CN103128607B - 用于对尤其为环形的工件精加工的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对尤其为环形的工件（88）精加工的设备（10），其具有用于与用于保持精细刀具的精细刀具保持器连接的支承体（32），以及具有用于产生支承体（32）的线性振荡运动的驱动装置（40），具有振荡单元（76），所述振荡单元（76）具有用于容纳精细刀具（84）的精细刀具容纳器（82）和用于产生精细刀具容纳器（82）的线性振荡运动的附加驱动装置（78），以及具有用于将振荡单元与支承体（32）连接的连接装置。

Description

用于对尤其为环形的工件精加工的设备

技术领域

本发明涉及一种用于对尤其为环形的工件精加工的设备，其具有支承体，该支承体用于与用于保持精细刀具的精细刀具保持器连接；以及具有用于产生支承体的线性振荡运动的驱动装置。

背景技术

刀具的精加工是也称作“超精加工”或“最精细加工方法”的用于工件的表面加工的方法。在该方法中，起研磨作用的精细刀具、例如精磨石或者精磨带被压到待加工的工件表面上。在此，待加工的工件表面旋转。待加工的工件表面的旋转叠加有振荡运动，其中精细刀具和待加工的工件表面在相对于旋转轴线平行的或倾斜的方向上相对彼此运动。

为了加工在型面上非弯曲的工件表面，使用所谓的“线性振动器”，其具有驱动装置，该驱动装置用于将借助精细刀具保持器固定在支承体上的精细刀具置于线性的、即“直线的”振荡运动中。这种线性振动器例如通过本申请人的机床“Race 715”而知晓。

已表明的是，期望利用同样的设备不仅能够精加工非常小的工件并且能够精加工非常大的工件。此外，期望的是，能够将同样的设备用于精加工不同的工件几何结构。最后，追求尽可能短的加工时间。

发明内容

基于此，本发明所基于的任务在于提出一种用于精加工的设备，该装置适于有效地精加工具有彼此偏差极大的尺寸和/或几何结构的工件。

该任务根据本发明通过振荡单元和通过用于将振荡单元与支承体连接的连接装置来解决，其中该振荡单元具有用于容纳精细刀具的精细刀具容纳器和用于产生精细刀具容纳器的线性振荡运动的附加驱动装置。

根据本发明的精细设备具有如下优点：该设备通过以传统方式使用精细刀具保持器而能够用于精加工工件。在加工中，支承体并且因此精细刀具保持器和保持在精细刀具保持器上的精细刀具由于借助驱动装置产生的振荡运动而振荡。以此方式，可以通过合适选择支承体的尺寸而覆盖工件的第一大小和/或尺寸范围。

但现在也可能的是，除了使用用于保持精细刀具的精细刀具保持器之外并且尤其是对其可替选地，将支承体与振荡单元连接，该振荡单元具有附加驱动装置，该附加驱动装置用于产生用于容纳精细刀具的精细刀具容纳器的线性振荡运动。振荡单元于是具有合适的驱动单元，用于产生振荡运动，该驱动单元将振荡单元的精细刀具容纳器以及因此容纳在其上或其中的精细刀具也置于振荡运动中。附加振荡单元的使用具有如下优点：在附加驱动装置运行期间置于振动中的质量比较小，因为可利用（主）驱动装置置于振荡运动中的支承体可以静止。

在使用振荡单元时，于是可以覆盖工件的第二尺寸范围和/或几何结构范围，其中同时实现了振荡质量的减小，由此可以以提高的振荡频率加工工件。

在本申请的范围中所选择的表述“精细刀具保持器”和“精细刀具容纳器”在原理上涉及相似或相同的部件或组件。其不同的命名仅用于对本发明的更好阐述。

为了将振荡单元与支承体连接，设置有连接装置。可能的是，在支承体上不仅固定有用于保持精细刀具的精细刀具保持器而且固定有振荡单元及其精细刀具容纳器。

然而优选的是，连接装置包括支承体侧的连接区段，在连接区段上选择性地、尤其是在考虑到待加工的工件的大小的情况下可以固定精细刀具保持器或振荡单元（带有精细刀具容纳器）。这能够实现可替选地以传统方式使用精细刀具保持器或以新方式使用带有其精细刀具容纳器的振荡单元。

特别有利的是，已存在的机床可以以简单方式被改型，即通过去除已存在的精细刀具保持器并且代替精细刀具保持器而固定振荡单元的方式来改型。

为了实现该设备的尽可能大的活动半径，提出的是，第一枢转装置设置用于使支承体相对于支承体支架枢转。为此，尤其可以调节支承体的振荡轴线的倾斜度。

此外优选的是，用于定位支承体的定位装置沿着彼此垂直的定位轴线地设置，使得支承体的振荡轴线的位置也可以在定位平面内调节。

此外优选的是，支承体以支承臂形式构建，由此可以提供（主）驱动装置与连接装置在空间上的隔离。

当设置用于调节支承臂的长度的调节装置时，得到了对该装置的活动空间的另一有利影响。可调节性例如可以通过如下方式实现，支承臂的部分可以相对彼此运动，或支承臂由多个彼此可连接的支承臂区段构成，其中支承臂的长度的调节通过选择支承臂区段的数目和/或长度来实现。

当设置有用于使振荡单元相对于支承体枢转的附加的枢转装置时，得到了对该设备的活动半径的另一灵活性。以此方式也可以调节振荡单元的精细刀具容纳器的振荡运动的倾斜度。

在本发明的另一实施形式中，设计的是，支承体的振荡运动关联有第一振荡轴线，振荡单元的精细刀具容纳器的振荡运动关联有附加的振荡轴线，以及附加的振荡轴线在一平面中走向，该平面平行于第一振荡轴线地走向。以此方式如果这是期望的，则也可以将两个彼此独立的振荡运动叠加，即在同时使用支承体的驱动装置和振荡单元的附加驱动装置（“叠加行程”）的情况下。

此外优选的是，连接装置和/或振荡单元具有用于在与精细刀具的振荡运动垂直的方向上为精细刀具保持器的精细刀具或精细刀具容纳器的精细刀具定位和/或施加力的调整装置。这能够实现设置在精细刀具保持器或精细刀具容纳器上的精细刀具的作用面相对于待加工的工件表面的简单定位和/或产生压紧力，利用该压紧力将精细刀具的作用面压到待加工的工件表面上。

在本发明的另一实施形式中，设置控制装置，借助该控制装置可将精细刀具的线性和/或弧形定位运动和/或振荡运动彼此叠加。由此（尤其是通过内插）可以产生精细刀具的任意运动。

此外，本发明涉及一种用于对尤其为环形工件精加工的系统，该系统包括前面所描述的设备和精细刀具保持器。这种系统可以通过使用支承体的驱动装置与精细刀具保持器一起被驱动并且在使用振荡单元的情况下使用附加驱动装置来驱动。

附图说明

本发明的其他特征和优点是以下对优选的实施例的描述和图示性视图的主题。

在附图中示出了：

图1：用于精加工的设备的一个实施形式的侧视图，该设备包括支承体；

图2：对应于图1的具有安装在支承体上的连接装置的侧视图；

图3：对应于图2的具有与连接装置连接的精细刀具保持器的侧视图；

图4：对应于图2的具有与连接装置连接的振荡单元的侧视图；

图5：振荡单元的透视图；以及

图6：连接装置的透视图。

具体实施方式

在图1至图4中示出了用于精加工的设备的一个实施形式，并且在那里总体上用附图标记10表示该设备。

该设备10包括定位装置12，该定位装置12具有第一滑架14，该第一滑架14在第一滑动引导装置16和18上引导并且借助第一定位驱动装置20能够沿着第一定位轴线22定位。

定位装置12包括第二滑架24，该第二滑架24在第一滑架14上引导并且借助第二驱动装置26能够沿着第二定位轴线28定位。

第二滑架24与支承支架30连接，支承臂34形式的支承体32借助第一枢转装置36围绕第一枢转轴线38可枢转地支承在该支承支架30上。

第一定位轴线22、第二定位轴线28和第一枢转轴线38优选分别彼此垂直地走向。

支承支架30也用于容纳驱动装置40，该驱动装置40用于产生支承体32沿对应于支承臂34的延伸方向的第一振荡轴线42线性振荡运动。

为了产生振荡运动，例如可以借助驱动马达44产生转动运动，该转动运动借助本身已知的并且因此未详细阐述的偏心器46转换为线性往复运动。

支承臂34具有背离驱动装置40的自由端部48。在自由端部48与枢转轴线38之间的、在平行于第二定位轴线28的方向上所测量的距离优选地可以调节，例如通过选择支承臂34的不同支承区段50的数目和/或长度来调节。

在支承臂34的自由端部48上设置有固定面52，该固定面52用于固定连接装置54（参照图2和图6）。连接装置54具有连接区段56，该连接区段56用于与支承体34上的后续描述的部件连接。支承体侧的连接区段56例如具有螺钉容纳器或螺钉58，槽状的固定区段60或其他固定元件，其用于将支承体侧的连接区段56与后续描述的部件连接。

在支承体侧的连接区段56的第一使用方式中，在该连接区段56上固定有用于保持精细刀具64的精细刀具保持器62。精细刀具64尤其是精磨石。

当驱动装置40活动并且支承体32沿着第一振荡轴线42来回振荡运动时，精细刀具64也在相应的方向上（在该视图中用双箭头表示）运动，使得精细刀具64的作用面66相应地来回运动。利用作用面66于是可以精加工工件70的工件表面68。工件70通常是旋转对称的并且就此而言围绕对应于工件的中心轴线的轴线被旋转地驱动。工件表面68例如是轴承环的内表面。

在图3中用实线示出了支承体32的第一枢转位置，在该第一枢转位置中平行于工件70的旋转轴线的工件表面68可以被精加工。

在图3中用虚点线示出了支承体32的第二枢转位置。枢转位置能够实现对工件74的工件表面72的精加工，其中待加工的工件表面72相对于工件74的中心旋转轴线倾斜。

在支承体侧的连接区段56的另一使用方式中，代替带有精细刀具64的精细刀具保持器62（参见图3）在支承体32上固定有总体上用附图标记76表示的振荡单元（参见图4）。

振荡单元76具有附加驱动装置78，该附加驱动装置78用于将精细刀具容纳器82和保持在精细刀具容纳器82上的或容纳在那里的精细刀具84（优选地精磨石）置于振荡运动中。该振荡运动关联有附加振荡轴线86。附加振荡轴线86在图4中通过振荡单元76的实线示出的位置中平行于第一振荡轴线42走向。

借助振荡单元76可以将平行于工件88的旋转轴线的工件表面68或倾斜的工件表面72（在图4中未示出，参照图3）或甚至垂直走向的工件表面92精加工。为此有利的是，振荡单元76和/或连接装置54包括附加的枢转装置94（参照图2和图6），借助附加枢转装置94可以使连接装置56与振荡单元76一起围绕附加枢转轴线96枢转，或仅使振荡单元76围绕附加枢转轴线96枢转。这能够实现附加的振荡轴线86在垂直于附加枢转轴线96的平面内转动，例如在图4中以虚线示出的振荡单元76的位置中，在该位置中附加振荡轴线86垂直于第一振荡轴线42走向。

枢转装置94也能够实现振荡地加工工件88的弯曲的工件表面90（参照图4），更确切地说尤其通过将围绕枢转轴线96的振荡枢转运动与沿着振荡轴线86的线性振荡运动叠加。

附加的枢转轴线96优选平行于第一枢转轴线38走向。

振荡单元76的实施形式在图5中示出。在振荡单元中，马达98的转动运动通过本身已知的并且因此未详细阐述的偏心器装置100转换成振荡滑架80的线性振荡运动，该振荡滑架80沿着附加的振荡轴线86振荡。与振荡滑架80连接的精细刀具容纳器82和保持在其上的精细刀具84进行与振荡滑架80的运动对应的振荡运动。

替选于此，精细刀具容纳器82和精细刀具84的振荡运动也可以借助液压、气动或电动线性驱动装置来产生。

在图6中透视地示出了连接装置54。该连接装置54具有马达102，作为枢转装置94的部分，该马达102尤其构建为伺服马达。马达102的运动借助设置在壳体104中的变传动装置（例如蜗轮传动）转变为滑架装置106围绕枢转轴线96的枢转运动。

壳体104具有外表面108，该外表面108用于固定在支承体32的固定面52上，例如通过使用配合键109来固定。

滑架装置106包括可围绕枢转轴线96枢转的滑动支承体110和在该滑动支承体110上引导的滑架112。滑架112可以相对于滑动支承体沿着滑动轴线114借助设置在滑架112内的调整装置116运动地驱动。

调整装置116例如以液压或气动驱动装置的形式构建。为了为驱动装置供给被加压的流体，在滑架112中可以设置转动穿通部。

转动轴线96优选构建为NC轴线。这能够实现提供保持在精细刀具保持器62上的精细刀具64或振荡单元76的精细刀具84的圆弧形运动，用于定位精细刀具64、84或者也用于产生圆弧形振荡运动。该运动也可以由振荡单元76和/或支承体32和/或定位装置12沿着轴线22、28中的至少一个轴线的线性振荡运动叠加，使得也可以产生与圆弧不同的弧形定位运动或振荡运动。

精细刀具64、84的定位运动或振荡运动尤其可以通过内插沿着轴线22、28、114的至少一个轴线的至少一个线性运动和围绕轴线38、96中的至少一个轴线的至少一个枢转运动来产生。

线性运动和枢转运动的组合尤其对于大工件88的加工而言是有利的。

也可能的是，第一枢转装置36和附加的枢转装置94的枢转运动彼此组合，以便产生弧形振荡运动，其中具有优选不同的振荡频率的不同大小的运动彼此叠加（“叠加弧”）。

滑架支承体110优选地可围绕枢转轴线96枢转360°，使得安装在滑架112上的精细刀具保持器62或安装在滑架112上的振荡单元76可以定位在关于枢转轴线96的任意位置中。

也可能的是，代替支承体32和驱动装置40使用可自由定位的单元，例如机器人臂的形式。该单元于是具有固定面52，用于固定精细刀具保持器62和/或用于固定振荡单元76。对此可替选地，该单元尤其是借助固定面52与连接装置54连接，该连接装置54于是就其而言用于与精细刀具保持器62和/或振荡单元76连接。

Claims (12)

1.一种用于对工件(70，74，88)精加工的设备(10)，具有用于与用于保持精细刀具(64)的精细刀具保持器(62)连接的支承体(32)，以及具有用于产生支承体(32)的线性振荡运动的驱动装置(40)，

其特征在于，所述设备(10)还包括：振荡单元(76)，所述振荡单元(76)具有用于容纳精细刀具(84)的精细刀具容纳器(82)和用于产生精细刀具容纳器(82)的线性振荡运动的附加驱动装置(78)；以及用于将振荡单元与支承体(32)连接的连接装置(54)。

2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，连接装置(54)包括支承侧的连接区段(56)，在所述连接区段(56)上能够选择性地固定有精细刀具保持器(62)或振荡单元(76)。

3.根据上述权利要求之一所述的设备(10)，其特征在于，设置有用于使支承体(32)相对于支承支架(30)枢转的第一枢转装置(36)。

4.根据权利要求1或2所述的设备(10)，其特征在于，设置有用于使支承体(32)沿着彼此垂直的定位轴线(22，28)定位的定位装置(12)。

5.根据权利要求1或2所述的设备(10)，其特征在于，支承体(32)以支承臂(34)形式构建。

6.根据权利要求5所述的设备(10)，其特征在于，设置有用于调节支承臂(34)的长度的调节装置。

7.根据权利要求1或2所述的设备(10)，其特征在于，设置有用于使振荡单元(76)相对于支承体(32)枢转的附加的枢转装置(94)。

8.根据权利要求1或2所述的设备(10)，其特征在于，支承体(32)的振荡运动 关联有第一振荡轴线(42)，振荡单元(76)的精细刀具容纳器(82)的振荡运动关联有附加的振荡轴线(86)，以及附加的振荡轴线(86)在平行于第一振荡轴线(42)的平面中走向。

9.根据权利要求1或2所述的设备(10)，其特征在于，连接装置(54)和/或振荡单元(76)具有用于在与精细刀具(64，84)的振荡运动垂直的方向上为精细刀具保持器(62)的精细刀具(64)或精细刀具容纳器(82)的精细刀具(84)定位和/或施加力的调整装置(116)。

10.根据权利要求1或2所述的设备(10)，其特征在于，设置有控制装置，借助该控制装置能将精细刀具(64，84)的线性和/或弧形定位运动和/或振荡运动叠加。

11.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，工件(70，74，88)为环形。

12.一种用于对工件(70，74，88)精加工的系统，其包括根据上述权利要求之一所述的设备(10)和精细刀具保持器(62)。