CN106926090A - 用于精加工工件内表面的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对工件(14)的内表面，尤其是对滚珠丝杠驱动装置的滚道进行精加工的设备(10)。设备包括工件保持器(18)和精加工工具保持器(36)上保持的精加工工具(46)。旋转驱动装置(22)用于驱动工件保持器(18)和精加工工具(46)围绕旋转轴线(24)相对彼此旋转运动。线性驱动装置(26)用于驱动精加工工具保持器(36)上保持的精加工工具(46)和工件保持器(18)沿着旋转轴线(24)相对彼此直线运动。振荡驱动装置(32)用于驱动精加工工具保持器(36)上保持的精加工工具(46)和工件保持器(18)在平行于旋转轴线(24)的方向上相对彼此振荡，且精加工工具(46)以能够围绕偏转轴线(44)偏转的方式被保持在精加工工具保持器(36)上。本发明还涉及一种用于对工件(14)的内表面进行精加工的方法。

Description

用于精加工工件内表面的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于对工件的内表面，尤其滚珠丝杠驱动装置的滚道进行精加工的设备，设备包括工件保持器和精加工工具保持器上保持的精加工工具，其中设置有旋转驱动装置，工件保持器和精加工工具以能够围绕旋转轴线相对彼此旋转运动的方式被旋转驱动装置驱动，其中设置有线性驱动装置，精加工工具保持器上保持的精加工工具以及工件保持器以能够沿着旋转轴线相对彼此直线运动的方式被线性驱动装置驱动。
此外，本发明还涉及用于对内表面，尤其是对滚珠丝杠驱动装置的滚道进行精加工的方法，其中工件保持器上保持的工件以及精加工工具保持器上保持的精加工工具以能够围绕旋转轴线相对彼此旋转的方式被驱动，其中精加工工具保持器上保持的精加工工具以及工件保持器上保持的工件以能够沿着旋转轴线相对彼此直线运动的方式被驱动。
背景技术
DE 102010020814 A1和DE 4035374 A1公开了上述类型的设备和方法。在已知设备中，精加工工具被保持在U形工具保持器上，U形工具保持器以围绕振荡轴线振荡的方式被驱动。已知设备的缺点在于，沿着工件的旋转轴线测定的螺纹长度受限，其中，能够沿着螺纹长度精加工处理内表面，并且螺纹长度是通过U形工具保持器的长度预先设定的。此外，缺点还在于，作为沿着工件的旋转轴线测定的精加工工具的进刀深度(plungingdepth)的函数，工具保持器的最大可能振荡角度受限。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提出前述类型的设备和方法，以克服上述缺点。
上述目的是通过本发明的如下的前述类型的设备实现的，其中，设置有振荡驱动装置，精加工工具保持器上保持的精加工工具以及工具保持器以能够在平行于旋转轴线的方向上相对彼此振荡的方式被振荡驱动装置驱动，并且精加工工具以能够围绕偏转轴线偏转的方式被保持在精加工工具保持器上。
上述目的是通过本发明的如下的前述类型的方法实现的，其中，精加工工具保持器上保持的精加工工具以及工具保持器上保持的工件以能够在平行于旋转轴线的方向上相对彼此振荡并叠加旋转运动和直线运动的方式被驱动，并且精加工工具围绕偏转轴线相对于精加工工具保持器偏转。
根据本发明，设置有振荡驱动装置，振荡驱动装置用于使一方面的精加工工具保持器上保持的精加工工具以及另一方面的工件保持器或者工件保持器上保持的工件以相对彼此振荡的方式运动，也就是说在平行于工件保持器或者工件的旋转轴线的方向上运动。这意味着，精加工工具和工件之间的直线运动叠加在另外的直线振荡运动上。精加工工具又能被偏转地支撑在精加工工具保持器上，使得精加工工具进行相对于待被精加工的内表面的偏转运动。
对于中央初始偏转位置，优选的最大偏转角度在+/-1°(对应于2°的总偏转角度)和+/-15°(对应于30°的总偏转角度)之间。
根据本发明的设备和根据本发明的方法实现了能够以与工件中的进刀深度无关的方式选择精加工工具的振荡角度。此外，能够使用基本上仅以平行于工件保持器的旋转轴线的方式延伸的精加工工具保持器，从而极大地简化了对具有长的螺纹的工件的加工。
根据本发明的设备和根据本发明的方法的另外的优点在于，工件与精加工工具之间的位置误差能够通过精加工工具在工件的内表面上的布置以及通过精加工工具的偏转移动能力来补偿。
在本发明的范围内，工件的内表面被理解为轮廓上的槽形凹口，槽形凹口的走向对应于螺旋形状。内表面尤其是滚珠丝杠驱动装置的径向向内定向的滚道或者是螺纹对的内螺纹。
精加工工具(例如精加工石)以能够偏转的方式被直接保持在精加工工具保持器上。然而，在优选的实施例中，设置有精加工工具容纳部，以用于容纳精加工工具，尤其是精加工石，其中，精加工工具以能够围绕偏转轴线偏转的方式被保持在精加工工具保持器上。
精加工工具容纳部优选地包括用于精加工工具的容纳区域，精加工工具以能够滑动的方式被容纳在容纳区域中。以此方式，能够补充被磨损的精加工工具。
精加工工具或者由精加工工具和精加工工具容纳部构成的组件的偏转轴线优选地以垂直于工件保持器和工件保持器上保持的工件的旋转轴线的方式延伸。在此，偏转轴线和旋转轴线可以相交。然而，这些轴线也可以歪斜地布置，也就是彼此间隔开地布置。
在本发明的优选实施例中，设置有锁定装置，通过锁定装置来预先设定精加工工具的初始偏转位置。以此方式，精加工工具能够被保持在定义的位置中，这尤其在设定过程中是有利的，也就是例如，在精加工工具利用作用面对工件的待被加工的内表面进行作用时。锁定装置与精加工工具和/或与精加工工具容纳部配合，并且例如包括被支撑在精加工工具保持器中的锁定弹簧。
有利地，锁定装置能够被(尤其是以不使用工具的方式)拆除，使得精加工工具或者由精加工工具和精加工工具保持器构成的组件以不使用工具的方式从精加工工具保持器上分离，并且能够被新的精加工工具或者新的组件替换。由此能够特别快速和简单地执行工具更换。
在设备的另一优选实施例中，设置有冷却润滑剂供应装置。利用这样的装置提供的冷却润滑剂在通常的方式下仅用于冷却和/或润滑精加工工具和工件之间的作用区域。然而，额外地或替换地，非常优选的是，冷却润滑剂用作滑动介质，也就是说用于可滑动地布置在精加工工具容纳部中的精加工工具，尤其是精加工石。
此外，特别优选的是，设备包括挤压装置，挤压装置对精加工工具加载挤压力，以使精加工工具的作用面挤压内表面。
在本发明的范围内，挤压力由机械的、电气的、液压的或者气动的驱动装置产生，以对工件保持器加载挤压力，使得挤压力经由工件保持器并也许通过插入精加工工具容纳部被传递到精加工工具上，并进而被传递到精加工工具的作用面上。
在本发明的范围内，挤压装置包括加压液体以用于传递挤压力。这样的液体的优点在于，也能够在复杂的几何形状的情况下以简单的方式传递挤压力。
在本发明的特别优选的实施例中，加压液体是冷却润滑剂。以此方式，精加工工具能够通过冷却润滑剂加载挤压力，其中冷却润滑剂能够同时具有另外的功能，尤其是对精加工工具与内表面的作用区域进行冷却和/或润滑，并且/或者用作以能够滑动的方式布置在精加工工具容纳部中的精加工工具的滑动介质。
为了能够为该液体加载确定的压力，优选的是，设备包括调节装置，利用调节装置能够调节冷却润滑剂供应装置的冷却润滑剂的压力。
下面对优选的实施例的接下来的描述和图示给出了本发明的另外的特征和优点。
附图说明
图1是用于精加工工件的内表面的设备的一个实施例的立体图；
图2是根据图1的设备的立体纵向截面；
图3是根据图1的设备的精加工工具保持器、精加工工具容纳部和精加工工具的立体图；
图4是精加工工具容纳部和精加工工具的立体图；
图5是根据图1的设备的冷却润滑剂供应装置的示意图；
图6是根据图1的设备的精加工工具保持器、精加工工具容纳部和精加工工具的纵向截面，其中，精加工工具占据初始偏转位置；
图7是对应于图5的纵向截面，其中，精加工工具占据相对于初始偏转位置偏转的偏转位置；
图8是用于精加工工件的内表面的设备的另一实施例的立体图；及
图9是根据图8的设备的立体纵向截面。
具体实施方式
图1示出了用于精加工工件14的内表面12的设备10的实施例。
内表面12尤其是滚珠丝杠驱动装置的滚道。内表面12在轮廓上是部分圆形或者弧形。内表面12以螺纹形式(螺旋形式)至少沿着工件14的以平行于工件轴线16的方式测量的长度的一部分延伸。
设备10包括工件保持器18，工件保持器18例如能够被设计为夹盘20。工件保持器18与旋转驱动装置22连接，工件保持器18和工件14通过该旋转驱动装置以能够围绕旋转轴线24旋转的方式被驱动。
设备10还包括直线驱动装置26，直线驱动装置26用于在平行于旋转轴线24的方向上驱动滑座28，例如在朝着工件保持器18的方向的方向30上或相反方向上。
滑座28用于固定振荡驱动装置32，振荡驱动装置32产生相对于滑座28的振荡运动34，该振荡运动同样以平行于旋转轴线24的方式延伸。振荡驱动装置32与精加工工具保持器36连接。精加工工具保持器36包括连接部38，以用于与振荡驱动装置32的壳体的连接。此外，精加工工具保持器36包括以平行于旋转轴线24的方式延伸的臂40。臂40具有直线走向，并且足够细长以能够进入工件14的由内表面12限定的空间中。
精加工工具保持器36具有偏转轴承42(参见图3)，偏转轴承42限定偏转轴线44。偏转轴线44以垂直于旋转轴线24的方式延伸(参见图2)。
设备10还包括具有精加工石形式的精加工工具46。精加工工具46具有作用面50，作用面50优选地是弯曲的，并且对工件14的内表面12进行作用(参见图2)。在此情况下，内表面12的螺距以对应于作用面50的方式倾斜地定向。
设置有精加工工具容纳部52，以将精加工工具46支撑在精加工工具保持器36的臂40上。精加工工具容纳部52具有轴承销54，轴承销54与臂40的偏转轴承42配合。以此方式，精加工工具46以能够围绕偏转轴线44偏转的方式支撑在精加工工具保持器36上。精加工工具容纳部52布置在臂40的中央凹口56中。
工件保持器36优选地被设计成空心的，使得冷却润滑剂能够从入口58被供应至精加工工具46。
入口58与径向延伸的通道60配合，通道60连通到中央通道62。中央通道62在臂40内延伸至边界64处，边界布置成相邻于凹口56。
为了实现通道62和布置有精加工工具容纳部52的凹口56之间的流体有效连接，通道62在相邻于或者位于边界64的区域中具有穿孔66，由此，来自通道62的液体能够通向臂40的外侧。在臂40的外侧优选地设置有过渡区域68，过渡区域68通向凹口56。
由于精加工工具容纳部52与凹口56的边缘间隔开，因此冷却润滑剂能够从精加工工具容纳部52旁边流过并直到作用面50，使得待加工的工件表面(即，内表面)能够被供应冷却润滑剂。
接下来参考图6至7。精加工工具容纳部52具有容纳区域70，在容纳区域70中以能够滑动的方式布置精加工工具46。容纳区域70至少在大约中间布置的开口区域72的高度上朝着精加工工具容纳部52的外侧开口，使得位于凹口56中的冷却润滑剂能够穿过开口区域72并到达容纳区域70。以此方式，冷却润滑剂能够作为用于容纳区域中容纳的精加工工具46的滑动介质进行使用。
精加工工具容纳部52还具有压力腔73，压力腔73通过连接管道74从凹口56被供应冷却润滑剂。当压力腔73中存在的冷却润滑剂被加载压力时，压力作用到精加工工具46的顶表面76上。顶表面76位于精加工工具46的远离作用面50的端部上。
精加工工具容纳部52在其远离压力腔73的端部上具有溢流管路78。当精加工工具46大体上缩短成使得顶表面76位于由溢流管路78界定的水平80下方时，这些溢流管路78通过压力腔73被灌满冷却润滑剂。
由于压力腔73与溢流管路78的液体有效耦合连接，冷却润滑剂的压力下降，这种压力下降能够通过传感器以简单的方式检测。这实现了对必须由新的精加工工具46替换的用过的精加工工具46的状态的简单检测。
为了能够对压力腔73供应加压的冷却润滑剂，设备10包括图5示意性地示出的冷却润滑剂供应装置82。冷却润滑剂供应装置82包括储备箱84、过滤装置86、泵88、压力调节阀90、止回阀92以及两位三通阀94。阀94与管路96连通，管路96通向精加工工具保持器36的供应管线58。接着，冷却润滑剂以上述的方式到达凹口56并且经由连接管路74进入压力腔73。
冷却润滑剂供应装置82与压力腔73共同形成用于产生挤压力的挤压装置98，精加工工具46的作用面50利用该挤压力向着工件14的内表面12挤压。
为了界定精加工工具容纳部52围绕偏转轴线44的初始偏转位置，设备10包括整体上由附图标记100标示的锁定装置(参考图6)。锁定装置100包括至少一个(优选两个)弹簧加载销102、104，弹簧加载销102、104支撑在臂40的一个端部上并且突出到凹口56中，并在那里与精加工工具容纳部52的外表面106接触。
从初始偏转位置(参考图6)开始，精加工工具容纳部52能够偏转到偏转位置(参见图7)。这伴随有弹簧销102、104中的一者的松弛以及弹簧销102、104中的另一者的压缩。
为了快速地更换精加工工具46，能够在抵抗弹簧销102、104的作用的同时将精加工工具容纳部52与用过的精加工工具46一同从偏转轴承42中推出。接下来，能够将被保持在另外的精加工工具容纳部52上的新的精加工工具46插入到偏转轴承42中。在此，精加工工具容纳部52以对应于偏转轴承42的形状的方式倾斜(参见图3和7)。锁定装置100将精加工工具容纳部52固定被保持在凹口56中，并且将精加工工具容纳部52转变到初始偏转位置(参见图6)。
为了对内表面12进行精加工，工件14通过旋转驱动装置22以围绕旋转轴线24在旋转方向108(参见图1和图2)上旋转的方式被驱动。以对应于内表面的坡度的方式，该旋转运动叠加滑座28的通过线性驱动装置26的平行于旋转轴线24的直线运动。精加工工具保持器36通过振荡驱动装置32以在这两个运动上叠加的方式被振荡地驱动。在此，精加工工具保持器36与精加工工具容纳部52、精加工工具46一同在平行于旋转轴线24的方向上运动。振荡频率典型地大约处于0.5和35Hz之间。振荡运动的典型振幅例如大约处于0.2和5mm之间。
通过工件保持器36的振荡运动，精加工工具46的偏转轴线44相对于内表面12的待被加工的部段在平行于旋转轴线24的方向上运动。该直线运动由于弯曲的作用面50在内表面12的轮廓中的作用而与如下偏转运动叠加，在该偏转运动中，精加工工具和精加工工具容纳部52围绕偏转轴线44来回偏转。
通过以上述的方式被输送给压力腔73的冷却润滑剂的压力来确定精加工工具的作用面50向着内表面12进行挤压的挤压力。
通过振荡运动的振幅来确定精加工工具容纳部52和精加工工具46一同在对内表面12进行加工的过程中来回偏转的角度，通过振荡驱动装置来确定该振荡运动。偏转角度可以自由选择并且能够通过设定振荡振幅进行调整。该调整可能性与臂40伸入到工件14中的深度无关。
接下来面描述用于对工件14的内表面12进行精加工的设备10的另一实施例。在此参照上面对根据图1至7的设备10的描述。接下来，仅讨论根据图8和9的设备10和根据图1至7的设备10之间的区别。
在根据图8和9的设备10中，设置有挤压装置98，挤压装置98在振荡驱动装置32和精加工工具保持器36之间作用。挤压装置98包括轴承单元110，轴承单元110与精加工工具保持器36的固定部38连接并且能够沿着轴承轴线111相对于振荡驱动装置32的壳体偏移(参见图9)。
此外，挤压装置98还包括图9中示意性地示出的挤压驱动装置112，以用于产生挤压力114(也被示出在图8中)。挤压驱动装置112例如能够通过气动缸形成。
挤压力114以垂直于内表面12的待被加工的部段的方式延伸，也就是相对于工件的工件轴线16的方式径向地延伸。
通过固定部38和臂40以及通过精加工工具容纳部52，挤压力114被传递到精加工工具46并进而被传递到作用面50。因此，在这种情况下，不需要将精加工工具46滑动地容纳在精加工工具容纳部52中。相应地，精加工工具容纳部52能够被设计成简单的夹持体(参见图9)。
为了改善对加工位置的冷却润滑剂的供应，优选地，在通道62的端部处(与根据图1至7的构造不同)布置有相邻于精加工工具46的作用面50的穿孔66。

Claims (10)

1.一种用于对工件(14)的内表面(12)，尤其是对滚珠丝杠驱动装置的滚道进行精加工的设备(10)，所述设备包括工件保持器(18)以及精加工工具保持器(36)上保持的精加工工具(46)，
其中，设置有旋转驱动装置(22)，所述工件保持器(18)以及所述精加工工具(46)以能够围绕旋转轴线(24)相对彼此旋转运动的方式被所述旋转驱动装置驱动，
其中，设置有线性驱动装置(26)，所述精加工工具保持器(36)上保持的所述精加工工具(46)以及所述工件保持器(18)以能够沿着所述旋转轴线(24)相对彼此直线运动的方式被所述线性驱动装置驱动，
其特征在于，
设置有振荡驱动装置(32)，所述精加工工具保持器(36)上保持的所述精加工工具(46)以及所述工件保持器(18)以能够在平行于所述旋转轴线(24)的方向上相对彼此振荡的方式被所述振荡驱动装置驱动，并且所述精加工工具(46)以能够围绕偏转轴线(44)偏转的方式被保持在所述精加工工具保持器(36)上。
2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述精加工工具(46)被容纳在精加工工具容纳部(52)中，且所述精加工工具容纳部(52)以能够围绕所述偏转轴线(44)偏转的方式被保持在所述精加工工具保持器(36)上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述偏转轴线(44)被定向成垂直于所述旋转轴线(24)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述设备设置有锁定装置(100)，通过所述锁定装置来预先设定所述精加工工具(46)的初始偏转位置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述设备(10)包括用于供应冷却润滑剂的装置(82)。
6.根据权利要求5所述的设备(10)，其特征在于，所述冷却润滑剂用于在精加工所述内表面(12)时进行冷却和/或润滑，并且/或者用作可滑动地布置在精加工工具容纳部(52)中的所述精加工工具(46)的滑动介质。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其特征在于，设置有挤压装置(98)，所述挤压装置向所述精加工工具(46)加载挤压力，以使所述精加工工具(46)的作用面(50)挤压所述内表面(12)。
8.根据权利要求7所述的设备(10)，其特征在于，所述挤压装置(98)包括加压液体，以用于传递所述挤压力。
9.根据权利要求8所述的设备(10)，其特征在于，所述加压液体是冷却润滑剂。
10.一种用于对工件(14)的内表面(12)，尤其是对滚珠丝杠驱动装置的滚道进行精加工的方法，
其中，所述工件保持器(18)上保持的所述工件(14)以及精加工工具保持器(36)上保持的精加工工具(46)以能够围绕旋转轴线(24)相对彼此旋转运动的方式被驱动，
其中，所述精加工工具保持器(36)上保持的所述精加工工具(46)以及所述工件保持器(18)上保持的所述工件(14)以能够沿着所述旋转轴线(24)相对彼此直线运动的方式被驱动，
其特征在于，
所述精加工工具保持器(36)上保持的所述精加工工具(46)以及所述工件保持器(18)上保持的所述工件(14)以能够在平行于所述旋转轴线(24)的方向上相对彼此振荡并叠加所述旋转运动和所述直线运动的方式被驱动，并且
所述精加工工具(46)相对于所述精加工工具保持器(36)围绕偏转轴线(44)偏转。
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