用于加工机壳内的同心孔的移动式车削装置及布置的制作方法
【专利摘要】用于加工机壳内的同心孔的移动式车削装置，有一长于孔道的轴及一管状、沿轴纵方向可移动、与该轴旋转连接的刀具架，刀具架将轴沿纵方向裹住其长度至少50%，优选其长度的2/3以上及至少在两端侧处支承在轴上。同时两轴端不被刀具架裹住并构造成轴颈。在一轴端设有使移动式车削装置旋转的驱动装置和在另一轴端设有调整装置，借助调整装置刀具架沿轴纵方向移动。刀具架在外圆周面上有位置准确地布置切削刀具的工具。还涉及移动式车削装置为加工机壳内的同心孔在机壳内的布置。借助轴承保持件安装在机壳外壁外侧面上的轴承实现移动式车削装置在机壳上布置，移动式车削装置纵轴线相对孔道轴线移动和倾斜。移动式车削装置有高机械稳定性。
【专利说明】用于加工机壳内的同心孔的移动式车削装置及布置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于加工机壳内的同心孔的移动式车削装置，其中所述同心孔构成孔道并且孔道的各外侧孔位于机壳的彼此相对的外壁中，以及涉及所述移动式车削装置在机壳内的布置。本发明的优选的应用领域为在安装地点对旧机壳的维修。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，用于加工机壳内的同心孔的移动式车削装置是众所周知的。DD112616A中介绍了一种用于对封闭的润轮机体，特别是密封部分(Stopfbuchspartien)和槽进行车削的可移动式镗床，在该镗床中一根钻轴可以借助通过轴承围绕该钻轴的纵轴线可旋转地设置在其端部上的定心垫片(Zentrierscheibe)插入需加工的孔道内并夹紧在涡轮机体内。定心垫片的外径与涡轮机体内的轴承的直径相符，钻轴可以插入到轴承内。因此通过定心垫片对钻轴在轴承道内进行校准。在钻轴上设置有一个沿着钻轴的纵方向可移动的刀具架、一个驱动单元和一个罗通走刀箱。这样的钻轴具有很大的重量，因此操作繁琐而昂贵并且需要很高的调试费用。由此出现长钻轴弯曲的危险以及由此导致被加工的孔表面的尺寸和位置不精确。
[0003]DE2758742C2公知了一种用于加工同心孔、特别是用于进行维修工作的装置，在该装置中在需加工的孔的区域内设置有一个贯穿这个孔地驱动的空心轴，该空心轴可以通过一个鉴于孔的中轴线定向的激光射束进行调节，其中激光射束可以通过设置在相邻的孔内的定心垫片调节到孔的中轴线上。空心轴支承在两个设置在需加工的孔的侧面的轴承座内。轴承座支承在机壳上或者机床的基座上。在空心轴上设置有一个沿空心轴的纵轴线可移动的工具，借助该工具与空心轴的旋转相结合可以对轴承孔进行加工。设置在相邻的同心孔内的定心垫片通过夹紧螺栓支承在孔表面上并且这样地通过夹紧被固定在孔内。通过调节夹紧螺栓对定心垫片进行调节。在调节垫片与空心轴之间设置有保护管，这些保护管将孔的中轴线的区域围住，通过这种方式应该可以避免对激光射束的干扰，例如，通过侵入这个区域内的切屑所产生的干扰。这个方案中的缺点在于:为了支承空心轴，设置在需加工的孔的两侧的轴承座是必要的，这些轴承座必须与机壳或者机床的基座固定连接。为了对多个同心孔进行加工可能需要对空心轴进行多次布置和调节，就是说在每个需加工的孔上对空心轴进行布置和调节。两项作业都与高用工量和高耗时密不可分。为此，由于多次调节将导致在被加工的孔表面中出现特别是与共同的同心轴线的位置相关的、显著的不精确性危险。
[0004]EP0981416B1公知了一种用于对一个工件中的同心的、位于一个轴线中的孔进行加工的刀具，该刀具具有圆柱形的基体，该基体承担对孔进行加工的切削任务并且在该基体中布置有至少一个优选可径向调节的往复运动件，利用该往复运动件基体可以从相对于需加工的孔的共同轴线偏心的引入位置移入到中心加工位置中。在对孔进行加工过程中，基体支承在至少一个导向轴承上。与此同时，优选三个在横截面中围绕基体的圆周设置的、可径向调节的往复运动件位于导向件的内环上。此处的缺点是:以一个比较小的面贴靠在导向件的内环上的往复运动件承载着刀具的总重量并吸收加工力(Bearbeitungskraft)。这一点在对刀具在同心孔内进行校准时导致显著的不精确性以及紧接着导致加工的不精确性。为此产生了比较复杂且易受干扰的刀具构造，特别是往复运动件的构造。
[0005]为了对机壳内的同心孔进行加工，另外由DE2052020A公知了具有设置在其上的切削刀具的镗杆，这种镗杆布置在一个钻孔装置上以及以其自由端部插入需加工的孔内。镗杆可以具有一个安装在其自由端部上的用于加工孔的切削刀具或者多个在镗杆的长度上分布安装的、用于加工多个孔的切削刀具。这种镗杆的缺点在于低机械稳定性，该稳定性随着镗杆的长度的增加而减小。结果是经过加工的孔表面在尺寸和位置方面的精度对于很多使用情况来说达不到要求。
[0006]为了消除这个缺点，在DE4121495C1中提出了一种具有延长的、旋转的转轴的镗杆，在该镗杆的自由端部上设置有一个切削刀具，其中为了支撑这根转轴设置有一根将这根转轴夹紧的、延长的套管，该套管固定在钻孔装置的壳体上以及钻床主轴以其自由端部可旋转地支承在该套管中。在这种情况下，如此地确定套管的外径，即套管相对切削刀具尺寸不足。这个方案同样无法解决镗杆的机械稳定性低的问题以及由此产生的被加工的孔表面的尺寸精度和位置精度不足。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于，提供一种用于加工机壳内的同心孔的移动式车削装置以及该移动式车削装置在机壳内的布置，利用它们现有技术的所述缺点得以克服。特别是本发明的目的在于，提供一种具有充分机械稳定性的车削装置以及这种车削装置在机壳内的布置，利用该布置可以尺寸精确地加工机壳内的同心孔。
[0008]根据本发明，这个目的通过一个包括至少权利要求1中所述特征的移动式车削装置以及通过一个包括至少权利要求6的特征的布置得以实现。移动式车削装置的与上述目的相关的发展构造形式在权利要求2至5中以及移动式车削装置在机壳内的布置的与上述目的相关的发展构造形式在权利要求7和8内加以阐述。
[0009]用于加工机壳内的同心孔的移动式车削装置，其中所述孔构成贯穿机壳的孔道并且孔道的各外侧孔位于机壳的彼此相对的外壁中，该车削装置具有构造得长于孔道的轴和构造成管状的、能够沿着轴的纵方向移动的、与轴旋转连接的刀具架，该刀具架将轴沿纵方向裹住其长度的至少50%，优选其长度的2/3以上以及至少在其两个端侧处支承在轴上。同时两个轴端不被刀具架裹住并构造成轴颈。在一个轴端上设置有使移动式车削装置旋转的驱动装置以及在另一个轴端上设置有一个调整装置，借助该调整装置刀具架可以沿轴的纵方向移动。刀具架在其外圆周面上具有用于位置准确地布置切削刀具的工具。
[0010]通过长度优选大于轴的长度的2/3的刀具架的延长的构造以及该刀具架在其两个端侧处支承在轴上，移动式车削装置在该刀具架的所述长度上在一定程度上构造成同轴结构并且这样具有对抗弯曲应力的高机械刚性。同时，首先沿移动式车削装置的纵方向的中间区域通过同轴的构造抗弯刚性特别好，而轴的未被刀具架裹住的两个端部区域由于刀具架支撑在轴上而在轴端的区域内比较短以及因此仅仅产生轴的弯曲负荷，就是说没有与刀具架而是仅仅沿着短的轴部段实现机械的有效连接。这两点导致所述的移动式车削装置的高机械刚性以及因此保障对孔加工的高尺寸精确性。[0011]优选轴构造成具有两个实心轴端的空心轴。在轴的内部设置有为了使刀具架沿轴的纵方向移动而被调整装置驱动的、具有转轴螺母的转轴。转轴螺母与刀具架连接，确切地说如下地连接，即在转轴旋转时转轴螺母和刀具架沿轴的纵方向产生移动，但是刀具架可以围绕转轴螺母旋转，而并不导致转轴螺母或者刀具架沿轴的纵方向的移动。
[0012]用于使移动式车削装置产生旋转运动的驱动装置的电动机的旋转轴线与用于使刀具架沿轴的纵方向移动的调整装置的电动机的旋转轴线分别符合目的地与轴的纵轴线成约90°的角，其中另外符合目的地围绕轴的纵轴线可旋转地设置用于使移动式车削装置产生旋转的驱动装置和用于使刀具架沿轴的纵方向移动的调整装置。前者形成移动式车削装置的节省空间的紧凑结构，而后者能够根据移动式车削装置的使用场所的各实际情况对驱动装置和调整装置进行调整。
[0013]将测量面构造在轴的圆周面上以及刀具架的外圆周面上同样是适宜的。构成这样的测量面使移动式车削装置在机壳内的定位或者以机壳内的参考平面或者参考点相对移动式车削装置的定位更加简单。
[0014]根据本发明，为了加工机壳内的同心孔如下地实施移动式车削装置在机壳内的布置，即在机壳的外壁的外侧面上，包围着孔道的各外侧孔地设置用于支承轴承的轴承保持件，所述轴承用于支承移动式车削装置的轴的两个轴端以及移动式车削装置借助上述轴承穿过(durchspannen)需加工的孔道可旋转地支承在机壳内，确切地说以如下的方式，即刀具架沿纵方向可移动地定位在机壳内。轴承保持件包括用于使轴承在大致垂直于移动式车削装置的纵轴线的平面内移动的工具，因此移动式车削装置的纵轴线能够通过这种方式相对孔道的轴线移动和倾斜。因此相对于机壳内的事先规定的参考平面或者参考点，在孔道内对移动式车削装置实现了位置准确的定位，因此可以借助设置在刀具架上的切削刀具对孔道的孔进行尺寸精确且位置准确的加工。
[0015]优选用于使轴承在大致垂直于移动式车削装置的纵轴线的平面内移动的工具为偏心调整装置，其中特别优选偏心调整装置由两个相互套装的(ineinanderliegend)、可相对旋转的偏心环构成。同时两个偏心环在一个大致垂直于轴的纵轴线的平面内可以相对旋转。用于支承轴的轴承优选设置在内环内，而外环则设置在位置固定地安装在机壳上的轴承保持件内。通过两个偏心环的相对旋转，设置在内环内的轴承的旋转点可以在上述的大致垂直于轴的纵轴线的平面内以可以事先规定的移动行程进行移动。优选两个轴承保持件中的每一个都包括一个偏心调整装置，这样移动式车削装置的纵轴线能够在孔道内和在机壳内根据偏心调整装置的可能的移动行程自由移动并这样定位。当然轴承保持件包括防止偏心环在移动式车削装置在孔道内或者在机壳内位置准确的定位之后继续相对旋转以及这样将移动式车削装置的位置固定在孔道内或者机壳内的工具。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]在借助附图对实施例的下面的说明中对本发明的进一步的细节、特征和优点加以阐述。附图中:
[0017]图1示出了移动式车削装置；
[0018]图2示出了移动式车削装置的纵剖视图；
[0019]图3示出了偏心调整装置；[0020]图4示出了移动式车削装置在机壳内的布置；和
[0021]图5不出了两个移动式车削装置在一个机壳内的布置。
【具体实施方式】
[0022]图1中示出的移动式车削装置I包括一根轴2和一个将该轴2沿纵方向裹住其长度的2/3以上的刀具架3。刀具架3构造成管状的并在其两个端侧处支承在轴2上。在刀具架3上安装有用于容纳和位置准确地定位切削刀具4的工具。刀具架3通过一个配合弹簧5与轴2抗扭地连接，但是可以沿轴2的纵方向相对该轴2移动。轴2的端部构造成轴颈6。在一个轴端上，在本插图中在左边的轴端上具有一个驱动装置7，借助该驱动装置移动式车削装置I可以围绕其纵轴线旋转，在另一个轴端上，在本插图中在右边的轴端上具有一个调整装置8，借助该调整装置刀具架3可以沿轴2的纵方向移动。驱动装置7和调整装置8的电动机的旋转轴线分别与轴2的纵轴线成约90°的角。轴2的圆周面区域和刀具架3的圆周面区域构造成测量面9。刀具架3沿轴2的纵方向大约定位在中间，因此轴2的两个自由端部的长度大约相同。图2示出的是上述移动式车削装置I的纵剖视图。轴2构造成空心轴，其中两个构造成轴颈6的轴端由实心材料构成。轴2制造成焊接结构,其中两个轴颈6在端面被焊接在一根管内。以用于使刀具架3沿轴2的纵方向移动的调整装置8为出发点，一根借助调整装置8可旋转的转轴10在轴2内延伸。在转轴10上设置有一个转轴螺母U，该转轴螺母在转轴10旋转时沿转轴或者轴2的纵方向移动。转轴螺母11与一个进给管12连接，该进给管以其自由端部通过一个旋转轴承与一个垂直于轴2的纵轴线设置的轴承螺栓13相连接，其中该连接构造如下，即轴承螺栓13可以围绕轴2的纵轴线旋转，但是沿进给管12的纵方向将力传递到轴承螺栓上，这样这个轴承螺栓在进给管12沿轴2的纵方向移动时以同样的方式沿纵方向移动。轴承螺栓13的两个端部穿过设置在轴2内的纵向槽14并与刀具架3固定连接。在刀具架3的端部设置有在圆周上环绕轴2的滑动轴承15，借助这些滑动轴承刀具架3支承在轴2的圆周面上。横向力可以通过滑动轴承15从轴2传递到刀具架3上，反之亦然，这样轴2与刀具架3共同吸收横向力并构成一个横向于纵轴线抗弯的车削装置I。
[0023]在图3中示出的偏心调整装置16包括一个轴承环17和两个构造成轴套的偏心环18和19。外轴套18具有一个内偏心圆和内轴套19具有一个外偏心圆。外轴套18的内偏心圆与内轴套19的外偏心圆在它们的尺寸上相符，因此内轴套19配合装入外轴套18中。如箭头20所示出的那样，两个轴套18、19可以彼此相对旋转地设置。通过两个轴套18、19的相反(gegeneinander)的旋转，内轴套19的中点M可以移动,该中点同时为轴承的旋转点，移动式车削装置I或者轴2的纵轴线穿过该旋转点延伸。在内轴套19内设置有一个未示出的、用于容纳轴2的轴颈6的滚动轴承。该滚动轴承构造如下，即它对由于轴承的中点的移动导致的轴2的纵轴线的倾斜进行补偿。外轴套和内轴套18、19具有用于与使轴套
18、19旋转的工具啮合的孔21。轴套借助未示出的锁紧环可以彼此之间以及相对轴承环17固定在它们的位置中。
[0024]图4示出的是移动式车削装置I在剖视示出的机壳22内的布置。移动式车削装置I布置在一个具有四个需加工的孔23的孔道中。它穿过孔道并且支承在两个轴承中，这些轴承由两个安装在机壳22的外壁的外侧上的轴承保持件24支承。两个轴承保持件24具有在图4中未示出的偏心调整装置16，借助这些偏心调整装置可以在孔道中对移动式车削装置I相对于它们的纵轴线进行调整。借助轴2或者刀具架3上的测量面可以使移动式车削装置I校准进入机壳内。为了对孔23进行加工，刀具架3借助调整装置8沿移动式车削装置I的纵轴线如此程度地移动，直到一个或者多个安装在刀具架3上的切削刀具4位于相对需加工的孔23的加工位置中为止。通过驱动装置7移动式车削装置进入旋转状态并且加工过程开始，其中刀具架3沿着移动式车削装置的纵轴线移动，调整装置8充当切削刀具8用的进给装置。根据切削刀具4的位置，孔道的多个或者所有的孔23可以并行地或者成组地或者先后单独地被加工。移动式车削装置I由于其具有一个轴2和一个支承在轴2的圆周面上的、裹住轴2长度的2/3以上的刀具架3而在机械方面特别稳定并且即使在由移动式车削装置I的重量产生的巨大的横向力和在加工孔23时出现的切削力的情况下也不发生值得注意的弯曲。因此可以对孔23进行尺寸精确的加工，更确切地说不仅是尺寸精确地加工各个单独的孔23而且还与孔道中的孔23的位置相关地进行尺寸精确的加工。
[0025]图5示出的是两个移动式车削装置I在一个机壳22内的布置。在这种情况下，如前所述，每个移动式车削装置I布置在一个孔道内。为了实现移动式车削装置I相对机壳22的旋转运动，驱动单元7与安装在机壳22上的轴承保持件24抗扭地连接。同样调整装置8的驱动与安装在机壳22的相对侧上的轴承保持件24抗扭地连接。
[0026]所使用的附图标记列表
[0027]I 移动式车削装置
[0028]2 轴
[0029]3 刀具架
[0030]4 切削刀具
[0031]5 配合弹簧
[0032]6 轴颈
[0033]7 驱动装置
[0034]8 调整装置
[0035]9 测量面
[0036]10 转轴
[0037]11转轴螺母
[0038]12进给管
[0039]13轴承螺栓
[0040]14纵向槽
[0041]15滑动轴承
[0042]16偏心调整装置
[0043]17轴承环
[0044]18外轴套
[0045]19 内轴套
[0046]20 箭头
[0047]21 孔
[0048]22 机壳[0049]23需加工的孔
[0050]24轴承保持件
[0051]M 轴承的中点
【权利要求】
1.一种用于加工机壳(22)内的同心孔(23)的移动式车削装置(1)，其中所述同心孔(23)构成孔道并且孔道的各外侧孔(23)位于机壳(22)的彼此相对的外壁中，其包括:轴(2)和用于容纳切削刀具(4)的刀具架(3)，其特征在于:轴(2)构造得长于孔道，刀具架(3)构造成管状的并且能够沿着轴(2)的纵方向移动以及与该轴(2)旋转连接和将轴(2)沿纵方向裹住其长度的至少50%，优选其长度的2/3以上，其中两个轴端不被刀具架(3)裹住，刀具架(3)至少在其两个端部处支承在轴(2)上，在一个轴端上设置有使移动式车削装置旋转的驱动装置(7)，在另一个轴端上设置有调整装置(8)，借助该调整装置刀具架(3)能够沿轴的纵方向移动以及刀具架(3)具有用于位置准确地布置多个切削刀具(4)的工具。
2.根据权利要求1所述的移动式车削装置(1)，其特征在于:轴(2)构造成空心轴以及刀具架(3)借助在轴(2)的内部延伸的、利用调整装置(8)可旋转的、与转轴螺母(11)有效连接的转轴(10)沿轴(2)的纵方向移动，所述转轴螺母与刀具架(3)连接，其中转轴螺母(11)与刀具架(3)之间的连接如下地构造成可旋转的，即刀具架(3)与转轴螺母(11)之间的旋转运动不引起刀具架(3)的纵向移动。
3.根据权利要求1或2所述的移动式车削装置(1)，其特征在于:用于使移动式车削装置(I)旋转的驱动装置(7)的电动机的旋转轴线与用于使刀具架(3)沿着轴(2)的纵方向移动的调整装置(8)的旋转轴线分别与轴(2)的纵轴线成约90°的角。
4.根据权利要求3所述的移动式车削装置(1)，其特征在于:围绕轴(2)的纵轴线可旋转地布置用于使移动式车削装置(I)旋转的驱动装置(7)与用于使刀具架(3)沿着轴(2)的纵方向移动的调整装置(8 )。
5.根据权利要求1至4所述的移动式车削装置，其特征在于:在轴(2)的圆周面上和在刀具架(3)的圆周面上构造有测量面(9)。
6.根据权利要求1所述的移动式车削装置(I)为了加工机壳(22)内的同心孔(23)在机壳(22)上的布置，其中同心孔(23)构成孔道并且孔道的各外侧孔(23)位于机壳(22)的彼此相对的外壁中，其特征在于:在机壳(22)的外壁的外侧面上将孔道的各外侧孔包围地设置有用于支承轴承的轴承保持件(24)，所述轴承用于支承移动式车削装置(I)的轴(2)的两个轴端，借助这些轴承保持件移动式车削装置(I)穿过需加工的孔道可旋转地支承在机壳(22 )内，这些轴承保持件(24)包括用于使轴承在大致垂直于移动式车削装置(I)的纵轴线的平面内如下地移动的工具，即移动式车削装置(I)的纵轴线能够相对孔道的轴线移动和倾斜。
7.根据权利要求6所述的布置，其特征在于:用于使轴承在大致垂直于移动式车削装置(I)的纵轴线的平面内移动的工具为偏心调整装置(16)。
8.根据权利要求7所述的布置，其特征在于:偏心调整装置(16)由两个位于上述的大致垂直于移动式车削装置(I)的平面内的、相互套装的偏心环(18，19)构成，其中用于支承移动式车削装置(I)的轴承设置在内环(19)内以及通过环(18，19)的相反旋转，轴承的旋转点(M)可以在所述的大致垂直于移动式车削装置(I)的平面内移动。
【文档编号】B23Q9/00GK103658733SQ201310422098
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2012年9月18日
【发明者】斯蒂芬·克莱尔, 格哈德·克罗森, 亚历山大·格什鲍斯科, 克里斯托夫·克罗森 申请人:沃科玛有限责任公司