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CN102009346A - 用于精加工环形工件的设备 - Google Patents

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CN102009346A CN 201010273735 CN201010273735A CN102009346A CN 102009346 A CN102009346 A CN 102009346A CN 201010273735 CN201010273735 CN 201010273735 CN 201010273735 A CN201010273735 A CN 201010273735A CN 102009346 A CN102009346 A CN 102009346A
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Abstract

本发明涉及一种用于精加工环形工件的设备，包括：能可转动地驱动的工件托架(1)；包括旋转单元(2)的双轴基型机床(3)，其中所述基型机床允许旋转单元沿着水平轴线(X)和竖直轴线(Y)进行线性进给运动；以及连接到旋转单元的刀塔(4)，包括转动轴线(5)和多个在转动轴线上圆周地布置的刀架。旋转单元包括与两个线性轴线垂直的旋转轴线(B)。刀塔的转动轴线对准为与旋转单元的旋转轴线垂直，使得刀塔在旋转单元激活期间在旋转轴线上执行旋转运动。刀塔的至少一个刀架包括用于短行程珩磨的装置(6)，该装置包括产生珩磨磨石架(8)的振荡运动的振荡驱动件。刀塔的至少一个另外的刀架装备成接收如硬车刀(9)的材料切割刀具。

Description

用于精加工环形工件的设备
技术领域
本发明涉及用于精加工环形工件的设备，具体涉及用于精加工在大多数情况下包括硬化钢的轴承环的设备。精加工总是包括借助短行程珩磨进行的表面超精加工。
背景技术
在诸如轴承环连续制造的实际应用中，在分开的机床上执行通过短行程珩磨进行的精加工。该机床总是包括能可转动地驱动的工件托架、具有振荡驱动件的刀具头部、以及进给机构，该振荡驱动件用于产生振荡运动，该振荡运动被传递至包括精加工磨石的磨石架，该进给机构用于相对工件定位加工头部。进给机构需要昂贵的滑动引导件。进给机构必须满足严格的工程要求，以便能够以要求的形状精度和尺寸精度精加工工件。
从EP 0936028B1已知一种用于精加工或短行程珩磨滚子轴承环的设备。该已知的设备包括能够沿着x和y方向调节的两个滑动件，以及布置在一个滑动件上且包括用于精加工磨石的磨石架的旋转装置。沿x、y方向的致动运动以及磨石架的旋转运动能够根据待加工工件的外形进行控制。借助控制沿x、y方向的滑动运动并且借助旋转装置，精加工磨石能够在待加工工件的整个表面上运动，并且在这种情况下跟随该表面的轮廓。采用该已知的设备，能够例如加工球形滚子轴承、柱形滚子轴承或锥形滚子轴承的轴承环的运行表面。仅能用于短行程珩磨的该设备在技术上是复杂的，相应地是昂贵的。
发明内容
所述的精加工是多级加工过程的最后处理步骤，该多级加工过程包括之前的材料切割过程，例如车削、钻孔和磨削。在这种背景下，本发明的目的是提供一种用于精加工环形工件的设备，借助该设备可以在一个工件夹持过程中执行多个处理步骤，包括借助短行程珩磨的精加工。
本发明的目的在于提供一种根据权利要求1的用于精加工环形工件的设备，并且这个目的通过提供这样的设备而实现。根据本发明的设备基本上包括：能可转动地驱动的工件托架；包括旋转单元的双轴基型机床，其中所述基型机床允许所述旋转单元沿着水平轴线和竖直轴线进行线性进给运动；以及连接到所述旋转单元的刀塔，其包括转动轴线和多个在所述转动轴线上圆周地布置的刀架。所述旋转单元包括旋转轴线，所述旋转轴线与两个线性轴线垂直。所述刀塔的转动轴线对准为与所述旋转单元的旋转轴线垂直，使得所述刀塔在所述旋转单元激活期间在所述旋转轴线上执行旋转运动。所述刀塔的至少一个刀架包括用于短行程珩磨的装置，所述用于短行程珩磨的装置包括振荡驱动件，所述振荡驱动件用于产生珩磨磨石架的振荡运动，并且所述用于短行程珩磨的装置优选还包括施压装置。所述刀塔的至少一个另外的刀架装备成接收材料切割刀具。根据本发明的教导组合了设备中的短行程珩磨和其它的材料切割加工，并且利用了协同效果，这是因为包括额外设备和工件托架的基型机床可以同样地用于所有加工处理过程。在本发明的内容中还重要的是，不仅在一个夹持过程中借助钻孔、磨削和/或车削来加工工件，而且还在同一个夹持过程中借助短行程珩磨来进行精加工。从而，短行程珩磨和之前的车削可以最佳地彼此协调，结果改善了能够获得的加工结果。
根据本发明的优选实施例，将借助硬车削的加工和借助短行程珩磨的精加工组合在一起，其中两种加工处理都利用根据本发明的设备来执行。为此，刀塔的至少一个刀架设计成接收具有几何形状确定的刀刃的硬车刀。借助硬车削已经能够获得待加工圆周表面的期望的形状精度，限制是借助硬车削加工的工件表面仍然包括大约10至12μm的超出尺寸。借助硬车削加工的工件表面的表面粗糙度范围在Ra0.3μm至Ra 0.5μm之间，这比得上借助磨削加工的表面的粗糙度。借助随后通过短行程珩磨所进行的精加工，能够获得Ra 0.04μm至Ra0.10μm的表面粗糙度。借助硬车削和短行程珩磨在一个夹持过程中加工的工件的特征还在于优良的尺寸精度和低的波动，即非常小的第一级和第二级形状偏差。
根据本发明的优选实施例，可以例如圆周地包括多达十二个刀架的刀塔包括至少一个具有从动主轴以及刀具接口的刀架，该刀具接口用于钻孔刀具、铣刀或磨削轮。借助磨削轮能够例如平面磨削环形工件的表面，以便能够夹持工件进行硬车削和短行程珩磨，而不用圆周地支撑在磁性卡盘上。
另一个优选实施例设置成使刀塔的刀架包括测量探头，并且该设备包括布置成固定到机床上的基准尺寸块，所述基准尺寸块具有基准表面以用于校准所述测量探头的位置测量值。借助测量探头，可以精确地测量待加工的工件。在这种布置中，特别是在基准尺寸块的基准表面已经提前被测量探头触到并感测时，确保了高的测量精度。
为了精确加工环形工件，推荐使用磁性卡盘作为工件托架，其中有利的是，该磁性卡盘包括散布有径向槽的夹持表面。用于磁性地夹持工件的极靴或者用于圆周地固定工件的夹持爪可以按需要插入到槽中。采用根据本发明的设备，能够例如首先通过夹持爪将工件保持到磁性卡盘上并且平面磨削其伸出表面。在用极靴交换夹持爪之后，待加工的工件可以通过平面磨削的表面放置到极靴上并且能够被磁性地夹持。具体地，工件的磁性夹持使其能够以非常好的轮廓精度和尺寸精度精加工工件。
基型机床优选地包括横向滑动件，该横向滑动件具有托架和布置成固定到机床的水平滑动引导件，该托架可以沿着水平滑动引导件运动，且包括竖直滑动引导件。旋转单元可以沿着竖直滑动引导件运动。基型机床的线性轴线可以包括机电驱动件，以产生进给运动。根据本发明的优选实施例，该基型机床包括用于旋转单元线性进给运动的线性马达。
用于短行程珩磨的装置包括可以插入到刀塔的相关刀架中的驱动单元，该驱动单元产生线性或转动振荡运动，所述线性或转动振荡运动直接地或通过布置在其间的中间元件作用在包括精加工磨石的珩磨磨石架上。引导短行程珩磨刀具的驱动单元还可以包括具有程序控制致动器的刀具转动轴线、以及连接到刀具转动轴线且用于产生线性或转动振荡运动的振荡单元。通过在旋转单元的线性进给运动上叠加刀具的转动轴线的反向转动运动，精加工磨石可以适于工件圆周表面的以较大半径弯曲的轮廓。
根据本发明的设备通过结合借助短行程珩磨的精加工处理使得通用多级精加工成为可能。具体地，该设备适合于借助硬车削和接下来的短行程珩磨精加工由硬化钢制成的轴承环，其中，工件在一个夹持动作中被加工。
附图说明
以下将参考附图说明本发明，该附图仅仅示出了一个示例性实施例。
图1示意性示出了用于精加工环形工件的设备，该环形工件具体是包括硬化钢的轴承环。
具体实施方式
图中所示的设备的基本设计包括能可转动地驱动的工件托架1、双轴基型机床3以及刀塔4，该双轴基型机床3包括旋转单元2，基型机床3允许旋转单元2沿着水平轴线X和竖直轴线Y进行线性进给运动，该刀塔4连接到旋转单元2，该刀塔4包括转动轴线5和多个刀架，这些刀架圆周地布置在转动轴线5上。旋转单元2包括旋转轴线B，该旋转轴线B布置成与两个线性轴线X、Y垂直。刀塔4的转动轴线5布置成与旋转单元2的旋转轴线B垂直，使得当旋转单元2被激活时，刀塔4在旋转轴线B上执行旋转运动。刀塔4可以包括多达十二个刀架，这些刀架被设计为符合标准的圆轴架。刀塔4的至少一个刀架包括用于短行程珩磨的装置6，该装置6包括振荡驱动件，该振荡驱动件用于产生珩磨磨石架8的振荡运动，该珩磨磨石架8包括精加工磨石7，该装置6还包括作用在珩磨磨石架8上的施压装置。刀塔4的至少一个另外的刀架装备成接收材料切割刀具，尤其是接收具有几何形状确定的刀刃的硬车刀9。此外，刀塔4可以包括一个或几个具有从动主轴和刀具接口的刀架，该刀具接口用于钻孔刀具10、铣刀或磨削刀具。在如图所示的示例性实施例中，刀塔4包括用于短行程珩磨的精加工单元7、硬车刀9以及钻孔刀具或铣刀10。
附图示出了刀塔4的刀架包括测量探头11，并且该设备包括布置成固定到机床上的基准尺寸块12，其中基准表面13用于校准测量探头11的位置测量值。借助线性轴线X、Y的进给运动以及旋转单元2的相应转动运动，可以精确地测量待加工的工件14。通过触及基准尺寸块12的基准表面，可以方便地预先校准测量探头11的位置测量值。
工件托架1设计为磁性卡盘，该磁性卡盘优选地包括散布有径向槽的夹持表面。在需要时，用于磁性地夹持工件14的极靴(pole shoes)15或者用于圆周地固定工件的夹持爪可以插入到槽中。在所示的实施例中，工件14被磁性地夹持，以便抵靠极靴15。基型机床3包括横向滑动件19，该横向滑动件19具有托架17和水平滑动引导件16，该水平滑动引导件16布置成固定到机床上，该托架17可以沿着水平滑动引导件运动，且包括竖直滑动引导件18。旋转单元2可以沿着竖直滑动引导件18运动。
用于短行程珩磨(图中未示出)的装置6包括可以插入在刀塔4的相关刀架中的驱动单元，该驱动单元产生线性或转动振荡运动。用于短行程珩磨的装置6可以以与其它刀具9、10相同的方式进行交换。对于短行程珩磨，例如还能够使用包括刀具转动轴线以及振荡单元的驱动单元，该刀具转动轴线具有程序控制致动器，该振荡单元连接到刀具转动轴线并用于产生线性或转动振荡运动。

Claims (10)

1.一种用于精加工环形工件的设备，所述设备尤其用于精加工轴承环，所述设备包括：
能可转动地驱动的工件托架(1)，
包括旋转单元(2)的双轴基型机床(3)，其中所述基型机床(3)允许所述旋转单元(2)沿着水平轴线(X)和沿着竖直轴线(Y)进行线性进给运动，以及
连接到所述旋转单元(2)的刀塔(4)，其包括转动轴线(5)和多个在所述转动轴线(5)上圆周地布置的刀架，
其中，所述旋转单元(2)包括旋转轴线(B)，所述旋转轴线(B)与两个线性轴线(X、Y)垂直，其中所述刀塔(4)的转动轴线(5)对准为与所述旋转单元的旋转轴线(B)垂直，使得所述刀塔(4)在所述旋转单元(2)激活期间在所述旋转轴线(B)上执行旋转运动，其中所述刀塔(4)的至少一个刀架包括用于短行程珩磨的装置(6)，所述用于短行程珩磨的装置(6)包括振荡驱动件，所述振荡驱动件用于产生珩磨磨石架(8)的振荡运动，以及其中所述刀塔(4)的至少一个另外的刀架装备成接收材料切割刀具(9、10)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述刀塔(4)的至少一个刀架设计成接收具有几何形状确定的刀刃的硬车刀(9)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述刀塔(4)包括至少一个具有从动主轴和刀具接口的刀架，所述刀具接口用于钻孔刀具(10)、铣刀或磨削刀具。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述刀塔(4)的刀架包括测量探头(11)，并且所述设备包括布置成固定到机床上的基准尺寸块(12)，所述基准尺寸块具有基准表面(13)以用于校准所述测量探头(11)的位置测量值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述工件托架(1)设计为磁性卡盘。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述磁性卡盘包括散布有径向槽的夹持表面，其中用于磁性地夹持所述工件(14)的极靴(15)或者用于圆周地固定所述工件(14)的夹持爪能够按需要插入到槽中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述基型机床(3)包括横向滑动件(19)，所述横向滑动件(19)具有托架(17)和布置成固定到机床的水平滑动引导件(16)，所述托架(17)能够沿着所述水平滑动引导件(16)运动，且包括竖直滑动引导件(18)，其中所述旋转单元(2)能够沿着所述竖直滑动引导件(18)运动。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述基型机床(3)包括用于所述旋转单元(2)的线性进给运动的线性马达。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述用于短行程珩磨的装置(6)包括能够插入到所述刀塔(4)的相关刀架中的驱动单元，所述驱动单元产生线性或转动振荡运动。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述驱动单元包括具有程序控制致动器的刀具转动轴线、以及连接到所述刀具转动轴线且用于产生线性或转动振荡运动的振荡单元。
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