專利名稱：粗珩磨鉆孔表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于粗珩磨鉆孔表面的方法?；诳赡艿那邢餍芎偷毒吣陀枚龋呀?jīng)提出用粗珩磨來代替精鉆。由此可在更大范圍內(nèi)利用珩磨方法的優(yōu)點(diǎn)。但為了達(dá)到在角度和位置精度方面可與精鉆相比擬的質(zhì)量校正，珩磨刀具和工件的通常自由度不能轉(zhuǎn)用到這種粗珩磨上。
因此，用粗珩磨代替精鉆的方案規(guī)定了刀具軸線的固定布置和工件的固定夾緊。通過定位位置可相對(duì)于刀具軸線以足夠的精確度來安裝工件。通過上面的和下面的刀具導(dǎo)向裝置可實(shí)現(xiàn)刀具在鉆孔的給定位置上的剛性布置，使得刀具軸線的角度位置穩(wěn)定。刀具軸線與預(yù)加工好的鉆孔軸線的位置與角度上的狀態(tài)差別代表所需的校正趨勢(shì)。
在粗珩磨開始時(shí)，珩磨條僅部分地加工鉆孔表面。隨著磨削的進(jìn)展，切削全面地?cái)U(kuò)展到整個(gè)鉆孔上。因?yàn)樵趫A周上各部位被去除不一樣多的材料，產(chǎn)生一個(gè)新的鉆孔中心，該鉆孔中心與刀具中心是相同的。在開始切削時(shí)僅少量珩磨條將壓緊力傳遞到鉆孔壁上。因此這要求一個(gè)形狀配合的橫向進(jìn)給裝置，這就是說，一個(gè)步進(jìn)橫向進(jìn)給裝置。這些橫向進(jìn)給功能在于斷續(xù)的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，該橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由確定量的橫向進(jìn)給步寬和橫向進(jìn)給間歇組成，在該橫向進(jìn)給間歇中，事先建立的橫向進(jìn)給壓力被降低。
但是這種由慕尼黑Carl Hanser出版社的期刊“WB.Werkstatt undBetrieb”，2000年度第4期133頁中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僅可在這樣的工件上實(shí)施在這些工件上對(duì)于鉆孔的可接近性給出了完全確定的前提，由此使其應(yīng)用范圍受到顯著的限制。它可應(yīng)用在通孔上，但不能用于盲孔，后者例如經(jīng)常出現(xiàn)在活塞運(yùn)行軌道上。
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于粗珩磨鉆孔表面的方法，該方法可普遍地使用。
該任務(wù)通過具有獨(dú)立權(quán)利要求1的特征的方法來解決。
通過本發(fā)明可以達(dá)到即使工件上僅可從一側(cè)進(jìn)入的鉆孔也可借助粗珩磨來加工。在此，既可達(dá)到鉆孔位置相對(duì)于定位孔的校正，也可達(dá)到對(duì)鉆孔軸線的角度方位的校正。后者尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上具有重大意義，因?yàn)橄鄬?duì)于曲軸軸線的角度精度是重要的。以粗珩磨工作進(jìn)行的該珩磨加工首先以局部切削進(jìn)行，在局部切削時(shí)刀具未全面地接觸。當(dāng)鉆孔被全面覆蓋地加工并且珩磨條在兩側(cè)接觸時(shí)，才達(dá)到全面切削。
根據(jù)該方法的一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型提出至少在加工鉆孔的一個(gè)背離滑座單元的區(qū)段期間，珩磨刀具的行程運(yùn)動(dòng)由滑座單元進(jìn)行，使得工作主軸與滑座單元交替地在其縱軸線方面運(yùn)動(dòng)。該滑座單元與其暫時(shí)位置無關(guān)地提供了對(duì)主軸的恒定不變的導(dǎo)向穩(wěn)定性。在此，珩磨主軸位于其上終端位置上。所使用的滑座單元與裝配上的珩磨主軸的組合在局部切削中使得滑座單元能夠具有高穩(wěn)定性和在全面切削中使得能夠達(dá)到珩磨主軸所能達(dá)到的高的行程速度?；谠摌?gòu)型可使被活動(dòng)支承的工作主軸在其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度方面減至最小。這里對(duì)于最小結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度應(yīng)理解為在刀具達(dá)到下面的行程轉(zhuǎn)向點(diǎn)時(shí)在最常見超移動(dòng)長(zhǎng)度情況下刀具軸承位于鉆孔上邊緣的緊前面。這相應(yīng)于不能更小的、由待珩磨的鉆孔長(zhǎng)度預(yù)先規(guī)定的最小結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。
被視為合適的是，在首先進(jìn)行的局部切削期間以確定的間歇時(shí)間進(jìn)行珩磨條的機(jī)電橫向進(jìn)給。由局部切削到全面切削參數(shù)的轉(zhuǎn)換可通過對(duì)功率消耗的監(jiān)測(cè)來觸發(fā)，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩隨著珩磨條的全面接觸而增高。這也可以是用于撤消滑座運(yùn)動(dòng)的信號(hào)，以致由此啟動(dòng)珩磨主軸的行程運(yùn)動(dòng)并且在全面切削中通過珩磨主軸來進(jìn)行替換的縱向運(yùn)動(dòng)。通過使用滑座單元作為行程運(yùn)動(dòng)裝置可大大提高主軸的穩(wěn)定性。
在全面切削珩磨期間進(jìn)行機(jī)電的步進(jìn)橫向進(jìn)給，其中，監(jiān)測(cè)作用在珩磨條上的橫向進(jìn)給力。由此得到行程受控的和力受控的橫向進(jìn)給的組合。根據(jù)該方法的另一進(jìn)一步構(gòu)型，在局部切削期間對(duì)第一珩磨條組加載，全面切削用第二珩磨條組進(jìn)行。
以下借助附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖中表示

圖1概要表示的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體及一個(gè)位于其上方的珩磨刀具的一個(gè)剖面，圖2根據(jù)圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體與接近加工終止時(shí)的珩磨刀具的一個(gè)剖面，圖3一個(gè)鉆孔與開始加工時(shí)的珩磨刀具的一個(gè)徑向剖面，圖4一個(gè)鉆孔壁的帶有從車削輪廓向珩磨輪廓的過渡的一個(gè)區(qū)段的立體圖，圖5根據(jù)圖4的鉆孔壁的一個(gè)區(qū)段的展開圖。
圖1表示一個(gè)工件1，在該實(shí)施例中它涉及一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。該工件1包括多個(gè)鉆孔2，這些鉆孔被設(shè)置為汽缸孔并且具有一個(gè)待加工的表面3。每個(gè)鉆孔2具有一個(gè)縱軸線MB。在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體1上在下部區(qū)域中設(shè)有多個(gè)曲軸軸承4，它們具有一個(gè)共同的軸線MK，即曲軸的縱軸線MK。該發(fā)動(dòng)機(jī)缸體1借助定位銷9位置精確地被接收在一個(gè)工件支架8上，使得工件1的相對(duì)位置被準(zhǔn)確地定位。
同樣，對(duì)鉆孔軸線角度位置的校正意味著對(duì)工件的符合角度要求的接收。因此要求軸線MA和MK可彼此成直角地被定向。
在工件1的上面表示出一個(gè)珩磨刀具5，該珩磨刀具被設(shè)置在一個(gè)被活動(dòng)地支承著的工作主軸6上并且包括多個(gè)珩磨條7，這些珩磨條被設(shè)置來加工鉆孔2的表面3。工作主軸6及由此珩磨刀具5本身具有一個(gè)縱軸線MA，其中由圖1可看出在借助珩磨刀具5加工前，在工作主軸的縱軸線MA與鉆孔的縱軸線MB之間出現(xiàn)一個(gè)偏錯(cuò)量S。除少數(shù)例外以外，存在這樣一個(gè)軸線偏錯(cuò)量，其值可達(dá)0.3mm。
通過粗珩磨的工作步驟可在消除偏錯(cuò)量S的同時(shí)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的材料去除，并且由此使鉆孔的縱軸線MB如此地移位，使得該縱軸線精確地相應(yīng)于在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體1中實(shí)際要求的位置并且由此接近縱軸線MA。由此，同時(shí)達(dá)到了鉆孔2的縱軸線MB相對(duì)于曲軸的縱軸線MK的高的角度精度。
只要工作主軸的縱軸線MA相對(duì)于鉆孔的縱軸線MB的偏錯(cuò)量S處于一個(gè)數(shù)值，由于該數(shù)值，珩磨刀具不可能自由地導(dǎo)入鉆孔2中，則使工作主軸的縱軸線MA以一個(gè)相應(yīng)的角度偏轉(zhuǎn)，以便以此方式到達(dá)鉆孔2內(nèi)并加工其表面3。在加工期間不僅消除了縱軸線MA與MB彼此間的偏錯(cuò)量，而且也可消除縱軸線MA可能占有的角度，該角度也可能是通過發(fā)動(dòng)機(jī)缸體1的制造公差引起的。
圖2表示根據(jù)圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體1的一個(gè)剖面，但其中珩磨刀具5位于鉆孔2內(nèi)并且表示出接近加工終止時(shí)的狀態(tài)。對(duì)于相同的部件其標(biāo)號(hào)與圖1中的標(biāo)號(hào)相一致。由圖2中可看到，工作主軸6在一個(gè)滑座單元10中被導(dǎo)向，其中，滑座單元10在該方法的一定階段(例如在局部切削中工作)可與工作主軸6一起在工作主軸6或縱軸線MA的縱向上被止動(dòng)。根據(jù)圖2中的表示，粗珩磨的加工已進(jìn)行到這樣的程度，即工作主軸的縱軸線MA與鉆孔的縱軸線MB處于同軸線，以致最終產(chǎn)生出一個(gè)均勻珩磨的表面。在該第一工作階段中有利的是，工作主軸6在縱向上在滑座單元10中止動(dòng)并且通過該滑座單元10來執(zhí)行往復(fù)行程運(yùn)動(dòng)，因?yàn)橐源朔绞绞构ぷ髦鬏S6的從滑座單元10中伸出的自由端部保持盡可能短并且因此達(dá)到工作主軸6高的抗彎曲強(qiáng)度。相應(yīng)地，在該方法的第一階段中工作主軸6保持在它在滑座單元10中的上終端位置上，以致得到抵抗側(cè)向切削力的穩(wěn)定性。由此也達(dá)到更高的導(dǎo)向精確度及達(dá)到更高的法向力穩(wěn)定性。
滑座單元10在全面切削中才保持在一個(gè)固定的位置中并且工作主軸6相對(duì)于處于靜止中的滑座單元10執(zhí)行往復(fù)行程運(yùn)動(dòng)。在此情況下可用更高的行程速度運(yùn)動(dòng)并且由此可以在該全面切削中以短的加工時(shí)間進(jìn)行粗珩磨。
圖3表示鉆孔2和開始加工時(shí)的珩磨刀具5的一個(gè)徑向剖面。由該圖可看到，鉆孔2的縱軸線MB相對(duì)于工作主軸或珩磨刀具5的縱軸線MA具有一個(gè)距離或一個(gè)偏錯(cuò)量S。在珩磨刀具5中在中心設(shè)有一個(gè)橫向進(jìn)給桿11，該橫向進(jìn)給桿通過進(jìn)給楔12作用在珩磨條7上。通過橫向進(jìn)給桿11可將進(jìn)給楔12徑向地向外壓，由此使珩磨條也進(jìn)行徑向向外的運(yùn)動(dòng)。
如圖3中所示，在加工開始時(shí)僅珩磨刀具5的一部分接觸在鉆孔2的表面3上，以致在粗珩磨工作方面首先進(jìn)行一個(gè)局部切削，在該局部切削中珩磨刀具5未全面地接觸。僅在表面3的一部分上的材料去除導(dǎo)致鉆孔中心及由此鉆孔的縱軸線MB移位，使得工作主軸的縱軸線MA與鉆孔的縱軸線MB相互接近。當(dāng)鉆孔2在各處被面覆蓋地加工及由此消除了軸線之間的偏錯(cuò)量S時(shí)，鉆孔2才被在各處面覆蓋地加工，以致珩磨條7在整個(gè)圓周上接觸鉆孔2。因此達(dá)到全面切削，借助該全面切削產(chǎn)生出均勻珩磨的表面3。
圖4表示汽缸孔2的鉆孔壁或表面3的一個(gè)區(qū)段的立體圖。其中在鉆孔2的左邊區(qū)域中可看到一個(gè)具有車削輪廓的局部13，而在鉆孔2的右邊部分中則存在一個(gè)具有珩磨輪廓的局部14。由該視圖可清楚地看到在首先進(jìn)行的局部切削中通過粗珩磨僅加工了表面3的一定局部并且存在一個(gè)由車削輪廓向珩磨輪廓的過渡。
權(quán)利要求
1.粗珩磨鉆孔(2)的表面(3)的方法，在局部切削中通過一個(gè)在被活動(dòng)地支承著的工作主軸(6)上的、帶有珩磨條(7)的珩磨刀具(5)進(jìn)行粗珩磨，該工作主軸的縱軸線(MA)在相對(duì)于珩磨前的鉆孔(2)的縱軸線(MB)具有偏錯(cuò)量(S)的情況下被偏心地導(dǎo)入鉆孔(2)中并且在珩磨工作期間在鉆孔(2)中這樣進(jìn)行材料去除，以致鉆孔(2)的縱軸線(MB)發(fā)生移動(dòng)，直至可能出現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)被消除并且加工完的鉆孔(2)的縱軸線(MB)與工作主軸(6)的縱軸線(MA)同軸線，接著，在這些縱軸線(MA，MB)的位置同軸線的情況下通過該粗珩磨在全面切削中均勻地珩磨所述表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于至少在加工鉆孔(2)的一個(gè)背離滑座單元(10)的區(qū)段期間，珩磨刀具(5)的行程運(yùn)動(dòng)由滑座單元(10)進(jìn)行，使得工作主軸(6)由滑座單元(6)實(shí)施，由此工作主軸(6)與滑座單元(10)交替地關(guān)于其縱軸線(MA)運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于在以局部切削進(jìn)行的粗珩磨期間珩磨條(7)以確定的間歇時(shí)間進(jìn)行形狀配合的步進(jìn)橫向進(jìn)給。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)的方法，其特征在于在以全面切削進(jìn)行的粗珩磨期間進(jìn)行力配合(kraftschluessige)的步進(jìn)橫向進(jìn)給，其中，監(jiān)測(cè)作用在珩磨條(7)上的橫向進(jìn)給力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)的方法，其特征在于在以局部切削進(jìn)行的粗珩磨期間對(duì)第一珩磨條組加載，以全面切削進(jìn)行的粗珩磨用第二珩磨條組實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種粗珩磨鉆孔(2)的表面(3)的方法，其中，珩磨刀具(5)被導(dǎo)入鉆孔(2)中，粗珩磨前的鉆孔(2)的縱軸線(MB)相對(duì)于加工完的鉆孔(2)的縱軸線具有偏錯(cuò)量(S)。該偏錯(cuò)量(S)在珩磨工作期間被補(bǔ)償。
文檔編號(hào)B24B33/00GK1867423SQ200480030058
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月14日
發(fā)明者阿諾爾德·布勞特, 格哈德·弗洛雷斯 申請(qǐng)人:格林兩合公司