CN1867423A - 粗珩磨钻孔表面的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粗珩磨钻孔(2)的表面(3)的方法，其中，珩磨刀具(5)被导入钻孔(2)中，粗珩磨前的钻孔(2)的纵轴线(MB)相对于加工完的钻孔(2)的纵轴线具有偏错量(S)。该偏错量(S)在珩磨工作期间被补偿。

Description

粗珩磨钻孔表面的方法
本发明涉及一种用于粗珩磨钻孔表面的方法。基于可能的切削效能和刀具耐用度，已经提出用粗珩磨来代替精钻。由此可在更大范围内利用珩磨方法的优点。但为了达到在角度和位置精度方面可与精钻相比拟的质量校正，珩磨刀具和工件的通常自由度不能转用到这种粗珩磨上。
因此，用粗珩磨代替精钻的方案规定了刀具轴线的固定布置和工件的固定夹紧。通过定位位置可相对于刀具轴线以足够的精确度来安装工件。通过上面的和下面的刀具导向装置可实现刀具在钻孔的给定位置上的刚性布置，使得刀具轴线的角度位置稳定。刀具轴线与预加工好的钻孔轴线的位置与角度上的状态差别代表所需的校正趋势。
在粗珩磨开始时，珩磨条仅部分地加工钻孔表面。随着磨削的进展，切削全面地扩展到整个钻孔上。因为在圆周上各部位被去除不一样多的材料，产生一个新的钻孔中心，该钻孔中心与刀具中心是相同的。在开始切削时仅少量珩磨条将压紧力传递到钻孔壁上。因此这要求一个形状配合的横向进给装置，这就是说，一个步进横向进给装置。这些横向进给功能在于断续的横向进给运动，该横向进给运动由确定量的横向进给步宽和横向进给间歇组成，在该横向进给间歇中，事先建立的横向进给压力被降低。
但是这种由慕尼黑Carl Hanser出版社的期刊“WB.Werkstatt undBetrieb”，2000年度第4期133页中U.Klink/G.Flores的文章“GGV汽缸孔的珩磨”中所公知的用于粗珩磨的方法仅可在这样的工件上实施：在这些工件上对于钻孔的可接近性给出了完全确定的前提，由此使其应用范围受到显著的限制。它可应用在通孔上，但不能用于盲孔，后者例如经常出现在活塞运行轨道上。
因此，本发明的任务在于，提供一种用于粗珩磨钻孔表面的方法，该方法可普遍地使用。
该任务通过具有独立权利要求1的特征的方法来解决。
通过本发明可以达到：即使工件上仅可从一侧进入的钻孔也可借助粗珩磨来加工。在此，既可达到钻孔位置相对于定位孔的校正，也可达到对钻孔轴线的角度方位的校正。后者尤其在发动机缸体上具有重大意义，因为相对于曲轴轴线的角度精度是重要的。以粗珩磨工作进行的该珩磨加工首先以局部切削进行，在局部切削时刀具未全面地接触。当钻孔被全面覆盖地加工并且珩磨条在两侧接触时，才达到全面切削。
根据该方法的一个优选的进一步构型提出：至少在加工钻孔的一个背离滑座单元的区段期间，珩磨刀具的行程运动由滑座单元进行，使得工作主轴与滑座单元交替地在其纵轴线方面运动。该滑座单元与其暂时位置无关地提供了对主轴的恒定不变的导向稳定性。在此，珩磨主轴位于其上终端位置上。所使用的滑座单元与装配上的珩磨主轴的组合在局部切削中使得滑座单元能够具有高稳定性和在全面切削中使得能够达到珩磨主轴所能达到的高的行程速度。基于该构型可使被活动支承的工作主轴在其结构长度方面减至最小。这里对于最小结构长度应理解为：在刀具达到下面的行程转向点时在最常见超移动长度情况下刀具轴承位于钻孔上边缘的紧前面。这相应于不能更小的、由待珩磨的钻孔长度预先规定的最小结构长度。
被视为合适的是，在首先进行的局部切削期间以确定的间歇时间进行珩磨条的机电横向进给。由局部切削到全面切削参数的转换可通过对功率消耗的监测来触发，因为转矩随着珩磨条的全面接触而增高。这也可以是用于撤消滑座运动的信号，以致由此启动珩磨主轴的行程运动并且在全面切削中通过珩磨主轴来进行替换的纵向运动。通过使用滑座单元作为行程运动装置可大大提高主轴的稳定性。
在全面切削珩磨期间进行机电的步进横向进给，其中，监测作用在珩磨条上的横向进给力。由此得到行程受控的和力受控的横向进给的组合。根据该方法的另一进一步构型，在局部切削期间对第一珩磨条组加载，全面切削用第二珩磨条组进行。
以下借助附图来详细描述本发明的实施例。附图中表示：
图1：概要表示的一个发动机缸体及一个位于其上方的珩磨刀具的一个剖面，
图2：根据图1的发动机缸体与接近加工终止时的珩磨刀具的一个剖面，
图3：一个钻孔与开始加工时的珩磨刀具的一个径向剖面，
图4：一个钻孔壁的带有从车削轮廓向珩磨轮廓的过渡的一个区段的立体图，
图5：根据图4的钻孔壁的一个区段的展开图。
图1表示一个工件1，在该实施例中它涉及一个发动机缸体。该工件1包括多个钻孔2，这些钻孔被设置为汽缸孔并且具有一个待加工的表面3。每个钻孔2具有一个纵轴线MB。在发动机缸体1上在下部区域中设有多个曲轴轴承4，它们具有一个共同的轴线MK，即曲轴的纵轴线MK。该发动机缸体1借助定位销9位置精确地被接收在一个工件支架8上，使得工件1的相对位置被准确地定位。
同样，对钻孔轴线角度位置的校正意味着对工件的符合角度要求的接收。因此要求轴线MA和MK可彼此成直角地被定向。
在工件1的上面表示出一个珩磨刀具5，该珩磨刀具被设置在一个被活动地支承着的工作主轴6上并且包括多个珩磨条7，这些珩磨条被设置来加工钻孔2的表面3。工作主轴6及由此珩磨刀具5本身具有一个纵轴线MA，其中由图1可看出：在借助珩磨刀具5加工前，在工作主轴的纵轴线MA与钻孔的纵轴线MB之间出现一个偏错量S。除少数例外以外，存在这样一个轴线偏错量，其值可达0.3mm。
通过粗珩磨的工作步骤可在消除偏错量S的同时实现相应的材料去除，并且由此使钻孔的纵轴线MB如此地移位，使得该纵轴线精确地相应于在发动机缸体1中实际要求的位置并且由此接近纵轴线MA。由此，同时达到了钻孔2的纵轴线MB相对于曲轴的纵轴线MK的高的角度精度。
只要工作主轴的纵轴线MA相对于钻孔的纵轴线MB的偏错量S处于一个数值，由于该数值，珩磨刀具不可能自由地导入钻孔2中，则使工作主轴的纵轴线MA以一个相应的角度偏转，以便以此方式到达钻孔2内并加工其表面3。在加工期间不仅消除了纵轴线MA与MB彼此间的偏错量，而且也可消除纵轴线MA可能占有的角度，该角度也可能是通过发动机缸体1的制造公差引起的。
图2表示根据图1的发动机缸体1的一个剖面，但其中珩磨刀具5位于钻孔2内并且表示出接近加工终止时的状态。对于相同的部件其标号与图1中的标号相一致。由图2中可看到，工作主轴6在一个滑座单元10中被导向，其中，滑座单元10在该方法的一定阶段(例如在局部切削中工作)可与工作主轴6一起在工作主轴6或纵轴线MA的纵向上被止动。根据图2中的表示，粗珩磨的加工已进行到这样的程度，即工作主轴的纵轴线MA与钻孔的纵轴线MB处于同轴线，以致最终产生出一个均匀珩磨的表面。在该第一工作阶段中有利的是，工作主轴6在纵向上在滑座单元10中止动并且通过该滑座单元10来执行往复行程运动，因为以此方式使工作主轴6的从滑座单元10中伸出的自由端部保持尽可能短并且因此达到工作主轴6高的抗弯曲强度。相应地，在该方法的第一阶段中工作主轴6保持在它在滑座单元10中的上终端位置上，以致得到抵抗侧向切削力的稳定性。由此也达到更高的导向精确度及达到更高的法向力稳定性。
滑座单元10在全面切削中才保持在一个固定的位置中并且工作主轴6相对于处于静止中的滑座单元10执行往复行程运动。在此情况下可用更高的行程速度运动并且由此可以在该全面切削中以短的加工时间进行粗珩磨。
图3表示钻孔2和开始加工时的珩磨刀具5的一个径向剖面。由该图可看到，钻孔2的纵轴线MB相对于工作主轴或珩磨刀具5的纵轴线MA具有一个距离或一个偏错量S。在珩磨刀具5中在中心设有一个横向进给杆11，该横向进给杆通过进给楔12作用在珩磨条7上。通过横向进给杆11可将进给楔12径向地向外压，由此使珩磨条也进行径向向外的运动。
如图3中所示，在加工开始时仅珩磨刀具5的一部分接触在钻孔2的表面3上，以致在粗珩磨工作方面首先进行一个局部切削，在该局部切削中珩磨刀具5未全面地接触。仅在表面3的一部分上的材料去除导致：钻孔中心及由此钻孔的纵轴线MB移位，使得工作主轴的纵轴线MA与钻孔的纵轴线MB相互接近。当钻孔2在各处被面覆盖地加工及由此消除了轴线之间的偏错量S时，钻孔2才被在各处面覆盖地加工，以致珩磨条7在整个圆周上接触钻孔2。因此达到全面切削，借助该全面切削产生出均匀珩磨的表面3。
图4表示汽缸孔2的钻孔壁或表面3的一个区段的立体图。其中在钻孔2的左边区域中可看到一个具有车削轮廓的局部13，而在钻孔2的右边部分中则存在一个具有珩磨轮廓的局部14。由该视图可清楚地看到：在首先进行的局部切削中通过粗珩磨仅加工了表面3的一定局部并且存在一个由车削轮廓向珩磨轮廓的过渡。

Claims (5)

1.粗珩磨钻孔(2)的表面(3)的方法，在局部切削中通过一个在被活动地支承着的工作主轴(6)上的、带有珩磨条(7)的珩磨刀具(5)进行粗珩磨，该工作主轴的纵轴线(MA)在相对于珩磨前的钻孔(2)的纵轴线(MB)具有偏错量(S)的情况下被偏心地导入钻孔(2)中并且在珩磨工作期间在钻孔(2)中这样进行材料去除，以致钻孔(2)的纵轴线(MB)发生移动，直至可能出现的偏转被消除并且加工完的钻孔(2)的纵轴线(MB)与工作主轴(6)的纵轴线(MA)同轴线，接着，在这些纵轴线(MA，MB)的位置同轴线的情况下通过该粗珩磨在全面切削中均匀地珩磨所述表面。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：至少在加工钻孔(2)的一个背离滑座单元(10)的区段期间，珩磨刀具(5)的行程运动由滑座单元(10)进行，使得工作主轴(6)由滑座单元(6)实施，由此工作主轴(6)与滑座单元(10)交替地关于其纵轴线(MA)运动。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：在以局部切削进行的粗珩磨期间珩磨条(7)以确定的间歇时间进行形状配合的步进横向进给。
4.根据权利要求1至3中一项的方法，其特征在于：在以全面切削进行的粗珩磨期间进行力配合(kraftschluessige)的步进横向进给，其中，监测作用在珩磨条(7)上的横向进给力。
5.根据权利要求1至4中一项的方法，其特征在于：在以局部切削进行的粗珩磨期间对第一珩磨条组加载，以全面切削进行的粗珩磨用第二珩磨条组实现。
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