用于端部机器加工的方法以及用于所述方法的机器的制造方法
【专利摘要】为了避免完成的曲柄轴的随后的不平衡，替代于居中的钻孔的先前的横向偏移(几何平衡)，根据本发明，在引入对齐的居中的钻孔(质量居中)之前工件围绕A轴和B轴的旋转是优选的。
【专利说明】用于端部机器加工的方法以及用于所述方法的机器
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有中心的旋转对称表面的工件(类似于，例如，曲柄轴)的端部机器加工，所述加工包含将居中的钻孔弓I入到工件的端面中。
【背景技术】
[0002]在生产曲柄轴时，作为铸造或锻造组件生产的坯料在一端(所谓的小齿轮)处和另一端(所谓的凸缘)处得到机器加工，因为夹持装置在工件的主要部分的随后的机器加工步骤期间在机器加工端部分使用。
[0003]在端部机器加工期间，必须使一侧上的工件具有正确的长度，凸缘和小齿轮的圆形的外圆周必须是机器加工的并且必须将对应的居中的钻孔引入到端面中，其中居中的钻孔用于通过接收在其中的居中的尖端支撑机器中的曲柄轴，这取决于曲柄轴的一侧上的机器加工步骤，视情况与靠背架一起。
[0004]因此，问题在于坯料并不总是具有完全相同的形状而是具有不同的形状，这是因为就或多或少的明显的毛边和主机形成期间的其他偏差而言铸造或锻造模具的增大的磨损。
[0005]然而，一些工件(曲柄轴也包含在其中)随后是未沿它们的整个表面机器加工定而是部分仍然是未机器加工的，例如在朝向提升轴承和后部的凸角处。因此坯料的偏差影响机器加工的工件是否具有不平衡和不平衡的大小以及不平衡的定向方向。
[0006]当然在机器加工期间尝试过通过将平衡钻孔或平衡切口引入到工件的圆周部分中来移除不平衡，所述平衡钻孔或平衡切口并不提供任何特定的功能以便平衡工件。
[0007]然而，对于在可供使用的表面提供的较大的不平衡，通常并不足以布置所需数目的平衡钻孔。
[0008]由于一批坯料通常是非常类似的，所以在机器加工一批第一工件之后，会已知坯料的强度和其所处的方向，并且因此机器加工的曲柄轴将是不平衡的并且是试图经制造以从一开始就对不平衡进行补偿，方法是在最初机器加工曲柄轴的端部时就考虑这种不平衡。
[0009]因此到目前为止端部机器加工通常是以如下方式完成的，其中曲柄轴坯料是在机器加工中心夹持在可移动虎钳中的，因此待机器加工的端部分是可接近的。在此具有静止的且因此是非旋转的曲柄轴的夹持固定中，坯料被引入到正确的轴向长度，例如穿过驱动罐形状的切割机，方法是将切割机横向移动到坯料，并且随后产生了居中的钻孔，方法是轴向移动罐形状的旋转切割机，所述切割机承载对应的端部分上方的其中心处的居中的钻孔器。因此切割机的内径大于工件的端部分的外径。
[0010]随后内径对应于端部分的外径的另一罐形状切割机是通过轴向重叠机器加工的。
[0011]同时或通过切割工具，居中的钻孔也被引入到端部分的端面中。
[0012]因此出于本发明的目的，工件的轴向定向或可移动虎钳的轴向定向被定义为工件的z方向，并且更确切地说是居中的钻孔被弓I入到其中的方向。
[0013]因此，驱动切割工具沿机器的床身在X方向和Y方向上是可移动的，沿机器的床身还附接有用于工件的可移动虎钳。
[0014]为了使在一批第一工件中检测出的不平衡最小化，两个居中的钻孔未被引入在相同的Z轴上而是仅在到工件中的相反的方向上，实际上驱动工具中的一个相对于位于工件的另一端的对应的工具而言是在X方向和/或Y方向上略微地偏移的，因此预期的不平衡得到了补偿。
[0015]居中的钻孔并且具体而言用于包含居中的钻孔器和包封罐形状的切割机的共同的切割工具是相对于未在两个对齐的Z方向上而是在平行于彼此偏移的相反的Z方向上机器加工的端部在Z方向上引入的。
[0016]然而，这种所谓的几何居中具有如下缺点:在随后的曲柄轴的夹持期间工件并非是以最佳的稳定性在尖端之间得到支撑的，实际上工件可以具有轻微的偏心，因为在随后的机器加工步骤期间收纳工件的两个居中的尖端位于共同的对齐的居中轴(Z轴)上，但是工件中的两个居中的钻孔的定向并未布置在共同的且对齐的居中的钻孔轴上。
【发明内容】
[0017]a)技术目的
[0018]因此，本发明的目的到提供一种克服已知方法的缺点的方法并且提供与到目前为止使用的机器相比以不太复杂的方式执行所述方法且不会更加昂贵的适合的机器。
[0019]b)解决方案
[0020]此目的是通过权利要求1和8的特征实现的。有利的实施例可以从从属权利要求中衍生出来。根据本发明的方法包含在相同的Z轴上引入仅彼此相反定向的对齐的居中的钻孔，以便补偿此前围绕A和/或B轴枢转所述工件的不平衡，因此没有枢转的预期的不平衡是在此条件下提供的，或者更好的是完成的工件的预期的不平衡是最小化的，所述工件随后被指定为平衡居中的。
[0021]出于此目的，确定了一批机器加工的第一工件的尺寸和径向定向并且相应地确定了围绕A轴和B轴的工件的尺寸和定向。随后将促进工件的仅围绕A轴或B轴的额外的旋转的工件的围绕其C轴的旋转通常是不可能的，因为坯料是在围绕C轴的特定位置中收纳在可移动虎钳中的，所述位置是通过可移动虎钳中的形式锁定确定的。
[0022]这产生了如下优势:引入的居中的钻孔是彼此对齐的，因此工件在随后的机器加工步骤期间以最佳方式得到支撑并且支撑在居中的钻孔中的居中的尖端之间，因为居中的尖端的定向与居中的钻孔的定向一致。
[0023]因此，围绕一个轴的枢转可以不同方式实现。
[0024]在最简单的情况下，枢转销是足够的，围绕所述枢转销，工件尤其是连同支撑工件的可移动虎钳一起是可枢转的。
[0025]因此，举例来说用于在X方向上伸出的可移动虎钳的枢转销可以额外地在Y方向上是可移动的以便省略工具单元的Y移动。
[0026]举例来说，另一选择是实施围绕V轴的枢转，其中支撑工件的可移动虎钳是以不同量移动到Z方向上的Y支撑件偏移的。
[0027]为了执行根据本发明的方法，提出一种机器，其中具有收纳在其中的工件的可移动虎钳是相对于机器的床身围绕A轴和/或围绕B轴可枢转的。
[0028]当然，可枢转性类似于机器的所有其他处理是由机器控制引起的，围绕A轴和/或B轴的枢转的量是直接输入到所述机器控制中的，或者只有前述工件处的不平衡的尺寸和方向是必须输入到所述机器控制中的，并且所述机器控制确定围绕A轴和/或B轴本身的可移动虎钳的枢转的量。
[0029]围绕这些轴(例如，A轴)的可枢转性可以理论上不同地实施，例如，其中可移动虎钳是围绕在X轴的方向上定向的坚固的支撑销可枢转的。
[0030]然而，由于影响支撑在可移动虎钳中的工件的大量的力，可移动虎钳是额外地或替代地支撑于在Y方向上和C方向的偏移上定向的Y支撑件上的。
[0031 ] 随后围绕A轴的枢转是围绕额外的提供的尤其布置在可移动虎钳的轴向中心中的枢转销可行的，或者简单地提供单独地受控的驱动用于分别沿两个Y支撑件中的一个移动可移动虎钳，并且Y方向上的移动的大小被设定为不同的，因此可移动虎钳的倾斜是相对C轴类似A轴的旋转实现的。
[0032]然而，随后需要支撑滑块上的将可移动虎钳支撑在Y支撑件上的可移动虎钳的可旋转性以及至少相对于滑块底座中的至少一个的纵向方向Z上的可移动性，因为滑块底座的距离对于每个倾斜是变化的。
[0033]在不提供枢转销的情况下，可移动虎钳是相对于滑块底座中的一个可旋转的，但是在纵向方向上是不可移动的。长度补偿是仅相对于另一滑块基底在枢转期间执行的。并且当可移动虎钳同单独的驱动一起沿两个Y支撑件移动时，可移动虎钳也可以相对于机器的Z轴围绕A轴移动。
[0034]类似地，可以实现围绕B轴的枢转。
[0035]然而，随后可移动虎钳中的Y轴的实施方案有助于省略用于机器的两个工具支撑件的Y滑块，然而，所述机器随后是更加复杂的，因为支撑件的X滑动必须在Y滑块上运行。
[0036]因此通过仅包含X滑块的工具支撑件的机器的节约高于在可移动虎钳中实施Y移动的额外的复杂性。
[0037]围绕B轴的可移动虎钳的可枢转性也可以不同方式来实施，并且此处也可以使用在X方向上延伸的偏移X支撑件，所述支撑件可以布置在支撑滑块上，其中可移动虎钳可以在X轴上移动并且除了其他的以外可枢转性用于使可移动虎钳围绕B轴枢转，这类似于在提高或不提供枢转销的情况下使其围绕A轴枢转。
[0038]由于X方向和Y方向上的纵向移动通常仅在十分之一毫米的范围内执行，因此出于枢转的目的，通常也将用于实施X轴的方法从工具支撑件中移动到可移动虎钳的可移动性中是没有用的。这将仅在例外的情况下有用。
[0039]c)实施例
[0040]随后参考附图对根据本发明的实施例进行更详细的描述，其中:
[0041]图la、图1b:说明了配置为具有机器加工的端部的工件的曲柄轴；
[0042]图1c:说明了本领域中已知的端部机器加工；
[0043]图1d:说明了根据本发明的端部机器加工；
[0044]图2a到图2c:说明了根据本发明的机器；
[0045]图3a、图3b:说明了单独地用于工件的可移动虎钳；以及
[0046]图4a到图4c:说明了位于机器的床身处的可移动虎钳。
[0047]图la、图1b说明了作为典型工件100的曲柄轴，应通过机器加工曲柄轴100的端部分中的包封表面执行根据本发明的端部机器加工，即所谓的小齿轮100在一侧上位于一端而圆盘形状的凸缘106位于另一侧上，其中曲柄轴被引入到正确的长度并且居中的钻孔102被分别引入到小齿轮105和凸缘106的表面，如同从图1b中的曲柄轴的侧视图中显而易见的。
[0048]在此侧视图中，另外曲柄轴100的冲程是明显的，其中冲程轴承104是相对于分别通过凸角107连接的中心轴承103偏心地偏移的。
[0049]剩余的可见细节，例如油钻孔等对于本发明而言是不太相关的。
[0050]图2a到图2c以正视图、轴向视图和俯视图说明了机床1，其中作为锻造或铸造坯料提供的曲柄轴100或另一类似工件是在端部分中机器加工的，其中端部分用于随后的机器加工步骤，以在中心部分的机器加工期间精确地夹持工件100。
[0051]机器I是与机器加工中心的类别相关联的，由于工件100因此是以非旋转条件通过旋转工具6、7机器加工的。
[0052]出于此目的，可移动虎钳台19附接在机器I的床身2的前侧，其中所述床身具有大体上立方体的竖直的基本形状并且放置在较大的底板23上，其中可移动虎钳台从床身2的前侧前向伸出并且具有安装在其上的可移动虎钳3，所述虎钳专门适用于待机器加工的对应的工件100，在这种情况下所述对应的工件是特定的曲柄轴并且它相应地放置在可移动虎钳台19上。配适的提供具体而言在于可移动虎钳具有用于工件100的夹持颌25，所述夹持颌在图3a、图3b中是更好地可见的。
[0053]两个工具单元4、5在床身2的顶侧上运行，其中Z支撑件18在顶侧上延伸，其中工具单元的对应的Z滑块21是可沿Z支撑件移动的。
[0054]此处Z方向是两个工具单元4、5之间的连接线，并且因此近似界定待机器加工的工件100的轴向方向。
[0055]在Z滑块21的前部表面，X滑块是沿X支撑件12可移动的，因此相对于可移动虎钳3是垂直的，因此工件100是可移动到Z滑块21并且可从Z滑块21移动的。除由每个X滑块22支撑的工具主轴16a、16b或17a、17b之外，每个X滑块22支撑一个工具，在这种情况下是插入到其中，所述工具可经驱动以围绕Z轴旋转。
[0056]可以提供工具6、7相对于工件100在Y方向上的定位，其中提供可在Z滑块上在Y方向上移动的对应的Y滑块用于Z滑块与X滑块之间的工具单元4、5。然而，优选地所述调节是根据本发明在可移动虎钳3的侧面上在Y方向上执行的，如参考图4a到图4c描述的。
[0057]在此机器上执行的整个机器加工是由中央机器控制10控制的，如同在所有的机床中。
[0058]如在可移动虎钳3的放大的描绘中说明的，在图3a、图3b的透视图和正视图中，一侧上的可移动虎钳3包含两个对夹持颌25，所述夹持颌分别在彼此之间的对应的最后的主轴承103处夹持工件，在这种情况下所述工件是曲柄轴100。此外，可移动虎钳3包含位于其中心的支撑轴承26，其中曲柄轴100的另一主轴承103可以支撑在支撑件26中。
[0059]因此提供的曲柄轴100的定位是粗略的定位，因为夹持颌25和支撑轴承26接触曲柄轴100的表面在此时刻是未机器加工的。
[0060]在一侧上支撑在两个夹持颌25上且在另一侧上支撑在支撑件26上的三个单元是沿齿条24在Z方向上可移动的，所述齿条布置在可移动虎钳3台19的顶侧上并且具体而言可以形式锁定方式夹持并且还在Y方向上具有适应性，并且通过选择夹持颌25和支撑件26的正确的尺寸和/或通过X方向上的可调性具有在X方向上对齐的能力。
[0061]图3b说明了分别通过旋转工具6、7的凸缘106和小齿轮105的机器加工。
[0062]所使用的第一工具6说被明为在端部分106处。它是配置为罐切割机的罐形状旋转工具6，在其中心布置有居中的钻孔器8，其中居中的钻孔器相对于罐的前部向后移动。罐的内径大于端部分的外径。最初，工件100是通过罐的切削刃通过横向移动而切割为一定长度的，因此表面是经过研磨的。此后，居中的钻孔102是通过重叠此工具通过居中的钻孔器8而引入的。
[0063]在接下来的处理步骤中，对应的端部分的包封表面，例如，小齿轮105的包封表面，是通过另一罐形状旋转工具7机器加工的，如同在小齿轮105处在工件100的右端说明的，并且其内径对应于待机器加工的工件100的对应的端部分的外径，其中机器加工是通过在端部分上重叠头部完成的，例如，穿过罐形状旋转工具7的内部的小齿轮105。
[0064]因此，工具的尺寸必须相应地适合于将在工件中产生的轮廓。
[0065]图1c和图1d说明了待机器加工的曲柄轴100的端部分，其中图1c说明了本领域中已知的机器加工的类型，而图1d说明了根据本发明的机器加工。
[0066]图1c和图1d分别说明了 Z-X平面中的工件。
[0067]当在图lc、图1d的说明中一批完成的工件100明显的具有呈过量重量形式的不平衡时，例如，在工件100的右上部部分中，这在所属领域中是在随后的工件中补偿的，其中将通过居中的钻孔器9引入的右侧居中的钻孔102是以距离15略微地向上偏移的，并且因此工件的对应的包封表面也是向上移动的。
[0068]参考两个居中的钻孔102之间的连接线，Z-X平面中的不平衡是减少的，但是居中的钻孔102不再彼此对齐，因为它们现在布置在平行且偏移的Z轴-Zl和Z2上，这引起了在接下来的处理步骤中在对齐的尖端之间的随后的接收期间的随后的制造的不精确以及工件的非最佳夹持。
[0069]以相同方式，布置在Y-Z平面中的不平衡也得到了最小化，方法是在Y方向上移动居中的钻孔102。
[0070]根据本发明防止了未彼此对齐的居中的钻孔102的问题，参见图ld，其中居中的钻孔器8、9总是在共同的对齐的Z轴-Z上。
[0071]为了最小化在图1d中说明的X-Z平面中的不平衡，工件100实际上是围绕B轴略微地枢转的，其中重心可以在工件的纵向延伸部的中心处或者还可以位于或接近其端部分中的一个，有利的是与待消除的不平衡的位置相反。
[0072]在图1d中，在曲柄轴100的小齿轮105处的左侧端面上的左侧居中的钻孔器8的碰撞点被选为枢转点。
[0073]经常地，工件100围绕A轴的枢转是用于类似地最小化同样存在于Y-Z平面中的不平衡而额外的必需的。
[0074]因此，图1c中的枢转角度以及距离15是高度夸大的说明的，因为实际上它们是通常小于1°的枢转角度。
[0075]图4a、图4b、图4c是以执行机床I中的工件100的对应的对齐的方式说明的。
[0076]出于此目的，可移动虎钳和以形式锁定方式收纳的其曲柄轴100是相对于可移动虎钳台19围绕A轴略微地可倾斜的。
[0077]这是在以下情况下执行的，其中两个螺纹主轴27在可移动虎钳台19中在Y方向上延伸并且是在Z方向上偏移的，在该主轴上支撑有一个对应的主轴螺母28或在Y方向上的两个主轴螺母28偏移，因此它们并未与螺纹主轴27共同旋转，而是由螺纹主轴27轴向移动。
[0078]可移动虎钳3位于主轴螺母28上，其底侧(例如)穿过对应的支撑块29并且固定在主轴螺母28处，但是在围绕A轴的限制内是可枢转的。
[0079]在可移动虎钳3的一侧上，例如，在图4a中的右侧，可移动虎钳3的支撑块29必须是在限制内也相对于主轴螺母28在Z方向上额外地可移动的，因为可移动虎钳3相对于机器的床身2的Z方向的倾斜改变了在Z方向上的两个主轴螺母28偏移之间的距离。
[0080]替代于主轴螺母和螺纹主轴，具有位于其上的支撑底座的纵向支撑件也是可使用的，其中沿纵向支撑件的驱动随后必须是额外的实施的。
[0081]因此，可移动虎钳3可相对于机器I的床身2的Z轴围绕轴A以希望的角度枢转。
[0082]螺纹主轴27的同步移动有助于同样平行于Z方向移动可移动虎钳3，在这种情况下是水平地移动，因此机器的Y轴可以完全通过可移动虎钳3来实施，所以工具单元4、5并不需要Y滑块。
[0083]当额外地需要X-Z平面中的平衡时，提供抬升调节，例如，在图3b中最明显的夹持颌25的基底元件中，其中抬升调节可以独立地得到控制用于两个夹持颌25，因此曲柄轴100的轴向方向可以引入到相对于Z-X平面中的机床的Z方向的希望的倾斜角度中。
[0084]同样可移动虎钳台19相对于机器的床身2围绕B轴的旋转可以具有此效果，但是实施方案是更为复杂的。
[0085]参考标号和名称
[0086]I机器
[0087]2床身
[0088]3可移动虎钳
[0089]4工具单元
[0090]5工具单元
[0091]6工具
[0092]7工具
[0093]8居中的钻孔器
[0094]9居中的钻孔器
[0095]10机器控制
[0096]11Y支撑件
[0097]12X支撑件
[0098]13支撑基底
[0099]14枢转销
[0100]15距离
[0101]16a, b 工具主轴
[0102]17a, b 工具主轴
[0103]18Z支撑件
[0104]19可移动虎钳台
[0105]20纵向曲柄轴
[0106]21Z 滑块
[0107]22X 滑块
[0108]23底板
[0109]24齿条
[0110]25夹持颌
[0111]26支撑件
[0112]27螺纹主轴
[0113]28主轴螺母
[0114]29支撑块
[0115]100工件、曲柄轴
[0116]101表面
[0117]102居中的钻孔
[0118]103中心支撑件
[0119]104提升轴承
[0120]105小齿轮
[0121]106凸缘
[0122]107凸角
【权利要求】
1.一种端部机器加工的方法,其包含在具有中心旋转对称表面的工件(100)中引入居中的钻孔(102)，所述工件尤其是曲柄轴(100)， 其中所述工件(100)是夹持的 其中所述工件(100)在夹持的静止的条件下被切割为一定长度，并且 居中的钻孔(102)被引入到在Z方向上朝向彼此定向的端面(101)中， 其特征在于 在夹持条件下在最近处引入所述居中的钻孔(102)之前所述工件(100)是围绕A轴和/或B轴枢转的，以使参考所述居中的钻孔(102)的共同的居中的轴Z，所述工件(100)具有尽可能小的不平衡。
2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于 所述居中的钻孔(102)被引入到所述居中的轴(Z)的两个Z方向上，所述Z方向是彼此对齐且彼此相反定向的。
3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于 通过在此条件下和/或在稍后的完成条件下的枢转，所述工件(100)具有最小化不平衡。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于 枢转尤其是围绕A轴通过所述工件(100)的受控的不同线性移动执行的，尤其是连同可移动虎钳(3)沿Z方向上的Y引导件偏移。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于 枢转是尤其围绕A轴执行的，方法是围绕在X方向上延伸的并且尤其在Y方向上可移动的枢转销进行枢转。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于 枢转尤其是围绕B轴的枢转是通过围绕在Y方向上延伸的枢转销的枢转而提供的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于 枢转尤其是通过在X方向上延伸的工具接收器的相对调节，围绕B轴实现的，所述工具接收器尤其是相对于彼此的夹持颌(25)。
8.一种用于端部机器加工的机器(I)，其包含在具有中心旋转对称表面的工件(100)中引入居中的钻孔(102)，所述工件尤其是曲柄轴(100)，其包括: 床身⑵， 用于所述工件(100)的可移动虎钳(3)， 以线性可移动方式布置在所述床身(2)处的工具单元(4、5)，其包含工具出、7)，所述工具经驱动以旋转，所述工具包含在C方向上定向的居中的钻孔器(8、9)， 机器控制(10)， 其特征在于 所述可移动虎钳(3)附接在所述床身(2)处，以使其围绕A轴可枢转， 和/或 所述可移动虎钳(3)枢转地布置在所述床身(2)处围绕B轴可调节，或在X方向上延伸的所述夹持颌(25)相对于彼此在X方向上是可调节的。
9.根据权利要求8所述的机器， 其特征在于 所述可移动虎钳(3)是相对于所述床身(2)在Z方向上的Y引导件(11)偏移上在Y方向上可移动的，所述偏移在每个支撑件上是不同的并且还在每个引导件上是同步的，并且所述工具单元(4、5)是仅在Z方向和X方向上可移动的。
10.根据前述装置权利要求中任一项所述的机器， 其特征在于 所述可移动虎钳(3)位于所述Y支撑件(11)上，其中支撑底座(13)和所述可移动虎钳(3)是可旋转地支撑在所述支撑底座(13)上的并且以线性方式可移动地至少支撑在所述支撑底座(13)中的一个上。
11.根据前述装置权利要求中任一项所述的机器， 其特征在于 所述可移动虎钳(3)是在X方向上相对于所述床身(2)至少在一个X引导件(12)上可移动的。
12.根据前述装置权利要求中任一项所述的机器， 其特征在于 所述可移动虎钳(3)是枢转地支撑在枢转销(14)上的，所述枢转销在X方向或Y方向上延伸并且尤其是在与其垂直定向的横向方向上可移动的，即是在Y方向或X方向上。
【文档编号】G01M1/24GK104335020SQ201380007764
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2012年3月23日
【发明者】马蒂亚斯·盖革, 罗伯特·雷德, 维尔纳·慕利希, 沃尔夫冈·哈夫纳 申请人:美艾格工业自动化系统股份有限公司