CN1921973A - 制造接合配件的成型槽的方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种制造接合配件(54、58)的成型槽(56、64)的方法，其中，切削刀具(60)作用在工件(54、58)上，使用切削刀具(60)在工件(58)和刀具(60)之间的相对向前运动(66)期间执行工件加工，并且使用相同的切削刀具(60)在向前运动之后的返回运动(70)期间执行工件加工。

Description

制造接合配件的成型槽的方法

技术领域

本发明涉及一种制造接合配件的成型槽的方法，其中切削刀具作用在工件上。

背景技术

在申请日为2003年7月24日、申请号为PCT/EP03/08101的国际申请中描述了一种可以执行这样的方法的机床。

发明内容

本发明的目的是提供一种开始提及类型的方法，其中优化了刀具的使用。

根据本发明，通过开始提及的类型的方法实现了这个目的，其中，在工件和刀具之间的相对向前运动期间，使用切削刀具执行工件加工，并且在上述向前运动之后的返回运动期间，使用相同的切削刀具执行工件加工。

这意味着，本发明的技术解决方案的结果是，在向前运动和返回运动期间通过相同刀具执行切削操作。所述切削操作可以是例如铣磨、车削或者磨削。以这种方式，可以使得加工时间最少。更具体地讲，能够使用相同的刀具通过粗切削和随后的精切削用于制造成型槽。而不需要外部刀具变换(更换刀具)或者内部刀具变换(使工件相对于另外的刀具主轴定位)了。

因此，也不需要设有多于工件夹具的刀具主轴。

本发明的方法可以用于例如制造外部接合配件和内部接合配件的滚珠滚道。

如果在已经到达向前运动的终点之后发生返回运动，这就非常有利。因此，向前运动随后可以为返回运动。

更具体地讲，(切削)刀具和工件沿着第一方向相对彼此被引导，并且它们沿着构成相反方向的第二方向相对彼此被引导。通过刀具和工件之间的相对引导可以进行向前运动和返回运动。

原则上，工件可以以可平移方式固定，并且刀具以相对于工件可平移的方式移动，以便进行向前运动和返回运动。这对于工件相对于机架被引导是有利的。这样，例如，可以将工件向刀具进给，以便允许制造成型槽。在这样的情况下，刀具主轴不必在加工操作期间移动。

如果粗加工发生在向前运动期间并且精加工发生在返回运动期间的话，这是非常有利的。这样，在第一阶段，可以制造精度不高且表面质量不高的“预制槽”，然后该“预制槽”可以通过精加工进行最后处理，即提供其最终形状。

规定在向前运动期间提供保持刀具的装置角。此外，规定在返回运动期间保持刀具的装置角。

如果刀具在向前运动期间具有的装置角不同于在返回运动中的，那么这就特别有利。这意味着，不同的主要切削刀具区域作用在工件上。这也意味着，在向前运动期间和在返回运动期间，不同刀具区域经受不同程度的磨损。因此，可以更好地整体上利用切削刀具。因为刀具的不同的主要切削刃区域作用在待加工的工件上，所以这又可以首先执行粗加工操作，然后在返回运动期间执行精加工操作；然后在返回运动期间，主要使用正好没有被向前运动所使用的不同切削刃区域。由于更好地使用了刀具，减少刀具必须被更换的频率，所以降低刀具的成本。其次，因为例如减少刀具更换时间，所以降低了加工成本。因为可以在例如向前运动和返回运动被组合起来的方法中执行关于成型槽的工件的精加工，所以又获得了最少的加工时间。更具体地讲，不需要更换刀具，以便执行粗加工和精加工(如果使用不同刀具来进行粗加工和精加工就是上述情况)。

基于相同原因，如果当到达向前运动的终点时或已经到达向前运动的终点之后，改变切削刀具的进给深度。这样，可以在粗加工操作和精加工操作(具有较小的进给深度)之间切换。

由于上述原因，如果以在向前运动和返回运动期间刀具的不同主要切削刃区域作用在工件上的方式进行装置角的变化，这就特别有利。这意味着，可以有效地使用刀具。

例如，相对于刀具和工件之间的位移方向的装置角在向前运动期间大于在返回运动期间。上述差值可以在一些度数之间变化。举例来说，在一个实施例中，向前运动的装置角等于22.5度，而返回运动为20度。也可以采用不同的装置角。

可以很容易地通过枢转刀具夹具来调节装置角。这样，可以通过改变刀具夹具的枢转位置来改变装置角。

如果在同时加工多个工件，这就特别有利。因为本发明的技术方案不需要在粗加工和精加工操作之间改变刀具(不用外部变换刀具，也不用在机器内部切换到不同刀具主轴)，所以如果设置有一定数目个工件夹具和相应数目个具有刀具的刀具夹具，那么可以同步加工相应数目个工件。因此，因为仅仅需要给工件提供一个刀具主轴，所以也可以使所需的刀具主轴数目最小。(在已知的现有技术的方法中，对粗加工和精加工而言每个工件夹具必须提供两个刀具主轴。)

更具体地讲，在机床上执行本发明的方法。

机床可以有利地用于执行本发明的方法。

更具体地讲，合适的机床包括可枢转的刀具夹具。通过使用这样的可枢转的刀具夹具，待加工的工件的刀具装置角可以设定并可改变以便能够使用不同刀具区域。

例如，机床可以是多轴机床。

如果刀具夹具包括对应于多个工件夹具的多个刀具，那么这就非常有利。这样，可以同时同步加工多个工件，通过使用涉及关于制造成型槽在每个工件上进行向前运动和返回运动的加工方法，可以完成对上述多个工件的制造。

下面的参考附图对优选实施例的描述有利于更详细地解释本发明。

附图说明

图1是机床的一个例子的示意性侧面剖视图，通过该机床执行本发明的方法；

图2是具有滚珠滚道的工件(插入接头)的一个例子；

图3是在工件和切削刀具之间在向前运动期间两个局部阶段的示意性局部视图；

图4是在工件和刀具之间在返回运动期间两个局部阶段的示意图。

具体实施方式

在图1里，多轴机床的一个实施例在整体上用附图标记10表示，本发明的方法可以通过该机床得到实施。它包括机架12，用于定位多轴机床10(这里具有两个主轴)，以使其对齐在基部上。在机架12的支座13上，引导第一主轴滑动件14以便沿着方向X可线性移动。更具体地讲，这个方向X是水平方向。第一主轴滑动件14带有第一工件主轴16，可以以可旋转的方式将待加工的工件固定到第一工件主轴16上。第一工件主轴16在第一主轴滑动件14上被引导，以便可沿着相对于方向X的横向方向Z移动，使得可以进行设定固定在第一工件主轴16处的工件相对于机架12的距离。固定工件旋转所绕的第一工件主轴16的旋转轴线平行于Z方向延伸。

此外，设有第二主轴滑动件18，该第二主轴滑动件18也在机架12上被引导，以便沿着X方向可以线性移动。这个第二主轴滑动件18固定被固定在第二主轴滑动件18上的第二工件主轴20，以便可以沿着Z方向线性移动。

更加具体地讲，对齐两个工件主轴16和20，以便基本上相对彼此平行地延伸。

为了在沿着Z轴线的移动方向上驱动第一工件主轴16，设有第一驱动器22。例如，它可以是气动驱动器、滚珠丝杠驱动器或线性马达。第一驱动器22的驱动单元定位在第一主轴滑动件14处，并在X方向上和其一起移动。

为了引导第一工件主轴16，第一主轴滑动件14包括引导装置，该引导装置在整体上用附图标记24表示，在该引导装置处由第一驱动器22驱动的第一工件主轴16可在Z方向上移动。更加具体地讲，Z方向竖直地延伸，即平行于重力的方向延伸。

为了相对于第二主轴滑动件18移动第二工件主轴20，设置了能够使得在引导装置28处的第二工件主轴20沿着Z方向相对于第二主轴滑动件18线性移动的第二驱动器26。

在它们的下端处，工件主轴16和20每个都设置有工件夹具30、32，可以将相应的工件固定到所述工件夹具，以便可围绕各自工件主轴16、20的纵轴线34、36旋转。

在机架12上，设置有刀具接收装置38，以便可围绕轴线B枢转，其中这个枢转轴线40定向为横向于Z方向和X方向，更具体地讲，水平对齐。在两个主轴机床的情况下，刀具接收装置38包括第一刀具接收元件42和第二刀具接收元件44，第一刀具接收元件42和第二刀具接收元件44彼此间隔一定距离布置。刀具接收元件42、44定位在可旋转驱动的刀具主轴43、45上，使得例如铣磨或钻孔刀具的对应固定刀具可围绕主轴轴线旋转。这样，可以通过相应刀具同时加工两个工件，其中第一工件固定在第一工件主轴16上，而第二工件固定在第二工件主轴20上。

两个刀具接收元件42、44定位在轭形摇臂46上，该摇臂46可围绕枢转轴线40(B轴线)枢转。为了执行枢转运动，设有驱动器47。刀具接收装置38的每个枢转位置都可以在一定枢转范围内进行设定，使得在一定设定枢转位置里，固定在工件主轴16和20处的相应工件可以通过固定在刀具接收装置38处(更具体地讲，设置在刀具接收元件42、44)的刀具进行加工。因此，例如可以制造在轴杆轴颈里和在毂里具有滚珠滚道的恒速接头(附图)。

更具体地讲，可以使用合适的刀具来执行软铣磨(soft milling)、磨削或者硬铣磨(hard milling)操作。也可以执行硬车削操作。

为此目的，提供了合适的其它装置，例如具有合适车刀或另外主轴的一个或数个旋转控制台，其布置在工件的加工区域里(在附图里未图示)。

也可以在工件上执行随后的加工操作，这是因为例如，它首先被固定在第一工件主轴16上，并通过第一刀具加工，此后转到工件主轴20上，然后通过第二刀具加工。

在机架12上，设有枢转空间48，以便能够使得刀具接收装置38在机架12上在一定枢转范围内枢转，而不被阻挡。此外，碎片等可以从所述枢转空间48分离出来。

主轴滑动件14和18相对于Z方向被引导，以便在刀具接收装置38上方沿X方向移动。为此目的，设有第一引导件50，更加具体地讲，该第一引导件50包括设置在刀具接收装置38上方一定距离处的引导导轨。此外，设有第二引导件52，该第二引导件52设置在平行地离第一引导件50一定距离处，更具体地讲，设置在刀具接收装置38上方在Z方向上和第一引导件50相同水平面处。更加具体地讲，第二引导件52也包括引导导轨。更具体地讲，两个引导件50和52水平布置。引导件50、52定位在支座13上。

如果有必要的话，也可以如此设置引导件50、52，以致于在Z方向上偏置，以便例如能够在其高度方向上额外地加固主轴滑动件。

在其面对引导件50、52的区域里，第一主轴滑动件14以这样的方式设计成为L形或三角形，使得它包括第一支腿，该第一支腿定向为沿着第一引导件50并在其上引导。例如，设置有两个隔开的引导靴，以便在第一引导件50上以线性移动方式引导第一支腿。第一支腿连接到第二支腿，该第二支腿横向定向到第一支腿，并例如通过引导靴连接到第二引导件52，以便在第二引导件52上以线性移动的方式引导第二支腿。

在两个支腿之间，在两个引导件50和52之间的第一工件主轴16设置在两个支腿上。

为了能够以可线性移动的方式与引导件连接，第一主轴滑动件14和引导件50的接触面大于要连接到第二引导件52的接触面。例如，第一接触面通过两个引导靴而形成，而第二引导件52的接触面仅仅通过一个引导靴形成。

第二主轴滑动件18也包括第一支腿，该第一支腿定向为沿着第二引导件52，并且例如通过两个引导靴与该引导件52连接。通过引导靴与第一引导件50连接的第二支腿相对于这个第一支腿横向布置。因此，第二主轴滑动件18也包括L形或三角形外部形状，其中与第二引导件52的接触面大于与第一引导件50的接触面。第二工件主轴20布置在这些处的第一支腿和第二支腿之间并且在两个引导件50和52之间，并且面对另一个工件主轴16，其中在两个工件主轴16、20之间还存在有自由的中间区域。

L形或三角形是指通过两个引导件50和52形成的在平面上投影形成的横截面，至少是指在主轴滑动件14和18分别连接到这些引导件50和52的区域里。

在申请日期为2003年7月24日、申请号为PCT/EP03/08101的国际申请中描述了一种这样的多轴机床。本申请对其进行引用。

然而，下面将更加详细解释的本发明的方法也可通过不同设计的机床来执行。

作为举例，图2显示了通过本发明的方法加工的工件54。这个工件54是具有多个铣磨的滚珠滚道56的接头。这样的滚珠滚道56形成了用于轴承滚珠的引导滚道。这副附图是指一个外部接合配件。本发明的方法也可以用于内部接合配件(毂)。可以制造直线或倾斜滚道。

本发明的方法如下进行操作，作为举例，将参考图3和4进行解释：

工件58和用作切削刀具的例子的铣磨刀具60相对彼此移动。图3显示了铣磨刀具60的位置62，其中为了(铣出轮廓)铣磨成型槽(滚珠滚道)64，铣磨刀具60开始作用在工件58上。在作为举例使用机床10中，铣磨刀具60固定在刀具主轴62上。工件48固定在工件夹具32上。然后，在铣磨刀具60和工件58之间进行相对向前运动。这个向前运动通过附图标记为66的箭头指示出来。

在机床10的情况下，该向前运动66通过工件夹具32在方向Z上朝向铣磨刀具60移动而得到实现。

刀具接收元件42相对于轴线B布置在一定枢转位置里。这样，限定了铣磨刀具60相对于工件58的装置角α。这个装置角可在工件58和铣磨刀具60之间的向前运动期间被保持。

由于滑动件18相对于铣磨刀具60的相对位置，所以设定了铣磨刀具60的进给深度。

该向前运动66继续进行，直到已经到达向前运动的终点。这意味着，已经到达倒退位置68。在作为举例的机床10的情况下，倒退位置68构成了刀具夹具32在方向Z上的移动的倒退点。

在向前运动66期间，执行粗铣磨操作。例如，如果铣磨接头的滚珠滚道，则加工切削时切削深度为6-7毫米。更具体的讲，它是粗切削。

当到达倒退位置68时，或者在已经到达倒退位置68之后，由于刀具接收元件42的枢转位置变化了，所以铣磨刀具60的装置角发生变换(图4)。新的装置角β不同于向前运动66的装置角α。在所图示的例子里，这个变化了的装置角β小于装置角α。然后，具有变化的装置角β的返回运动70从倒退位置68在相对于向前运动66相反的方向上开始进行。

在根据图1的机床的例子中，工件夹具32在Z方向上向上移动，以便实施返回运动70。因此，铣磨刀具60在由向前运动66期间制造的成型槽里移动。在返回运动期间，更具体的讲，进给深度也已经改变为能够执行精铣操作。更具体的讲，切削深度是在0.1毫米的范围内，以便获得高的精确度和高的表面质量。

通过在向前运动已经发生之后改变装置角，铣磨刀具的不同(主要)切削刃区域作用在工件58上。作为举例，图3显示了附图标记为72的有效切削刃区域。在已经改变了装置角之后，可获得不同于切削刃区域72的有效切削刃区域74(图4)。因此，由于制造成型槽64的向前运动和返回运动，所以更加有效地使用铣磨刀具60，这是因为发生了更加均匀数量的磨损。这是由于，当向前运动66和返回运动70发生时，铣磨刀具60的不同区域主要作用在工件58上。

因为更加有效的使用铣磨刀具60而使得刀具成本降低，所以本发明的解决方案提高了经济效率。另外，加工操作可以更快地得到执行，这是因为，由于当工件夹具32上下移动时进行向前运动和返回运动且其中包括精铣，所以可以制造出成型槽64。不需要改变粗铣和精铣的铣磨刀具(这是因为，例如在已经进行粗铣之后，工件朝向另外的刀具进给)。

通过在向前运动66和返回运动70之间改变装置角，使用了不同刀具区域，使得又可以使用相同的刀具来执行粗加工和精加工操作。

本发明的方法也可以用于其它成形制造工艺中，例如车削和磨削。

更具体的讲，本发明的方法可以结合多轴机床使用，其中多个工件能够在同时进行加工，这是因为，对于每个工件，由于同样的刀具60可以用于粗加工和精加工，所以不需要改变用于制造毂的刀具。

在上文，本发明的方法参考机床10进行描述。在原则上，也可以在其它机床上使用本发明的方法。例如，根据本发明的方法也可以用在仅仅包括一个工件夹具的机床上。如果不是工件夹具相对于机架移动，而是铣磨刀具夹具在机架上以可移动的方式被引导，那么也可以使用本发明的方法。由于工件夹具相对于机架进行枢转，所以也可以设定铣磨刀具在工件上的装置角。

Claims (20)

1.制造接合配件的成型槽的方法，其中，切削刀具作用在工件上，其特征在于，使用切削刀具在工件和刀具之间的相对向前运动期间执行工件加工，并且使用相同的切削刀具在向前运动之后的返回运动期间执行工件加工。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在已经到达向前运动的终点之后，进行返回运动。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，刀具和工件相对彼此沿着第一方向被引导，并相对彼此沿着相反方向的第二方向被引导。

4.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，引导所述工件，以便于能够相对于机架移动。

5.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在向前运动期间执行粗加工操作。

6.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在返回运动期间执行精加工。

7.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在向前运动期间保持刀具的装置角。

8.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在返回运动期间保持刀具的装置角。

9.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，刀具在向前运动期间和在返回运动期间具有不同的装置角。

10.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当到达向前运动的终点时，或者在已经到达向前运动的终点之后，改变刀具的装置角。

11.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当到达向前运动的终点时，或者在已经到达向前运动的终点之后，改变刀具的进给深度。

12.如权利要求9-11中任一项所述的方法，其特征在于，如此改变装置角，以便在向前运动和返回运动期间刀具的不同切削刃区域主要作用在工件上。

13.如权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，相对于在刀具和工件之间的移动方向的装置角在向前运动期间大于在返回运动期间。

14.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，刀具夹具进行枢转，以便调节装置角。

15.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，多个工件同时进行加工。

16.如前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在机床上执行上述方法。

17.用于执行如前面权利要求中任一项所述的方法的机床的用法。

18.如权利要求17所述的机床的用法，其特征在于，机床包括可枢转的刀具夹具。

19.如权利要求17或18所述的机床的用法，其特征在于，机床是多轴机床。

20.如权利要求17-19中任一项所述的机床的用法，其特征在于，刀具夹具包括对应于工件夹具的数目的多个刀具。

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