專(zhuān)利名稱(chēng)：用于在研磨時(shí)支撐旋轉(zhuǎn)的工件的方法以及流體動(dòng)力學(xué)的中心架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在機(jī)床/研磨機(jī)上加工期間支撐和流體動(dòng)力學(xué)地定中旋轉(zhuǎn)的工件的方法以及一種用于實(shí)施該方法的中心架。
背景技術(shù)：
為了在研磨加工中支撐旋轉(zhuǎn)的工件，通常使用居中的中心架。該支撐用于避免工件在研磨盤(pán)在橫向上作用的力的影響下彎曲。為此使用支撐體，其在多個(gè)位置上接觸工件并且其關(guān)于轉(zhuǎn)軸居中。該支撐至少以自動(dòng)居中的方式借助于三個(gè)設(shè)置在用于支撐的支承位置的圓周上的支座實(shí)現(xiàn)。這
種中心架例如從DE-OS1577369中公知。
這種中心架的支座通常在接觸位置上為避免磨損以及可見(jiàn)的的運(yùn)行軌跡用CBN (立方氮化硼)或PKD (聚晶金剛石)進(jìn)行涂層。因?yàn)橹行募茉谥ё辖佑|工件，所以必然在支撐位置上得出了所謂的運(yùn)行軌跡。運(yùn)行軌跡基于弄平表面粗糙度的尖部并且視覺(jué)上可見(jiàn)。表面物質(zhì)的改變會(huì)在軸承中的潤(rùn)滑膜上產(chǎn)生可能的不利的影響。此外，在支承位置的范圍中的承重比率也會(huì)發(fā)生改變。支承位置大小的改變?cè)谶\(yùn)行軌跡的范圍中常常是極小的，但這種支承位置大小的改變?cè)谥С形恢蒙系某掷m(xù)升高的技術(shù)要求下常常不再被允許。由此所需的支承位置在使用中心架之后的后續(xù)研磨導(dǎo)致了不希望的研磨時(shí)間的加長(zhǎng)以及單件成本的上漲。
將支承位置支撐在三個(gè)點(diǎn)上的中心架的其它的缺點(diǎn)在于，還在支承位置上形成在支承位置上在加工中出現(xiàn)的短波的不圓度并且其至少部分地?zé)o法被平衡。這兩種效應(yīng)在己知的中心架中無(wú)法完全地得以避免。
中心架的另一種改變方案是所謂的流體靜力學(xué)的中心架，如在DE-OS1627998和EP1298335Bl (德語(yǔ)翻譯文本為:DE60210187T2)中描述。該中心架中通過(guò)流體靜力學(xué)的軸承支撐支承位置，其中，為多個(gè)圍繞軸承的內(nèi)圓周分布的流體靜力學(xué)的袋子加載處于壓力下的流體。由此在軸的支承位置上產(chǎn)生流體靜力學(xué)的壓力，該壓力支撐軸并將軸定中。通過(guò)調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)流體壓力。這種類(lèi)型的中心架的特別的缺點(diǎn)在于，在支撐期間無(wú)法加工支承位置，這是因?yàn)橹С形恢迷谒闹鼙恢行募馨鼑?。這種改變形式需要具有支撐袋和卸載槽的支撐外殼的特別的設(shè)計(jì)，這導(dǎo)致了耗費(fèi)和昂貴的生產(chǎn)成本。
按照埃爾溫容克爾機(jī)械制造有限公司(申請(qǐng)人)的DE10232394B4，為了在研磨加工期間支撐旋轉(zhuǎn)的工件使用至少一個(gè)墊體，其可用壓力流體進(jìn)行加載，該墊體用其位于研磨盤(pán)對(duì)面的一側(cè)貼靠在工件上。這里貼靠力可以被氣動(dòng)地或液動(dòng)地影響。在墊體和工件之間可以在特定的實(shí)施方式下加入流體作為壓力劑和潤(rùn)滑劑。這種類(lèi)型的支撐的缺點(diǎn)在于工件的單側(cè)支撐以及耗費(fèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提出一種用于在研磨加工期間支撐旋轉(zhuǎn)的工件的方法，其避免了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并且掛共一種成本低廉的中心架，其適用于實(shí)施所述方法。
該目的通過(guò)具有在權(quán)利要求1中給出的特征的方法以及通過(guò)按照權(quán)利要求lO或ll中任一項(xiàng)戶，的中心架實(shí)現(xiàn)。該方法的其它的設(shè)計(jì)方案在權(quán)利要求2至9中給出以及該中心架的設(shè)計(jì)方案在權(quán)利要求12至16中給出。
按照權(quán)利要求1，在根據(jù)本發(fā)明的方法中工件的用于支撐的軸向分段受到在徑向上、即在工件縱軸上以及轉(zhuǎn)軸上作用的壓力，該壓力的大小根據(jù)各個(gè)存在的轉(zhuǎn)數(shù)的大小被控制在最小值和最大值之間。這具體表示的是，為了借助于中心架支撐使用的旋轉(zhuǎn)的工件、比如傳動(dòng)軸、曲柄軸或凸輪軸的支承位置，在中心架中利用壓緊力加載，該壓緊力的大小可控。用于產(chǎn)生壓緊力的流體可以比如是為了研磨所使用的冷卻油或潤(rùn)滑油。該流術(shù)腿通過(guò)橫向孔(即該孑L相對(duì)于中心架的軸側(cè)向偏移)輸送到環(huán)狀間隙并且在那里形成流體動(dòng)力學(xué)的軸承，橫向孔的開(kāi)口通入中心架和支承位置之間的環(huán)狀間隙中。在加工轉(zhuǎn)數(shù)中處于壓力下的軸承在中心架的范圍中在所有面上支撐工件。由此一方面避免了中心架和支承位置的表面之間的直掛妾觸，從而不會(huì)產(chǎn)生運(yùn)行軌跡。另一方面以令人驚喜的方式示出，實(shí)現(xiàn)了在，位置的范圍中的工件的根據(jù)壓力的、動(dòng)力學(xué)的居中。經(jīng)過(guò)橫向孔的開(kāi)口輸送給環(huán)狀間隙的流體的壓力在實(shí)施該方法中被控制在啟動(dòng)工件時(shí)的最小值和最大值之間。根據(jù)本發(fā)明，在到達(dá)加工轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)達(dá)到最大值，并且在研磨加工時(shí)間期間基本上保持在該值上。此外，在本發(fā)明的范圍中，在利用工件的改變的加工轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行研磨時(shí)流體壓力導(dǎo)致了當(dāng)前的加工轉(zhuǎn)數(shù)。然而也可以在這種情況下恒定地保持流體壓力。重要的是，相應(yīng)的覆蓋的壓力范圍顯著地高于啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)存在的流體壓力。
壓力的最小值由按照在中心架和工件的支承位置之間的環(huán)狀間隙中的封閉的潤(rùn)滑膜的要求得出。這表示，最小值應(yīng)大于0。然而作為壓力的最小值這里也應(yīng)該包括一個(gè)為0的值。在運(yùn)行中重要的是，在啟動(dòng)時(shí)ffiil地積聚流體壓力。該潤(rùn)滑膜必須盡可能在工件從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)時(shí)就能得到確保，這是因?yàn)榉駝t會(huì)發(fā)生金屬部件之間的不希望的直接接觸。然而開(kāi)始時(shí)壓力不能太高，這是因?yàn)槠洳粚?duì)稱(chēng)地沖擊支承位置，這同樣地導(dǎo)致戶，部件間的接觸。此外，在支承位置上的太高的壓力阻礙了工件的啟動(dòng)，這是因?yàn)樘叩膲毫ζ鹬撩迲Q器的作用，因?yàn)樵谙嚓P(guān)的支承位置上的工件在支承外殼中在支承外殼位于輸送孔對(duì)面的一側(cè)上會(huì)與支承外殼發(fā)生接觸。
在啟動(dòng)過(guò)程期間，其中，軸達(dá)到了增大的轉(zhuǎn)數(shù)，流體壓力根據(jù)當(dāng)前的轉(zhuǎn)數(shù)升高。這可以在本發(fā)明的范圍中連續(xù)地或在適當(dāng)?shù)倪x出的級(jí)數(shù)中實(shí)現(xiàn)。由此按照本
發(fā)明的觀點(diǎn)，壓力升高隨被驅(qū)動(dòng)的工件的轉(zhuǎn)數(shù)的增加線性itt行控制。在一個(gè)變
型中與轉(zhuǎn)數(shù)非線性的、逐級(jí)升高的流體壓力也可以是有利的。這例如如此實(shí)現(xiàn)，在啟動(dòng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)實(shí)現(xiàn)流體壓力的相對(duì)緩漫的增大，而在接近加工轉(zhuǎn)數(shù)的較高的轉(zhuǎn)數(shù)下，出現(xiàn)流體壓力的相對(duì)陡峭的升高。流體壓力的這種控制使得有待加速的工件開(kāi)始特別M地啟動(dòng)，而在加工期間動(dòng)力學(xué)地定中工件所需的較高的壓力基
本上在接近啟動(dòng)結(jié)束時(shí)才能完^i到。在特定的情況下，如果由于工件的材料特
性力求特別迅速和可靠地使用工件的動(dòng)力學(xué)的支承，就可以有目的性地在開(kāi)始時(shí)就特別迅速地實(shí)現(xiàn)壓力升高。
流體壓力的最大值可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。該值首先取決于在加工中的工件的轉(zhuǎn)數(shù)以及用于產(chǎn)生壓力所使用的流體。實(shí)驗(yàn)得出，在環(huán)狀縫隙中流體壓力的升高導(dǎo)致
了工件關(guān)于其轉(zhuǎn)軸的根據(jù)壓力的居中的改善。在比如在5至150bar范圍中的壓力下，可以達(dá)到在幾個(gè)um范圍中的旋轉(zhuǎn)精確度。由此禾傭升高的壓力提高了在給定的轉(zhuǎn)數(shù)下的旋轉(zhuǎn)精確度。在本發(fā)明的范圍中，"最大值"是指針對(duì)每個(gè)加工狀態(tài)所需的最大的壓力值，其中，在加工轉(zhuǎn)數(shù)下實(shí)現(xiàn)工件的研磨加工。
根據(jù)本發(fā)明的操作方法得出的優(yōu)點(diǎn)在于， 一方面確保了有待研磨的軸的轉(zhuǎn)數(shù)從靜止?fàn)顟B(tài)直到加工轉(zhuǎn)數(shù)盼決速的、毫無(wú)問(wèn)題的加速并且另一方面在研磨期間實(shí)現(xiàn)非常準(zhǔn)確地將軸在支承位置上定中以及支撐。這些優(yōu)點(diǎn)在文章開(kāi)頭所述的現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有給出，這是因?yàn)樵诂F(xiàn)有技術(shù)中只研究了在加工轉(zhuǎn)數(shù)下的中心架的動(dòng)作，沒(méi)有考慮啟動(dòng)過(guò)程。此外，沒(méi)有提及通過(guò)在録位置上最佳的、較高的流體壓力對(duì)于具有較高的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)的軸上的高精確度的定中的影響。然而在啟動(dòng)時(shí)較高的流體壓力會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題的出現(xiàn)。只有本發(fā)明才認(rèn)識(shí)到，為了在較短的加工時(shí)間下X寸軸進(jìn)行最佳地加工，根據(jù)當(dāng)前的工件轉(zhuǎn)數(shù)控制在中心架中的流體壓力是有利的。
根據(jù)本發(fā)明，為了控制流體壓力設(shè)置有控帝嘰置，該控制裝置對(duì)工件的各個(gè)當(dāng)前的轉(zhuǎn)數(shù)產(chǎn)生做出反應(yīng)并且相應(yīng)地控制或調(diào)節(jié)流體壓力。為此，建議使用總歸要存在的研磨機(jī)的CNC-控制裝置。該控制裝置對(duì)閥門(mén)產(chǎn)生影響，這些閥門(mén)比如通過(guò)流量的改變實(shí)現(xiàn)在環(huán)狀間隙中的流體壓力的調(diào)節(jié)。因?yàn)橐恢庇辛黧w經(jīng)過(guò)側(cè)面打開(kāi)的環(huán)狀間隙流出，所以M流量的調(diào)節(jié)很容易實(shí)現(xiàn)壓力的調(diào)節(jié)。
在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中，控制裝置具有至少一個(gè)傳感器，該傳，獲取各個(gè)存在的流體壓力并且將其與預(yù)設(shè)的、根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)的值進(jìn)行比較。為此控制裝置f雄具有電子計(jì)算機(jī)，其被相應(yīng)地設(shè)定了程序并且具有輸入設(shè)備、處理器、存儲(chǔ)器和其它所需的設(shè)備。
流體壓力的控制iM如此實(shí)現(xiàn)，即由于加工工件產(chǎn)生的在一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)期
間工件的,的改變也導(dǎo)致該控制。就此而言，"流體壓力的最大值"不是絕對(duì)嚴(yán)格定義的值，而可以是具有某個(gè)當(dāng)然相對(duì)于最高值極小的帶寬。重要的是，在加工期間的流體壓力顯著高于工件啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)的流體壓力，并且該流體壓力在加工中保持在較高的壓力范圍中。
并列的權(quán)利要求11涉及一種與按照權(quán)利要求10所述的中心架的結(jié)構(gòu)形式不
同的中心架，類(lèi)似的如申請(qǐng)人在DE10232394B4中所示。根據(jù)本發(fā)明的中心架具有至少一個(gè)可在工件上壓緊的并且可用流體壓力加載的支承區(qū)域，以及用于在工件和^^區(qū)域之間輸送起潤(rùn)滑齊U作用的流體的裝置。這里"^f〈區(qū)域"指的是中心架的一部分，期ffi待支撐的工件僅在其圓周的有限的部分中進(jìn)行包圍。這類(lèi)中心架可以具有一個(gè)或多個(gè)支承區(qū)域。根據(jù)DE10232394B4，支承區(qū)域被設(shè)計(jì)成由
7彈性固體材料OT彈性的壓力介質(zhì)填充的彈性外殼制成的墊1本，該墊體tti^在與 研磨盤(pán)相對(duì)立的圓周范圍中貼靠在有待研磨的輥上。在這種結(jié)構(gòu)形式中，根據(jù)本 發(fā)明的中心架不僅預(yù)設(shè)了支承區(qū)域的壓緊力，也預(yù)設(shè)了基本上與此無(wú)關(guān)的、作為 潤(rùn)滑齊訴B冷卻劑使用的流體的流體壓力。后者按照本發(fā)明取決于轉(zhuǎn)數(shù)控制、如己 經(jīng)參照按照權(quán)利要求10針對(duì)中心架所描述的那樣。在此，流體壓力在工件從靜 止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)時(shí)首先極小并且隨著轉(zhuǎn)數(shù)的增加升高直到加工轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)的最大值。然而 流體壓力的最小值不允許小于支承區(qū)域中的壓緊力，這是因?yàn)榉駝t無(wú)法實(shí)現(xiàn)潤(rùn) 滑。這里在支承區(qū)域中的壓緊力基本保持不變。該壓緊力可以比如通過(guò)氣動(dòng)或液 動(dòng)的裝置由控制裝置預(yù)設(shè)。
根據(jù)權(quán)利要求14設(shè)置至少一個(gè)具有輸送管道的支承區(qū)域，iM送管道的工
件一側(cè)的開(kāi)口實(shí)現(xiàn)在支承區(qū)域和工件之間的流體的輸入。如果設(shè)置多個(gè)支承區(qū)
域，那么這些支承區(qū)M^該優(yōu)選按照權(quán)利要求15同心地朝有待支撐的工件并且
與其轉(zhuǎn)軸同軸的設(shè)置。
按照本發(fā)明的方法以及配設(shè)的中心架為加工軸形部件所使用。作為工件這里 可以比如是傳動(dòng)軸、凸輪軸或曲柄軸等。下面展示的實(shí)施方式可以為支撐所有可
能的軸使用，這里i!31各個(gè)技術(shù)事實(shí)和研磨技術(shù)確定細(xì)節(jié)部分。
根據(jù)本發(fā)明的中心架也可以在研磨機(jī)中使用，該研磨機(jī)的磨臺(tái)具有關(guān)于^/ 卸工件所改進(jìn)的變型。這種結(jié)構(gòu)上的變型設(shè)計(jì)有用于研磨臺(tái)的節(jié)拍臺(tái) (Takttisch)，該節(jié)拍臺(tái)分別承載兩個(gè)支撐裝置。所述支撐裝置交替地到達(dá)加工 位置。由此可以將下一個(gè)工件在2秒鐘內(nèi)為下一次夾緊估處子準(zhǔn)備，并且其無(wú)需再 等待工件更換時(shí)間。在加工另一個(gè)工件期間，工件的裝/卸在節(jié)拍臺(tái)背向研磨盤(pán) 的一側(cè)上實(shí)現(xiàn)。
為了完全加工軸部分、凸輪軸、曲柄軸等的軸承位置可以使用被分開(kāi)的軸承 支架作為中心架。利用這種軸承支架可以以完全相同的形式和方法在研磨輪廓、 凸輪或連桿軸承等時(shí)容納軸部分。此外，在軸上沒(méi)有保留中心架在支撐位置上的 可見(jiàn)的運(yùn)行軌跡。
ilil這種操作方法不僅可以準(zhǔn)確地形成軸形工件的后續(xù)的使用條件，還可以 實(shí)現(xiàn)加工中的最好的大小公差、形狀公差和位置公差。
參照有待支撐的支承位置的不同的直徑，軸承外殼/軸承支架必須與支撐直 徑相匹配；這^M;在為機(jī)床更換新設(shè)備時(shí)的適當(dāng)?shù)?、取決于工件的替換部分實(shí)現(xiàn)。


下面借助于附圖詳細(xì)描述按照本發(fā)明的用于支撐和動(dòng)力學(xué)地定中旋轉(zhuǎn)的工 件的方法以及按照本發(fā)明的中心架。其中
圖1是研磨機(jī)的示意性俯視圖，其中可以使用根據(jù)本發(fā)明的用于支撐工件的 方法和根據(jù)本發(fā)明的中心架；
圖2是具有按照本發(fā)明的具有分開(kāi)的中心架的用于支撐軸形部件的支撐裝 置的簡(jiǎn)化側(cè)視咅靦圖，所述中心架具有可擺動(dòng)的夾具；
圖3是具有按照本發(fā)明的一體的中心架的支撐裝置的簡(jiǎn)化側(cè)視咅靦圖4是具有按照本發(fā)明的被設(shè)計(jì)成軸承支架的中心架的支撐裝置的簡(jiǎn)化側(cè) 視剖面圖5是具有多個(gè)按照本發(fā)明的支撐位置的支撐裝置的示意性俯視圖，戶皿支 撐位置用于容納曲柄軸的多個(gè)支承位置；以及
圖6是按照?qǐng)D2的分開(kāi)的中心架的示意性部分視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性展示了研磨機(jī)l的俯視圖，其中，使用了根據(jù)本發(fā)明的方法并且 將有待研磨的軸形工件12容納在中心架10中用于實(shí)施該方法。研磨機(jī)1具有機(jī) 床2，在機(jī)床上設(shè)置有研磨站3。研磨站3在機(jī)床2上具有十字刀架6，十字刀架 包括兩個(gè)CNC-控制的執(zhí)行軸。Z軸21平行于工件縱軸20延伸，并且X軸22 作為迸給軸垂直于Z軸21以及工件縱軸20。
按照?qǐng)D1，在十字刀架上在X軸22的方向上安裝了具有進(jìn)給刀架的研磨主 軸頭13，其可以CNC-控制地在X軸22的方向上進(jìn)給工件。研磨主軸頭13用作 容納至少一根研磨主軸14，其在其前面區(qū)域中容納至少一個(gè)研磨盤(pán)15。研磨盤(pán) 15和研磨主軸14具有共同的中軸，其在非圓研磨時(shí)雌軸平行地朝工件12的中 軸對(duì)齊。在機(jī)床2上在前面區(qū)域中設(shè)置研磨臺(tái)5，其容納有待加工的軸(工件12) 的支撐裝置8，該支撐裝置具有比如被設(shè)計(jì)成軸承支架18的根據(jù)本發(fā)明的中心架 10。研磨臺(tái)5也承載具有夾盤(pán)的工件主軸頭7，該夾盤(pán)的夾具被游動(dòng)地支承，從 而使其可以垂直于工件縱軸20進(jìn)行平衡并且將工件在徑向上無(wú)間隙地以及剛硬地圍繞C軸23 (轉(zhuǎn)軸)驅(qū)動(dòng)。
同樣地，存在用于研磨站3的Z軸21的導(dǎo)軌的蓋板17，還存在至少一個(gè)在 研磨臺(tái)5上用于研磨盤(pán)15的校準(zhǔn)裝置16。還存在包圍研磨機(jī)1的外殼和其它用 于運(yùn)行研磨機(jī)1所需的組件并且這些對(duì)于技術(shù)人員是熟知的。為了在圖1中更好 地觀察起見(jiàn)，未示出外殼和其他組件。
在圖2中示意性地展示了在支撐裝置8中的根據(jù)本發(fā)明的中心架10的實(shí)施 例的部分剖面圖。支撐裝置8具有基體9，在基體上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)中心架10 并且基體可借助于螺栓38和配設(shè)的夾緊爪39固定安裝在研磨臺(tái)5上。中心架10 在分離位置25被分成兩部分，具有兩個(gè)夾具ll，其借助于所屬的擺動(dòng)軸33支承 在支撐裝置8的基體9上。利用附圖標(biāo)記11'表示了夾具11的向外擺開(kāi)的位置。 為了在研磨加工期間支撐軸形工件12，使夾具ll圍繞擺動(dòng)軸33向內(nèi)擺動(dòng)，這優(yōu) 選借助于這里未示出的TO驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)。然后夾具11完全包圍工件12的有待 支撐的支承位置42，該工件可以在由中心架10的兩個(gè)夾具11形成的孔30中圍 繞其縱軸旋轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明的中心架10的夾具11之一設(shè)置有橫向孔34，其經(jīng)過(guò)開(kāi)口 35通 到中心架10的中心孔30中。i!31在圖2中未示出的基體9中的其它孔37禾口/或 通過(guò)其它的輸送管道36 (見(jiàn)圖6)可以將根據(jù)本發(fā)明的壓力流體經(jīng)過(guò)開(kāi)口 35導(dǎo) 入在工件12和孔30的壁部之間形成的環(huán)狀間隙62中。特別小心地加工夾具25 之間的分離位置25并且使得在夾具11的關(guān)閉的位置中不形成間隙，壓力流體會(huì) 經(jīng)過(guò)該間隙進(jìn)入分離位置25中并且從分離位置流出。此外，在分離位置25上設(shè) 置兩個(gè)夾具11的平面的金屬的接觸，該接觸禾,借助于t^液壓的調(diào)節(jié)力施力口 在夾具11上的夾緊力導(dǎo)致分離位置25的很高的密封性。
借助于圖2描述的變型在比如生產(chǎn)構(gòu)建的凸輪軸時(shí)使用，其，位置42在 將凸輪安裝到管件上之后還必須在^f〈位置42迸行加工。中心架10或軸承支架 18的分開(kāi)的構(gòu)造在加工鑄鐵凸輪軸時(shí)也是必須的，這是因?yàn)橛糜诎惭b的軸承支架 11只有在完全加工，位置42之后才能夠被置入。
在圖3中展示了具有根據(jù)本發(fā)明的中心架10的另一種結(jié)構(gòu)形式的支撐裝置8 的夾緊原理圖。這里被設(shè)計(jì)成未分開(kāi)的軸承支架18的中心架10在支撐裝置8中 被容納在平面19上，該平面與在之后的裝配中的安裝平面一致。軸承支架設(shè)計(jì) 有側(cè)面的突出部分或舌部24，其設(shè)置有相應(yīng)的孔，并且這些孔也可以為之后的安
10裝服務(wù)。軸承支架18在支撐裝置8的基體9上M兩個(gè)液壓地可圍繞擺動(dòng)軸擺
動(dòng)的夾緊杠桿32固定。該固定在固定螺栓的位置上實(shí)現(xiàn)，所述固定螺栓之后在 電動(dòng)機(jī)內(nèi)腔中裝配工件12時(shí)使用。為了將軸承支架準(zhǔn)確地定位在支撐裝置8的 基體9上，在基體9上設(shè)置有定位裝置，其這里比如作為止擋件31示出。當(dāng)然 也可以使用其它的定位裝置，如定中套筒或定中銷(xiāo)。夾緊杠桿32的支承和其液 壓的操作在這里僅簡(jiǎn)單示出。因此附圖^H己32'表示的是夾緊杠桿32向外擺開(kāi) 的位置。支撐裝置8的固定在研磨臺(tái)5上在基體9上方實(shí)現(xiàn)，為此設(shè)置螺栓38 和夾緊爪39。
如在圖3中可見(jiàn)，軸7 〈支架11具有用于容納有待研磨的工件12的相應(yīng)的支 承位置42的孔30。，位置還具有相對(duì)于孔30偏心設(shè)置的橫向孔34，其開(kāi)口 35通向孔30中。該橫向孔34與在支撐裝置8的基體9中的另一個(gè)孔37對(duì)準(zhǔn)， 該另一個(gè) L 37在其一側(cè)與輸送管道36相連。因此可經(jīng)過(guò)橫向孔34的開(kāi)口 35將 潤(rùn)滑劑從輸送管道36導(dǎo)入孔31中。
圖4展示了按照本發(fā)明的另一種未分開(kāi)的中心架10，其如按照?qǐng)D3那樣被設(shè) 計(jì)成軸承支架18。該軸承支架18借助于螺栓26安裝到支撐裝置8的基體9上。 在4柳中軸承支架18在軸向上被推移至陏待支撐的支承位置42上或者將支承位 置42引入軸承支架18的孔30中。
在圖5中示意性展示了在全部長(zhǎng)度上具有根據(jù)本發(fā)明的被設(shè)計(jì)成軸承支架 18的中心架10作為支撐位置的曲柄軸40的示圖。因?yàn)榍S具有五個(gè)^^位置 42，所以在支撐裝置8的長(zhǎng)度上也設(shè)置有五個(gè)用于軸承支架18的夾緊位置。由 此將曲柄軸40為了加工比如連桿軸承43在其,長(zhǎng)度上支撐在其支承位置42 上。在支承位置上的支撐帶來(lái)為了高精度的研磨所需的剛性，這是因?yàn)檠心チυ?支承位置上被接受。因此在研磨時(shí)僅還需要M工件主軸頭7的夾盤(pán)將曲柄軸40 的端部游動(dòng)地夾緊以及其在CNC控制的C軸23中的驅(qū)動(dòng)。
在圖6中展示了具有兩個(gè)如已經(jīng)借助于圖2描述的夾具11的分開(kāi)的中心架 10與在支承位置42的區(qū)域中的曲柄軸40的分部61的詳細(xì)示圖。中心架10設(shè)置 有用于容納支承位置42的孔30。該孔30的直徑比如為25mm并且以大約15 u m的直徑公差制成。橫向孔34借助于開(kāi)口 35通入孔30中。橫向？L用作在實(shí)施 根據(jù)本發(fā)明的方法時(shí)輸入潤(rùn)滑油。這里也必須注意，分離位置25在中心架10的 兩個(gè)夾具11之間被設(shè)計(jì)成完全密封i也抵擋用作壓力流體的潤(rùn)滑油的進(jìn)入。為此兩個(gè)夾具33在分離位置25上的直接金屬地接觸被證明是有效的，為此必須足夠
精密地加工相應(yīng)的接觸面。當(dāng)然為了生產(chǎn)兩個(gè)在夾具n中構(gòu)建的半殼也需要很
高的精確度，所述半殼在圖6中展示的夾具11向內(nèi)擺動(dòng)的狀態(tài)下形成用于容納 工件12的支承位置42的開(kāi)口 30。
在實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法中，在研磨周期中穿過(guò)被用作中心架10的軸承支 架18的橫向孔34的開(kāi)口 35將潤(rùn)滑油輸]^合支承位置42。潤(rùn)滑油itA在孔30 的壁和工件12的支承位置42之間形成的環(huán)狀間隙62中并且潤(rùn)滑構(gòu)件。因此潤(rùn) 滑油由于處于壓力下，故ffl31環(huán)狀間隙62作為損耗油排出至卿磨機(jī)1的機(jī)器內(nèi) 腔中。因此為了潤(rùn)滑，位置使用與作為在研磨時(shí)的7賴卩物質(zhì)相同的潤(rùn)滑油。然 而該研磨油要特別地過(guò)濾，以便沒(méi)有研磨殘?jiān)竭_(dá)工件12的支承位置42中。
同時(shí)，艦環(huán)狀間隙62的油損失用作密封支承位置42以防污漬顆粒從外面 進(jìn)入支承位置42中。在孔30中容纟內(nèi)的5^位置42的直徑比孔直徑小大約40至 60 u m地制成。由此得到X寸應(yīng)于環(huán)狀間隙62的大約20至30 ix m厚的潤(rùn)滑間隙， 在運(yùn)行中在該潤(rùn)滑間隙中構(gòu)成流體動(dòng)力學(xué)的軸承。該流體動(dòng)力學(xué)的軸承要求旋轉(zhuǎn) 的軸/，位置42的最小轉(zhuǎn)數(shù)用于構(gòu)建潤(rùn)滑膜，最小轉(zhuǎn)辦艮據(jù)本發(fā)明明顯低于在 研磨凸輪軸或連桿軸承時(shí)的研磨轉(zhuǎn)數(shù)。該研磨轉(zhuǎn)數(shù)通常位于大約50至500min—1 的范圍中。
為了在研磨工件比如傳辦由、曲柄軸或凸輪軸時(shí)獲得很好的結(jié)果，按照本發(fā) 明的方法如下進(jìn)行在有待研磨的軸從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)時(shí)，將^超^^位置42的 開(kāi)口 35輸送的潤(rùn)滑油的壓力調(diào)節(jié)到很小，然后在工件12加速期間連續(xù)地升高到 用于研磨的額定轉(zhuǎn)數(shù)。潤(rùn)滑油的壓力升高根據(jù)工件12的各個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)得以實(shí)現(xiàn)，直 至膝頁(yè)定轉(zhuǎn)數(shù)并且達(dá)到用于研磨的壓力額定值。壓力控制ffiil特殊的閥門(mén)實(shí)現(xiàn)，閥 門(mén)艦CNC-控制體操作。
該操作方法以根據(jù)本發(fā)明的知識(shí)為基礎(chǔ)，如果潤(rùn)滑油的輸送壓力升高，， 位置的徑向剛度也提高。在最佳地調(diào)節(jié)在用于研磨的額定轉(zhuǎn)數(shù)下的潤(rùn)滑壓力時(shí)， 可以達(dá)到1至2um的支承位置42的同心性精度。實(shí)驗(yàn)中令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，如果 在流體動(dòng)力學(xué)的潤(rùn)滑點(diǎn)/，位置42中的壓力與用于研磨工件12的轉(zhuǎn)數(shù)相匹配， 則根據(jù)本發(fā)明的方辦寺別適用于研磨傳動(dòng)軸、曲柄軸或凸輪軸，最佳的壓力根據(jù) 不同的轉(zhuǎn)數(shù)位于大約5和150bar之間的范圍中。
過(guò)高的潤(rùn)滑油壓力以及過(guò)低的潤(rùn)滑油壓力都無(wú)法帶來(lái)令人滿意的結(jié)果。在支
12承位置42中的潤(rùn)滑油壓力過(guò)低盼瞎況下會(huì)出現(xiàn)潤(rùn)滑膜的裂開(kāi)。在潤(rùn)滑油壓力過(guò)
高的情況下，軸向位于孔30與開(kāi)口35相對(duì)立的一偵啦壓。在兩種情況下都會(huì)使
軸承遭到損壞，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)令人滿意的研磨結(jié)果。附圖iH己
1研磨機(jī)
2機(jī)床 3研磨站 5研磨臺(tái) 6十字刀架 7工件主軸頭 8支撐裝置 9基體
10中心架(支撐位置) 11夾具
11'向夕隨開(kāi)的夾具
12軸形工件
13研磨主軸頭
14研磨主軸
15研磨盤(pán)
16校準(zhǔn)裝置
17蓋板
18軸承支架
19平面
20工件縱軸
21 Z軸
22 X軸
23 C軸
24突出部分 25分離位置 26螺栓 30孔 31止擋件 32夾緊杠桿
1432'向外擺開(kāi)的夾緊杠桿
33擺動(dòng)軸 34橫向孔 35開(kāi)口 36輸送管道 37孔 38螺栓 39夾緊爪 40曲柄軸 42 ^f〈位置 43連桿軸承 62環(huán)狀間隙
權(quán)利要求
1.一種用于在機(jī)床/研磨機(jī)上加工期間支撐和動(dòng)力學(xué)地定中旋轉(zhuǎn)的工件的方法，其特征在于，所述工件在軸向的分段受到在所有面上在徑向上作用的流體壓力，所述流體壓力的大小根據(jù)在預(yù)設(shè)的最小值和預(yù)設(shè)的最大值之間的各個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)得以控制。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體壓力在工件啟動(dòng)時(shí)具有其最小值。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述流體壓力隨轉(zhuǎn) 數(shù)的增加而升高。
4. 按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述流體 壓力基本上線性地隨轉(zhuǎn)數(shù)升高。
5. 按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述流體 壓力非線性地逐級(jí)地如此隨轉(zhuǎn)數(shù)升高，即在較高的轉(zhuǎn)數(shù)下比在較低的轉(zhuǎn)數(shù) 下更加陡峭地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)數(shù)升高。
6. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述流體壓力在加 工轉(zhuǎn)數(shù)下基本上達(dá)到其最大值并且在加工期間基本上保持在最大值上。
7. 按照權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所 述流體壓力借助于控制裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。
8. 按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，測(cè) 量工件的各個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)并且將所述轉(zhuǎn)數(shù)輸送給流體壓力的控制裝置。
9. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制裝置也獲取各 個(gè)當(dāng)前的流體壓力并且將其與預(yù)設(shè)的根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)得到的值進(jìn)行比較。
10. —種用于實(shí)施按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法的 中心架，所述中心架(10)將工件在軸向分段中在形成環(huán)狀間隙的情況下 在所有面上進(jìn)行包圍，并且能夠以流體動(dòng)力學(xué)的軸承的形式經(jīng)過(guò)至少一個(gè) 通向環(huán)狀間隙的開(kāi)口以起潤(rùn)滑劑和/或冷卻劑作用的流體的流體壓力加載， 其特征在于，所述流體壓力能夠根據(jù)工件(12)的瞬間轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行控制并且 能夠如此引導(dǎo)到工件(12)上，使得在加工轉(zhuǎn)數(shù)下將工件定中，并且所述 中心架設(shè)置有或連接有用于流體壓力的壓力傳感器。
11. 按照權(quán)利要求10所述的中心架，其特征在于，所述流體壓力能夠借助于配設(shè)的控制裝置得以改變。
12. 按照權(quán)利要求10或11所述的中心架，其特征在于，所述控制裝置與一個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)傳感器和至少一個(gè)壓力傳感器如此有效連接，即所述控制裝置根據(jù)由傳感器發(fā)出的信號(hào)產(chǎn)生用于流體j土力的控制信號(hào)。
13. 按照權(quán)利要求IO所述的中心架，其特征在于，所述中心架具有至少一個(gè)輸送管道，所述輸送管道具有在工具一側(cè)的用于流體的開(kāi)口，通過(guò)所述輸送管道能夠?qū)⒘黧w導(dǎo)入中心架的內(nèi)壁和工件之間的環(huán)狀間隙中。
14. 按照權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的中心架，其特征在于，所述中心架(10) —體地構(gòu)建。
15. 按照權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的中心架，其特征在于，所述中心架(10)由多部分組成，其中，在單個(gè)部分、夾具(11)之間的分離位置(25)密封地構(gòu)建。
16. 按照權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的中心架，其特征在于，所述流體壓力能夠被控制在O和150bar之間的范圍中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在研磨加工時(shí)流體動(dòng)力學(xué)地支撐和定中旋轉(zhuǎn)的工件的方法以及一種可為此使用的中心架(10)。根據(jù)本發(fā)明，有待支撐的支承位置利用壓緊力加載，該壓緊力根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)從將軸從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)時(shí)的最小壓力改變直到在加工轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)的最大值。中心架(10)在容納軸的孔(30)中具有橫向孔(34)的開(kāi)口(35)，經(jīng)過(guò)該開(kāi)口可以將潤(rùn)滑劑作為壓力流體輸送給支承位置。該方法特別適用于加工凸輪軸和曲柄軸。
文檔編號(hào)B24B41/06GK101678530SQ200880020005
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者喬治·辛默爾斯巴赫, 胡伯特·穆勒 申請(qǐng)人:埃爾溫容克爾機(jī)械制造有限公司