用于对凸轮轴的不平衡进行校正的矫直方法与流程

本发明涉及一种用于对凸轮轴的不平衡进行校正的矫直方法，其中用测量装置测量凸轮轴以确定不平衡，然后用变形装置加工凸轮轴，从而校正凸轮轴的不平衡。此外，本发明涉及使用针装置来校正凸轮轴的不平衡，以及利用针装置加工的凸轮轴。

背景技术：

凸轮轴在各种制造和加工步骤中承受特定用途的载荷。这种加工步骤可包括加工、齿轮成形、钻孔、磨削或至少部分硬化。经过各个加工步骤，凸轮轴有时会经历相当大的形状偏差并且之后必须重新调整，以便将形状偏差减小到可容许的水平。

现有技术是所谓的弯曲矫直，由此材料被加载超过屈服点并且由与支座偏移的径向进给力引起塑性变形。力总是被选择为足够高，以至于材料处于永久塑性范围内。

从手册de102006048712a1中已知一种用于使部件、特别是机动车辆中的发动机和变速器部件表面加工硬化的方法。这些部件通过超声喷丸进行处理。在此过程中，丸粒被超声波激发并被引导到部件表面的加工区域。

公开物de3005847a1揭示了一种非圆形翘曲的薄壁环或环形壳体进行矫直的方法，其中，具有太小的曲率(即，具有太大的曲率半径)的部件位置从外侧进行部分喷丸处理，具有太大曲率(即，具有太小的曲率半径)的部件位置被覆盖，或者，具有太大曲率的部件位置被从内侧喷丸，具有太小曲率的位置被覆盖。

专利at361273b揭示了一种用于通过工件的冲击加工对金属(比如铁、工具钢等)的优选的细长工件(比如条、板、轴或杆)进行矫直的方法，由此利用带有弯曲尖端的撞针并且具有高频率的一系列有针对性的击打分布在弯曲部的内侧。

现有技术的缺点在于，用于矫直凸轮轴的已知方法可能非常耗时且成本高。由于对凸轮轴的矫直质量的要求越来越高，弯曲矫直达到了额外极限。特定用途不同的加工步骤确保，从塑性到弹性范围的精确过渡在每个矫直点处不具有相同的值。这引起迭代搜索过程以确定每个基准点的确切值。这意味着矫直凸轮轴所需的时间超过任何可接受的水平。

技术实现要素：

本发明的任务是提供一种高效的矫直方法，该矫直方法既不是成本密集型也不是耗时的，并且另外满足矫直质量的高要求。

根据本发明，通过权利要求1的矫直方法、通过使用权利要求10的目的的针装置和权利要求11的目的的凸轮轴，解决了该任务。

在从属权利要求中指出了巧妙的矫直方法的有利且得当的设计。

本发明基于这样的想法，即首先用测量装置测量凸轮轴以确定其不平衡。在随后的步骤中，借助于变形装置将至少局部地形成的塑性表面变形施加到凸轮轴的表面上，从而校正凸轮轴的不平衡。

巧妙的矫直方法的优点在于凸轮轴的精确不平衡可以通过测量来确定。由于局部形成的塑性表面变形，所以特定的应力施加到轴的圆周上。电压校正先前测量的不平衡，从而以高对准质量补偿凸轮轴的形状偏差。

凸轮轴是杆形式的机器构件，至少一个圆形突起部(凸轮)附接在杆上。轴在其自身轴线上旋转，通过安装在其上的(一个或多个)凸轮，该旋转运动被反复地转换成短的纵向运动。凸轮轴通常铸造成一块铸铁或由钢锻造而成。在某些应用中，凸轮轴也称为滑动凸轮轴或齿轮轴。

测量装置是适合于执行凸轮轴的完整测量的测量系统。这需要例如几何测量、重量测量和旋转性质的确定。另外，测量装置可以根据检测到的轴的不平衡来确定要施加到轴的表面的应力的位置和水平，这可以导致检测到的不平衡的校正。例如，测量装置可以包括激光扫描仪。

变形装置是适合于使轴的表面发生塑性变形的装置。因此，具有比待变形的表面的硬度高的硬度的任何物体适合于塑性地影响表面上的微观结构。由于在个别情况下要施加的应力被限制在轴的表面上的精确限定的位置的事实，因此变形装置必须适合于实现具有单位数毫米范围内的局部限制的塑性变形。

根据优选的设计，利用针装置事实塑料表面变形。针装置提供了在精确限定的点处产生塑性变形的可能性。由此产生的应力校正了先前测量的不平衡，从而可以以高对准质量补偿凸轮轴的形状偏差。因此，可以利用相对较少的努力和容易获得的技术手段来实现精确定位。

根据另一种设计，在凸轮轴上施加局部塑性表面变形之后，利用测量装置再次测量凸轮轴以确定持续的不平衡。通过再次测量，可以检查所施加的塑性变形是否实际上已经充分校正了不平衡。

在另一种设计形式之后，向凸轮轴施加其他局部塑性表面变形，以校正凸轮轴的持续不平衡。这确保了通过利用成形装置的新处理实现所需的矫直质量。

为了精确地确定凸轮轴的具体形状偏差，在利用测量装置测量凸轮轴时确定凸轮轴的实际旋转轴线。因此，实际旋转轴线用于与实际期望的旋转轴线对准。

根据另一种优选设计，当利用测量装置测量凸轮轴时，确定了凸轮轴上用于局部表面变形的合适位置和用于校正凸轮轴的不平衡的必要应力。这具有技术优点，即，塑性表面变形仅施加到实现矫直质量绝对必要的程度。以这种方式，非常高效且可靠地实现期望的矫直质量。

为了能够高效地进行测量并实现尽可能高的精度，利用激光扫描仪测量凸轮轴。

根据另外的设计形式，凸轮轴被设计为带齿的凸轮轴，由此在凸轮轴的齿根中施加局部塑料表面变形。这具有技术优势，例如，即使带齿的凸轮轴被重新磨削，也可以防止施加的应力。由于塑性变形布置在齿根中，因此通过磨削的形状校正仍包含在带齿的凸轮轴中。

根据变型设计，通过喷丸处理实施局部表面变形。这使得能够通过喷丸工艺将塑性变形施加到凸轮轴上。其先决条件是，被喷射到表面上的、所使用的颗粒具有足够的硬度以引起需要的塑性变形。

关于针装置的使用方法，该任务通过权利要求10的特征解决。

这种针装置的巧妙使用使得能够校正凸轮轴的不平衡。具有与已经结合用于校正凸轮轴的不平衡的巧妙的矫直方法所解释的那些类似的优点。

关于凸轮轴，该任务由权利要求11的主题解决。

这种巧妙的凸轮轴包括由针装置引起的局部塑性表面变形。具有与已经结合用于校正凸轮轴的不平衡的巧妙的矫直方法、并且在使用用于校正凸轮轴的不平衡的针装置时类似的优点。

附图说明

下面参考所附示意图使用设计示例更详细地解释本发明。附图中示出了：

图1是具有不平衡的凸轮轴的示意图；

图2是具有不平衡的凸轮轴的示意图，其中部分地施加塑性表面变形；

图3示出了带齿的凸轮轴的示意图，其中部分地施加塑性表面变形；

图4是具有滑动凸轮的带齿的凸轮轴的示意图；以及

图5示出了具有滑动凸轮的带齿的凸轮轴的立体图。

具体实施方式

图1示出了具有不平衡的凸轮轴10的示意图。不平衡由先前的加工步骤引起。由于不平衡或形状偏差，轴缺乏一定的矫直质量。因此，需要矫直轴以将形状偏差校正到可容许的水平。

图2示出了具有不平衡的凸轮轴10的示意图，其中部分地施加塑性表面变形30。通过施加局部形成的塑性表面变形30，校正凸轮轴10的不平衡。用于校正凸轮轴10的不平衡的对准过程要求，首先用测量装置50(未示出)测量凸轮轴10。例如，将几何旋转轴线与凸轮轴10的实际旋转轴线进行比较。这使得能够精确地计算凸轮轴10的表面上的应力的位置和水平，这是校正所确定的不平衡所必需的。在随后的步骤中，使用变形装置20至少局部地向凸轮轴10的表面施加塑性表面变形30。表面变形30可以是点状的或在更大的部分或更大的区域上。塑性表面变形30的具体位置取决于基于测量的凸轮轴10的不平衡程度和应力计算。由于局部塑性表面变形而产生特定应力，这以高矫直质量补偿先前测量的不平衡。

图3示出了具有部分地施加的塑性表面变形30的凸轮轴12的示意图。通过施加局部塑性表面变形30来校正不平衡以相同的方式用于凸轮轴12，其中利用测量装置50(未示出)来测量凸轮轴12的不平衡。基于测量结果，可以计算校正所确定的不平衡所需的凸轮轴12的表面上的应力的精确位置和水平。然后使用变形装置20向带齿的凸轮轴12的表面施加至少局部塑性表面变形30。

表面变形30也可以在这里选择性地进行或在更大部分上进行。唯一的区别是向凸轮轴12的齿根直接施加表面变形30。这能够保证，例如，在另外的加工步骤(比如过度磨削)中不会释放所施加的应力。换句话说，在凸轮轴12上的磨削不影响形状校正。

图4示出了具有滑动凸轮40的凸轮轴12的示意图，凸轮轴12已经被测量并且利用变形装置20向凸轮轴12的表面施加局部塑性表面变形30。因此，凸轮轴12处于已经校正了先前确定的不平衡的状态。

图5示出了具有滑动凸轮40的凸轮轴12的立体图，其中未重复描述前述附图的相同特征。

附图标记列表

10凸轮轴

12带齿的凸轮轴

20变形装置

22针装置

30表面变形

40滑动凸轮

50测量装置。