滚压工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于能够围绕曲轴轴线转动的曲轴的轴承表面的抛光的滚压工具，该滚压工具具有抛光头和支承辊头，其中抛光头具有抛光辊和安装在抛光头外壳中并支承抛光辊的压力辊并且其中支承辊头具有两个安装在支承辊外壳中的支承辊，曲轴能够借助这两个支承辊相对于通过抛光辊作用在曲轴上的滚压力支承。
【背景技术】
[0002]内燃机例如汽车发动机已向着更小的发动机、更小的轴承和曲轴的更高的负载发展。高负载的轴承部分在混合摩擦状态下工作，其中由发动机油构成的润滑油层不完全将曲轴轴承表面和反向运动表面互相隔开。用于降低燃油消耗而使用的启停系统对轴承提出了另一负载，由于轴承表面高的形状精度和低的表面粗糙度，能够满足存在的对轴承的提高的要求。
[0003]在曲轴的轴承座的最后加工中，现有技术大多使用带材抛光，其中在油中运动的、表面具有剪切装置的抛光带剥蚀轴承表面的物质并且由此改善轴承表面的表面质量。这种方法的问题在于污染的油排放和抛光带的磨损。
[0004]DE 10 2006 024 715 B4中已知一种用于加工曲轴的主轴承和连杆轴承的轴承座的方法，其中为了轴承表面的最后加工使用滚压方法。对于该方法，使用抛光头和支承辊头作为滚压工具，其中抛光头具有抛光辊和安装在抛光头外壳中并支承抛光辊的压力辊并且其中支承辊头具有两个安装在支承辊外壳中的支承辊，在抛光过程中曲轴借助这两个支承辊相对于通过抛光辊作用在曲轴上的滚压力支承。
[0005]该滚压方法相比用油的带材抛光是环保的方法，因为不产生污染的油。此外，该方法还由于滚压工具高的耐用寿命而成本低廉。然而在抛光的实际使用中，偶尔观察到抛光辊出现的轴向的螺旋状运动，会发生抛光辊和/或曲轴的引导件的损坏。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的在于提出一种滚压工具，在其应用于曲轴轴承的抛光时尽可能消除或者相比于使用传统的滚压工具至少极少出现抛光辊或曲轴的引导件的损坏。
[0007]该目的通过开头限定类型的滚压工具实现，其中抛光辊所有侧面引入辊保持架中并且其中抛光头具有抛光头框架，抛光头框架中抛光头外壳以能够围绕垂直于曲轴轴线并平行于抛光辊的工作侧上的切线的第一转动轴转动的方式安装和/或其中支承辊头具有支承辊框架，支承辊框架中安装能够围绕垂直于曲轴轴线和平行于第一转动轴的第二转动轴转动并能够围绕垂直于曲轴轴线和垂直于第一转动轴的第三转动轴转动的支承辊外壳。
[0008]当滚压工具相对于曲轴的通过滚压加工的轴承表面正确对齐时，曲轴轴线和滚压工具的辊(也即抛光辊、压力辊和两个支承辊)的转动轴，互相平行对齐并且在辊上不产生不可靠的大的轴向力。待加工的轴承表面可以是主轴承和连杆轴承的轴承座。还可以抛光其他区域，例如曲轴的末端上的转动轴承座或其他轴的轴承表面。曲轴的轴承表面具有至少接近圆柱形的形状。与直的圆柱侧面不同还可以设置略微凸形(球形)或者略微凹形的面。主轴承对准曲轴轴线，连杆轴承的轴平行于曲轴轴线对齐并且通过曲柄臂径向上与曲轴轴线间隔。
[0009]根据本发明设计的滚压工具中，抛光辊引入一件式成型的辊保持架中。在该辊保持架中，用于抛光辊的轴向的端面的两个滑动面和用于抛光辊的侧面的相对的区域的两个滑动面精确固定地互相对齐。在多件式的引导件中可能发生的调节公差因此不会产生。辊保持架因而通过在抛光头中准确的和简单的安装有助于抛光辊的按照规定的对齐。
[0010]此外，抛光头和/或支承辊头具有转动轴。也即，两个头的至少一个的辊外壳以能够转动的方式安装。还可以是两个头的辊外壳都能转动，以便于相对于曲轴校正这些头的方向的偏离。
[0011]设有转动轴的抛光头具有抛光头框架，抛光头框架中安装能够围绕垂直于曲轴轴线并平行于抛光辊的工作侧上的切线的第一转动轴转动的抛光头外壳。抛光辊的工作侧可以理解为在使用滚压工具时与轴承表面相切的线。例如在曲轴轴线水平对齐并且抛光辊设置为平行于曲轴轴线在曲轴上垂直时，第一转动轴是水平的转动轴，这样抛光辊能够转动并能够平行于曲轴轴线对齐。要么在滚压前围绕第一转动轴固定对齐要么在滚压时使其自行对齐。
[0012]在有利的实施方式中，抛光头框架可以代替根据现有技术已知的抛光头外壳安装在滚压工具的工具臂中。
[0013]类似上述抛光头，也可以成型能够转动的支承辊头，这样支承辊的转动轴可以平行于待加工的曲轴区段的轴对齐。理想对齐的支承辊可以理想地支承曲轴，不会使加工后的曲轴发生不允许的变形。支承辊头的支承辊头外壳中安装两个具有互相间隔的平行的转动轴的支承辊。支承辊头外壳以能够再次在支承辊框架中围绕第二转动轴和第三转动轴转动的方式安装。第二转动轴垂直于曲轴轴线并平行于抛光辊的工作侧上的切线对齐。通过围绕第二转动轴转动，消除或者最小化两个支承辊相对于曲轴轴线的倾斜。通过围绕第三转动轴的转动，支承辊的平行的转动轴所在的平面这样转动，即平行的转动轴平行于曲轴轴线延伸。也即，通过围绕第三转动轴的转动，消除或者最小化支承辊相对于曲轴的倾斜。
[0014]根据另一设计，第一转动轴成型为抛光辊的工作侧上的切线，其中切线轴向上位于抛光辊的中间。该构造中，转动轴结构上设置在轴承表面上，抛光辊应该相对于轴承表面对齐。由此实现了轴承表面和抛光头之间的直接机械连接。在第一转动轴的该构造中，抛光头可以自动调整，其中利用抛光辊相对于轴承表面和曲轴轴线倾斜产生的扭矩，以便于抛光头和抛光辊以优选的方式平行于曲轴轴线对齐。
[0015]对此可替代地第一转动轴“A”成型为通过曲轴延伸的割线，其到抛光辊的工作侧上的切线的最大间距小于10毫米。在该构造中，抛光头如同在之前描述的构造中突出到待加工的轴承表面上。该突出距离与杠杆作用和增大的、导致转动运动的扭矩有关。由于滚压工具中限制的可用位置，最大突出距离限定为大约10毫米。
[0016]根据另一设计，第二转动轴“B”成型为通过曲轴延伸的割线，该割线通过支点或者接近曲轴的支点在支承辊上延伸。对此，“接近”可以理解为少量的，最大大约10毫米的偏离。支承辊头根据其功能部分包围支承件的位置上的曲轴。宽松的包围通过杠杆效应使得支承辊头安全地转动。因此力求宽松的包围或突出。对突出的长度数值的物理限定构成了与支承辊头相对的抛光头。
[0017]在另一变体中，辊保持架具有条形的开口，开口在辊保持架的远离抛光头的一侧的宽度小于抛光辊的直径。这里通过辊保持架在抛光头中包围抛光辊。由此不受抛光头空间上的位置的影响防止了抛光辊的意外脱落。为了更换抛光辊必须拆下辊保持架并重新安装以及调整新的抛光辊。在抛光头具有合适的安装位置时，也可以使用辊保持架，抛光辊可以插入辊保持架的条形的开口中而不必拆下辊保持架。例如辊保持架只在其下侧，靠近曲轴设置的一侧具有突出部，该突出部防止抛光辊从抛光辊头脱落。
[0018]在有利的实施方式中，抛光头和支承辊头能够通过至少一个接合部件互相连接。由此连接的部件构成了具有互相固定的空间关系的机械单元。由此抛光头和支承辊头间的相对的位置度公差小。接合部件例如是在支承辊头上固定的螺栓，该螺栓成型为用于插入抛光头中的中心孔中。滚压工具在设计方案中成型为夹钳状的、具有两个通过铰链互相连接的工具臂的工具。在此支承辊头在工具臂上固定而抛光头在另一工具臂上固定。铰链和工具臂在此用作第一接合部件而螺栓作为另一接合部件。例如还可以将弹簧和槽设置为接合部件。
[0019]抛光辊优选具有圆柱形的形状并具有Imm到20mm之间的直径和大于轴承表面的宽度的长度。直径为几毫米大的细的圆柱辊也称作销。以抛光方法在加工过程中加工轴承表面的总宽度，其中通过单独的曲轴转动并且根据一次抛光产生平坦的轴承表面。抛光辊侧面的突出到轴承表面上的距离尽可能小，因为在轴承表面和曲柄臂之间只存在极小的间距并且在该间距中必须设置抛光头和辊保持架的轴向引导器的活动余地。当抛光过程中为抛光辊设置弹性挠度时，例如就选择小的抛光辊的直径。
[0020]根据另一设计方案，压力辊和支承辊对应于待加工的轴承表面的圆柱形的球形或者凸形的构造具有圆柱形的凸形或球形的周面。轴承表面视觉上具有圆柱形的形状，该形状可以在构造上设计为圆柱形的。在这种情况下，为了适合轴承表面，支承辊和压力辊也设计为圆柱形的。例如由于轴承润滑的原因，轴承表面也可成型为球形或者凸形。圆柱侧面的这种差异视觉上几乎不可察觉，因为弯曲通常十分小，例如在滚压宽度为20mm时为5μπι。支承辊和压力辊在这种情况下具有逆向轴承表面弯曲的周面，即在球形轴承表面的情况下具有凹形弯曲的周面，或者在凹形弯曲的轴承表面情况下具有凸形弯曲的周面。压力辊的周面轮廓由此通过滚压力转移到抛光辊上，抛光辊弹性弯曲适应于压力辊的周面。
[0021 ]对于辊保持架，优选使用具有良好滑动能力的材料，因为抛光辊有时沿着辊保持架引导到接触面上。由于良好的滑动能力可以得到，辊保持架尽管这样接触但是仅缓慢地磨损。为此青铜、未硬化和硬化的钢是合适的材料。还可以使用其他材料和涂层，例如纤维增强的塑料。
[0022]抛光辊由硬度高于待加工的轴承表面的材料制成。由此避免了在抛光方法中抛光辊的变形和疲劳。抛光辊可以例如由硬化的钢或者硬金属制成。还可以使用其他材料和涂层，例如陶瓷的材料和涂层。
【附图说明】
[0023]下面借助附图详细阐述本发明。附图中示出了:
[0024]附图1示出了曲轴上的抛光头和支承辊头
[0025]附图2示出了滚压工具
[0026]附图3以立体图示出了抛光头
[0027]附图4示出了辊保持架
[0028]附图5示出了抛光辊
[0029]附图6以第一立体图示出了支承辊头
[0030]附图7以其他视图示出了根据附图6的支承辊头
【具体实施方式】
[0031]附图1以垂直