用于精加工具有曲轴或凸轮轴的形式的工件的装置和系统 |
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| 申请号 | CN201480018814.6 | 申请日 | 2014-01-13 | 公开(公告)号 | CN105121093A | 公开(公告)日 | 2015-12-02 |
| 申请人 | 德国索菲纳有限公司; | 发明人 | 奥利维尔·希尔德布兰德特; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于精加工具有 曲轴 (18)形式或 凸轮 轴形式的 工件 的装置(10)，所述装置包括工件夹具(16)并包括用于使工件围绕工件轴线(24)旋转的旋转驱动装置(22)，所述装置包括用于加工与工件轴线(24)同心的主 轴承 (34)的第一精加工刀具(56)并包括用于加工在径向上从工件轴线(24)偏移的辅助轴承(36)的第二精加工刀具(58)，其中，至少一个刀具驱动装置(48、52)用于产生仅第一精加工刀具(56)或仅第二精加工刀具(58)的与工件轴线(24)平行的方向上的摆动运动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于精加工具有曲轴(18)形式或凸轮轴形式的工件的装置(10)，所述装置包括工件夹具(16)并包括用于使所述工件围绕工件轴线(24)旋转的旋转驱动装置(22)，所述装置包括用于加工与所述工件轴线(24)同心的主轴承(34)的第一精加工刀具(56)并包括用于加工在径向上从所述工件轴线(24)偏移的辅助轴承(36)的第二精加工刀具(58)，其特征在于，所述装置设置有至少一个刀具驱动装置(48、52)，以用于产生仅所述第一精加工刀具(56)或仅所述第二精加工刀具(58)的与所述工件轴线(24)平行的方向上的摆动运动。 |
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| 说明书全文 | 用于精加工具有曲轴或凸轮轴的形式的工件的装置和系统技术领域[0001] 本发明涉及一种用于精加工具有曲轴或凸轮轴的形式的工件的装置，所述装置具有工件夹具和旋转驱动装置，所述旋转驱动装置用于使工件围绕工件的工件轴线旋转，所述装置具有用于加工与工件轴线同心的主轴承的第一精加工刀具并具有用于加工在径向上从工件轴线偏移的辅助轴承的第二精加工刀具。 背景技术[0002] DE 44 23 422 A1公开了一种用于外精密加工旋转对称体的方法，其中旋转对称体旋转地运动，精加工刀具在与旋转轴线平行的方向上摆动运动，并且精加工刀具的摆动运动叠加在与旋转轴线平行的方向上的另一运动上。 [0003] 这种方法也以关键词“采用叠加行程的精加工”为人所知，并其优点在于可以以偏离圆柱体的外表面的方式调整经精加工的工件面的外形。以此方式，例如可以产生轻微球形的曲轴支承面。 [0004] 但由DE 44 23 422 A1公开方法的缺点在于，为建立具有特定几何形状的曲轴或凸轮轴的精加工装置需要相当高的装备费用。与这种工件的相关的精加工尺寸特别地是所要加工的主轴承和辅助轴承的直径和支座宽度、轴承彼此相对的轴向平行间隔以及辅助轴承向工件轴线的偏移。 [0005] 在发动机制造中存在以下研制，该研制将具有不同气缸数量的不同发动机的重要尺寸统一，并例如按照与发动机的中心距(气缸轴线之间的距离)与气缸的数量无关的方式相同地选取并还尽可能地使用相同的主轴承直径和支座宽度。 [0006] 在争取经济地制造大量的不同发动机方面，期望也可以利用尽可能少的开支进行曲轴的主轴承和连杆轴承以及凸轮轴的主轴承和凸轮面的精加工。 发明内容[0007] 鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于精加工曲轴或凸轮轴的装置，利用这种装置可以降低用于制造不同几何形状的曲轴或凸轮轴的装备开支。 [0008] 依据本发明实现了上述目的，即设置有至少一个刀具驱动装置，以用于产生仅第一精加工刀具或仅第二精加工刀具的与工件轴线平行的方向上的摆动运动。 [0009] 依据本发明，第一精加工刀具和第二精加工刀具在与工件轴线平行的方向上的运动保持解耦。例如设置有刀具驱动装置，该刀具驱动装置仅使用于加工主轴承或用于加工一组主轴承的一组第一精加工刀具以平行于工件轴线的方式运动。或者或另外，设置有具有刀具驱动装置，该刀具驱动装置在与工件轴线平行的方向上仅驱动用于加工辅助轴承(也就是连杆轴承或凸轮面)或用于加工一组辅助轴承的一组第二精加工刀具。 [0010] 依据本发明的第一精加工刀具和第二精加工刀具的运动的解耦可以使具有彼此不同的主轴承宽度和/或连杆轴承宽度的不同曲轴或具有彼此不同主轴承宽度和/或凸轮面宽度的不同凸轮轴受到灵活加工。在本发明的范围内，可以在所要加工的最小轴承宽度方面选取与刀具驱动装置连接的精加工刀具，并通过用于提供与工件轴线平行的摆动行程的刀具驱动装置，利用这种精加工刀具加工更大尺寸的轴承宽度。 [0011] 优选地，沿工件轴线观察时，第一精加工刀具和第二精加工刀具彼此交替地设置，从而可以在相同的装备中(也就是保持在同一工件夹具上；优选地在工件夹具的固定位置上)精加工工件的主轴承和辅助轴承。 [0012] 在本发明的特别优选的实施方式中，设置有工件驱动装置，以用于产生工件的与工件轴线平行的方向上的摆动运动。在与至少一个工件驱动装置结合的情况下，可以为至少一组精加工刀具(例如用于加工主轴承的第一精加工刀具)提供叠加行程。对于另一组精加工刀具(例如用于加工辅助轴承的没有设置单独的刀具驱动装置的第二精加工刀具)，工件驱动装置可以产生工件的与工件轴线平行方向上的简单摆动运动(没有叠加行程)。 [0013] 优选地，工件驱动装置被设计成用于比刀具驱动装置产生更高的摆动频率和/或更小的摆动行程。在这种情况下，有利地，刀具夹具和工件形成与精加工刀具相比相对刚性的组件，其比精加工刀具更适用于高动态的驱动。 [0014] 在特别优选的实施方式中，设置有用于产生第一精加工刀具的与工件轴线平行的方向上的摆动运动的第一刀具驱动装置，且还设置有用于产生第二精加工刀具的与工件轴线平行的方向上的摆动运动的第二刀具驱动装置，第二精加工刀具的摆动运动与第一精加工刀具的摆动运动无关。由此，可以既使第一精加工刀具或一组第一精加工刀具以及第二精加工刀具或一组第二精加工刀具彼此无关地以平行于工件轴线的方式来回运动。 [0015] 在使用第一刀具驱动装置和第二刀具驱动装置的情况下，可以取消用于产生工件的与工件轴线平行的方向上的摆动运动的工件驱动装置。在这种情况下，仅通过两个刀具驱动装置来提供精加工刀具的摆动运动。 [0016] 在用于产生第一精加工刀具和第二精加工刀具彼此无关的摆动运动的刀具驱动装置与用于产生工件的与工件轴线平行的方向上的摆动运动的工件驱动装置的组合的情况下，无论是针对主轴承还是针对辅助轴承均可以提供叠加行程。优选地，在这种情况下，借助工件驱动装置提供高频短行程的摆动运动，并借助刀具驱动装置提供低频长行程的摆动运动。选择地，可以设想的是，借助工件驱动装置提供低频长行程的摆动运动，并借助刀具驱动装置提供高频短行程的摆动运动。 [0017] 在使用两个刀具驱动装置的情况下，有利地，第一刀具驱动装置包括用于保持第一精加工刀具的第一刀具夹具，且第二刀具驱动装置包括用于保持第二精加工刀具的第二刀具夹具，并且第一精加工刀具和第二精加工刀具安装在共同的支架上。共同的支架可以使所有精加工刀具节省空间地设置，特别是在第一和第二精加工刀具交替设置的情况下。 [0018] 特别优选地，第一刀具夹具和/或第二刀具夹具在支架上的位置可以在与工件轴线垂直的方向上进行调整。由此可以实现刀具夹具的简单的装载和卸载。 [0019] 第一精加工刀具和/或第二精加工刀具可以是精加工带或精加工石。这些精加工刀具具有有效宽度，该有效宽度由精加工带的带宽确定和由精加工石的石宽确定。为将精加工带压向所要加工的工件表面，使用现有技术中已知的所谓的压紧件或压紧壳。为操作精加工石，使用同样在现有技术中已知的精加工石夹具。 [0020] 本发明此外涉及一种用于精加工具有曲轴形式或凸轮轴形式的工件的系统，该系统包括具有彼此不同主轴承宽度或辅助轴承宽度的不同曲轴或凸轮轴。 [0021] 本发明另一目的在于提供一种用于精加工曲轴或凸轮轴的系统，利用该系统可以降低用于制造具有不同几何形状的曲轴或凸轮轴的装备开支。 [0022] 依据本发明的系统实现了上述目的，即该系统包括前面所述的装置，且第一精加工刀具的有效宽度等于或小于不同曲轴或凸轮轴的最小主轴承宽度和/或第二精加工刀具的作用宽度等于或小于不同曲轴或凸轮轴的最小辅助轴承宽度。 [0024] 下面对优选实施方式的说明以及附图覆盖了本发明的装置和本发明的系统的其它优点及本发明的其它特征。其中： [0025] 图1示出用于精加工工件的装置的实施方式的俯视图； [0026] 图2示出图1的采用II标注的部分的放大图；以及 [0027] 图3示出在图1的采用箭头III标注的观察方向观察到的图1的装置一部分的侧视图。 具体实施方式[0028] 在图1中在整体上采用附图标记10表示用于精加工工件的装置的实施方式。装置10包括工件区12和刀具区14。 [0029] 工件区12包括用于保持具有曲轴18形式或具有凸轮轴形式的工件的工件夹具16。下面借助如下的具有曲轴18形式的工件来说明本发明，具有曲轴18形式的工件包括主轴承和具有连杆轴承形式的辅助轴承。所有实施方式是有效的，但也以相应的方式适用于如下凸轮轴，该凸轮轴包括与凸轮轴轴线同心的主轴承以及具有凸轮面形式的在径向上从凸轮轴轴线偏移的辅助轴承。 [0030] 工件夹具16例如包括具有旋转驱动装置22的头架20，旋转驱动装置22用于使曲轴18围绕其旋转轴线24旋转。工件夹具16还包括尾架26，尾架26可以沿工件轴线24进行调整，以便可以在头架20与尾架26之间夹紧不同长度的曲轴18。 [0031] 在优选的实施方式中，工件夹具16(特别是由头架20、曲轴18和尾架26组成的组合体)设置在载体28上，载体借助工件驱动装置30以平行于工件轴线24的方式进行摆动运动。工件驱动装置30例如包括偏心轮32。 [0032] 曲轴18具有多个与工件轴线24同心地延伸的主轴承34和多个从工件轴线24偏心地偏移的连杆轴承36。主轴承34和连杆轴承36彼此交替，即彼此交替地设置。可以理解，在本发明的范围中，交替设置也是指如下一种设置，在这种设置中，多个连杆轴承36设置在曲轴18的纵向上的两个连续的主轴承34之间。 [0034] 在刀具载体42上设置有第一刀具夹具44和第二刀具夹具46。在刀具载体42上以平行于工件轴线24的方式引导刀具夹具44、46。 [0035] 为在与工件轴线24平行的方向上驱动刀具夹具44、46，设置有与刀具夹具44、46相应的刀具驱动装置。(例如具有偏心轮形式的)第一刀具驱动装置48用于沿与工件轴线24平行的第一刀具夹具轴线50驱动第一刀具夹具44。(例如具有偏心轮形式的)第二刀具驱动装置52用于沿与工件轴线24平行的第二刀具夹具轴线54驱动第二刀具夹具54。 [0036] 具有偏心轮形式的刀具驱动装置48、52的优点在于，通过适当地控制偏心轮可以进行摆动行程调整。例如，如果偏心轮由枢转驱动装置驱动，则通过在0°到180°之间枢转角的选择，可以调整摆动行程。在枢转角大于或等于180°的情况下，也可以使用在一个方向上旋转的旋转驱动装置。刀具夹具44、46的摆动行程(偏心轮轴承之间的距离)于是等于偏心轮到旋转驱动装置轴线的双倍距离。 [0037] 第一刀具夹具44用于保持一组各自用于加工主轴承34的第一精加工刀具56。 [0038] 第二刀具夹具46用于设置多个各自用于加工连杆轴承36的第二精加工刀具58。 [0039] 刀具载体42以垂直于工件轴线24(在由附图标记60表示的方向上)的方式相对于框架部40定位，以便使工件夹具的装载和卸载过程变得容易。 [0040] 第一精加工刀具56具有以平行于工件轴线24的方式测量的有效宽度62。有效宽度62等于或小于多个具有不同主轴承宽度64的曲轴18的最小主轴承宽度64。 [0041] 类似地，第二精加工刀具58的有效宽度等于或小于多个不同曲轴18的最小连杆轴承宽度。 [0042] 为将各第二精加工刀具58分配给第二刀具夹具46，优选地使用下面说明的支承设备72。于2012年1月23日由同一申请人申请的欧洲专利申请第12152051号中也详细介绍这些支承设备。除了后面对支承设备72的说明之外，在支承设备72的结构和操作方面也可以参阅欧洲专利申请12152051的内容。 [0043] 支承设备72用于将后面还要详细介绍的压紧设备74支承在第二刀具夹具46上。设置有连接段76以用于支承设备72与第二刀具夹具46的连接。优选地，可以(例如借助相应的引导设备)在与工件轴线24平行和/或垂直方向上调整连接段76与刀具夹具46之间的相对位置，并在连接段76到达目标位置之后例如通过锁紧或夹紧引导设备将该连接段固定在刀具夹具46。 [0044] 压紧设备74将例如具有精加工带形式的第二精加工刀具58压向曲轴18的连杆轴承36上。在具有例如转向辊80形式的精加工引导装置78上引导精加工带。 [0045] 连杆轴承36以与附加轴线82同心的方式延伸，该附加轴线平行于曲轴18的工件轴线24并与曲轴18的工件轴线24间隔开。 [0046] 在曲轴18的加工期间，曲轴围绕工件轴线24旋转。在此方面，连杆轴承36围绕工件轴线24按照与轴线24和82之间的距离相一致的圆形运动。 [0047] 由于连杆轴承36如前所述地按照圆形围绕工件轴线24运动，所以要求精加工刀具58(需要时与精加工带引导装置78一起)并因此压紧设备74也进行连杆轴承36的这种运动。因此，用于将压紧设备74支承在第二刀具夹具46上的支承设备72具有两种自由度，从而允许压紧设备74在与工件轴线24垂直的平面内运动。 [0048] 支承设备72包括枢转件84，枢转件84借助枢转轴承86可围绕枢转轴线88枢转地保持在连接段76上。枢转轴线88以平行于工件轴线24的方式延伸。 [0049] 枢转件84用于设置至少一个线性引导装置90，借助该线性引导装置，可以沿线性引导装置90的引导轴线94相对于枢转件84可移动地支承支承件92。 [0050] 支承件92基本上在垂直于工件轴线24的平面内延伸。支承件92具有被枢转轴承86穿过的穿孔96。 [0051] 支承件92具有靠近曲轴18的用于设置压紧设备74的支承件末端98。 [0052] 压紧设备74包括至少一个压紧部100，最好两个压紧部100，该压紧部或这些压紧部例如以夹钳臂102的形式构成。夹钳臂102可以相对于支承件92围绕压紧轴线104枢转。压紧轴线104平行于枢转件84的枢转轴线88。 [0053] 夹钳臂102在其靠近曲轴18的末端上具有压紧件106，该压紧件特别地有壳状构成，从而可以沿连杆轴承36的部分圆周向该连杆轴承压紧作为由精加工带构成的精加工刀具58。 [0055] 例如，压紧驱动装置108和压紧件106设置在夹钳臂102的关于压紧轴线104彼此远离的相对面上。按照这种方式，来自彼此远离的夹钳臂112的压紧力114被定向成彼此靠近。 [0056] 因此，支承设备72形成用于每个第二精加工刀具58的枢转轴承/推力轴承，并提供精加工刀具58相对于第二刀具夹具46的枢转运动和线性运动。 [0057] 在曲轴18的优选加工方法中，曲轴借助工件驱动装置30和刀具夹具16进入具有较小的第一摆动行程66(参照图2)的摆动运动。这种运动叠加在第一精加工刀具56借助第一刀具驱动装置48产生的叠加行程68上。叠加行程68优选地大于摆动行程66。此外，优选地，叠加行程68的摆动频率小于摆动行程66的摆动频率。 [0058] 与第一精加工刀具56的运动无关地，第二精加工刀具58也借助第二刀具驱动装置52进行在图1中由附图标记70表示的摆动运动。以此方式，连杆轴承36可与主轴承34的加工无关地在相同操作或相同设置中进行加工，其中，无论是针对连杆轴承36还是针对主轴承34，均提供叠加行程。 [0059] 但也可以取消工件驱动装置30，且仅使用工件驱动装置48和52以用于产生第一精加工刀具56和第二精加工刀具58彼此无关的运动。 [0060] 除此之外，也可以使用工件驱动装置30以产生曲轴18的摆动运动，且仅向一组精加工刀具(也就是第一精加工刀具56或第二精加工刀具58)施加叠加行程。在这种情况下，可以仅设置单个工件驱动装置(48或52)。 |
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