具有可调节式切削装置的弹簧卷绕机的制造方法

本发明涉及用于通过弹簧卷绕来制造螺旋弹簧的弹簧卷绕机。

背景技术：
螺旋弹簧是在许多应用领域中需要的大量且构造不同的机器元件。螺旋弹簧，也被称为卷绕扭转弹簧，通常由弹簧线材制造，并且取决于使用期间存在的载荷，螺旋弹簧构造成拉伸弹簧或压缩弹簧。例如在汽车生产中大量需要压缩弹簧，特别是轴承弹簧。现今通常通过弹簧卷绕，使用数控式弹簧卷绕机来制造螺旋弹簧。此处，借助于馈送装置，在NC控制程序的控制下，将线材(弹簧线材)馈送到弹簧卷绕机的成形装置，并且使用成形装置的工具来使线材成形，以形成螺旋弹簧。工具一般包括一个或更多个位置可调式卷绕销，卷绕销用于紧固，并且如果合适的话，用于借助于弹簧线圈的局部节距来改变弹簧线圈的直径和一个或更多个节距模具，在加工过程的各个阶段中确定弹簧线圈的局部节距。在成形操作结束之后，借助于切削装置，在NC控制程序的控制下，使完成的螺旋弹簧与馈送线材分开。在弹簧的制造期间，切削类型常常是非常重要的，因为其还确定完成的螺旋弹簧的某些属性。一般而言，三种类型的切削方法是有区别的，尤其是被称为“笔直切削”、“旋转切削”和“扭转切削”。在笔直切削的情况下，切削工具在切削线材的期间进行笔直的线性切削移动。在旋转切削的情况下，切削工具的切削刃沿着基本椭圆形的轨迹被导引，以便切削线材。在扭转切削的情况下，线材以机械的方式加载，使得其可被扭转加载分开。扭转切削可提供无毛剌切削。在其它两种类型的切削中，一般在切削表面处产生切削毛剌，并且在一些情况下，在进一步使用螺旋弹簧之前，必须通过刷光、喷砂或磨光来移除切削毛剌。欧洲专利申请EP0804979A1描述了用于弹簧卷绕机的切削装置的构件，其容许切削装置复位，以便可选地进行笔直切削或旋转切削，其中，切削工具沿着水滴形轨迹被导引。切削工具保持在支架中，支架在线性导引件中以可线性移动的方式被导引。线性导引件可枢转地安装。驱动马达通过传动轴、偏心件和连接杆而联接于支架，并且因此可使切削工具产生线性的来回移动。可借助于第二传动轴使线性导引件产生枢转移动，第二传动轴通过偏心件对线性导引件起作用。驱动马达可以可选地脱离第二传动轴，或者与第二传动轴接合。如果未设定驱动连接，则切削装置进行笔直切削。在第二传动轴联接于驱动马达的期间，线性导引件进行振荡枢转移动，因此，由于笔直线性移动和枢转移动的叠加而使切削工具产生水滴形轨迹。专利US7,055,356B2描述了用于弹簧制造机的切削装置的构件，其构建成使得切削工具可沿着基本椭圆形的轨迹移动。可通过手动地使滑动元件沿着线性导引件的位置移位来改变轨迹的形状。公开号为JP2001-293533A的日本专利申请显示了弹簧制造机的切削装置的构件。对机器的前壁提供能够沿竖向方向线性地移动的支架，通过传动轴、偏心件和连接杆，使用驱动马达来使所述支架上下移动是可行的。支架在其前侧上支承可枢转元件，可枢转元件支承切削工具。又一个驱动马达通过传动轴和万向接头(具有轴向长度补偿)使该枢转元件围绕枢转轮轴产生枢转移动，枢转轮轴安装在支架中的滑动元件中。可借助于具有万向接头的又一个轴来改变枢转元件在支架上的位置，以便改变切削工具在弹簧轴向方向上的位置。

技术实现要素：
本发明针对利用用户友好的弹簧卷绕机的问题，可按灵活的方式使用该弹簧卷绕机，并且该弹簧卷绕机可以以高生产力水平来制造螺旋弹簧，根据螺旋弹簧的规格，对螺旋弹簧的横截面、切削毛剌的位置和其它弹簧参数的方面进行优化。为了解决该问题，本发明提供用于通过弹簧卷绕来制造螺旋弹簧的弹簧卷绕机，包括：用于将线材馈送到成形装置的馈送装置，其中，所述成形装置具有至少一个卷绕工具和至少一个节距模具，切削装置，其用于在成形操作结束之后，分开完成的螺旋弹簧与馈送的线材，其中，所述切削装置具有切削工具，借助于切削工具驱动系统，所述切削工具沿着可预先限定的闭合轨迹移动；控制装置，其用于基于NC控制程序来控制所述馈送装置、所述成形装置和所述切削装置，其特征在于，可编程的轨迹设定系统，其用于设定所述切削工具经过的轨迹的形状和/或位置，其中，可选地设定线性轨迹、关于对称平面镜像对称且具有可预先限定的高度-宽度比的椭圆形或蛋形轨迹，或者具有非镜像对称轮廓的非对称轨迹，所述非镜像对称轮廓相对于椭圆形或蛋形偏离。在各实施例中详细说明有利发展。根据声明的发明的弹簧卷绕机具有可编程的轨迹设定系统，可编程的轨迹设定系统用于设定待被切削工具经过的轨迹的形状和/或位置。轨迹设定系统使得以灵活且简单的方式设定不同类型的切口成为可能。在该背景下，可以可选地设定线性轨迹(用于笔直切削)、关于对称平面镜像对称且具有可预先限定的高度-宽度比的椭圆形或蛋形轨迹，或者具有轮廓的非对称(即，非镜像对称)轨迹，该轮廓相对于椭圆形或蛋形偏离。由于这些设定选择，取决于应用，尤其可行的是扩大笔直切削或旋转切削的使用范围，优化输出速率(机器输出)，优化完成的螺旋弹簧的横截面，优化完成的螺旋弹簧上的切削毛剌的位置，以及/或者延长切削工具的使用寿命，特别是在笔直切削的情况下。声明的发明使用可编程的轨迹设定系统，因此可行的是，操作者在不对切削装置的机械构件进行手动干预的情况下对切削工具预先限定大范围的不同轨迹，以及仅借助于控制干预来对所述轨迹单独地编程。在优选实施例中，由于以下使得设定选择成为可能：切削工具驱动系统具有第一驱动器和第二驱动器，该第一驱动器可由控制装置促动，并且用于使切削工具产生第一移动，该第二驱动器可独立于第一驱动器而被控制装置启动，并且用于使切削工具产生第二移动，第二移动叠加在第一移动上。从而可相对于彼此按几乎任何期望的比来设定切削移动的不同分量。第一移动优选是第一方向上的笔直线性移动，而第二移动优选是枢转移动，枢转移动叠加在线性移动上，并且横向于第一方向。使两个笔直线性移动在彼此垂直的方向上叠加也将是可行的。在一个变型中，切削工具附连于支架，支架可沿着线性导引件沿第一方向线性地来回移动，并且线性导引件附连于枢转元件，枢转元件可围绕垂直于第一方向延伸的枢转轮轴枢转，其中，第一驱动器联接于支架，而第二驱动器联接于枢转元件。因此，提供特别刚性的布置，即使在切削力大的情况下，该布置仅产生相对小的倾斜力矩。将枢转元件附连于可线性地移动的支架上也将是可行的。在教导过程中，在对轨迹编程期间，在弹簧卷绕机的一个变型中使用仅仅借助于电力驱动器的设定来确定切削路径(切削工具的轨迹)的形状和/或位置的可能性，以手动地接近一个、两个、三个或更多个边缘点或中断的轮廓，以及因此将轨迹定位成使得在后面的运行期间，轨迹总是保持在这些中断的轮廓内，并且例如不会与卷绕工具或节距模具发生碰撞。因此，控制装置构造成进行教导式编程。该构造优选使得在编程构造中，可将切削工具手动地定位在期望轨迹的区域中的一个或更多个位置处，位置的坐标可存储在控制装置的存储器中，可使用坐标来计算轨迹，并且切削工具可在运行构造中，在控制装置的控制下，沿着轨迹移动。接近位置通常是中断点，将中断点限定为轨迹必须不过冲的点。在一个变型中，弹簧卷绕机配备有摄像机系统，摄像机系统利用其图像场捕捉基本来自前面(即，平行于期望弹簧轮轴的方向)的成形工具的区域。根据以该方式捕捉到的图像，使用图像处理手段来确定中断轮廓的位置是可行的。可手动地、半自动地或全自动地进行该确定。因此，虚拟教导过程是可行的，其中，机器轴线或工具，特别是切削工具，不必移动。在该情况下，控制装置还构造用于进行教导式编程。这些和其它特征也由描述和附图产生，其中，单独的特征均单独实现，或者共同实现为本发明的一个实施例中和其它领域中的子组合的形式，而且可形成本身可得到保护的有利实施例。附图说明图1显示弹簧卷绕机的实施例的示意图；图2和3显示成形装置的构件和切削工具的各种可调节轨迹的扩大视图；图4至6显示图1的切削装置的构件的各种示意图；图7显示协助用户设定轨迹的图形操作者界面的视图；图8在8A至8E中显示各种类型的切削的示意图；以及图9显示切削装置的另一个实施例的构件的平面图。具体实施方式图1中的示意图显示根据本发明的实施例的CNC弹簧卷绕机100的多个结构元件。图2至6显示细节。弹簧卷绕机100具有馈送装置110，馈送装置110配备有馈送辊子112，并且可馈送线材115的来自线材库存的连续部分，该连续部分被导引通过矫直装置114，并且在水平方向上具有进入到成形装置120的区域中的数控式前进速度轮廓。在图2和3中清楚地显示成形装置的构件。线材在出口侧上导引通过线材导引件116。馈送装置也可被称为拉入装置，并且因此线材前进也可被称为拉入线材，而前进速度则被称为拉入速度。线材在形状上设置成以便在成形装置120的数控工具的协助下形成螺旋弹簧。工具包括两个卷绕销122、124，卷绕销122、124布置成以90°角偏离，并且在径向方向上相对于中心轴线118或期望弹簧轮轴的位置定向，并且提供卷绕销122、124是为了确定螺旋弹簧的直径。在沿倾斜延伸方向以及沿水平方向架设的期间，可针对弹簧直径的基本设定来改变卷绕销的位置，以便对不同的弹簧直径架设机器。可使用适当的电力驱动器，在数字控制器的控制下，执行这些移动。节距模具130具有尖部，该尖部基本垂直于弹簧轮轴而定向，并且在附近接合于退绕弹簧的圈。可在平行于退绕弹簧的轮轴118(即，垂直于图的平面)的对应的机器轮轴的数控式调节驱动器的协助下使节距模具移动。因此其在本申请中也被称为“节距平行”。在弹簧的制造期间被推向前的线材在平行于弹簧轮轴的方向上被节距模具推开，对应于节距模具的位置，其中，节距模具的位置确定在对应的区段中的弹簧的局部节距。节距模具在弹簧的制造期间进行轴线平行移动会使节距改变。成形装置可具有又一个节距模具，该节距模具可从下面沿竖向移动，并且具有楔形模具尖部，当使用该节距模具时，该楔形模具尖部插入相邻线圈之间。该节距模具的调节移动垂直于轮轴118而延伸。这因此在本申请中也被称为“节距垂直”。在需要时可使节距模具接合。在特定的弹簧卷绕过程中，典型地接合节距模具中的仅一个。在弹簧轮轴上方提供具有切削工具152的可数字地控制的切削装置150，在成形操作结束之后，所述切削工具152用限定的工作移动分开制造好的螺旋弹簧与馈送的线材存货。切削工具因此移动，使得切削工具或其切削刃153沿着预先限定的闭合轨迹(切削路径)在垂直于轮轴118的平面中移动。图2和3例如借助于虚线显示多个可行轨迹BK1、BK3，也在后面详细阐明它们。心轴155(微调心轴)用作切削工具的相对的元件，并且位于退绕弹簧的内部，并且具有倾斜切削刃156，在分开过程期间，倾斜切削刃156与切削工具152相互作用。切削工具152在下面也被称为切削叶片152。切削工具的轨迹也被称为切削曲线，在这里将该轨迹限定为切削工具的切削刃153在切削工具的垂直于中心轮轴118的工作平面中沿其行进的轨迹。弹簧卷绕机或切削装置构造成使得在结构限定式工作范围AB内的切削路径(就是说，在切削移动期间，切削工具的轨迹)可设定成几乎任何期望轮廓和改变。该设定不需要操作者在机械构件中进行干预。而是可借助于弹簧卷绕机的操作者控制单元104，使用控制单元102，来对设定编程。轨迹的轮廓因此可在弹簧的制造期间，最佳地适应不同的条件。借助于可自由编程的轨迹设定系统，在这里通过对控制单元102编程来预先限定切削工具所经过的轨迹的形状和/或位置是可行的。在本文中，除了笔直切削和所谓的旋转切削的切削方法之外，设定具有非镜像对称轮廓的轨迹的非对称轮廓也是可行的，非镜像对称轮廓相对于椭圆形或蛋形偏离，偶尔也可在传统的弹簧卷绕机(切削工具沿着线性轨迹来回移动)中设定笔直切削，在旋转切削中，为了切削线材，切削工具穿过关于对称平面镜像对称的椭圆形或蛋形轨迹。为了该目的，在实施例中，提供切削工具驱动系统，其包括两个电力驱动器165、175，可借助于控制单元102(参见图6)来彼此独立地控制电力驱动器165、175，并且电力驱动器165、175联接于切削工具152，以便传送工具移动。两个驱动器都是电动伺服驱动器。第一驱动器用来使切削工具沿第一方向154产生第一线性来回移动，第一方向154沿切削工具152的纵向方向延伸。第二驱动器使切削工具产生第二移动，第二移动叠加在该第一移动上，并且所述第二驱动器在示例性情况下用作促动驱动器，在切削工具沿第一方向线性地来回移动的期间，促动驱动器另外使切削工具产生枢转移动，围绕垂直于工作平面的轴线来回地移动。由于基本沿竖向延伸的线性来回移动叠加在枢转移动上，故对切削工具实现可变轨迹是可行的。由于枢转移动的大小和/或振幅，例如设定椭圆形轨迹的宽度(垂直于第一方向154测量)是可行的。如果未进行枢转移动，使得仅保留线性移动，则可进行笔直切削。由于线性移动的大小和/或振幅，在旋转切削的情况下，在结构方面预先限定的极限内，设定椭圆形轨迹的高度(平行于第一方向测量)是可行的，在笔直切削的情况下，高度对应于第一方向154上的冲程。通过预先限定驱动器的对应的起始点，改变轨迹的位置是另外可行的，例如椭圆形轨迹的位置，以便能够相对于微调心轴和线材最佳地定位所述轨迹。第一驱动器及其相关联的构件应当利用某个离心质量，以使可利用充分的动能来进行切削。第二驱动器应当具有高动力，以便容许在必要时使移动快速地改变。为了进一步阐明，图2示出切削工具152的其余部分的位置。图3显示这样的情形：在沿线材的方向移动的期间，切削工具的切削刃153精确地位于线材上的冲击点117处。虚线表示切削工具的切削刃的多个可行路径，就是说，轨迹。由于示例性实施例的机械状况，当第一驱动器和第二驱动器各自进行它们的最大冲程时，切削刃在理论上可行进穿过大致梯形的工作范围AB。在该工作范围内，绘制几乎任何形状和位置的轨迹是可行的，其中，当然，必要的动力通常使某些轨迹轮廓(例如具有拐角或急弯的轨迹轮廓)在进行切削移动的期间不切实际。但是，在工作范围内，...