CN104755213B

CN104755213B - 用于平面加工工件表面的方法

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Publication number: CN104755213B
Application number: CN201380056424.3A
Authority: CN
Inventors: P·科普顿
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2017-07-21
Anticipated expiration: 2033-10-15
Also published as: DE102012021275B4; US20150266114A1; US9597741B2; WO2014067619A1; EP2911820B1; DE102012021275A1; EP2911820A1; CN104755213A

Abstract

本发明涉及一种用于平面加工尤其轻金属合金工件表面的方法，其中切削刀具(10；24)相对于表面在进给方向上运动并且以规定的厚度切削去除材料，其中，具有一个或多个、基本平行于表面取向的切削条(16；26)的切削刀具(10；24)在规定的进给方向(s)上运动，其中所述切削条(16；26)始终以＜90°、但是＞0°的角度(Pi)相对于进给方向调整。由此以成本有利的加工参数可以加工具有高质量表面的、尤其轻金属工件的表面。

Description

用于平面加工工件表面的方法

技术领域

本发明涉及一种用于平面加工尤其由轻金属制成的工件表面的方法，以及一种用于执行该方法的装置和一种优选的应用。

背景技术

常见的用于平面加工工件表面的方法是铣削，具有例如端铣头，端铣头在规定的进给方向上在工件上面导引，此外是刨削或插削，其中以直线进给运动阶梯状地去除材料，或者例如磨削平面。对于由轻金属制成的工件已经证实铣削是可靠的，通过铣削能得到高品质表面，如同例如对于机动车驱动传动装置的零部件平面表面所期望的那样，它们尤其也满足密封功能。

发明内容

本发明的目的是，建议一种所述类型的方法，该方法以非常有利的加工时间能够实现高表面质量的平面。此外，提供另外一种特别适合用于执行本方法的装置。

通过一种用于平面加工工件表面的方法实现就方法而言的目的,其中切削刀具在进给方向上相对于表面运动并且以规定的厚度切削去除材料，其中，具有一个或多个、平行于表面取向的切削条的切削刀具在规定的进给方向上运动，其中，尤其是所述切削条被调整为相对于进给方向始终成＜90°、但是＞0°的角度，其中，所述切削条相对于进给方向的角度在加工期间连续或暂时地变化。

按照本发明建议，具有一个或多个、基本平行于表面取向的切削条的切削刀具在规定的进给方向上运动，其中，所述切削条被调整为相对于进给方向始终成＜90°、但是＞0°的角度Pi。通过这个措施，在切削条上产生切削过程，该切削过程产生了一种组合，犹如由以相应切削角度在切削条上的刨削或插削与以倾斜于进给方向构成的形成切屑的铣削组成。在此，出人意料的优点是，即便在干加工时也形成微少热量、大进给量、由于低切削速度使用成本有利的切削材料、以及高质量的表面。

在本方法的另一扩展结构中，切削条相对于进给方向的角度Pi在加工期间连续或局部地变化，其中，例如可以使加工有利地适配于工件或其表面区域的几何形状。

此外已经证实特别有利的是，切削刀具的切削条在进给运动期间围绕切削刀具的点A摆动，其中，所述点A在切削条的一个端部侧面上、在切削刀具的切削条的中心位于夹紧装置的中心轴线上，或位于切削刀具切削条的端部侧面与中心之间。由此得到用于将切屑过程例如与要加工工件的材料特性相适应的另一自由度。

在按照本发明方法的另一有利扩展结构中，直线地、圆形地、椭圆形地或者其它非直线地控制切削刀具的受控的进给方向，以便实现进一步适配于特有的几何和材料技术的情况和要求。

一种特别优选的用于在机床上执行本方法的装置，具有在进给方向和旋转方向上可驱动的、用于切削刀具的夹紧装置(主轴)，所述切削刀具具有支承体、夹紧器件(心轴)和至少一个固定在支承体上的、基本直线的切削条。所述切削条可以是金刚石条、硬质合金条或者由高合金工具钢制成的条，它按照本方法倾斜于进给方向设置。

在切削刀具上备选地可以设有多个分开布置的切削条，它们高度可调整地固定在独立的夹紧轨道上并且它们在切削功能上如同唯一的连续的切削条。

在本发明的一种非常有利的改进方案中，在切削刀具中在切削条前面设有至少一个用于在加工时产生的切屑的收集通道。这确保了不会产生由于已经去除的切屑挤伤要加工的表面的不利影响。此外避免切屑挤入到工件中。

为此，还可以在切削刀具中设置冲洗通道，利用冲洗通道在加工过程以后例如利用压缩空气使收集通道中没有加工切屑。因此，切屑这样长时间地保持在切削刀具中，直到加工过程或至少一个加工循环结束并且在之后才被冲洗出去。

在湿加工工件表面时还可以在切削刀具中设有冷却剂通道，用于将润滑剂和/或冷却剂，例如乳液输送到切削条。在最小量润滑(MMS)时可以输送MMS介质。

最后，特别优选应用所述装置来加工机动车的驱动传动装置的、由轻金属合金制成的气缸盖、气缸体曲轴箱和/或变速器壳体的平面。

附图说明

下面借助于示意性的附图详细解释本发明的多个实施例。附图示出：

图1由单体构成的切削刀具的立体图，具有支承体、作为夹紧器件的实心心轴和连续的切削条；

图2按照图1的切削刀具以切削条对准三个加工轨迹的示意图，其中切削条分别围绕点A摆动，

图3利用按照图1的切削刀具以多个加工步骤加工内燃机气缸头的平面表面，

图4和5分别是沿着图3的剖平面I-I的视图，利用这些视图解释用于平面加工气缸头密封面的附加加工步骤，

图6对于图1备选的切削刀具，具有多个分开布置的切削条，和

图7按照图6的切削刀具的局部侧视图，具有定位在切削条前面的用于切屑的收集通道。

具体实施方式

在图1中示意示出了切削刀具10，该切削刀具包括支承体12、夹紧器件或实心构造的心轴14和线性设计的切削条16。

切削条16在长度较短时可以是金刚石条、备选地是硬质金属条或由高合金工具钢(高速切削钢)制成的条，并且利用夹紧轨道18和多个螺栓20固定在支承体12上。在另一实施例中，夹紧轨道18也可以钎焊在支承体12上。

切削条16在其横截面轮廓上与刨削刀具或插削刀具类似地构成，具有未详细示出的切削刃的切削角。

夹紧在未示出的机床上的切削刀具10可转动和平动地沿着进给方向s为了平面加工工件表面而运动，如同在图2至4中所示的那样。

按照图2，切削刀具10可以在机床上导引，在轨迹1中围绕旋转点A以相对于进给方向s成约45°的角度Pi调整，然后在进给方向s上直线地向前驱动，其中，通过相应在深度上调整到表面尺寸的切削条16进行平面加工。

旋转点A在轨迹1中定位在切削条16的端部侧面上。摆动角Pi尤其可以在加工期间在0°至90°之间相对于进给方向s变化，例如用于实现在宽度上变化的加工轨迹。

在轨迹2中，切削刀具10的旋转点A位于直线切削条16的中心，角度Pi仍然可以以适配于几何和/或材料特有状况地变化。

轨迹3示出了切削刀具10的旋转点A，该旋转点位于端部侧面的旋转点A(轨迹1)与其中心的位置(轨迹2)之间并且它同样在需要时可以在加工期间变化(见所示箭头)。

轨迹1至3示出了优选直线的进给运动s。但是，该运动也可以通过机床非直线地、或圆形、椭圆形或类似地控制，尤其也可以通过所选择的旋转点A的位置确定。

图3示例地示出了由轻金属或铝合金制成的、面对内燃机气缸体曲轴箱的气缸头22表面(密封面21)的平面加工，其平面加工利用机床和切削刀具10以多个工序实现。

在此，利用机床，切削刀具10通过转动和平动控制的运动以按照图2的轨迹1倾斜调整的切削条16移动到位置10a中，调整高度并最后沿着进给方向s1平行于要加工的表面向前驱动，其中，加工表面的确定宽度。围绕点A的摆动角Pi可以保持恒定，或者尤其如上所述地变化。

在通过轨迹s1以后，切削刀具10调整到位置10b，并且在相反的进给方向s2上仍然以倾斜于进给方向调整的切削条16驶过表面的第二半部(具有如同看到的那样的确定的叠加切削)。

在表面宽度较大时，可以以环形或蜿蜒形地这样长地执行这个过程，直到气缸头22的整个表面完成平面加工。必要时，对于很小宽度的表面唯一的加工工序也可能就足够了。

利用图4和5解释用于平面加工气缸头22密封面21的附加加工步骤。在图4中，以沿着剖平面I-I的侧视图示出了平面加工后的密封面21，如同按照图3的前面描述已经执行过的那样。因此，切削刀具10沿着相互重叠/交叉的加工轨迹s1，s2在气缸头22的密封面21上导引。但是，加工轨迹s1，s2的表面不是如同所追求地那样相互间平面地对准。而是表面23在过渡边棱27上锥形或钝角地收缩。

表面23的这种不利的轮廓曲线尤其在陈旧的加工装置中产生，其切削刀具10由于误差/公差偏离调整好的、能够实现平面的表面加工的90°位置一个角度偏差。公差造成的、切削刀具10的角度偏差对应于在图4中所示的楔角α，两个表面23在过渡边棱27上以该角度汇合在一起。在图4中，表面23的楔角α为了清晰起见放大地表示。

为了尽管有切削刀具10引起误差的角度偏差也实现尽可能平面的气缸头22密封面21，按照图5的切削刀具10在另一加工轨迹s3中在密封面21上导引。加工轨迹s3位于第一与第二加工轨迹s1与s2之间。由此在两个表面2楔形地汇拢的过渡边棱27的区域中实现材料去除，通过该材料去除可实现与图4相比更均匀的表面轮廓。在图5中通过阴影标出材料去除。

图6和7示出了可选择的切削刀具24，它只示出与按照图1的结构主要差别。功能相同的部分配有相同的附图标记。

按照图6的切削刀具24具有心轴14作为相对于机床的夹紧器件，并且具有支承体12，多个较短的切削条26错开布置在该支承体上。

切削条26分别利用盒子28和夹紧轨道30利用都以20表示的螺栓高度可调整地固定在支承体12上，用于总体上形成精确的、平面对准的切削条26。

在此还重要的是，在进给方向s上观察，切削条26在其长度上相交且相互间以微小的距离错开(前后地，参见图6)。每个切削条26可以选择或附加地也相对直线的进给方向s微倾斜地夹紧。

图7还示出了在夹紧轨道30上构成的、在进给方向s上定位在切削条26前面的收集通道32，该收集通道接收在平面加工期间产生的切屑并因此离开切削过程。

收集通道32连接在切削刀具10的冲洗通道(未示出)上，通过冲洗通道在各个加工循环以后优选利用压缩空气吹出收集通道32中被去除的切屑。

此外，在平面加工时可以在切削刀具24(或10)的冷却通道(未示出)中配有润滑和冷却切削条26(或16)的介质或乳液，所述介质或乳液通过相应的输送装置导引乳液到切削条26或16。

代替参照图3描述的气缸头22，也可以如上所述地平面加工其它由轻金属制成的零部件，尤其批量加工的机动车组件，例如气缸体曲轴箱、变速器壳体等的密封或连接面。

在进给力和切削功率可能的范围内，切削条16,26的长度可以优选在0mm至200mm之间。

Claims

1.一种用于平面加工工件表面的方法，其中切削刀具(10；24)在进给方向(s)上相对于表面运动并且以规定的厚度切削去除材料，其特征在于，具有一个或多个、平行于表面取向的切削条(16；26)的切削刀具(10；24)在规定的进给方向(s)上运动，其中，所述切削条(16；26)被调整为相对于进给方向始终成＜90°、但是＞0°的角度(Pi)，其中，所述切削条(16；26)相对于进给方向(s)的角度(Pi)在加工期间连续或暂时地变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述角度(Pi)被调整为在75°至30°之间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述切削刀具(10；24)的切削条(16；26)在进给运动期间围绕切削刀具(10；24)的点(A)摆动。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述点(A)对准切削条(16；26)的一个端部侧面。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述点(A)在切削刀具(10；24)的切削条(16；26)中心位于夹紧装置的中心轴线上。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述点(A)位于切削刀具(10；24)的切削条(16；26)的端部侧面与中心之间。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，直线地、圆形地、椭圆形地或者其它非直线地控制所述切削刀具(10；24)的受控的进给方向(s)和/或产生横交于进给方向的力，通过该力将切削刀具(10；24)压靠在工件表面上。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件由轻金属合金制成。

9.一种用于在机床上执行根据上述权利要求中任一项所述方法的装置，具有在进给方向(s)、在旋转方向以及能平动驱动的、用于切削刀具(10；24)的夹紧装置，所述切削刀具(10；24)具有支承体(12)、夹紧器件(14)和至少一个固定在支承体上的、直线的切削条(16；26)，其特征在于，具有平行于表面取向的切削条(16；26)的切削刀具(10；24)在规定的进给方向(s)上运动，其中，所述切削条(16；26)被调整为相对于进给方向始终成＜90°、但是＞0°的角度(Pi)。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在切削刀具(24)上设有多个错开布置的切削条(26)，这些切削条高度可调地固定在独立的夹紧轨道(28,30)上。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，在切削刀具(10；24)中在切削条(16；26)前面设有至少一个用于在加工时产生的切屑的收集通道(32)。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在切削刀具(10；24)中设有冲洗通道，利用冲洗通道能使在加工过程以后在收集通道(32)中没有加工切屑。

13.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，在切削刀具(10；24)中设有用于输送冷却剂到切削条(16；26)的冷却剂通道。