[發明專利]用于精整加工旋轉對稱的工件區段的精整方法和精整裝置

在審

• 申請號: 201380023598.X
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN104684683A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: P·尤奇
• 申請（專利權）人: 納格爾機械及工具制造廠有限責任公司
• 主分類號: B24B35/00
• 分類號: B24B35/00;B24B49/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周志明;宣力偉

背景

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的用于在工件上對旋轉對稱的工件區段進行精整加工的精整方法以及一種根據權利要求9的前序部分所述的被設置用于實施該方法的精整裝置。

精整也被稱為超精整，它是一種利用非定型刀刃進行切削的精整加工方法。通過精整可以在工件如曲軸、凸輪軸、傳動軸或其它用于動力機器和做功機器的構件上加工旋轉對稱的或非旋轉對稱的工件區段的工件表面，以產生期望的表面細微結構。在精整時，裝有粒狀的切割介質的精整工具(精整石或精整帶)被壓緊到待加工的周緣面上。為了產生對于材料去除所必需的切割速度，使工件圍繞其工件軸線旋轉。在精整的一些方法變型中，同時在工件與貼靠在周緣面上的精整工具之間產生平行于工件軸線振動的相對運動。通過工件的旋轉運動和疊加的振動運動的組合，可以產生所謂的交叉磨削花樣，由此，被加工的工件表面例如特別適合作為用于滑動軸承或滾動軸承等的工作面。待加工的工件區段例如可以是曲軸的主軸承或連桿軸承，或者是凸輪軸軸承。

與磨削不同，精整是熱中性的加工方法，按照該加工方法，沒有布滿微裂紋或表面張力的軟表皮產生。精整常常在磨削加工之后被用作加工鏈最后的切削加工方法，以去除軟表皮、又露出原來的組織結構、提高粗糙的表面結構的承重比率并且改善軸向方向和周緣方向有關圓度和短波誤差的構件幾何結構。

磨削在此是最后的成型加工操作。在磨削時已知機器控制的磨削工具的幾何形狀，從而可以根據由機器控制引起的工具導向通過磨削構造工件輪廓。這種成型加工的前提條件是要對磨削工具進行定期校準和測量。但是磨削加工通常不能夠實現通過精整加工可實現的表面性能。

例如在帶式精整時將研磨性的精整帶利用具有適當設計的硬質、軟質和/或柔性的模具插入件的壓緊裝置以規定的壓緊力(例如在50N和500N之間)壓到待加工的工件區段上，由此來實現通過精整產生的有利的表面性能。在該種情況下，例如通過設定液壓致動器的液壓壓力來控制壓緊力。通過由此在精整帶和工件表面之間產生的單位表面壓力(通常在0.05和2N/mm²之間)實現所希望的材料去除以及精細的表面結構。帶式精整加工以力受控和停留時間受控的方式進行，從而使得加工結果尤其是壓緊力和加工時間的函數。

與之相反，加工位置的所產生的幾何形狀主要取決于初加工即前面的磨削加工。無論沿著軸向方向還是沿著切向方向都保持整體的幾何形狀造型，必要時可以沿著切向和軸向方向僅僅減小高等級的波紋度。

因此必須適當設計磨削加工，從而在磨削加工結束時沒有殘留無法通過精整消除的形狀誤差，例如也被稱為多邊形的低等級的波紋度。避免在磨削加工期間的形狀誤差并且在磨削加工結束時獲得最終所需的整體的同心度品質的可行方案是：在磨削加工中將進給參數限定為相當小的值。由此通常必須忍受相當長的初加工時間。

目的和解決方案

在該背景下，本發明的目的在于，提出一種用于精整加工的所述類型的方法，在至少保持被加工的工件的最終質量相同的情況下，所述方法可以實現對工藝鏈即磨削-精整的成本優化。另一目的是提出一種適于實施所述方法的精整裝置。

為了實現該目的，本發明提出一種具有權利要求1所述特征的精整方法。此外，提出了一種具有權利要求9所述特征的精整裝置。

有利的改進方案在從屬權利要求中給出。所有權利要求的內容都援引為說明書的內容。

在根據要求保護的本發明的精整方法中，確定與壓緊力成比例的力信號，并且在精整方法的至少一個階段期間根據力信號對精整工具的進給路徑進行控制。

術語“進給”在此系指精整工具沿著待加工的工件區段的方向的做功運動，或在運動方向反向的情況下系指用于分離精整工具與工件區段的回程運動。在要求保護的本發明中，為了該運動規定有位移控制或位置控制。由此可以通過精整加工還在待加工的工件區段上減小沿著周緣方向的較低等級的形狀誤差。因此，精整加工在一定程度上不僅可以用于改善由初加工階段產生的微型結構，而且可以用于改善宏觀結構即用于成型。術語“微型結構”在此主要是指那些形態異常，即特別是圓度、短波紋的或高波紋的形狀誤差以及粗糙度，它們也可以通過常規的精整方法得以改善。而術語“宏觀結構”還指代沿著周緣方向(多邊形)低波紋的形狀誤差，它們通常不能夠通過精整來改善。