本发明涉及一种精加工设备，根据权利要求1的前序部分，所述精加工设备包括精加工带、精加工带保持装置、用于绕着工件轴线旋转驱动工件的第一驱动器以及用于使所述工件和所述精加工带相对于彼此沿着所述工件轴线振荡的第二驱动器。
背景技术：
精加工设备也称为“短冲程珩磨设备”，并且例如在de102007059926a1(对应于us2009/0142997a1)和4423422a1中对其进行了说明。
这种设备用于对诸如曲轴或凸轮轴等工件上的基本旋转对称的工件部分的周面进行精加工。精加工是一种精密的加工方法，其中对工件上的基本旋转对称的工件部分(如曲轴的主轴颈和销轴颈)的周面进行加工以产生特别光滑的表面结构。精加工涉及一种加工工具，其具有由压制装置压到待加工的周面上的精加工石或带的颗粒状切割化合物。为了产生材料去除所需的切割速度，在许多方法变型中，使工件绕着其工件轴线旋转，并且同时在工件和配合在周面上的加工工具之间产生平行于工件轴线的振荡相对运动。作为工件的旋转运动和叠加的振荡运动相结合的结果，可以产生所谓的横切模式，使得加工后的工件周面例如特别适于作为滚子或滑动轴承等的接触表面。
工件例如可以是凸轮轴或曲轴。这种工件以轴向间隔开的方式设有用作支承点的相互旋转对称的工件部分。所谓的主轴承或轴颈与工件轴线同轴地定位，并且用于安装轴以便使其在发动机壳体内进行旋转运动。紧靠主轴颈的是一个或两个所谓的销轴颈、冲程轴颈或升程轴颈，它们的轴线平行并偏心地偏离工件轴线。机械的其他部分(例如，内燃机的活塞的连杆或泵或压缩机)配合在销轴颈上。
在这种工件的精加工期间，通常使用能够同时制作或加工同一工件的几个工件部分的设备。这样的精加工设备具有多个精加工单元，所述各精加工单元具有至少一个精加工工具，并且其中待加工的各工件部分与精加工单元中的一个相关联。
当用于大规模生产时，例如，当对通常用在大量车辆中的四缸发动机的曲轴进行精加工时，装配精加工设备可能要消耗相当多的时间和精力，其后通过延长设备的运行时间来补偿。当使用精加工方法进行中小批量生产时，这种补偿很难或不可能实现，从而使得该方法相对较昂贵。
技术实现要素：
本发明的问题在于提供一种尤其适于中等或小批量生产的精加工设备。
为了解决这个问题，本发明提出了一种具有权利要求1的特征的精加工设备。在从属权利要求中给出了有利的进一步发展。
根据本发明的精加工设备提供了一种包括当参照重力方向时垂直的工件保持轴线的立式机器构思。当参照重力方向时，精加工带的有效区域在垂直平面上延伸，其中当参照所述重力方向并且当在所述精加工带的运行方向上观察时，所述部分在水平方向上延伸。
根据本发明的精加工设备提供了一种相对于现有技术中已知的常规精加工设备倾斜90°的构思。新构思提供了精加工设备的非常小的占用面积，因此只占用很小的车间面积。此外，立式机器构思的优点在于，精加工设备的部件易于接近，使得根据本发明的精加工设备能够以快速且容易的方式装配，从而与常规卧式机器构思相比，准备用于精加工中等或小批量工件的精加工设备将花费更少的时间。
根据本发明的优选实施方案，所述精加工带保持装置包括精加工带的供给器，所述供给器包括绕着供给辊轴线可旋转的供给辊，当参照所述重力方向时，所述供给辊轴线是垂直的。这种供给辊以及供给辊轴线的垂直取向的优点在于，精加工带不会扭曲并总是仅在垂直平面上延伸。
根据另一个优选实施方案，所述精加工带保持装置包括用于在驱动方向上驱动所述精加工带的驱动单元，当参照所述重力方向时，所述驱动方向是水平的。再次地，通过使用这种驱动单元，精加工带不会扭曲并总是仅在垂直平面上延伸。
根据本发明的特别优选的实施方案，所述精加工带保持装置包括保持板，所述保持板在保持板平面上延伸，当参照所述重力方向时，所述保持板平面是水平的。这种保持板提供了与精加工带相互作用的所有部件(例如，前述的供给辊和/或驱动单元)的简单且经济的定位。
特别优选的是，所述保持板绕着枢转轴线在水平方向上在工作位置和维护位置之间可枢转，当参照所述重力方向时，所述枢转轴线是垂直的。通过使保持板枢转，精加工带和与精加工带相互作用的所有部件都可以定位在工作位置(其中精加工带与待精加工的工件的表面接触或定位在该工件表面附近)以及维护位置(其中可以维护或替换精加工带和/或与精加工带相互作用的部件)。由于本发明的立式机器构思，所以保持板、相关联的精加工带和所有其他相关部件保持在相同的垂直水平，而与保持板处于工作位置还是处于维护位置无关。这样做的好处是获得非常符合人体工程学的设计，其帮助操作员快速便捷地装配和准备用于新批次工件的精加工设备。
进一步优选的是，设有引导装置，所述引导装置在所述保持板的所述工作位置中补偿所述保持板的垂直未对准和/或偏转。这意味着，保持板的位置和取向不仅由枢转轴线限定，而且由单独的引导装置限定，使得可以限定精加工带的与保持板相关联的有效区域的确切位置。
尽管根据本发明的精加工设备可以仅包括一个精加工带和一个精加工带保持装置，但是优选的是，设有多个精加工带保持装置，特别地当参照所述工件的周向时，精加工带保持装置的第一子组从精加工带保持装置的第二子组偏移。这意味着，当从顶部观察精加工设备时，从不同的角度方向设有至少两个不同的精加工带保持装置(每个都包括精加工带)，夹持/承载精加工带的这些精加工带保持装置中的每一个彼此分离，并且这些精加工带从不同角度使工件与不同的有效区域接触。
使工件与不同精加工带的不同有效区域接触具有可以减少总体加工时间的优点。此外，特别地当精加工带保持装置的第一子组和第二子组之间的偏移是大约或精确180°的角度时，从不同角度对工件进行加工将消除工件偏转。
进一步优选的是，当参照所述工件轴线时，第一子组的精加工带保持装置从第二子组的精加工带保持装置偏移。这允许对同一工件的单独轴颈表面进行同步加工。例如，与精加工带保持装置相关联的精加工带的第一子组可以用于精加工曲轴的主轴颈表面，而精加工带保持装置的第二子组的精加工带可以用于同步地加工曲轴的销轴承表面。当沿着曲轴的主轴线观察时主轴承表面和销轴承表面以交替方式定位，这种配置是特别有利的。
为了进一步改进精加工设备并使其更适合于小批量和中等批量生产，优选的是，设有至少一个精加工带操纵装置，用于对在垂直于所述工件轴线的工件平面上延伸的至少一个工件表面进行精加工。这允许随后或甚至同步加工常用于曲轴的推力面，以便限定曲轴在发动机壳体内的轴向位置。
当设置这样的精加工带操纵装置时，特别优选的是，当参照所述工件的周向时，所述精加工带操纵装置从所述至少一个精加工带保持装置偏移。这允许借助于对周面进行精加工的精加工带的有效区域并借助于对垂直于所述周面延伸的工件表面进行精加工的精加工带操纵装置的精加工带来同步地接近工件。
所述至少一个精加工带操纵装置和所述精加工带保持装置之间的优选偏移角度为90°或180°。
当所述至少一个精加工带操纵装置沿着当参照所述重力方向时水平的轴线在工作位置和维护位置之间可移动时，精加工带操纵装置的可接近性增强。在特别优选的实施方案中，设有驱动器，用于沿着所述轴线驱动所述至少一个精加工带操纵装置。
工件可以相对于垂直方向保持在固定位置，并且精加工带保持装置可以在垂直方向上振荡(借助于第二驱动器和/或附加驱动器)。在这种情况下，精加工带操纵装置也可以相对于垂直方向保持在固定位置。
工件也可以在垂直方向上振荡(借助于第二驱动器和/或附加驱动器)。在这种情况下，优选的是，所述至少一个精加工带操纵装置的至少工作区域沿着当参照所述重力方向时垂直的轴线可移动，以允许周面和垂直于该周面延伸的平面的同步加工。这意味着，精加工带操纵装置或至少其工作区域可以跟随在周面的精加工期间施加到工件上的工件的振荡运动。
精加工带操纵装置或至少其工作区域可以简单地沿着垂直轴线被引导，然后借助于与精加工带操纵装置相互作用(例如，以形式配合的方式)的工件被驱动。然而，优选的是，所述精加工带操纵装置可以由补偿所述精加工带操纵装置的重量的重量支撑装置支撑。这种重量支撑装置因此可以减小作用在工件上的横向力。
为了进一步减小作用在工件上的力，优选的是，可以设有质量补偿装置，用于补偿所述精加工带操纵装置的质量惯性。这种质量补偿装置可以包括致动器，所述致动器配置在精加工带操纵装置的相对垂直端部处，其中上部致动器由于精加工带操纵装置的向上运动而被加载并且在精加工带操纵装置的向下运动方向上被卸载。因此，下部致动器在精加工带操纵装置的向下运动方向上被加载并且在精加工带操纵装置的向上运动方向上被卸载。这种致动器可以包括机械弹簧和/或气动致动器。
类似地，在另一个优选实施方案中，可以设有质量补偿装置，用于补偿第一驱动器和/或第二驱动器和/或所述工件保持装置和/或所述工件的质量惯性。
在本申请人的ep2617522a1中公开了上述质量补偿装置的进一步例子和实施方案、其设计和操作，其内容通过引用并入本文。
当工件在垂直方向上振荡的情况下，也可以通过连接到第二驱动器(或者连接到由第二驱动器驱动的部件)或通过连接到单独的驱动器使精加工带操纵装置或至少其工作区域在垂直方向上振荡。
最后，优选的是，设有机器壳体，所述机器壳体包括在工作位置和维护位置之间可移动的壳体部件，其中设有用于移动所述壳体部件的驱动器。这种机器壳体保护环境和操作者免受精加工设备的在运行期间移动的部件的影响，将冷却液体保持在机器壳体内，而且同时使操作员能够容易地接近精加工设备的部件，以便维护它们或以便针对不同批次的工件进行装配。
附图说明
本发明的特征从权利要求书、说明书和附图中显而易见，并且单独或以子组合形式的各个特征都可以在本发明的实施方案中实现且可以表示有利的、可独立保护的构造。下面，结合附图对本发明的实施方案进行说明，附图中示出了：
图1是具有机器壳体和内部部件的精加工设备的实施方案的立体图；
图2是图1的精加工设备的一些内部部件的立体图，包括精加工带保持装置；
图3是精加工带保持装置的两个子组的立体图，该子组位于维护位置；
图4是图3的子组的立体图，该子组位于工作位置；
图5a是图1的设备的精加工带操纵装置的立体图，精加工带操纵装置设计成用于工件的加工推力面，精加工带操纵装置显示为处于其工作位置；
图5b是对应于图5a的立体图，精加工带操纵装置显示为处于其维护和卸载位置；
图6是精加工带保持装置的所述两个子组以及所述精加工带操纵装置的立体图；和
图7是图6的大规模细节的立体图。
具体实施方式
在附图中，附图标记10表示精加工设备形式的机床。设备10包括装配在地板14上并且具有界定工作空间18的下端的水平上表面16的机器框架12。
借助于机器壳体20，工作空间18进一步被限制为朝向侧面并朝向顶部。壳体20可以包括固定的壳体元件22和可移动的壳体部件24。可移动的壳体部件24可以位于允许容易进入工作空间18的维护位置(参照图1)。可移动的壳体部件24也可以位于工作位置(未示出)，其中壳体部件界定箱形工作空间18并为设备10的环境26提供保护。为了移动壳体部件24，它们可以以可枢转的方式安装并且手动操纵或者通过例如可以是电气的驱动器来驱动。
当在本发明的上下文中使用表述“水平”和“垂直”时，这些表述涉及由箭头28在附图中指示的重力方向。因此，“垂直”是指平行于重力方向28的方位，“水平”是指垂直于重力方向28的方位。在通常的生产环境中，用于装配设备10的地板14将是水平的，使得地板在垂直于重力方向28的方向上延伸。
工作空间18容纳待精加工的工件30(参照图2)。工件30沿着垂直工件轴线32延伸(参照图1和图2)。在设备10的精加工操作期间，工件30以连续方式围绕所述轴线32旋转，并且同时沿着所述轴线32以振荡的方式前后移动。
设备10包括图2所示的部件。当参照垂直轴线32的方向时，第一部件34配置在下端并且在机器框架12内。中间部件36和上部部件38配置在上表面16上方并且在工作空间18内(参照图1)。
第一部件34包括用于绕着工件轴线32旋转驱动工件30的第一驱动器40。第一部件34还包括用于使工件30沿着工件轴线32来回振荡的第二驱动器42。
第一驱动器40包括与工件30的下端相互作用的工件保持元件44。在工件30的上端处，借助另一个工件保持元件46来保持工件30。在特别优选的实施方案中，工件保持元件44是头架48的一部分，并且工件保持元件46是尾架50的一部分。工件保持元件44和46一起构成工件保持装置44,46。
头架48和尾架50可以安装到借助于第二驱动器42前后振荡的共同托架上。第二驱动器42也可以仅作用于头架48(以及相关的驱动器40)上，并且尾架50也可以借助于气动作用机构52而跟随头架48和工件30的振荡运动。独立于安装在共同或分开的托架上的头架48和尾架50，当借助于工件保持装置44,46来安装并保持工件30时，工件保持装置44,46限定与工件轴线32相同的工件保持轴线54。
中间部件36包括多个精加工带保持装置56。这些保持装置56配置成使得它们包括具有至少一个精加工带保持装置56(例如，四个或六个精加工带保持装置)的第一子组56a以及也具有至少一个精加工带保持装置56(例如，四个或六个精加工带保持装置56)的第二子组56b。当参照工件30的周向时，子组56a和56b彼此偏移。在精加工带保持装置56的工作位置中，第一子组56a和第二子组56b之间的角度偏移是180°，参照图2。
各精加工带保持装置56包括保持板58，用于保持在下文中更详细说明的部件。各子组56a,56b的保持板58绕着固定的枢转轴线60a,60b可枢转地安装，这些轴线均由支柱62a,62b限定。
特定子组56a或56b的精加工带保持装置56绕着相关联的枢转轴线60a或60b彼此独立地或彼此连接地枢转，从而能够作为多个精加工带保持装置56的单元枢转。
通过使一个或多个精加工带保持装置56绕着相关联的枢转轴线60a,60b枢转，精加工带保持装置56在维护位置(参照图3)和工作位置(参照图2和图4)之间可移动。
在图4中，未示出第二子组56b的精加工带保持装置56的部分，以更好地示出引导装置64的设计和功能。优选的是，精加工设备10包括用于各精加工带保持装置56的一个引导装置。各引导装置64包括与突出部68相互作用的容纳部66。元件66和68中的一个(例如，容纳部66)以固定方式安装。另一个元件(例如，突出部68)以可动方式安装并且相对于特定的精加工带保持装置56的保持板58是固定的。在精加工带保持装置56的维护位置中，突出部68和容纳部66彼此分离(参照图3)。在精加工带保持装置56的工作位置中，突出部68以形式配合方式与容纳部66相互作用，使得保持板58的垂直位置借助于引导装置64来限定。
突出部68可以具有楔形的形状；容纳部66可以具有相应的v形凹口。
任选地，精加工设备10可以包括在图5a和图5b中更详细示出的精加工带操纵装置70。精加工带操纵装置70包括用于精加工带74的供给器72，该精加工带被引导成使得在工作区域76中，精加工带74的有效研磨侧定向在垂直于工件轴线32的两个平行平面中，从而使得诸如推力面等相应的工件表面可以由精加工带74进行加工。
精加工带操纵装置70还包括用于驱动(拉动)精加工带74的驱动器78。供给器72和驱动器78安装到框架80上。
精加工带74的工作区域76由滑动件81的前端限定。滑动件81由线性轴承82引导，并因此相对于框架80沿着垂直轴线83可移动。
框架80和与其连接的部件的重量由基部84支撑，该基部由线性引导件85支撑和引导。线性引导件85相对于机器框架12固定并且限定水平轴线86，框架80借助于驱动器87在工作位置(参照图5a)以及缩回的维护和卸载位置(参照图5b)之间沿着该水平轴线可移动。
驱动器87例如可以是具有活塞89的气缸88，活塞与连接到基部84的连接部90连接。
将滑动件81沿着平行于水平轴线86并由固定支柱92限定的轴线91引导。滑动件81包括可滑动地配合支柱92的轴套93。
精加工带操纵装置70还包括用于使框架80(特别地滑动件81及其工作区域76)在水平方向上沿着振荡轴线95振荡的驱动器94。驱动器94固定到基部84并作用在偏心器单元96上，该偏心器单元具有与框架80连接的连杆97。框架80借助于在基部84和框架80之间有效的线性引导件99(参照图5b)沿着水平轴线98可移动。
支柱92通过连接器100与头架48连接。由于这种连接，所以头架48的垂直振荡运动(例如，通过第二驱动器42)传递到支柱92并传递到轴套93和滑动件81，最后传递到工作区域76，从而以垂直振荡方式驱动工作区域76，如双向箭头所示(参照图5a)。由于在滑动件81和框架80之间有效的垂直线性轴承82，所以可以同时地以及独立于滑动件81和相关的工作区域76的垂直振荡运动而沿着水平轴线95以振荡方式驱动工作区域76。
当使用任选的精加工带操纵装置70时，优选的是，该装置配置成使得当参照工件30的周向时，其从两个子组56a和56b的精加工带保持装置56偏移。在特别优选的实施方案中，精加工带操纵装置70与每个子组56a,56b之间的角度偏移为90°，参照图6。
如上所述，各精加工带保持装置56包括保持板58。各精加工带保持装置56包括精加工带102的供给器101，特别是绕着供给辊轴线106可旋转的供给辊104。供给辊轴线106是垂直的并且与保持板58相关联。
各精加工带保持装置56还包括用于在驱动方向109上驱动(拉动)精加工带102的驱动单元108。
精加工带102由供给辊104供给，然后被引导至包括压头112的压制装置110，该压头沿着水平移动轴线116相对于壳体114可移动并且还可以绕着垂直轴线枢转以便能够跟随销轴承，该销轴承在工件30旋转时沿着围绕工件轴线32的轨道移动。
特别地，参照图7，各精加工带保持装置56的精加工带102包括用于保持精加工带102的部分120的保持部118，其中部分120的有效区域122暴露于工件30的周向工件表面124。
精加工带102的所述部分120在垂直平面上延伸，并且当参照精加工带102的运行方向126时在水平方向上延伸。精加工带102的运行方向126是水平的，对应于供给辊轴线106的垂直取向。
在精加工设备10的操作期间，在旋转方向128上绕着工件轴线32驱动工件30，参照图7。该旋转运动由第一驱动器40引起(参照图2)。将线性振荡运动130施加在旋转运动128上(参照图7)。特别地，振荡运动130是沿着工件轴线32的前后运动并由第二驱动器42引起(参照图2)。
在工件30的加工期间，精加工带102的部分120的有效区域122接触工件30的周面124。周面124例如可以是销轴承表面132(参照图7)或主轴承表面134。
优选的是，精加工带保持装置56的第一子组56a与特定类型的周向工件表面124相关联，例如，与销轴承表面132相关联。因此，精加工带保持装置56的第二子组56b与另一个类型的周向工件表面124相关联，例如，与主轴承表面134相关联。
精加工带保持装置56的第一子组56a可以与用于使精加工带保持装置56的第一子组56a在垂直方向上振荡的第一另外的驱动器(未示出)相关联。类似地，精加工带保持装置56的第二子组56b可以与用于使精加工带保持装置56的第二子组56b在垂直方向上振荡的第二另外的驱动器(未示出)相关联。因此，可以以振荡方式并独立于第二驱动器42来驱动特定子组56a和/或56b的保持装置56。
优选的是，第一另外的驱动器和/或第二另外的驱动器提供子组56a和/或56b的保持装置56的振荡运动，该运动具有比由第二驱动器42引起的可能以更高频率和更低振幅发生的工件30的运动更低的频率和更高的振幅。然而，第一另外的驱动器和/或第二另外的驱动器也可以提供子组56a和/或56b的保持装置56的振荡运动，该运动具有比由第二驱动器42引起的可能以更低频率和更高振幅发生的工件30的运动更高的频率和更低的振幅。
当使用任选的精加工带操纵装置70时，精加工带操纵装置70的精加工带74的外研磨侧(即，工作区域76的下侧136和上侧138)接触在垂直于工件轴线32的平面中延伸的工件表面140。工件表面140可以是曲轴的推力面。下侧136和上侧138由驱动器94(参照图5a和图5b)驱动并沿着水平轴线95以振荡方式移动，如图7中的双向箭头所示。
由于精加工带操纵装置70的有效区域76沿着垂直轴线83可移动(参照图5a和图5b)，所以精加工带操纵装置70的有效区域76至少可以被动地跟随工件30的振荡运动130。当使用连接器100时(参照图5a和图5b)，以垂直振荡方式并与工件30同步地主动驱动有效区域76。在两种情况下，即，独立于使用或不使用连接器100，有效区域76可以在借助于精加工带保持装置56的精加工带102对周向工件表面124进行精加工的同时对工件表面140进行加工。
由于设备10的立式构思，所以与现有技术中已知的常规卧式构思相比，机器框架12的占用面积以及设备的配置在机器框架12顶部的所有部件都较小。