CN104870144A - 用于无顶座式圆磨的方法和圆磨机 - Google Patents

Abstract

在一种用于无顶座式磨削的方法和圆磨机中，将工件支撑在第一贴合面(7)和第二贴合面(9)上。第一贴合面(7)和第二贴合面(9)彼此成角度地根据多棱件的类型来布置。磨削盘(3)被以一定的进给力F进给到工件(1)上，由此，工件(1)在其那方面被压入与第一贴合面(7)和第二贴合面(9)牢靠的贴合中。两个平坦的贴合面(7)和(9)实现了对工件(1)的制动，该工件仅由磨削盘(3)驱动转动。通过制动，降低了工件(1)的转速，从而是磨削盘(3)除了使工件(1)得到转动驱动外，还实现了磨削。对工件转速的精准调整通过附加的制动器(11)来实现，该制动器将能调整的制动力P施加到工件(1)上。

Description

用于无顶座式圆磨的方法和圆磨机

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于对具有旋转对称的轮廓的工件进行无顶座式圆磨的方法以及涉及一种根据权利要求3的前序部分所述的、用于执行依照权利要求1的方法的无顶座式圆磨机。根据权利要求1的前序部分所述的方法以及根据权利要求3的前序部分所述的装置二者由DD 55 918 A已知。

背景技术

在用于无顶座式圆磨的圆磨机最为熟知的实施方案中，旋转对称的工件处在旋转的调节盘与旋转的磨削盘之间，并且附加地支撑在所谓的支撑标尺上，参见Dubbel机械工程手册，1983年第15版，第1003页，图50g、h。在此，工件由调节盘来驱动以发生转动并且由磨削盘进行磨削。调节盘和磨削盘以常见的方式支承在驱动单元中(对于磨削盘而言，已知的是作为磨削芯轴杆或磨削芯轴单元)，其中，调节盘的圆周速度必须小于磨削盘的圆周速度。基于转速差值(即所谓的打滑)来实现磨削作用。“磨削盘”和“调节盘”的概念在本申请中作为与其在无顶座式圆磨中的功能相关的工作概念给出，而并不意味着对其在轴向延伸上的构造方面做出限制。于是，所述盘例如能够呈圆柱形连续地、分级地构造或者呈锥形构造，并且包括多个不同型廓的分段。调节盘和磨削盘可以在轴向上由各个彼此直接相邻或者通过空隙隔开的分段部分组成。

长期以来，对于工具机领域的专家已知的是：在以批量生产方式对机器构件进行无顶座式圆磨时(其中，必须由调节和磨削盘以高转速进行磨削)，磨削结果(也就是尺寸精确度、圆度以及表面质量)不再满足最高要求。在此，作为可能的误差来源之一的被发现是调节盘。该调节盘根据其实施方案的品质以及其在所属驱动单元中的支承方案，自身具有转动运动误差，这种转动运动误差对于磨削结果起不利作用。另外，调节盘也必须时刻加以修正，由此可能产生其他不准确性。

于是，根据已经公知的DD 55 918 A提出：在对尺寸非常小的盘状工件进行无顶座式圆磨时，调节盘不再被驱动转动。在此，支撑标尺也被取消。取而代之地设置有支撑装置，该支撑装置被称为“工件容纳部”并且由两行球轴承构成，这两行球轴承以能容易转动的方式在两个平行轴线上支承在轴承架中。在此，一定程度上，被驱动的调节盘和支撑标尺由两行不被驱动的调节盘所替代。磨削盘和两行球轴承形成磨削缝隙，工件处在该磨削缝隙中，并且在两个相对置的球轴承上发生碰触。在磨削时，工件通过力锁合与磨削盘一起转动，其中，工件在球轴承上的支撑引起了相对于磨削盘很小的摩擦。工件仅由于通过磨削盘的摩擦带动而获得对于磨削过程所需的转动。

根据DD 55 918 A的实施方案具有如下优点：在结构上略为简单地构造，这是因为取消了对调节盘的马达驱动。但是不准确的磨削结果的产生原因还是存在或者甚至强化，这是因为工件在两行旋转体上的支撑形成不可避免的误差来源。轴承外圈的圆度以及该轴承外圈在球上和轴承内圈上支承的精确度过低并且不与根据本申请的无顶座式圆磨所要求的精确度均匀适配。

另一种不带调节盘的用于无顶座式圆磨的提案从DE 43 30 800 A1中获悉。该提案同样基于如下认识：碰触工件的调节盘原则上没有转动运动误差，这是因为该调节盘是转动支承的。补救措施应当在于：将唯一的固定而置的多棱件设置为用于圆柱形工件的支撑装置，所述多棱件用作工件容纳部，并且循环绕转的驱动带用作针对工件的转动驱动装置。另外，设置有由弹簧加载负荷的指形件，该指形件将工件压到多棱件的凹处中。在根据DE 43 30 800 A1的实施方案中，不利之处在于：驱动带的布置方案相比于根据DD 55 918 A的球轴承又需要带有附加驱动装置的提高的结构耗费。此外，基于驱动带所需的纵向延伸，使得由多棱件实现的磨削缝隙不容易达到。另外，不能排除：借助滚轮运行的柔性的驱动带引起工件转动运动中的不规律性并且在磨削过程中引发了使磨削结果恶化的周期性干扰或振动。

在DE 341 606 A中，介绍了一种借助三个相配合的、用于无顶座式圆磨的导轨将工件在用于磨削圆柱形或圆锥形形体的机器上引导的方案。导轨中的两个形成了从磨削盘朝向外部敞开的楔形腔，在该楔形腔中布置有需要磨削的工件。在楔形腔的敞开侧面上布置有移动轨，其在朝向另外两个轨，也就是朝向磨削盘的方向上能够运动，从而工件在持续起作用的压力下沿朝向磨削盘的方向压向两个导轨。

在DE 11 79 826 A中介绍了一种用于无顶座式圆磨的装置，该装置依照传统的方式具有由磨削盘、调节盘和支撑轨组成的构造。在此，支撑轨可以构造为能够绕自由转动点枢转地(也就是能运动地)布置的多棱件安放部。在此，磨削盘还有调节盘设有驱动装置。为了避免需要磨削的工件的表面发生波动，工件安放部的自由翻转用于以如下方式不停地分配针对工件的安放部位：使得对工件的由波形凸起引起的向前运动的补偿通过基于安放面上的波形凹陷同时进行的回退来实现。

发明内容

相反，本发明的目的在于，提出一种相应于DD 55 918 A的开头首先提到类型的方法和装置，凭借这种方法和装置即使对于在企业生产批量制造的高工作速度的情况，仍能以很高的尺寸和形状精确度对旋转对称的部件进行磨削，其中，所需的圆磨机原则上在构造上还是简单的，亦即成本非常低廉的，并且在较大的时间段内以保持不变的精确度可靠工作。

所述目的的技术方案在具有权利要求1全部特征的方法和具有权利要求3全部特征的圆磨机中实现。

相比于DD 55 918 A，根据权利要求1的本发明的方法的优点在于，除了被驱动发生转动的磨削盘的转动运动，不需要其他涉及转动的驱动或支撑部件。两个不转动的、也构造在所属圆磨机中的贴合面在任何情况下都提供了相比于现有技术中的球轴承而言更为精准的支撑。相比于DE 4330 800 A1的优点在于，不需要用于使工件旋转的专门的驱动装置。依照根据本发明的方法，针对磨削盘需要唯一的转动驱动装置，其同时也使工件发生转动。来自呈绕转的驱动带形式的附加的驱动装置的有害影响在任何情况下都能避免。

依照权利要求2所述的根据本发明的方法的有利的改进方案在于，磨削盘与工件的转速比例能够受到持续监控，并且能够被调节为一定的最佳比例。磨削盘的进给力和由支撑装置施加的制动力能够被以如下方式调整，从而获得磨削盘与工件的转速的一定的实现最佳磨削结果的比例。

在无顶座的圆磨机中，基于本申请的目的以如下方式实现，支撑装置具有至少一个平坦的第一贴合面和平坦的第二贴合面(二者在工件的圆周转动方向上在作业中是不可运动的)彼此隔开间距地沿工件延伸并且保持滑动碰触地包围工件。平坦的相当于支撑标尺的贴合面是用于支撑旋转中的工件的合适机构。工件由这些平坦的贴合面以最大可能的精确度保持在预先确定的、对于磨削过程而言最佳的位置中。所有由旋转中的支撑方案引起的转动运动误差由此被排除。支撑面根据工件的转动运动方向及其直径得到最佳调整，其中，该调整方案就此而言在作业中不可改变。

但是，根据工件的直径和所力求的磨削过程需要平坦的第一贴合面和平坦的第二贴合面的不同的调整方案。相应的调整方案可以在磨削过程之前通过调整或更换贴合面而容易地执行。而在磨削过程本身期间，平坦的第一贴合面和平坦的第二贴合面的不同的调整方案保持大多整体上在作业中保持不可运动，这在根据权利要求4的有利的改进方案中有所表述。

而在一定的磨削过程中(例如在横磨中)，贴合面有时也可以在磨削过程期间被调整，这是因为贴合面必须这样连续地与处于磨削部位上的工件1的减小的直径相匹配。根据依照权利要求5的另外的有利的构造方案，则能够以在作业中能受控运动的方式来构造第一贴合面和第二贴合面。

另一有利的构造方案在权利要求6中示出。该构造方案本身或者在与其他有利改进方案相组合下可以发挥作用。该构造方案基于如下所述：第一贴合面处在位于工件下方的支撑板上，该支撑板依照常见的支撑标尺的类型来构造。第二贴合面可以处在专门的支撑轨上，该支撑轨与磨削盘相对置地布置。支撑板和支撑轨实现了对两个贴合面稳定的保持，从而长时间可靠地保持获得所要求的磨削精确度。按照这种方式，施加到磨削盘上的进给力将工件压入与第一和第二支撑面最佳的贴合中。

凭借这两个贴合面实现了稳定而且保持不变的贴合面，所述贴合面在与磨削盘恒定的进给力相关联下，也将明显保持不变的制动力施加于工件的旋转。而同样可行的是，将制动力相当精准地调整到一定的数值，该数值能够针对一定的磨削过程来选取。为此，根据权利要求7在支撑装置上布置有带有制动体的制动器，该制动体借助调整装置以能够调整的制动力作用到工件上。

制动器能够根据依照权利要求8的改进方案以如下方式构造：使得制动件形成具有第三贴合面的另一支撑体。

关于第三贴合面的布置方案，在权利要求9中有所规定：该第三贴合面与第一贴合面相对置并且从上方作用于工件。

在本申请文件的权利要求10中示出根据本发明的圆磨机的另一构造方案，其本身发挥作用，或者也可以在与其他迄今示出的改进方案相关联下实现。然后，第一贴合面和第二贴合面被整合成共同的支撑体，该共同的支撑体形成与磨削盘相对置的多棱件并且包围工件。这种多棱件可以结实地而且非常稳定地构造，其中，确保了将工件牢固、低磨损而且可靠地支撑在所希望的位置中。这种结实的多棱件也可以作为整体装配并且必要时从其工作位置枢转到维护位置，当需要这样做时。在此，多棱件的横截面具有角形的形状或者梯形的形状(权利要求11)。在任何情况下，起决定作用的是：形成斜置的、包围工件的贴合面。

最后，根据权利要求12可以设置为：圆磨机具有用于测量转速的装置，通过该装置能够连续监控工件转速。在评价和调节系统中，由此能够持续地保持在磨削盘转速、磨削盘进给力以及制动体制动力之间最佳的平衡。按照这种方式，不仅对根据本发明的圆磨机的支撑装置为了最佳的磨削结果加以配置，而且也能够以很好的稳定性按照所希望的方式维持一定的最佳运行状况。

附图说明

下面借助于在附图中所示的实施例进一步详细阐述本发明。在附图中：

图1示出用于无顶座式磨削的圆磨机中最为重要的零件的原理图示，凭借该研磨机来实施根据本发明的方法。

图2示出根据本发明的圆磨机的实施方式，其中，第一和第二贴合面整合成一个多棱件。

图3示出图2中相关的多棱件的变型的实施方式。

图4示出如下的实施方式，其中，制动装置被整合到多棱件中。

具体实施方式

在图1中以横截面示出用于无顶座式磨削的圆磨机的截面图。圆柱形的工件1具有纵轴线2并且在运行中碰触到旋转中的磨削盘3，所述磨削盘的旋转轴线处在图页面之外。在根据图1所选出的横截面中，水平的连线4平行于工件1的水平而置的纵轴线2并且平行于磨削盘3的未示出的旋转轴线。在此，获得了磨削盘3与工件1在其圆周上彼此发生碰触的碰触部位5。但要提醒的是：在一定的磨削过程中，磨削盘3的旋转轴线能够相对于水平线倾斜约3°至5°的很小的角度，这样，例如在对圆柱形工件1进行贯穿磨削时，该工件由此获得纵向的进给。对于磨削盘3的材料可以考虑刚玉和立方氮化硼。

支撑板6处在磨削盘3的下方，该支撑板如同常见的支撑标尺那样构造。支撑板的朝向上方的平坦的面是根据本发明构造的支撑装置的第一贴合面7。第一贴合面7如常见那样从其背向磨削盘3的侧面出发向下倾斜一角度λ。为了与相应需要完成的磨削过程相匹配，第一贴合面7能够在高度方面得到调整。可能的调整方案除了在图1中所示的“下中”调整方案，还有“中部”调整方案以及“上中”调整方案。在此，中部通过连线4给定。此外，可行的是：以不同的倾斜角λ进行磨削。为此，调整第一贴合面7，或者更换整个支撑板6。大多情况下足够的是：在调试圆磨机之前，执行改变的调整；在磨削期间，第一贴合面7的调整方案保持在作业中不改变；第一贴合面总体上是“在作业中不可运动的”。在另一种情况下，支撑板6在磨削期间必须被调整，这例如有时鉴于横磨的情况，这时，第一贴合面7必须连续地与工件1的减小的直径相匹配。于是，第一贴合面7“在作业中能受控运动地”构造。

相对于磨削盘3以一定的角度偏差来布置支撑轨8，平坦的第二贴合面9处在支撑轨8上。角度偏差大致为角λ。在图1中平坦的第二贴合面9与在碰触部位5中达到工件1和磨削盘3的共同的切线10形成角λ。其他角度调整方案同样可行。另外，与针对具有第一贴合面7的支撑板6相同的方案适用于支撑轨8和第二贴合面9。两个贴合面7和9由此能够实现“在作业中不能运动”或“在作业中能受控运动”的方式，其中，两个贴合面共同地或者第一贴合面7及第二贴合面9分别单独地调整是可行的。贴合面7和9能够由多晶金刚石(PKD)或者硬质金属构成；支撑板7和支撑轨8的上侧则相应得到涂覆。

图1还以示意图示出制动器11。在此情况下，制动体12由未示出的调整装置借助接在中间的弹簧件13被施以制动力P。制动体12以第三贴合面14贴合在工件1的圆周面13上。制动力P借助接在中间的弹簧件13以如下方式来施加：使得在磨削运行中，工件1被以合适的程度制动。磨削盘3也就必须一方面驱动工件1以发生驱动，另一方面也以如下方式施加磨削作用：使得工件1的转速小于磨削盘3的转速。为此，工件1的转速持续受到监控，为此，提供大量可行方案，例如传感器或体声波传感器件。根据所测得的转速，由评估和调节系统持续实现在磨削盘转速、磨削盘3的进给力以及制动力P之间最佳的平衡，由此，最后实现了工件1最佳的转速。

在图1中以部分横截面示出的圆磨机运行中，工件1贴靠在第一贴合面7和第二贴合面9上。当旋转中的磨削盘3朝向工件1进给时，磨削盘将进给力F沿X方向施加到工件1上。在工件1和磨削盘3共同的碰触部位5上，磨削盘3用作“摩擦轮驱动装置”，并且旋转带动工件1。磨削盘1的表面的运动方向15以及工件1的表面的运动方向16在碰触部位5上以相同方向延伸。在此，工件1被以一定的压紧力推压到第一贴合面7和第二贴合面9上。在此，工件1还能以适当的容易程度在贴合面7和9上滑动转动，但已经一定程度上制动并且由此具有很低的转动速度。当附加地操作制动器11时，则工件1的转动速度非常明显地降低。在工件1和磨削盘3的共同碰触部位5上，在工件1由磨削盘3的带动中发生了明显的打滑。由此，工件1仅由磨削盘3以降低的程度带动转动，就此获得了在这里施加给工件1的磨削作用。驱动作用与磨削作用之间合适的比例通过对工件转速的测量以及通过已经提到的评估和调节系统加以调整并且得到遵守。相比于制动仅通过第一贴合面7和第二贴合面9来实现的情况，凭借制动器11能够使作用于工件1的制动作用得到大大精确地调整。

在根据图1的实施方案中，第一贴合面7和第二贴合面9已共同类似于呈本领域技术人员常见的多棱件的形式的工件容纳部那样起作用。在图2和图4示出其他实施方式，其中，多棱件以常见方式作为结构单元来实现。在此，在图2至4中，与图1相比，磨削盘3和工件1的比例明显改变，从而使图示更加清楚，另外可以使图变小些。

根据图2设置有磨削芯轴单元17，该磨削芯轴单元使磨削盘3绕其旋转轴线18被驱动转动。磨削盘3在碰触部位5上接触工件1。工件1被多棱件19包纳，多棱件19一体地而且以角形的横截面来构造。在角的两个臂上布置有第一贴合面7和第二贴合面9。当磨削芯轴单元17沿进给方向X以进给力F朝向工件1的方向进给时，对工件1的转动驱动在碰触部位5处通过基于摩擦的带动来实现。在此，工件1被压到多棱件19的第一贴合面7和第二贴合面9上，并且能够在多棱件19中仅减慢地转动。由此，在碰触部位5上获得了磨削盘3与工件1之间已经提及的有利的打滑。

图3示出多棱件20的另一种形式，这种多棱件在这里具有梯形的横截面。工件1仅在梯形的两个臂上发生贴靠，第一贴合面7和第二贴合面9处在这两个臂上。其余细节与图2中的情况下相同。具有一体的多棱件19或20的实施方案比支撑板6和支撑轨8分开的实施方案更为简单，并且在此，以更低的耗费实现了更高的稳定性和精确度。

又一种不同的方案是根据图4的实施方案。虽然在这里，多棱件21的结构形式基本上与图2中的相同。但是，上臂22以能够绕枢转轴线23枢转的方式铰接在多棱件21的基体24上。该上臂22能够通过作为制动器一部分的调整装置25以能够调整和调节的作用压紧到工件1上。制动器11的作用已经在上面得到介绍。在上臂22上还构造有第三贴合面26。

附图标记列表

1    工件

2    纵轴线

3    磨削盘

4    水平的连线

5    碰触部位

6    支撑板

7    第一贴合面

8    支撑轨

9    第二贴合面

10   共同的切线

11   制动器

12   制动体

13   接在中间的弹簧件

14   第三贴合面(图1)

15   磨削盘在碰触部位上的运动方向

16   工件在碰触部位上的运动方向

17   磨削芯轴单元

18   磨削盘的旋转轴线

19   根据图2的多棱件

20   根据图3的多棱件

21   根据图4的多棱件

22   上臂

23   枢转轴线

24   基体

25   调整装置

26   第三贴合面(图4)

F    磨削盘的进给力

P    制动力

X    磨削盘的进给方向

Claims (12)

1.一种用于对具有旋转对称的轮廓的工件进行无顶座圆磨的方法，其中，将磨削盘以有效磨削的方式进给到旋转中的工件上，所述工件由支撑装置加以支撑、引导以及在其旋转方面加以制动，磨削盘圆周面和工件圆周面在碰触部位上的运动方向是相同的，仅所述磨削盘(2)被驱动转动且独自引起对所述工件(1)的转动驱动，第一贴合面(7)和第二贴合面(9)根据多棱件的类型以如下方式来布置，使得所述工件(1)在磨削过程中借助来自所述磨削盘的进给力F在发生滑动式碰触的情况下，被推压到所述支撑装置的在作业中不能运动的、将所述工件针对磨削过程保持在最佳位置的贴合面(7、9)上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磨削盘(3)和所述工件(1)的转速、由所述支撑装置施加到所述工件(1)上的制动力P以及所述磨削盘(2)的进给力F受到持续监控并且为了最佳的磨削效果而彼此相互协调。

3.一种无顶座式圆磨机，具有：

磨削芯轴杆和支承在所述磨削芯轴杆中的、由驱动装置驱动转动的磨削盘，所述磨削盘由所述磨削芯轴杆沿所述磨削盘的径向朝向具有旋转对称轮廓的工件进给并且独自将所述工件驱动转动，其中，仅所述磨削盘被驱动转动，并且所述工件和所述磨削盘的圆周面在其碰触部位上的运动方向是相同的；以及

支撑装置，所述支撑装置支撑所述工件并且还以如下方式起阻止作用地作用于所述工件的转动运动：在与作用于所述磨削盘的进给力的受控配合下，使所述工件由所述磨削盘既进行驱动转动又得到磨削，所述无顶座式圆磨机用于执行根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述支撑装置具有至少一个平坦的第一贴合面(7)和平坦的第二贴合面(9)，所述第一和第二贴合面依照多棱件的类型并且分别在所述工件(1)的圆周运转方向(16)上在作业中不能运动地、以彼此间隔开间距地沿所述工件(1)延伸的方式以及以将所述工件在发生滑动式碰触的情况下加以包围的方式进行如下布置：使得所述工件被保持在对于所述磨削过程最佳的位置中。

4.根据权利要求3所述的圆磨机，其特征在于，所述平坦的第一贴合面(7)和所述平坦的第二贴合面(9)总体上在作业中不能运动地布置。

5.根据权利要求3所述的圆磨机，其特征在于，所述第一贴合面(7)和所述第二贴合面(9)在作业中能够受控运动地构造。

6.根据权利要求3至5之一所述的圆磨机，其特征在于，所述第一贴合面(7)位于处在所述工件(1)下方的支撑板(6)上，所述支撑板依照常见的支撑标尺的类型来构造，而所述第二贴合面(9)处在单独的与所述磨削盘(3)相对置地布置的支撑轨(8)上。

7.根据权利要求3至6之一所述的圆磨机，其特征在于，在所述支撑装置上布置有带制动体(12)的制动器(11)，所述制动体借助调整装置以能够调整的制动力作用于所述工件(1)。

8.根据权利要求7所述的圆磨机，其特征在于，所述制动体(12)与第三贴合面(14)形成另一支撑体。

9.根据权利要求8所述的圆磨机，其特征在于，所述第三贴合面(14)与所述第一贴合面(7)相对置并且从上方作用于所述工件(1)。

10.根据权利要求3至9之一所述的圆磨机，其特征在于，所述第一贴合面(7)和所述第二贴合面(9)处在共同的支撑体上，所述共同的支撑体形成了与所述磨削盘(3)相对置的多棱件(19)，所述多棱件包围所述工件(1)。

11.根据权利要求10所述的圆磨机，其特征在于，所述多棱件(19)的横截面具有角形或梯形的形状。

12.根据权利要求3至11之一所述的圆磨机，其特征在于，布置有测量转速的装置，通过所述测量转速的装置对工件转速进行持续监控，以及存在评估和调节系统，通过所述评估和调节系统不间断地使磨削盘转速、磨削盘的进给力以及制动体的制动力之间的最佳平衡得以保持。