CN1077001C - 研磨具凹形侧面的凸轮的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种研磨凸轮轴的诸凸轮用的方法，其中的诸凸轮包括有凹形侧面，该方法利用一第一研磨盘和一第二研磨盘以分别粗磨和精磨该凸轮，利用粗磨工艺在凸轮上研磨过渡轮廓，该方法还使用一第三研磨盘，该盘的直径大约相当于内凹侧面的半径的两倍，利用该研磨盘沿轴向粗磨一固定凸轮的凹形侧面。

Description

研磨具有凹形侧面的凸轮的方法和装置
本发明涉及一种研磨凸轮轴上的带凹形侧面的凸轮的方法和装置。
一种研磨凸轮轴上的诸带凹形侧面的凸轮用的方法已公开于德国专利DE4137924C1。在该方法中，第一步是用第一大研磨盘将凸轮从毛坏粗研到过渡轮廓。接着，用切入式磨削法，用小直径的第二研磨盘按凹形侧面形状修正加工过渡轮廓。然后，用相同的研磨盘精磨该凸轮，从而形成其最后的形状。使用比凸轮宽的小研磨盘修正加工过渡轮廓的方法限制了最佳冷却，因为该研磨盘啮合于整个凹形侧面及研磨区内。
本发明的目的是进一步改进这种已有技术的方法和装置，使得与研磨盘的负载和冷却有关的研磨过程得以最佳，并使在精磨凸轮的凹形侧面或外周面时，使过渡轮廓具有尽量均匀的加工余量。
为实现上述目的，本发明提供一种研磨凸轮轴上的诸带凹形侧面的凸轮用的方法，该方法利用一第一研磨盘和一第二研磨盘以分别粗磨和精磨该凸轮，利用粗磨工艺在凸轮上研磨一粗磨轮廓，其中，该方法还使用一第三研磨盘，该盘的直径小于第一研磨盘的直径而大于第二研磨盘的直径，大约相当于凹形侧面的半径的两倍而比凸轮的宽度窄，利用该第三研磨盘沿轴向将一固定凸轮的凹形侧面粗磨为一过渡轮廓。
按照本发明，最好是：用来加工过渡轮廓的研磨盘有一比凸轮的宽度窄的金刚石研磨层，当凸轮沿径向静止时，用研磨盘的纵向进给实现研磨过渡轮廓。这样，加工过渡轮廓是在一位于研磨盘与凸轮之间的尽可能小的研磨区里进行，由此可实现最佳的冷却。
用研磨盘在凸轮的入口区和出口区的凹形侧面内研磨过渡轮廓，还具有其它优点。
由于研磨盘的直径大致相当于凸轮凹形侧面的半径的两倍，如果凸轮上待磨的表面的半径基本上不变时，精研该凸轮的凹形侧面时研磨余量几乎一样。在按照德国专利4137924C1的已知方法中，由于被选来研磨过渡轮廓的研磨盘远比凸轮凹形侧面半径的两倍大，当研磨过渡轮廓时，就不能得到供精磨用的均匀余量。这样必然使精磨用的研磨盘的磨损加剧，也使用小研磨盘精磨凸轮的外部轮廓所化的时间加长。
按照本发明方法的特别好的冷却使切削功率大，因而加工时间少，由于只有少量的热量被导入工件的研磨区，这样，不会出现不希望的材料组织结构变化和研磨裂纹以致于降低凸轮表面硬度。为研磨过渡轮廓用的研磨盘可为此目的对研磨盘的尺寸和技术参数进行优化设计，具有最佳的技术参数和最佳的研磨盘尺寸的研磨盘也用于精磨。通过将研磨过渡轮廓用的研磨盘和精磨用的研磨盘分别适用于它们各自的任务(分别为粗磨和精磨)，可使研磨盘的磨损减到最小，还有，调整研磨轮需用的辅助时间也可减小，这是因为调整之间的时间间隔变长了。由于调整之间的时间间隔加长了，故使研磨盘的消耗乃至工具费用都得以减少。
在研磨过渡轮廓之前，先用一个较大直径的研磨盘对凸轮的整个外周进行粗磨。在这种情况下，研磨过渡轮廓用的研磨盘的(金刚石)研磨层可在工件与研磨盘的表面之间设置一后角(参见德国专利DE3435313C2中所述的加工一旋转对称工件的情况)。与精磨凹形侧面相比，在研磨过渡轮廓时，要磨削掉较多材料。由于该后角的缘故，在研磨过渡轮廓时过渡轮廓的已研磨出的轮廓与研磨盘之间、金刚石研磨层与啮合区的端面之间基本上是线接触。通过使研磨盘水平摆动形成后角，或按照其外形轮廓线将其调整到最小后角值。这样，也进一步改善了冷却。
为实现上述目的，本发明还提供一种实施上述方法的装置，它有一可在床身上相对于待磨的凸轮轴沿径向移动的滑架，在该支架上分别装有一根带一第一研磨盘的第一研磨轴和另一根带一第二研磨盘的第二研磨轴，其中，两研磨轴安装在同一床头箱上，使两轴中心线彼此相交一角度或彼此延长而平行；该床头箱绕一横交于凸轮轴的轴线枢轴转动；以及，一第三研磨盘安装在研磨轴上与第二研磨盘相邻，该盘的直径小于第一研磨盘的直径而大于第二研磨盘的直径，大约相当于凸轮轴上的待研磨的凸轮的凹形侧面的半径的两倍，而其宽度小于待磨的凸轮的宽度。
利用按照本发明的设备可使研磨盘被方便地送入到凸轮轴附近的使用位置。床头箱上的砂轮轴布置的优点是两根轴安装在同一导轨(x轴)上。这种不将二根直线导轨上、下布置的情况，使砂轮架滑座可达到高的刚度值。由于床头箱和导轨系统的高刚度对被加工件的精度具有有利的作用，在精磨凸轮时可达到在尺寸和形状的最佳精度。导轨系统的高度刚性提高了方法的操作可靠性，从而减少了研磨盘的磨损。
下面通过对一用附图表示的实施例更加详细地讲述本发明。其中，附图为：
图1表示本发明的方法的第一步；
图2表示本发明方法中加工过渡轮廓用的第二步；
图2A是图2所示的方案的俯视图；
图3表示本发明方法中加工最终轮廓用的第三步；
图4是使用三个研磨盘的装置的俯视图；
图5表示床头箱转动后、图4所示的装置。
在一凸轮轴2上间隔地设置了诸凸轮1。必须将这些凸轮精确地研磨到它们的最终轮廓，而当凸轮具有凹形侧面如上述情况时该研磨操作是特别困难的。
在图1至5中，表示操作中采用三只研磨盘，即一只用于粗磨，一只用于加工过渡轮廓，另一只用于精磨。
图1表示了方法的第一步。使用第一研磨盘7将凸轮1从其未加工的形状3研磨到一粗磨轮廓4。第一研磨盘7有一较大的直径，如约400毫米。由于研磨盘的曲率较平直，不能研磨凹形侧面。为进行精磨，使用一个小直径的第二研磨盘9(参阅图3)。
图2和2A表示了本发明方法中过渡轮廓上凹形侧面研磨的步骤。过渡轮廓6，也就是与侧面的凹面度相对应的过渡轮廓是靠第三研磨盘8制出。这个第三研磨盘8上的金刚石研磨层明显比待研磨的凸轮1的宽度窄。在该实施例中，例如，第三研磨盘8的金刚石研磨层的宽度为4毫米，而轿车凸轮轴的凸轮宽度通常约10至20毫米。利用第三研磨盘8可这样地研磨过渡轮廓6，即当凸轮1径向固定如箭头A所示的纵向进给就可研磨出该过渡轮廓6。所以，研磨该过渡轮廓6时，无切入磨削(Einstechschleifen)。
可由该设备上的CNC(计算机数控)控制器事先选用研磨盘8研磨过渡轮廓6的研磨方向。
第三研磨盘8的直径基本上相当于凸轮1的凹形侧面的凹半径的两倍，其工作面有一锥形轮廓。
藉一后角就能磨出过渡轮廓6，从而实现了研磨盘的外轮廓线与工件之间基本为线接触。
其直径总是小于第三研磨盘8的第二研磨盘9也装在与第三研磨盘8的相同的一第二研磨轴13上。籍第二研磨盘9将凸轮从过渡轮廓6研磨到精磨轮廓5(如图3所示)。由于第二研磨盘9的直径较小，整个带有凹形侧面的凸轮1的外部轮廓能被其容易地研磨到最终的尺寸。
图4和5表示了带有三个研磨盘的整个研磨装置。
凸轮轴2被夹紧在工件床头箱14和尾架15之间，并且由跟刀架16支撑在安装位置上。
按照图4和5，第一研磨轴12和第二研磨轴13连同床头箱10是可摆动的(如箭头B所示)。这种摆动的角度例如为60°，而研磨轴的布置也可使为其它的角度如180°。
第一、第二研磨轴12、13安装在滑座上的床头箱10上。在图4中表示安装在第一研磨轴12上的第一研磨盘7处于研磨位置，而安装在第二研磨轴13上由第二研磨盘9和第三研磨盘8组成的研磨盘组转离工件。
图5所示装置中的床头箱10已转动。此时的研磨盘8和9处于研磨位置，而第一研磨盘7已转离。
在床头箱10的下方是带一导轨的滑座，在导轨的延长部是一数字控制的驱动器，该驱动器以旋转运动(C轴线)的方式使该凸轮沿着X轴线方向被举起。凸轮轴的纵向运动是沿Z轴线进行的。该研磨机的诸轴是计算机数控的。

Claims (4)

1.一种研磨凸轮轴上的诸带凹形侧面的凸轮用的方法，该方法利用一第一研磨盘(7)和一第二研磨盘(9)以分别粗磨和精磨该凸轮，利用粗磨工艺在凸轮上研磨一粗磨轮廓(4)，其特征在于，该方法还使用一第三研磨盘(8)，该盘的直径小于第一研磨盘(7)的直径而大于第二研磨盘(9)的直径，大约相当于凹形侧面的半径的两倍而比凸轮的宽度窄，利用该第三研磨盘(8)沿轴向将一固定凸轮(1)的凹形侧面粗磨为一过渡轮廓(6)。
2.一种实施如权利要求1所述的方法用的装置，它有一可在床身上相对于待磨的凸轮轴沿径向移动的滑架，在该支架上分别装有一根带一第一研磨盘(7)的第一研磨轴(12)和另一根带一第二研磨盘(9)的第二研磨轴(13)，其特征在于，第一和第二研磨轴(12)、(13)安装在同一床头箱(10)上，使两轴中心线彼此相交一角度或彼此延长而平行；该床头箱(10)绕一横交于凸轮轴(2)的轴线(11)枢轴转动；以及，一第三研磨盘(8)安装在第二研磨轴(13)上与第二研磨盘(9)相邻，该盘的直径小于第一研磨盘(7)的直径而大于第二研磨盘(9)的直径，大约相当于凸轮轴(2)上的待研磨的凸轮(1)的凹形侧面的半径的两倍，而其宽度小于待磨的凸轮(1)的宽度。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，第三研磨盘(8)的工作面有一锥形轮廓。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，在第三研磨盘(8)的工作位置，第二研磨轴(13)的轴线与凸轮轴(2)的轴线以一大于0°的夹角相交。
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