專利名稱：用于對工件進行硬質面精加工的硬質面精加工機床的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于對工件進行硬質面精加工的硬質面精加工機床 (Hartfeinbearbeitungsmaschine)，其具有至少兩個不同的、設置在一個刀具主軸上的硬 質面精加工刀具，其中，該刀具主軸在其軸線方向上能移動地設置在一個刀架上，該刀架相 對于床身是能平移運動的，并且所述硬質面精加工機床還具有用于將冷卻潤滑劑導入至工 件與硬質面精加工刀具之間的加工部位的冷卻潤滑劑輸入裝置。
背景技術：
這樣的硬質面精加工機床在現(xiàn)有技術中早已公知，它例如在齒輪制造中用作磨齒 機床。在這里，通常規(guī)定分配要磨去的加工余量，使得首先對齒輪進行粗加工，接著對齒輪 進行精整加工。蝸桿砂輪可以用于粗加工，其中便采用連續(xù)的分度滾磨；精整加工可以利用 成型磨削輪以成型磨削方法進行。
為了能夠無瑕疵地實施磨削過程和尤其是避免齒面的熱過載，須保證可靠地供給 磨削刀具與工件之間的接觸部位，這通過設置冷卻潤滑劑輸入裝置實現(xiàn)。
對于所述的兩種方法，在可靠地避免工件熱損傷方面對冷卻劑輸入存在明顯不同 的要求
在連續(xù)的分度滾磨時，由于切削速度與加工時間之間的相互關系通常以約60m/s 或者更高的切削速度、即蝸桿砂輪的圓周速度進行加工。為了可靠地避免工件邊緣區(qū)的熱 損傷，須力求使蝸桿砂輪的圓周速度與冷卻劑射束的流出速度之差盡可能小，也就是說，來 自冷卻潤滑劑噴嘴的冷卻潤滑劑的相對高的流出速度是必需的。該高的速度通過小的噴嘴 流出橫截面積和高的供給壓力產(chǎn)生。在這些條件下產(chǎn)生相對小的體積流量，但該體積流量 不對磨削過程或制造的工件質量產(chǎn)生消極作用。
而在成型磨削時，通常以在25至35m/s之間的較低的切削速度進行加工。該方法 要求通過冷卻劑射束可靠地覆蓋整個磨削輪輪廓。根據(jù)相應的輪廓寬度和高度，由此得出 需要相對大的噴嘴流出橫截面積，其中，產(chǎn)生流出速度低且壓力低、但體積流量相對高的冷 卻劑射束。
除了所述對齒部進行硬質面精加工的特定應用情況外，還可想到其它通常的情 況，其中先后使用對冷卻劑輸入具有顯著不同的要求的多個刀具。
根據(jù)常見的制造方法，在多個刀具的情況下，這些刀具在軸線方向上對齊地設置 在一個刀具芯軸上，該刀具芯軸夾緊在主軸馬達與對應軸承之間。包括主軸馬達、對應軸 承、刀具芯軸和刀具的整個單元設置在一個在刀具的軸線方向上能運動的滑座(刀架)上 (大多稱為Y軸)，各刀具通過該滑座被置于對于加工必需的相對于工件的軸向位置。
用于分度滾磨的蝸桿形的刀具通常明顯寬于通過刀具與工件的作用得到的純作 用寬度。這具有這樣的目的，即能夠使用各種各樣的移位方法(Shiftmethoden)，以便以特 定的方式磨削齒輪首先在刀具軸線方向(Y軸)上在粗加工和精整加工之間或在加工各個 工件之間采用不連續(xù)的移位，以便使新的、未損耗的蝸桿區(qū)域進入作用。對于在磨削加工工件期間在刀具軸線方向(Y軸)上的連續(xù)移位(也稱為對角線磨削)，可以有針對性地影響 齒面形貌和/或齒面表面結構。
這里所使用的冷卻劑噴嘴可以構造成剛性的，即對于確定的、不可改變的工件直 徑是優(yōu)化的，這尤其是適合于直徑不變的、不可修整的CBN磨削刀具。在具有可變直徑的刀 具的情況下，即特別是對于可修整的磨削刀具而言，冷卻劑噴嘴可以這樣安裝，即這些冷卻 劑噴嘴能運動地設置在垂直于刀具主軸軸線的平面中，從而能夠使冷卻劑噴嘴相應地跟蹤 減小的刀具直徑。噴嘴位置匹配于實際的刀具直徑可以通過旋轉運動或通過平移運動實 現(xiàn)。
在已知的加工情況中，要么僅用一個唯一的刀具加工工件(例如用一個可修整的 蝸桿砂輪；粗加工和精整加工用同一刀具的不同的寬度區(qū)域進行)，要么使用類型相同且 尺寸相同的兩個刀具(例如利用CBN粗加工輪和CBN精整加工輪的無修整的成型磨削)。 在這些情況下，可以毫無問題地使用一個唯一的噴嘴，其具有對于相應使用的刀具或加工 方法優(yōu)化的特性。
在一個張緊裝置中加工同一工件的多個齒部(例如變速器軸)時或者在對于粗加 工和精整加工以不同方法加工齒部(例如以可修整的分度滾磨進行粗加工，以無修整的成 型磨削進行精整加工，如開頭所述)時，通常使用不同類型的多個刀具或加工方法的組合。
在這些情況中已知冷卻劑輸入的以下變型方案
將同一噴嘴(帶有或沒有上述的直徑跟蹤)用于不同的刀具是已知的。其缺點是， 冷卻劑輸入的條件不能對于每一個所使用的刀具都是優(yōu)化的。因此對于所使用的刀具中的 至少一個僅能以減小的進給速度進行加工，由此導致較長的加工時間并因而導致經(jīng)濟性損失。
還已知，在Y軸的滑座上設有多個隨著滑座一起行進的噴嘴，其中，這些噴嘴不改 變其相對于相應刀具的位置。在這種情況中得到以下缺點為了能夠在用蝸桿形的刀具進 行分度滾磨的情況下使用上述的移位方法，一個在Y軸的滑座上一起行進的噴嘴必須與整 個刀具一樣寬，即明顯寬于由于刀具與工件之間的有效作用寬度所必需的寬度。但在噴嘴 開口的出口高度恒定的情況下，通過加寬噴嘴也使噴嘴橫截面積變大，這與對于分度滾磨 視為優(yōu)化的條件相沖突。在這種情況中，由于非優(yōu)化的冷卻劑輸入條件也僅能以減小的進 給速度并且由此以更長的加工時間以及因此以減小的經(jīng)濟性進行加工。發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的在于，在冷卻潤滑劑輸入裝置方面這樣地構造開頭所述類型的 硬質面精加工機床，從而避免上述缺點并且所有可想到的刀具和方法組合的應用都能夠在 優(yōu)化的冷卻潤滑劑供給條件下進行。對于每一種刀具類型以及對于每一種加工方法，分別 應當能夠調節(jié)冷卻劑輸入的被視為優(yōu)化的條件。此外應當可以在一個加工循環(huán)內在沒有操 作者干預的情況下使冷卻劑輸入的條件與相應使用的刀具或加工方法自動地匹配，即通過 機器控制裝置觸發(fā)所述匹配。
上述目的通過本發(fā)明的解決方案特征在于冷卻潤滑劑輸入裝置包括至少一個噴 嘴元件，所述噴嘴元件具有至少兩個各包括一個射束流出開口的噴嘴室，其中，所述至少兩 個射束流出開口在刀具主軸的軸線方向上設置在同一工作位置處，并且所述噴嘴元件能運動地設置在與刀具主軸的軸線垂直的平面中。
噴嘴元件在這里可以具有至少兩個分開的、各包括一個噴嘴室的噴嘴體，其中，這 些射束流出開口位于各噴嘴體的流出端部上。
或者，噴嘴元件也可以僅具有一個唯一的、包括所述至少兩個噴嘴室的噴嘴體，其 中這些射束流出開口位于該噴嘴體的流出端部上。
在這里，這些射束流出開口的形狀優(yōu)選是不同的。這些射束流出開口優(yōu)選是矩形 的。形狀差別尤其涉及這些射束流出開口的寬度和高度。
所有射束流出開口優(yōu)選相對于與刀具主軸的軸線垂直的平面對稱地設置。
為了定位或跟蹤直徑，噴嘴元件可以繞平行于刀具主軸的軸線設置的軸線能擺動 地設置。
或者，為了所述目的可能的是，噴嘴元件能平移運動地設置在與刀具主軸的軸線 垂直的平面中。噴嘴元件在這里優(yōu)選能運動地設置在直線導向裝置上。
噴嘴元件可以構造成用于單獨控制地對每個噴嘴室加載冷卻潤滑劑；但是或者也 可能的是，噴嘴元件的至少兩個噴嘴室構造成用于被同時加載冷卻潤滑劑。
噴嘴元件可以在刀具主軸的軸線方向上位置固定地設置在刀架側旁或在刀架之 上。它也可以在該方向上相對于刀架能移動地設置在直線導向裝置上。還可能的是，噴嘴 元件在該軸線方向上位置固定地設置在床身側旁或在床身之上。最后也可能的是，噴嘴元 件在所述方向上相對于床身能移動地設置在直線導向裝置上。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，硬質面精加工刀具是齒輪加工刀具、尤其是磨 削輪或蝸桿砂輪。
因此還提出多個、尤其是兩個噴嘴在刀具主軸的一個工作位置處的組合，這些噴 嘴為了保持或調節(jié)優(yōu)化的位置而設有運動裝置。這些噴嘴因而在與刀具主軸的軸線垂直的 平面中具有可調節(jié)性。
通過所提出的解決方案能夠以有利的方式完全地解決以上提出的目的。據(jù)此實 現(xiàn)即便在使用極為不同的硬質面精加工刀具、尤其是磨削刀具時，冷卻潤滑劑供給條件也 可以被優(yōu)化。冷卻潤滑劑輸入裝置的匹配可以以簡單方式自動地通過機器控制裝置實現(xiàn)。
為各加工方法提供出了冷卻劑輸入的解決方案，在這些加工方法中多個刀具先后 在相對于要加工的工件相同的位置中被使用，并且對冷卻劑輸入(尤其涉及流出橫截面 積、流出速度、體積流量和壓力)的要求根據(jù)所使用的刀具和加工方法顯著不同。


在附圖中示出本發(fā)明的實施例。附圖示出
圖1以透視圖示出構造為磨齒機床的硬質面精加工機床，該硬質面精加工機床具 有磨削輪和蝸桿砂輪作為磨削刀具，這些磨削刀具由一冷卻潤滑劑輸入裝置供給冷卻劑，
圖2示出在刀具主軸的軸線方向(Y軸)上觀察時冷卻潤滑劑輸入裝置的第一實 施例，裝備有用于噴嘴元件的平移運動裝置，
圖3示出在刀具主軸的軸線方向(Y軸)上看時冷卻潤滑劑輸入裝置的第二實施 例，裝備設有用于噴嘴元件的旋轉運動裝置，和
圖4示出根據(jù)圖3的剖面A-A。
具體實施方式
在圖1中可看到磨齒機床形式的硬質面精加工機床1，該硬質面精加工機床具有 床身(機床基架)8。此外，在該床身上能直線移動地設有一刀架(滑座)7，該刀架支承一 刀具主軸5。刀具主軸5可構造為單件式主軸或者也可由兩個或更多個必要時也被單獨驅 動的部分主軸組成，在該刀具主軸5上設有至少兩個硬質面精加工刀具3、4，更具體地說， 成型磨削輪3和僅示意性示出的蝸桿砂輪4。要用刀具3、4加工的工件2夾緊在工件主軸 20上；當前，工件軸線垂直地定向。
刀具主軸5具有軸線6。刀具主軸5可以在該軸線方向上在刀架7上沿標出的Y 方向移動，以便使刀具3、4按選擇與工件2進入作用。就此而言，磨齒機床相應于已知的結 構形式。其它必需的機器軸線(其自然對于加工而言是必需的)在這里不再進一步示意描 述，因為它們對于本發(fā)明來說是不相關的。
現(xiàn)在重要的是冷卻潤滑劑輸入裝置9，該冷卻潤滑劑輸入裝置用于將冷卻潤滑劑 輸入給刀具3、4與工件2之間的接觸部位。
根據(jù)本發(fā)明，冷卻潤滑劑輸入裝置9包括噴嘴元件10，如可根據(jù)圖2中的第一實施 例看到的那樣。該噴嘴元件10具有兩個各包括一個射束流出開口 13或14的噴嘴室11和 12。在這里，該噴嘴元件10當前通過兩個固定在一個滑座21上的噴嘴體15和16構成。
在這里重要的是，噴嘴元件10能運動地設置在與刀具主軸5的軸線6垂直的平面 E(見圖4)中。由此實現(xiàn)用于冷卻潤滑劑的相應的射束流出開口 13、14能夠優(yōu)化地匹配 于具體的刀具應用并且跟蹤磨削刀具的由修整引起的直徑變化。據(jù)此，滑座21可以在直線 導向裝置19上沿平移運動方向V運動，以便使相應優(yōu)化地設計的且適合于具體的應用情況 的噴嘴體向刀具與工件之間的接觸部位移動，具體而言根據(jù)磨削刀具的實際直徑。
這兩個射束流出開口 13和14不同地構造。它們分別是矩形的，其中，流出開口的 高度和寬度優(yōu)化地匹配于具體的刀具使用情況(為此參見下面結合圖4的說明，其在這里 類似地也適用)。因此可行的是，根據(jù)要使用的刀具來定位和激活盡可能好地適合的噴嘴體 15 或 16。
噴嘴室11、12可以按選擇性地被加載冷卻潤滑劑，這由機器控制裝置促成。
相對薄的、但相對寬的射束流出開口 13優(yōu)化地適合于在分度滾磨時冷卻潤滑蝸 桿砂輪4。然而，相對厚的、但是寬度較小的射束流出開口 14適合于在成型磨削時冷卻潤滑 磨削輪3。
在圖3和4中描繪出一種替代的解決方案，通過該解決方案能以相同的方式實現(xiàn) 給刀具與工件之間的接觸部位優(yōu)化地供給冷卻潤滑劑。冷卻潤滑劑輸入裝置9的噴嘴體17 在這里構造為單件式的元件，其中構造有兩個用于供冷卻潤滑劑流入的噴嘴室11和12。噴 嘴體17在此繞平行于Y軸的軸線18能擺動地設置。標出了擺動方向S。因此，在這里也可 以以優(yōu)化的方式在磨削刀具的由修整引起的直徑變化時實現(xiàn)噴嘴出口的跟蹤。
如根據(jù)圖4的剖面A-A可以看到，兩個噴嘴室11和12及其端部，即射束流出開口 13和14矩形地構造。不過，射束流出開口 13的寬度B13和射束流出開口 14的寬度B14以 及射束流出開口 13的高度H13和射束流出開口 14的高度H14是不同的。
據(jù)此，在冷卻潤滑劑通過噴嘴室11流出時得到一個較寬的、但相對薄的射束，該7射束對于分度滾磨時冷卻潤滑蝸桿砂輪4是優(yōu)化的。
與之相比，冷卻潤滑劑在從噴嘴室12流出時以相對厚的射束流出，然而該射束的 寬度明顯較小，該射束對于在成型磨削時冷卻潤滑磨削輪3是優(yōu)化的。
移動運動V或擺動運動S在必要時還可以疊加一個另外的用于使噴嘴元件移動的 運動，以便不僅可以優(yōu)化地匹配于磨削刀具的直徑變化，而且可以將用于涉及的磨削刀具 3、4的相應優(yōu)化的射束流出開口置于工作位置。
只要以上談到噴嘴在床身側旁或在床身之上的(在空間中絕對地)位置固定的布 置，為此就應注意以下內容在真正的床身上大多(能運動地)設有一機床立柱，其中，在該 立柱上又(能運動地)設有一擺動件。然后在該擺動件上例如一滑座能運動地設置在(用 于Y軸的)直線導向裝置上。
噴嘴在床身側旁或床身之上的位置固定的布置這一表述可理解為噴嘴在按規(guī)定 使用時在磨削過程期間不運動。也就是說，這根據(jù)定義也便是這種情況噴嘴如大多數(shù)情 況那樣固定在擺動件上并且由此不是直接地、而是通過擺動件和機床立柱間接地與床身連 接，然而使得噴嘴在按規(guī)定使用時相對床身位置固定地設置，盡管噴嘴能夠通過擺動件和 立柱相對于真正的床身運動(調節(jié))。
附圖標記列表
1硬質面精加工機床
2工件
3硬質面精加工刀具(磨削輪)
4硬質面精加工刀具(蝸桿砂輪)
5刀具主軸
6軸線
7刀架
8床身(機床底架)
9冷卻潤滑劑輸入裝置
10噴嘴元件
11噴嘴室
12噴嘴室
13射束流出開口
14射束流出開口
15噴嘴體
16噴嘴體
17噴嘴體
18軸線
19直線導向裝置
20工件主軸
21滑座
Y刀具主軸的軸線方向
E平面8
Bi3寬度
Bi4寬度
H13高度
H14高度
V移動方向
S擺動方向。
權利要求
1.用于對工件( 進行硬質面精加工的硬質面精加工機床(1)，該硬質面精加工機床 包括至少兩個不同的、設置在一個刀具主軸( 上的硬質面精加工刀具(3，4)，該刀具主軸 (5)在其軸線(6)方向(Y)上能移動地設置在一個刀架(7)上，該刀架相對于床身(8)是能 平移運動的，并且所述硬質面精加工機床(1)還具有用于將冷卻潤滑劑導入至工件(2)與 硬質面精加工刀具(3，4)之間的加工部位的冷卻潤滑劑輸入裝置(9)，其特征在于，所述冷 卻潤滑劑輸入裝置(9)包括至少一個噴嘴元件(10)，所述噴嘴元件(10)具有至少兩個各包 括一個射束流出開口(13，14)的噴嘴室(11，12)，所述至少兩個射束流出開口(13，14)在刀 具主軸(5)的軸線(6)方向(Y)上設置在同一工作位置處，并且所述噴嘴元件(10)能運動 地設置在與刀具主軸(5)的軸線(6)垂直的平面(E)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的硬質面精加工機床，其特征在于，所述噴嘴元件(10)具有至 少兩個分開的、各包括一個噴嘴室(11，12)的噴嘴體(15，16)，射束流出開口(13，14)位于 噴嘴體(15，16)的流出端部上。
3.根據(jù)權利要求1所述的硬質面精加工機床，其特征在于，所述噴嘴元件(10)具有一 個唯一的、包括所述至少兩個噴嘴室(11，12)的噴嘴體(17)，射束流出開口(13，14)位于該 噴嘴體(17)的流出端部上。
4.根據(jù)權利要求1至3之一所述的硬質面精加工機床，其特征在于，各所述射束流出開 口(13，14)的形狀是不同的。
5.根據(jù)權利要求4所述的硬質面精加工機床，其特征在于，各所述射束流出開口(13， 14)是矩形的。
6.根據(jù)權利要求4和5所述的硬質面精加工機床，其特征在于，形狀差別涉及各射束流 出開口(13，14)的寬度(B13，B14)和高度(H13，H14)。
7.根據(jù)權利要求1至6之一所述的硬質面精加工機床，其特征在于，所有射束流出開口 (13，14)相對于與刀具主軸(5)的軸線(6)垂直的平面(E)對稱地設置。
8.根據(jù)權利要求1至7之一所述的硬質面精加工機床，其特征在于，所述噴嘴元件 (10)繞平行于刀具主軸(5)的軸線(6)設置的軸線(18)能擺動地設置。
9.根據(jù)權利要求1至7之一所述的硬質面精加工機床，其特征在于，所述噴嘴元件 (10)能平移運動地設置在與刀具主軸(5)的軸線(6)垂直的平面(E)中。
10.根據(jù)權利要求9所述的硬質面精加工機床，其特征在于，所述噴嘴元件(10)能運動 地設置在直線導向裝置(19)上。
11.根據(jù)權利要求1至10之一所述的硬質面精加工機床，其特征在于，所述噴嘴元件 (10)在刀具主軸(5)的軸線(6)方向(Y)上位置固定地設置在刀架(7)側旁或在刀架(7) 之上。
12.根據(jù)權利要求1至10之一所述的硬質面精加工機床，其特征在于，所述噴嘴元件 (10)在刀具主軸(5)的軸線(6)方向(Y)上相對于刀架(7)能移動地設置在直線導向裝置上。
13.根據(jù)權利要求1至10之一所述的硬質面精加工機床，其特征在于，所述噴嘴元件 (10)在刀具主軸(5)的軸線(6)方向(Y)上位置固定地設置在床身(8)側旁或在床身(8) 之上。
14.根據(jù)權利要求1至10之一所述的硬質面精加工機床，其特征在于，所述噴嘴元件(10)在刀具主軸(5)的軸線(6)方向(Y)上相對于床身(8)能移動地設置在直線導向裝置 上。
15.根據(jù)權利要求1至14之一所述的硬質面精加工機床，其特征在于，所述硬質面精加 工刀具(3，4)是齒輪加工刀具、尤其是磨削輪或蝸桿砂輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對工件進行硬質面精加工的硬質面精加工機床，其包括至少兩個不同的設置在一刀具主軸上的硬質面精加工刀具，該刀具主軸在其軸線方向上可動地設置在一相對床身能平移運動的刀架上，并且該硬質面精加工機床還具有用于將冷卻潤滑劑導入至工件與硬質面精加工刀具之間的加工部位的冷卻潤滑劑輸入裝置。為了能在使用所有可想到的刀具和方法組合時以優(yōu)化的冷卻潤滑劑供給條件工作，本發(fā)明規(guī)定，冷卻潤滑劑輸入裝置包括至少一個噴嘴元件，所述噴嘴元件具有至少兩個各包括一個射束流出開口的噴嘴室，所述至少兩個射束流出開口在刀具主軸的軸線方向上設置在同一工作位置處，所述噴嘴元件能運動地設置在與刀具主軸軸線垂直的平面中。
文檔編號B23F23/00GK102029548SQ201010295789
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權日2009年10月1日
發(fā)明者F·米勒, R·德雷梅爾, T·申克 申請人:Kapp有限公司, 尼爾斯工具機械有限公司