专利名称：用于外圆磨削工件的方法、含有工件的系统以及用于无心外圆磨削该系统的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于外圆磨削单件的工件的方法，工件的轮廓根据贯穿的纵轴定义且除了相对于纵轴成圆筒状的第一纵向区域外还具有第二纵向区域，在第二纵向区域中，关于纵轴的径向质量分布是不均匀的。
背景技术：
此类工件是公知的。其根据贯穿的纵轴的尺寸形成轮廓，其中，纵轴还同时是后续操作中的中轴线和转轴。工件仅部分地具有一个或多个圆柱体横截面的纵向分段，其关于纵轴旋转对称。在另一个纵向区域中，径向的质量分布是不均匀的，因为径向圆周轮廓是偏心的或以其他方式相对于纵轴非旋转对称。对于此类工件的最常见的例子是现代驱动电机中的均衡电轴、特别是机动车的驱动电机中的均衡电轴。从对这种电机的安静运行以及较小的使用数据和简单的安装提出的相冲突的要求中得出了此类均衡电轴越来越多的应用。但均衡电轴的应用不仅限于机动车的驱动电机，而是还存在于压缩机和其他技术领域。在行话中此类工件被称作“不平衡的”。其表示此类工件的旋转会产生不平衡的问题，其中，旋转运动是不均匀的且被晃动或冲击运动所干扰。由于对均衡电轴和类似工件越来越高的要求，所述工件即使存在其不平衡的表现也必须在经济的制造进程中至少在其圆柱形且旋转对称的纵向区域中高精度地磨削。已经考虑了多种以公知的磨削技术来满足这种要求的方案。申请人从其自己的经验中、从对自己的试验的思考中以及从专业术语中得到了对此的认知，如其在专业交流、展览以及类似的场合中所得到的那样。但关于此类技术的文献或出版物没有被公知。比如考虑到将所述工件在其第二纵向区域中有针对性地以较大的加工余量如下制造:期待接近旋转对称且由此实现安静的回转。在磨削之后去除不均匀的加工余量。但此类磨削进程不仅非常费时和昂贵，而且还影响质量。因为在精加工的磨削后还要进行工件的铣磨，从而不能够保持所需的尺寸和形状公差。必须放弃通过在尖端之间的夹紧来磨削这种较难加工的工件的想法。因为所述工件由于不稳定以及其工件几何尺寸必须以较大的耗费在尖端之间进行磨削。比如在磨削中在尖端之间通常出现的轴向按压力会导致较软的偏心的第二纵向区域的变型。最后，已知方法在无心的外圆磨削中也会产生问题。这里，迄今几乎无例外地存在完全旋转对称的工件的经验。因此，都知道工件的较强烈的不平衡状况非常难以实施甚至无法实施磨削进程。“不平衡的”工件在无心的外圆磨削中不均匀地旋转，即不能实现同样的旋转运动。这首先意味着不精确的磨削结果。甚至必须预计到不均匀的旋转运动会阻碍工件通过进给轮的驱动，从而不会产生工件的旋转驱动。磨削纵列中的表现已知是不同的，即仅当工件在大小和整体上在质量分布上旋转对称时进给轮才能够将足够的转矩传递到工件上。如果驱动从前面开始就不能实施，根本就不能考虑针对这种工件的无心的外圆磨削。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于外圆磨削的方法，通过这种方法能够以适合于经济的批量制造的方式高精度地磨削前述“不平衡”的工件的圆柱形且旋转对称的第一纵向区域。该目的的解决方案根据本发明权利要求的方法步骤的整体实现。首先在所述工件上固定配重，之后根据无心外圆磨削方法磨削圆柱形的第一纵向区域的至少第一纵向分段。根据本发明的方法的优点在于，能够采用常用且公知的用于无心外圆磨削的机器，对此可参见Dubbel出版的Taschenbuch fiir den Maschinenbau (机械制造手册)第18版第T89/T90页。无心外圆磨削在当前情况下是有利的，因为比如所述均衡电轴大批量制造且已经作为抛光的或铸造的毛坯且在切削加工之后是非常均匀的。因此，各均衡电轴的不平衡也位于较小的范畴内。这样，可以以配重的唯一类型实现经济的工艺方式，其允许较高自动化程度。如果各工件相互间区别较大，则还可以在磨削之前测量其其他不平衡且根据需要将不同的配重安装在工件上。以这种方式可以进一步优化磨削进程的质量。配重通常可拆卸地固定在工件上。但其不必在结束外圆磨削之后马上再次被移除，而是还可以对于其他的磨削进程是有利的。比如相应尺寸设计且成形的配重还可以作为用于耦合自动机器或安装进程的夹具来使用。此外，配重可以用于在进一步的运输和加工过程中稳定工件。可以如下理解:在系列制造中在使用唯一类型的配重时在精确的物理意义上不会在任何情况下都实现完全的平衡。但对于实际的情况来说，残余的不平衡被减小到非常小的值。为了较快地理解本发明需要补充的是，权利要求1以下列概念为前提条件。第一和第二“纵向区域”是位于工件上的各第一和第二纵向分段的总和。比如在本发明的图1和图2中示例性示出的均衡电轴具有三个第一纵向分段，其在后面的操作中能够被用作轴承且共同形成第一纵向区域。相应的也适用于非旋转对称的第二纵向区域。这些概念的定义也能够从从属权利要求2和3中得出。不必在任何情况下磨削第一纵向区域的所有第一纵向分段。根据权利要求4的改进适用于如下情况:仅针对磨削过程本身来考虑配重。在此情况下，配重可拆卸地固定，一旦第一纵向区域满足需要地通过无心外圆磨削完成磨削，则再次被移除。在很多情况下有利的是，配重固定在工件的第二纵向区域中。这样，第一纵向区域的圆柱形分段完全被释放用于外圆磨削。另一个有利的设计方案适用于如下情况:第一和第二纵向分段在工件上相互交替且第二纵向分段通过桥接分段形成，该桥接分段在两个第一纵向分段之间且在径向上与工件的纵轴成间距地延伸。在此情况下，存在将配重安装到平衡体上的可能性，该平衡体具有相对于纵轴径向延伸的凹部。通过该凹部将平衡体安装在桥接分段上且保持在安装的状态下。配重的固定可以通过弹簧加载的压紧螺栓实现，但还可以通过一个或多个螺栓连接形成，此外还可以通过弹性的卡锁节段(Rastglieder)、用于弹簧夹头的装置、磁性连接装置或多件实施的配重形成，其中，侧部安装的张紧环将各分部件在安装好的状态下保持
在一起。如果在待磨削的工件上磨削两个或多个旋转对称的纵向分段，则可以通过无心外圆磨削机床实现磨削，其针对每一个单个的纵向分段分别具有一个单独的磨削套件，该磨削套件由进给轮、砂轮、支架导板组成。以这种方式可以同时磨削所有第一纵向分段。此处所说的工件与其所属的配重存在多种不同的组合，以适配的平衡体形式的配重与工件至少在磨削进程的持续时间内接合在一起。由于接合的组件被输送给磨床，由工件和平衡体组成的单元被称作一个系统，该系统与工件的特性以及各磨削任务相匹配。该系统代表重要的组件，该组件作为共同的单元至少穿过磨床运动且在很多情况下还能够进一步保持在一起。该系统的有利的特征在于，平衡体可拆卸地安装在工件上。此外，该系统的有利特征在于，工件和平衡体借助于在平衡体中径向延伸的凹部接合在一起，其中，平衡体借助于凹部安装在偏心设置的工件纵向支撑体(Laiigssteg)上。如果存在自动化的工作方式的前提条件，则可以如权利要求11所限定的那样采用一种单独的装置来外圆磨削该系统。因此，该系统以整体在无心外圆磨床中加工。在此情况下的一种特殊的适配在于，必须针对配重的旋转存在足够的空间。在简单的情况下且在较小的数量的情况下，将配重一个个地且用手安装在工件上。但如果存在批量生产的前提条件，则有利地自动地在装置内部或者以与该系统的直接的功能连接中实现该系统的接合以及必要时的拆卸。以这种方式可以采用组合的处理站，处于准备状态下的工件在传送带上被带入该处理站且通过装载架(Ladeportale)从传送带置于安装站中且从安装站再次被置于机器中用于无心外圆磨削。完成磨削的工件的向回输送也通过装载架实现，其中，必要时还可以设置用于拆卸配重的站。
下面借助于附图在实施例中详细阐述本发明。其中，图1示出了根据本发明磨削的工件的两个侧视图；该工件在下面的侧视图中相对于上面的侧视图围绕其纵轴旋转90°，图2示出了与图1对应的视图，其中，形成配重的平衡体安装在第二纵向分段上，图3示出了图2中的直线AA的方向的部分截面的视图，图4示出了机床的俯视示意图,通过该机床同时磨削工件所有旋转对称的纵向区域，图5示出了图4的侧视图，图6示出了组合的加工站的原理，在该加工站中能够有利地实施按照本发明的方法。
具体实施例方式图1示出了在现代内燃机中越来越多地应用的均衡电轴的两个视图。该均衡电轴是能够有利地按照本发明的方法磨削的工件I的很好的例子。工件I具有贯穿的纵轴5，工件I的轮廓根据该纵轴定义。与图1的上面的视图相比较，下面的视图围绕纵轴5旋转90°。从根据图1的两个视图的比较中可以得出，工件I具有第一纵向分段2a、2b、2c，这些纵向分段相对于贯穿的纵轴5成圆柱形且随后可以被用作支承位置。第二纵向分段3位于旋转对称的第一纵向分段2a与2b之间，第二纵向分段在横截面上与旋转对称的轮廓不同。在此，第二纵向分段3具有以扁平的纵向支撑体(Ungssteg)形式的偏心的轮廓，纵向支撑体在此形成了桥接分段且成径向间隔地平行于纵轴5延伸。相反，另一个纵向分段23具有矩形的基本形状的横截面，该矩形以纵轴5为中心延伸。不同的纵向分段2a、2b、2c、3以及23通过侧板(Wange) 4相互分开,其中，对于第一纵向分段2a、2b、2c存在侧部的止挡肩。在本申请的定义之后，第一纵向分段2a、2b、2c —起形成了工件的旋转对称的第一纵向区域，而第二纵向分段3形成了第二纵向区域。在第二中心区域中，关于纵轴5的径向质量分布是不均匀的，从而在旋转时产生不平衡。图2的视图与图1对应，但区别在于，在第二纵向分段3上安装平衡体6。如结合图2和图3所示，平衡体6具有圆盘的基本形状，该圆盘配有径向延伸的凹部7。凹部7的横截面轮廓具有矩形的基本形状，其中，在一个侧面上存在滑动肋8。在凹部7的与滑动肋8对立的宽侧上，在阶梯形的孔13中滑动地支承压紧螺栓11，该压紧螺栓通过螺旋弹簧12向凹部7内部的方向预紧。平衡体6以其凹部7在安装方向9上安装在第二纵向分段3上，第二纵向分段被设计为扁平的纵向支撑体且具有倒圆的矩形的基本形状。凹部7的窄侧形成了止挡肩10，平衡体6止挡在止挡肩上且在该位置上由压紧螺栓11确保不滑出。从图2和图3中还可以看出，平衡体6从纵轴5出发从内向外安装到第二纵向分段3上。因此，在工件I围绕其贯穿的纵轴5旋转时，平衡体6通过离心力额外地按压到第二纵向分段3上。压紧螺栓11由此被用于保证配重6不会滑出。工件I与平衡体6 —起形成一个共同的组件或者系统，其作为整体具有在径向上平衡的质量分布。因此，该系统在通常意义上在其围绕贯穿的纵轴5旋转时在径向上是平衡的。借助于图4和图5示出了该系统如何在用于无心外圆磨削的装置中被研磨。为此，针对每一个第一纵向分段2a、2b、2c设置一个单独的磨削套件，磨削套件以公知的方式由进给轮15、砂轮16和支架导板19 (Auflagelineal)组成。所述三个部件一起形成了如图5所示的磨削纵列。进给轮15、砂轮16和工件I在这里以相同的旋转方向旋转。工件I的纵轴5也是工件I的转轴且位于连接线的下方，该连接线在进给轮15和砂轮16的转轴17a、18a之间绘出。因此，工件I可靠地按压到支架导板19上，即压到磨削纵列中。进给轮15和砂轮16的组分别位于一个共同的进给轮轴17或砂轮轴18上且通过相应的间隔件保持在正确的、与工件I匹配的间距上。需要说明的是，实施例的附图仅示出了本发明的原理。比如平衡体6不是一定要具有圆盘的形状；有利的是还可以具有辊形、椭圆形横截面形状或其他形状。在附图中主要示出了根据垂直-刺入磨削原理的无心外圆磨削。但本发明不限于此。同样还可以考虑其他公知的用于无心外圆磨削的方法，比如纵向或直通磨削或者倾斜刺入磨削。同样，在图2和3中示出的通过弹簧加载的压紧螺栓11对配重6的防滑出固定仅是多种可能性中的一种。还可以通过一个或多个螺栓连接、弹性的卡锁节段(Rastglieder)、弹簧夹头、磁性连接装置或多件实施的配重6来达到相同的目的，其中，侧部安装的夹紧环将安装状态下的各部件保持在一起。平衡体6可以手动地安装在第二纵向分段3a上，其中，叉形的牵引工具14 (图3)足以用于拉出压紧螺栓11。但还可以考虑将工件I和平衡体6的组装的进程自动化且作为进一步的功能构建到磨削设备或单独的附加站中。此外，组合的加工站是有利的，如其示意性地在图6中所示。根据图6，在传送带20上首先将工件I在准备好的状态下输送给安装站21。在安装站在自动化的进程中使得每一个工件I配有其对应的平衡体6，即形成所述系统。该系统之后输送给无心外圆磨床22,在磨床中相应于图4和图5外圆磨削工件I的一个或多个旋转对称的纵向分段2a、2b、2c。之后，该系统(由完成加工的工件I和配重6组成)继续输送给传送带20且输送给下一个加工级或安装级。对于该磨削方法的结束有利的是，配重6还针对加工制造的进一步工序是有利的。还可以考虑在磨削时就已经安装必要的其他功能部件(其需要用于工件1的后续功能)且额外地作为配重相应地设计。如果不需要这些功能，则可以直接在磨削之后将配重再次从工件I移除。安装站21必须通过拆卸站来替换。本发明的优点在于，能够无变化地使用常用且已有的用于无心外圆磨削的机器。如果正确地测量配重6，则工件I在安静的回转中在机器中旋转，从而能够实现较好的磨削结果。附图标记列表1工件2a、2b、2c第一纵向分段3第二纵向分段4侧板5纵轴6平衡体7凹部8滑动肋9安装方向10止挡肩11压紧螺栓12螺旋弹簧13阶梯形的孔14牵引工具15进给轮16砂轮17进给轮轴17a转轴18砂轮轴18a转轴19支架导板
20传送带21安装站22用于无心外圆磨削的机器23 另一个纵向分段
权利要求
1.一种用于外圆磨削单件的工件(I)的方法，所述工件的轮廓按照贯穿的纵轴(5)定义且除了相对于所述纵轴旋转对称的第一纵向区域外还具有第二纵向区域，在所述第二纵向区域中，关于所述纵轴(5)的径向的质量分布是不均匀的，具有如下方法步骤:在所述工件(I)上固定配重，之后，第一纵向区域至少在一个第一纵向分段(2a、2b、2c)中通过无心外圆磨削来磨削，其中，所述第一纵向分段(2a、2b、2c)位于由进给轮(15)、砂轮(16)和支架导板(19)组成的磨削纵列中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一纵向区域由多个第一纵向分段(2a.2b.2c)组成，所述第一纵向分段在所述工件(I)的纵向上相互分开。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二纵向区域也由多个第二纵向分段(3)组成，所述第二纵向分段在所述工件(I)的纵向上相互分开。
4.如权利要求1至3中至少一项所述的方法，其特征在于，所述配重能够拆卸地固定在所述工件(I)上且在所述第一纵向区域通过无心外圆磨削被磨削之后再次被移除。
5.如权利要求1至4中至少一项所述的方法，其特征在于，所述配重固定在所述工件(I)的第二纵向区域中。
6.如权利要求2至5中至少一项所述的方法，其中，磨削单件的工件(1)，其中，所述第一纵向分段(2a、2b、2c)和所述第二纵向分段(3)相互间交替布置且至少一个第二纵向分段(3)通过桥接分段形成，所述桥接分段在两个第一纵向分段(2a、2b、2c)之间且与所述纵轴(5)成径向间距地延伸，其特征在于，形成配重的平衡体(6)通过相对于所述纵轴(5)径向延伸的凹部(7)安装在所述桥接分段上且在安装好的位置中确保不会滑出。
7.如权利要求2至6中至少一项所述的方法，其特征在于，在具有两个或多个第一纵向分段(2a、2b、2c)的工件(I)中，针对这些纵向分段中的每一个纵向分段设置一个单独的、用于无心外圆磨削的、具有进给轮(15)、砂轮(16)和支架导板(19)的磨削套件，所有第一纵向分段(2a、2b、2c)同时被磨削。
8.一种用于实施如权利要求1至7所述的方法的系统，所述系统由单件的工件(I)和配重组成，所述工件(I)的轮廓根据贯穿的纵轴(5)定义且除了旋转对称的第一纵向区域外还具有第二纵向区域，在所述第二纵向区域中，关于所述纵轴(5)的径向质量分布是不均匀的，所述配重产生整个工件(I)的均匀的径向质量分布，其特征在于，至少一个形成配重的平衡体(6)安装在所述工件(I)的所述第二纵向区域中。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述平衡体(6)能够拆卸地安装在所述工件(I)上。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述工件(I)的第二纵向区域由至少一个桥接分段形式的纵向分段(3)组成，所述纵向分段与所述纵轴(5)成径向间距地延伸，所述平衡体(6)具有径向延伸的凹部(7)，所述平衡体通过所述凹部安装在纵向支撑体上。
11.一种用于无心外圆磨削如权利要求8至10中至少一项所述的系统的设备，其中，具有第一纵向区域的至少一个第一纵向分段(2a、2b、2c)工件(I)位于所述设备的、由进给轮(15)、砂轮(16)和支架导板(19)形成的磨削纵列中。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述系统的组装以及必要时的拆卸自动地在所述设备内部或在与所述系统的直接的功能连接中实现。
全文摘要
在工件(1)上存在第一纵向分段(2a、2b、2c)，所述第一纵向分段相对于贯穿的纵轴(5)旋转对称且通过无心外圆磨削来磨削。所述工件(1)还具有第二纵向分段(3)，所述第二纵向分段相对于所述纵轴(5)非旋转对称地延伸且在旋转时导致不平衡。因此，在所述第二纵向分段(3)上安装具有径向延伸的凹部(7)的配重(6)(箭头9、滑动肋8)。所述配重(6)在旋转时尽可能产生质量的均匀分布，由此将不平衡减小到最小且实现了进程上可靠且精确的无心外圆磨削。
文档编号F16F15/26GK103118834SQ201180041917
公开日2013年5月22日 申请日期2011年8月30日 优先权日2010年9月1日
发明者埃尓温·容克尓, 胡伯特·穆勒 申请人:埃尔温容克尔研磨技术股份公司