CN106232249A - 用于切削加工金属构件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于切削加工金属构件(1)的装置，包括用于加工所述金属构件(1)表面的切削加工工具(2)、用于接收所述金属构件(1)的保持装置(3)以及至少一个负压产生器件(4)，其特征在于，布置有封闭的负压相容壳体(5)，用于接收所述金属构件(1)的待加工表面的至少一部分，其中，所述负压相容壳体(5)与用于在所述负压相容壳体(5)内产生低氧环境的至少一个负压产生器件(4)在流体技术上连接。

Description

用于切削加工金属构件的装置
技术领域
本发明涉及一种用于切削加工金属构件的装置，包括用于加工金属构件表面的切削加工工具、用于接收金属构件的保持装置以及至少一个负压产生器件。
本发明的领域特别涉及内燃机喷射系统构件的制造，尤其是共轨喷射器的构件，例如针阀和阀座。原则上也可考虑其他应用领域，其中，对运行中受磨损的金属构件进行降低磨损的加工。这例如也适用于滚动轴承。
背景技术
在共轨喷射器中通过高压和高温产生磨损粘附的摩擦接触。磨损在先前的阶段中可能导致喷射量变化，由此可能导致超过排放极限值。作为针对磨损的补救措施，尤其采用金刚钻类型的碳制保护层，受强烈磨损的表面通过该保护层被涂覆。然而这些涂层相对昂贵并且成本高。
EP 0 958 092 B1公开一种用于铣削由电极支架保持的点焊电极的焊接区域的铣削设备。铣削设备包括用于至少一个在其中围绕工具转动轴可转动支承的铣削工具的工具架和用于该铣削工具的转动驱动器件。铣削工具实施有至少一个相对于工具转动轴基本同心的、用于接收各点焊电极的焊接区域的凹形接收盘，并且实施有用于铣削各焊接区域的、在至少一个接收盘区域中的各组铣削边缘。此外，布置有用于抽吸铣削期间产生的切屑的抽吸器件。通过负压产生器件，在点焊电极铣削时产生的铣削切屑通过负压泵产生的吸力作用由铣削工具区域经过抽吸通道从开口和泵中吸出，并且例如可以给到收集容器中。
负压泵可由每种适用于这类应用的类型组成。但优选采用此类负压泵，该负压泵在康达效应(Coanda-Effekt)或伯努利效应(Bernoulli-Effekt)的应用情况下产生负压。原因在于，此类泵不是通过活塞或旋转部件的机械运动产生负压，它们的运行在泵吸的切屑或类似物进入时会受到损害。而是通过介质、尤其是气体或液体的流动产生负压，切屑进入泵腔不会施加不利影响。由此可能的是，在铣削时产生的切屑被铣削工具移除，使得一方面铣削过程自身不会受到飞转切屑的不利影响，另一方面切屑不会渗入铣削设备的结构部件中且不会损害该结构部件。
因此，虽然由现有技术文献中得知具有负压产生器件的铣削设备，但负压产生器件的任务在于，将在铣削点焊电极时产生的铣削切屑通过负压产生器件的抽吸作用经过抽吸通道从铣削工具的区域中吸走。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种用于切削加工金属构件的装置，该装置允许对金属构件的受磨损表面进行加工，以便在不涂敷涂层的情况下降低表面磨损。
该任务由根据权利要求1的前序部分所述的装置联同它的特征标记解决。本发明的有利扩展方案由接下来的从属权利要求表明。
根据本发明，布置有封闭的、负压相容的壳体，以便接收待加工的金属构件表面的至少一部分，其中，负压相容的壳体在流体技术上与用于在负压相容壳体中产生低氧环境的至少一个负压产生器件连接。换言之，该金属构件完全或部分地布置在封闭的负压相容壳体中。
为此，优选的是，在负压相容壳体与至少一个负压产生器件之间布置引导流体的管道。金属构件尤其是铁基材料。在负压相容壳体中产生的负压降低了负压相容壳体内空气的氧含量，并且减少了主要氧化物Fe2O3的形成。代替地，降低磨损的氧化物Fe3O4增强地形成，该氧化物Fe3O4具有小于Fe2O3的脆性和硬度。由此减小摩擦系数并使金属构件表面上的磨损最小化。按照构件及构件的应用而定，替代于构件的整个表面，也可以仅使局部限界的表面受到相对大的磨损，使得局部限界的表面加工通过围绕待加工的金属构件表面的局部限界地构造负压相容壳体而有利。
根据优选的实施方式，负压相容壳体至少部分地围绕保持装置和/或至少部分地围绕切削加工工具布置。
换言之，负压相容壳体围绕整个保持装置和整个切削加工工具布置，或者绕着整个保持装置和部分切削加工工具布置。
然而也可考虑，负压相容壳体围绕部分保持装置和整个切削加工工具布置，或者负压相容壳体围绕部分保持装置和部分切削加工工具布置。
在负压相容壳体围绕保持装置和部分围绕切削加工工具构造时，与负压相容壳体围绕具有保持装置的整个金属构件和整个切削加工工具的实施方式相比，密封的构型要稍微复杂。然而在负压相容壳体相应大的情况下，空气体积同样更大，由此负压的产生需要更多时间。此外，金属构件在大的负压相容壳体中的装卸比仅部分围绕切削加工工具和金属构件布置的负压相容壳体更简单地完成。
为了将负压相容壳体更小地构造并且由此将空气体积更少地构型，也可考虑，负压相容壳体仅围绕部分金属构件构造，该部分与切削加工工具在加工时刻接触。因此，有意义的是，待加工金属构件移动通过负压相容壳体，其中，为了密封，在负压相容壳体与金属构件之间布置有动态密封件。
优选的是，负压相容壳体是真空罩。该真空罩根据有利实施例由玻璃制成并且通过硅酮膏或密封元件密封。
特别优选的是，负压相容壳体包括至少一个用于流体密封的密封元件。但也可考虑的是，整个负压相容壳体由密封元件构成，例如由至少部分强化的聚合体、如弹性体或橡胶构成。
根据优选的实施例，至少一个密封元件布置在金属构件的表面和负压相容壳体之间，并且金属构件的表面相对于负压相容壳体密封。
同样也有利的是，至少一个密封元件至少部分围绕保持装置和/或至少部分围绕切削加工工具布置，使得保持装置和切削加工工具相对于负压相容壳体密封。
此外，优选的是，至少一个负压产生器件包括真空泵和/或喷水泵和/或涡轮分子泵。这意味着，至少一个真空泵或至少一个喷水泵或至少一个涡轮分子泵或该三个泵中的多个泵的组合体可用作为至少一个负压产生器件。按照待调节的负压和空气体积的大小而定，既可使用一个负压产生器件，也可使用多个负压产生器件。
一般来说，至少一个负压产生器件理解为一个适于在负压相容壳体中产生负压的单元。这例如也可通过加热负压相容壳体内的空气来发生。加热空气即导致空气膨胀。膨胀的空气可经过止回阀逸出，以至于在负压相容壳体内的空气冷却时形成负压。
本发明包括以下技术教导，即，负压相容壳体内的压力最高为10-3bar。大于10- 3bar的压力会促进主要氧化物Fe2O3的形成，使得过少的一部分形成降低磨损氧化物Fe3O4。
然而负压相容壳体内的压力优选至少为10-6bar。低于10-6bar的压力会因缺乏足够的含氧量而阻碍降低磨损氧化物Fe3O4的形成。氧化层形成不足导致粘附磨损增大，由此这是不希望的。
因此，10-3bar到10-6bar之间的压力范围的优点在于足够量的降低磨损氧化物Fe3O4的形成。
下面将参考附图联同本发明优选实施例的说明对本发明的其他改善措施进行详细描述。
附图说明
本发明示出：
图1具有负压相容壳体的用于切削加工金属构件的根据本发明的装置的立体视图，
图2根据第二实施例的具有负压相容壳体的用于切削加工金属构件的根据本发明的装置的剖视图，和
图3根据第三实施例的具有负压相容壳体的用于切削加工金属构件的根据本发明的装置的剖视图。
具体实施方式
如图1所示，用于切削加工金属构件1的装置包括用于加工金属构件1的表面的切削加工工具2和用于接收金属构件1的保持装置3。此外，负压产生器件4与构造为真空罩6的负压相容壳体5通过流体引导管道11在流体技术上连接。在负压相容壳体5中布置了切削加工工具2、保持装置3连同金属构件1。负压产生器件4包括喷水泵9和涡轮分子泵10，它们按照负压相容壳体5内所需的压力运行。在本实施例中，喷水泵9主要用于产生直到10-3bar的相对小的压力，并且涡轮分子泵10主要用于产生直到10-6巴的更低的压力。由于负压相容壳体5中因低压产生的低氧环境，在切削加工金属构件1时，形成降低磨损的氧化层Fe3O412。
因此，负压相容壳体5内的压力最大为10-3bar，但至少为10-6bar。大于10-3bar的压力会促进主要氧化物Fe2O3的形成，使得形成过少份额的降低磨损氧化物Fe3O4。小于10-6bar的压力会因缺乏足够的含氧量而阻碍降低磨损氧化物Fe3O4的形成。氧化层形成不足导致粘附磨损增大，由此这是不希望的。因此，10-3bar到10-6bar的压力范围的优点在于足够量的降低磨损氧化物Fe3O4的形成。
根据图2，负压相容壳体5围绕金属构件1的待加工表面布置。此处负压相容壳体5通过流体引导管道11与包括真空泵8的至少一个负压产生器件4在流体技术上连接，以便在负压相容壳体5内产生低氧环境。为了流体密封，负压相容壳体5基本上由密封元件7构成。换言之，整个负压相容壳体5是密封元件。该密封元件由聚合物制成并允许围绕待加工表面形成负压。然而为了流体密封，负压相容壳体5也可以仅部分地由密封元件7构成。替换于此，也可考虑，在金属构件1的表面与负压相容壳体5之间布置密封元件7，并且，金属构件1的表面相对于负压相容壳体5密封。由此局部限制了降低磨损氧化层Fe3O412的形成。
负压相容壳体5在图3中比在图2中更小地构造，由此负压相容壳体5内的空气体积也更小。为了产生负压，真空泵8由此需要更少的时间和更少的能量。即，负压相容壳体5仅围绕部分金属构件1构造，该部分与切削加工工具2在加工时刻接触。为了加工，金属构件1移动通过负压相容壳体5。第一和第二密封元件7a和7b布置在金属构件1的表面与负压相容壳体5之间，使得金属构件1的表面相对于负压相容壳体5密封。此外，切削加工工具2布置有第三密封元件7c，使得切削加工工具2相对于负压相容壳体5密封。三个密封元件7a、7b和7c优选构造为动态密封元件，由此确保了各密封元件与待密封构件之间的相对运动。
本发明不局限于前述优选实施例。更确切地说，也可考虑进行接下来权利要求所包括的保护范围的变换。因此，例如也可能的是，负压产生器件包括真空泵和/或喷水泵和/或涡轮分子泵。这意味着，无论是真空泵、喷水泵或涡轮分子泵或这三种泵的组合都可用作负压产生器件。此外，其他用于产生负压的器件也是可能的。同样也可考虑，将密封元件至少部分地围绕保持装置布置，使得保持装置相对于负压相容壳体密封。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于切削加工金属构件(1)的装置，包括用于加工所述金属构件(1)表面的切削加工工具(2)和用于接收所述金属构件(1)的保持装置(3)以及至少一个负压产生器件(4)，其中，布置有封闭的负压相容壳体(5)，用于接收所述金属构件(1)的待加工表面的至少一部分，其中，所述负压相容壳体(5)与用于在所述负压相容壳体(5)内产生低氧环境的至少一个负压产生器件(4)在流体技术上连接，其特征在于，所述负压相容壳体(5)内的压力最高为10-3bar并且最少为10-6bar。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负压相容壳体(5)至少部分地围绕所述保持装置(3)和/或至少部分地围绕所述切削加工工具(2)布置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述负压相容壳体(5)构造为真空罩(6)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述负压相容壳体(5)包括用于流体密封的至少一个密封元件(7)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少一个密封元件(7)布置在所述金属构件(1)的表面与所述负压相容壳体(5)之间，并且使所述金属构件(1)的表面相对于负压相容壳体(5)密封。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个负压产生器件(4)包括真空泵(8)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个负压产生器件(4)包括喷水泵(9)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个负压产生器件(4)包括涡轮分子泵(10)。

Claims (10)

1.用于切削加工金属构件(1)的装置，包括用于加工所述金属构件(1)表面的切削加工工具(2)、用于接收所述金属构件(1)的保持装置(3)以及至少一个负压产生器件(4)，其特征在于，布置有封闭的负压相容壳体(5)，用于接收所述金属构件(1)的待加工表面的至少一部分，其中，所述负压相容壳体(5)与用于在所述负压相容壳体(5)内产生低氧环境的至少一个负压产生器件(4)在流体技术上连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负压相容壳体(5)至少部分地围绕所述保持装置(3)和/或至少部分地围绕所述切削加工工具(2)布置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述负压相容壳体(5)构造为真空罩(6)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述负压相容壳体(5)包括用于流体密封的至少一个密封元件(7)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少一个密封元件(7)布置在所述金属构件(1)的表面与所述负压相容壳体(5)之间，并且使所述金属构件(1)的表面相对于负压相容壳体(5)密封。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个负压产生器件(4)包括真空泵(8)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个负压产生器件(4)包括喷水泵(9)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个负压产生器件(4)包括涡轮分子泵(10)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述负压相容壳体(5)内的压力最高为10-3bar。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述负压相容壳体(5)内的压力至少为10-6bar。
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