有粗磨削砂轮和精磨削砂轮，所述粗磨削砂轮具有半径R2，所述精磨削砂轮具有半径R3；

所述粗磨削砂轮的所述半径R2和所述精磨削砂轮的所述半径R3中的每一个形成为小于所述凹曲表面的所述曲率半径R1；以及

控制器，所述控制器控制由所述磨削砂轮对所述工件进行的磨削，所述粗磨削砂轮和所述精磨削砂轮之一被选择作为所述磨削砂轮；

所述控制器执行粗磨削工序，所述粗磨削工序为：由所述粗磨削砂轮磨削所述支撑装置所支撑的所述工件直至剩余有预设定的精磨削去除量为止；

所述控制器在所述粗磨削工序之后进一步执行精磨削工序，所述精磨削工序为：由所述精磨削砂轮磨削掉所述支撑装置所持续地支撑的所述工件的所述精磨削去除量；并且

所述精磨削去除量基于所述多功能机床的热位移、由于所述粗磨削砂轮产生的磨削力改变量和所述凸轮轴的凸轮轮廓的对应于所述工件或所述多功能磨削机床的挠曲的磨削误差设定。

7.根据权利要求6所述的磨削系统，其中：

在生产线中的一个上一级工序和一个下一级工序之间准备多个所述多功能磨削机床；

所述多个多功能磨削机床中的每一个都依次执行所述粗磨削工序和所述精磨削工序以磨削从上一级工序传递过来的所述工件；

所述精磨削工序之后，所述工件被传递至所述生产线中的所述下一级工序；

所述多个多功能磨削机床中的每一个在所述上一级工序和所述下一级工序之间并行地执行。

8.一种多功能磨削机床，包括：

支撑工件的支撑装置；

多功能砂轮滑架，所述多功能砂轮滑架相对于所述支撑装置可运动地安装并且具有粗磨削砂轮和精磨削砂轮，所述粗磨削砂轮和所述精磨削砂轮被选择性地使用；以及

控制器，所述控制器控制由磨削砂轮对所述工件进行的磨削，所述粗磨削砂轮和所述精磨削砂轮之一被选择作为所述磨削砂轮；

所述控制器执行粗磨削工序，所述粗磨削工序为：由所述粗磨削砂轮磨削所述支撑装置所支撑的所述工件直至剩余有预设定的精磨削去除量为止；

所述控制器在所述粗磨削工序之后进一步执行精磨削工序，所述精磨削工序为：由所述精磨削砂轮磨削掉所述支撑装置所持续地支撑的所述工件的所述精磨削去除量；以及

所述精磨削去除量基于所述多功能机床的热位移和由于所述粗磨削砂轮产生的磨削力改变量中的至少一个设定。

9.根据权利要求8所述的多功能磨削机床，其中：

所述工件是凸轮轴的凸轮，所述凸轮的外周表面上包括凹曲表面，所述凹曲表面具有曲率半径R1；

所述粗磨削砂轮的半径R2和所述精磨削砂轮的半径R3中的每一个形成为小于所述凹曲表面的所述曲率半径R1；并且

所述精磨削去除量基于所述多功能机床的热位移、由于所述粗磨削砂轮产生的磨削力改变量和所述凸轮轴的凸轮轮廓的对应于所述工件或所述多功能磨削机床的挠曲的磨削误差设定。

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