用于在工件处精加工弯曲的工件表面的精整的制造方法
【专利摘要】一种用于在工件(200)处精加工弯曲的工件表面的精整机(100)具有有节拍地围绕圆形工作台轴线(112)旋转的圆形工作台(110)以及多个工件主轴(120,130,140,150)，其以预设的角距布置在圆形工作台处。每个工件主轴借助于主轴驱动器可围绕主轴轴线旋转并且具有用于容纳工件的工件容纳部，这样使得由工件容纳部所容纳的工件通过工件主轴的旋转可围绕工件轴线旋转。此外，精整机具有至少一个精整单元，其具有用于以径向于工件轴线指向的压紧力将装有切割介质的加工工具压紧到工件的弯曲的周缘面处的压紧装置。由工件容纳部所容纳的工件可通过圆形工作台的旋转被移动到在精整单元处的加工位置中并且在精加工结束之后从该加工位置中出来被运输至接下来的工作工位处。设置有装置用于相对横向力将工件主动支撑在与工件容纳部有轴向间距的至少一个工件区段处。
【专利说明】用于在工件处精加工弯曲的工件表面的精整机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于在工件处精加工弯曲的工件表面的精整机(Finishmaschine)。
【背景技术】
[0002]也被称为超精加工的精整是带有非定型的(unbestimmt)刀刃的切削的精加工方法。通过精整，可在工件如曲轴、凸轮轴、传动轴或用于原动和工作机器的其它构件处加工旋转对称的或非旋转对称的工件区段的工件表面以产生期望的表面细微结构。在精整时，装有粒状的切割介质(Schneidmittel)的加工工具(精整石或精整带(Finishband))被压紧到待加工的周缘面处。为了产生对于材料蚀刻必需的切割速度，使工件围绕其工件轴线旋转。在精整的一些方法变体中，同时在工件与贴靠在周缘面处的加工工具之间产生平行于工件轴线振荡的相对运动。通过工件的旋转运动和叠加的振荡运动的结合，可产生所谓的交叉磨削样式(KreuzschlifTmuster),由此被加工的工件表面例如特别适合作为用于滑动轴承或滚动轴承等的工作面。待加工的工件区段例如可以是曲轴的连杆轴承或主轴承或者是凸轮轴轴承。旋转对称的工件表面、例如凸轮的外表面也可借助于精整来加工。无振荡的相对运动的精整方法同样是可能的。
[0003]与磨削不同，精整是热中性的加工方法，在其中没有贯穿有微裂纹或表面张力的软表皮(Weichhaut)产生。精整常常在磨削过程之后被用作加工链的最后的切削加工方法，以去除软表皮、又露出原来的组织结构、提高粗糙的表面结构的承载率(Traganteil)并且改善构件几何结构。与在研磨中不同，使用带有结合的颗粒的加工工具，从而可取消用于清除研磨衆(Lappschlamm)的清洗操作和装置。
[0004]为了使工件能够旋转，其必须由合适的装置来容纳和驱动。为此，在本申请中所考虑的类型的精整机具有至少一个工件主轴，其借助于主轴驱动器可围绕主轴轴线旋转并且具有用于容纳工件的工件容纳部。工件容纳部设计成使得由工件容纳部所容纳的工件通过工件主轴的旋转可围绕其工件轴线旋转。此外，设置有至少一个精整单元，其具有用于将装有切割介质的加工工具压紧到工件的待加工的弯曲的周缘面处的压紧装置，其中，利用驱动装置将径向于工件轴线指向的压紧力施加到加工工具上。
[0005]通常，精整机此外具有必要时可选地可接通或可断开的振荡装置，其可在工件与加工工具之间产生平行于工件轴线振荡的相对运动。
[0006]在带精整中，精整带被用作加工工具。精整带具有带形的柔性的载体，在其中借助于结合剂将切割粒施加在待朝向工件的前侧上。在一种带精整方法中，使用有端的(非无端的)精整带，其带端部分别固定在带滚子处。新的尚未使用的精整带被储存在储备滚子上并且借助于带引导装置通过在工件处的接合区域被引导至被驱动的带滚子(其容纳用过的精整带)处。通过驱动将带拉过输入区域的该带滚子实现带进给。带有新的精整带的带滚子用作带制动器并且维持带张紧。用于执行带精整的该变体的装置和方法例如在文件WO 2009/049868 Al 或文件 DE 199 25 077 Al 中公开。[0007]在另一种用于在工件处精加工工件表面的方法中，同样使工件围绕其旋转轴线旋转。与在带研磨设备中类似，使用连续驱动的无端的精整带，其在加工期间部分地包绕工件的待加工的工件表面(周缘面)并且在通过包角预设的区域中面贴靠在工件处。对于这样的方法的示例在文件EP I 514 640 BI或文件EP I 514 643 BI中来说明。在转向滚子上行进的精整带应灵活地匹配于旋转的工件的几何结构并且负责高的表面品质。在此，通常产生环绕的加工痕迹。
[0008]备选地，在精整单元中作为加工工具也可设置有精整石。
[0009]存在对能够以高加工质量和高生产率加工大件数同样式的工件并且可被用于不同的工件几何结构的精整机的需求。
【发明内容】
[0010]本发明目的在于提供一种用于在工件处精加工弯曲的工件表面的精整机，利用其可在较短的节拍时间下以高的加工质量使大件数的工件经受精加工。该精整机应可无质量下降地用于不同的工件几何结构。
[0011]为了实现该目的，本发明提供一种带有权利要求1的特征的装置。
[0012]在从属权利要求中说明有利的改进方案。所有权利要求的内容通过参照说明书的内容来做出。
[0013]在根据所要求保护的本发明的精整机中设置有圆形工作台，其可有节拍地围绕圆形工作台轴线旋转。在圆形工作处以预设的角距(Winkelteilung)布置有多个工件主轴。由工件容纳部所容纳的工件通过圆形工作台的旋转可运动到在精整单元处的加工位置中并且在精加工结束之后从该加工位置中出来可运输至接下来的工作工位(Arbeitsstat1n)。
[0014]优选地，圆形工作台承载至少三个工件主轴、例如三个或四个工件主轴，但是也可能更多。由此可实现较高的生产率。也可能够使圆形工作台配备有仅仅两个工件主轴。
[0015]在这样的精整机中因此可能的是，由工件主轴的工件容纳部所容纳的工件通过圆形工作台的旋转被运动到其在精整单元处的加工位置中并且在精加工结束之后从该加工位置中出来被运输至接下来的工作工位。在该旋转时，同时可将下一待加工的工件运输至精整机。由此与传统的精整机相比，显著减小了用于工件更换的辅助时间。
[0016]此外以简单的方式可能将精加工集成到带有另外的前置和/或后置的加工操作的过程链中，其中，所属的加工单元同样可通过圆形工作台来操纵。
[0017]优选地，圆形工作台在属于加工位置的每个角位置或角度位中可借助于索引装置(Indexiereinrichtung)索引。由此实现精确的工件定位，其在加工力的作用下也不改变。这保证了高的加工质量。备选地或附加地，可设置有夹紧装置用于在相应的角位置中夹紧工作台。
[0018]为了在精整中获得足够的表面品质并且为了遵循所设置的形状参数重要的是，使工件在加工期间精确地围绕其工件特定的旋转轴线(工件轴线)旋转。然而同时，加工力尤其在精加工中关于工件轴线在径向上作用。通过该横向力可导致待加工的工件的斜置和/或挠曲并且导致相应的质量下降。即要追求同轴于主轴轴线的且相对横向力稳定的工件张紧。[0019]一侧的工件容纳(仅支撑在工件主轴的工件容纳部处)是可能的。这可通过在工件主轴处的相应坚固地设计尺寸的主动张紧系统来实现，例如通过夹钳或卡盘。可能对于轴向比较短的且与长度相比比较厚的工件，单侧的工件夹紧就可足够。然而对于较长的和/或较薄的和/或结构较不稳定的工件，横向力可导致质量下降。
[0020]在所要求保护的本发明中，设置有相对横向力在与工件容纳部有轴向间距的至少一个工件区段处的工件的主动支撑或相应的装置。为此，存在不同的可能性。
[0021]一些实施形式具有与工件容纳部有轴向间距地作用在工件处的反支承装置(Gegenlagereinrichtung),其用于当工件主轴位于属于加工工位的加工位置中时将工件固定在同轴于工件主轴的主轴轴线取向的加工位置中。
[0022]对此，工件例如可以以其轴向的端部被容纳在对中地作用的尖端之间。对此，在一些实施形式中设置有带有至少一个尾座单元(Reitstockeinheit)的尾座装置，尾座单元具有可围绕尾座主轴轴线旋转的且优选地还可平行于尾座主轴轴线行驶的尾座主轴。可设置有两个、三个或更多尾座主轴。尤其可对于设置用于工件加工的每个加工工位设置有自己的尾座主轴。
[0023]尾座主轴可固定地来安装。其那么在圆形工作台继续下一节拍(Weitertakten)之前首先被拉回并且此后在接下来的加工操作开始之前又被前推，以轴向夹紧工件。
[0024]也可能在另一圆形工作台处设置一个或多个尾座主轴，可使该圆形工作台与承载工件主轴的圆形工作台轴向平行地或同轴地旋转。
[0025]一实施形式特征在于，除了承载工件主轴的圆形工作台(第一圆形工作台)之外设置有另一圆形工作台(第二圆形工作台)，其可与承载工件主轴的圆形工作台同轴地旋转并且承载例如以尾座主轴的形式的至少一个反支承装置。优选地，在该另外的圆形工作台处对于第一圆形工作台的每个工件主轴设置有自己的尾座主轴。
[0026]优选地，这两个圆形工作台中的每个关联有自己的旋转驱动器，其中，这些旋转驱动器(第一和第二旋转驱动器)可彼此独立地通过机器控制部操控。圆形工作台的同步旋转通过机器控制部借助于旋转驱动器的同步化实现。该方案在该申请文件中也被称为“双驱动”，还结合实施例来详细阐述其优点。
[0027]另外的(第二)圆形工作台在一些实施形式中可平行于其旋转轴线在承载工件主轴的(第一)圆形工作台的方向上或在反方向上行驶。由此能够轻易匹配不同长度的工件。此外，由此使工件更换容易。
[0028]备选地或附加地,作为反支承装置可设置有中心架(Luenette)或其它支撑元件，其与工件容纳部有间距地在工件容纳部与自由的工件端部之间作用到适合用于支撑的工件区段处。
[0029]在一实施形式中，由此来实现工件相对横向力在与工件容纳部有轴向间距的至少一个工件区段处的主动支撑，即在用于精加工的加工工位处设置有第一精整单元和至少一个第二精整单元，其在加工时同时作用在工件处，其中，第一和第二精整单元的径向于工件轴线作用的压紧力大致对称于工件轴线取向。由此，通过精整单元所施加的压紧力相互补偿，从而实现相对横向力稳定的加工。在一实施形式中，在用于精加工的加工工位处设置有在直径上相对而置的大致相同的两个精整单元。三个或更多精整单元的星形的布置也是可能的。[0030]在一些实施形式中，设置有与圆形工作台相关联的多个加工单元用于在由工件容纳部所容纳的工件处执行加工操作，其中，加工单元中的至少一个是精整单元。
[0031]除了可执行改变工件的一个或多个加工操作的一个或多个加工单元之外，在工作工位(装载工位)处可设置有装载单元，以装备圆形工作台或取出完成加工的工件。
[0032]精整机可具有唯一的精整单元。在一些实施形式中设置有多个精整单元，例如两个、三个或四个精整单元，其被相同的圆形工作台操纵。由此，可在相同的工件处在一次夹紧中来执行多个不同的精整操作(在相同的工件区段处不同的加工参数和/或在不同的工件区段处相同的或不同的精整操作)。
[0033]在一些实施形式中，存在多个加工工位，其分别具有精整单元并且依次被圆形工作台操纵，例如两个、三个或四个精整单元。也可能的是，加工工位具有两个或更多精整单元。其必要时可同时加工相同的位于其加工位置中的工件、即在相同的工件处执行平行加工。
[0034]在该申请中，概念“精整机”表示精加工机器，其设立用于在工件处的精加工并且为此具有至少一个精整单元。该精整机可设计为纯精整机，其具有两个或更多精整单元、但是不具有设立用于其它加工方法的加工单元。附加地，例如还可设置有测量单元。也可能在精整机处结合多个不同的加工方法。因此，精整机还可具有另外的、设置用于其它加工操作的加工单元，例如去毛刺单元和/或平整单元，以便除了一个或多个精整操作之外在工件处还执行其它加工操作。
[0035]对于主轴侧的工件容纳部的设计存在不同的可能性。例如，对于主轴侧的工件容纳部可设置有对中的卡盘或夹钳，其借助于夹持驱动器(Spannantrieb)来操纵。根据工件类型，例如可通过爪式卡盘(Backenfutter)设置在外径处的容纳部或通过夹持心轴(Spanndorn)设置在工件的内径处的容纳部。
[0036]在优选的实施形式中，工件容纳部构造为被动的插接容纳部，从而工件容纳部不具有可通过夹持驱动器操纵的夹持器件，因为不需要它。工件仅被插上或插入并且必要时防止旋转和/或落下，然而不为了对中被夹紧。由此实现特别快速的工件更换。
[0037]在工件容纳部处可设置有至少一个保持弹簧和/或弹簧加载的至少一个保持元件，以摩擦配合地保持被插到工件容纳部上或插入工具容纳部中的工件且防止落下。
[0038]优选地，插接容纳部设计用于抗扭地容纳工件，从而可无打滑地将主轴旋转传递到工件上。
[0039]在一些实施形式中，工件容纳部具有弹簧加载的带动元件，其在容纳工件时在周向上形状配合地接合到工件的凹口中。由此，一方面提供被动的扭转止动以防止所容纳的工件扭转而另一方面通过压紧弹簧加载的带动元件也可防止工件落下。然而，可容易地实现为了更换工件在克服摩擦配合的情况下工件的轴向插入或插上或者由此所保持的工件的取出。
[0040]工件主轴不必为了容纳工件被定向或固定在一定的旋转位置中。
[0041]在一些实施形式中，工件主轴在圆形工作台处被安装成使得主轴轴线平行于圆形工作台轴线伸延。由此可实现特别有利的紧凑的结构形式。也可能将工件主轴在圆形工作台处安装成使得主轴轴线横向于、尤其径向于圆形工作台轴线伸延。
[0042]圆形工作台或圆形工作台轴线的取向可被与意图的运用相匹配。在一些实施形式中，圆形工作台轴线水平地伸延，使得圆形工作台竖立。那么可使工件平躺地或水平地夹紧。也存在带有平躺的圆形工作台的实施形式，在其中圆形工作台轴线竖直地伸延。
[0043]在一些精整操作中可能在没有在工件与加工工具之间的平行于工作轴线起作用的振荡的相对运动的情况下工作。在此，在所加工的工件表面处可产生无扭曲地(drallfrei)环绕的加工痕迹。当所加工的工件表面在一定的用途中应与配合面共同作用地被用作密封面时，那么这例如可以是值得期望的。在其它方法变体中，在工件与加工工具、例如精整带之间产生平行于工件轴线振荡的相对运动。由此，在需要时可使在所加工的工件表面处的组织断裂，由此对于一定的运用情况，可在一定的用途中鉴于所期望的功能来改善表面结构。例如，在工件表面处可产生带有交叉的加工痕迹(交叉研磨)的表面结构，这特别对于受摩擦应力的支承面可以是有利的。
[0044]在设立用于同时于工件旋转还产生在工件与贴靠在周缘面处的加工工具之间的平行于工作轴线振荡的相对运动的实施形式中，设置有相应的振荡装置。优选地，振荡装置集成到精整单元中，使得在工件容纳部或工件主轴方面不必实现用于产生轴向工件振荡的装置。然而这原则上也是可能的。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]这些和另外的特征除了从权利要求中之外还从说明书和附图中得出，其中，各个特征分别可分别单独地或者多个以子组合的形式在本发明的实施形式中和在其它领域中来实现并且表示有利的且本身能保护的实施方案。本发明的实施例在附图中示出并且下面来详细阐述。
[0046]图1显示了根据本发明的第一实施形式的设计为带精整机的精整机的侧视图；
图2显不了从上面对图1的精整机的俯视图；
图3显示了在图1和2上的带精整机的一些部件的斜透视图；
图4以4A和4B显示了用于工件夹持的装置的细节；
图5显示了根据本发明的第二实施形式的设计为带精整机的精整机的侧视图；以及图6显示了带有两个可同轴旋转的圆工作台的实施形式的侧视图，其中，第一圆工作台承载工件主轴而相对而置的第二圆工作台具有用于反支承工件的装置。
【具体实施方式】
[0047]示意性的图1在平行于固定在机器处的机器坐标系MKS的z方向的方向上显示了根据本发明的第一实施形式的设计为带精整机的精整机100的侧视图。在图2中从上面在垂直于z方向伸延的y方向的方向上显示了对相同的精整机的俯视图。图3显示了相同的带精整机的一些重要部件的斜透视图。
[0048]带精整机设立用于加工用于带有凸轮切换(Nockenumschaltung)的气门机构(Ventiltrieb)的固定的和可变的凸轮块。仅精整凸轮的周缘面，而非邻近的柱状的支承面。在此，精加工是最后的去除材料的精细加工、即最终加工。精整机在材料流中布置在前置的磨床之后而在后置的冲洗设备之前。
[0049]待加工的工件200在所示的图示中从右边通过水平的运输装置205被输送给精整机、借助于搬运系统自动地被装载到精整机中并且在多级加工(刷除毛刺(Burstentgraten)和接下来的带精整)结束之后又被卸载并且通过运输装置205被运走。
[0050]带精整机设计为回转节拍机器(Rundtaktmaschine)并且允许用于更换工件的短暂的辅助时间并且由此允许高的工件产量和短的节拍时间，从而在加工质量较高的情况下实现经济加工。
[0051]精整机具有圆形工作台110，其借助于未示出的旋转驱动器可有节拍地围绕平行于z方向伸延的水平的圆形工作台轴线112旋转。竖立的圆形工作台借助于合适的轴承可旋转地支承在机架的竖直的承载元件中并且可借助于机电的旋转驱动器或NC控制的直接驱动器被驱动。
[0052]在圆形工作台处，径向上在圆形工作台轴线112之外布置有四个工件主轴，即第一工件主轴120、第二工件主轴130、第三工件主轴140和第四工件主轴150。工件主轴中的每个可围绕主轴轴线122、132、142或152旋转，其中，主轴轴线彼此平行地且平行于圆形工作台轴线112在水平方向上伸延并且具有与圆形工作台轴线相同的径向间距。对于每个工件主轴设置有单独的主轴驱动器，使得每个工件主轴的旋转可独立于其它工件主轴的旋转来控制。
[0053]工件主轴中的每个具有工件容纳部，利用其可如此来容纳单个工件，使得由工件容纳部所容纳的工件可通过工件主轴的旋转围绕其工件轴线被旋转。工件主轴和安装在其处的工件容纳部分别相同。在此所设置的工件容纳部的特点之后尤其结合图4以第二工件主轴130的工件容纳部160为例来详细阐述。
[0054]圆形工作台“操纵”布置在圆形工作台的周缘中的四个工作工位。在第一工作工位处，设置有装载单元210用于工件容纳部的装载和卸载。在图1中示出的情况中，第一工件主轴120位于在装载单元210的工作区域中的装载和卸载位置中。该装载单元210通过夹持器系统抓住加工完成的工件并且将其运输至运输装置205的出料带。之后，由运输装置的进料带抓住通过磨削预加工的工件并且运输至第一工件主轴的工件容纳部并且被安装在那里。
[0055]然后，圆形工作台顺时针旋转90°将待加工的工件运输到第二工作工位中，其具有刷除毛刺单元220。借助于可旋转地支承在摆动臂的端部处的除毛刺刷222，可通过刷除毛刺来加工旋转的工件的外侧，以去除可能在磨削之后还存在的毛刺。第二工作工位因此是进行工件加工的加工工位。
[0056]然后，圆形工作台继续转换90°将去了毛刺的工件带到另一加工工位处，即到第三工作工位进入第一精整单元230的工作区域中。该第一精整单元230构造为带精整单元并且具有两个平行的带运输装置，从而在工件处可同时借助于带精整来加工轴向上相互错位的两个工件区段(凸轮)。第一精整单元在这里示例性地阐述的过程中设立用于加工在所谓的零行程凸轮处的旋转对称的周缘面。
[0057]如果该加工结束，使圆形工作台继续转换90°，使得工件最后被运输至第四工作工位进入第二精整单元240的工作区域中，利用第二精整单元240来加工工件的调整凸轮的非旋转对称的周缘面。第二精整单元还构造为双带设备，从而可同时通过精整来加工在其周缘处的轴向上彼此错位的两个调整凸轮。
[0058]然后，圆形工作台继续旋转90°将在三个彼此相继的加工操作中借助于三个相继驶入的加工工位精加工的工件又带到第一工作工位，在那里借助于装载单元210将其从工件容纳部中取出并且被输送以运走。
[0059]为了在工作工位中精确地定位工件主轴或工件，借助于自动的索引装置将圆形工作台索引到相应的旋转位置或角位置中并且借助于自动的夹紧装置来夹紧。在继续转换之前，圆形工作台又被释放。这些装置被机器控制部操控。
[0060]对于带精整使用有端的(非无端的)精整带，其带端部分别固定在带滚子处。新的尚未使用的精整带被储存在储备滚子上并且借助于带引导装置通过在工件处的接合区域(压紧滚子的区域)被引导至被驱动的带滚子，其容纳用过的精整带。通过驱动该带滚子实现带进给，带滚子将带拉过输入区域。带有新的精整带的带滚子用作带制动器并且维持带张紧。
[0061]在图2的俯视图中可良好地识别出，第一精整单元230具有两个彼此平行地伸延的精整带232、234，其同时分别加工工件200的调整凸轮的周缘面。在加工时，借助于第三工件主轴140的主轴驱动器使工件200围绕其工件轴线202旋转。借助于压紧滚子236以径向于工件轴线作用的压紧力将精整带压到工件的旋转的周缘面处。压紧滚子在其外周缘处由带有低挠性的硬弹性的材料构成，从而可避免压紧力峰值。同时借助于集成的振荡装置将压紧滚子置于平行于工件轴线202的短行程的振荡运动中(见双箭头)。通过工件的旋转运动和叠加的加工工具(精整带)的振荡运动的结合，在所加工的周缘面处产生交叉磨削样式，其对于凸轮面的功能是有利的。
[0062]优选地，在这些工件中利用不连续的带进给来工作，从而精整带在加工期间静止并且仅通过工件的旋转运动与叠加的在工件与精整带之间的轴向振荡的相对运动结合来产生切割速度。通过在加工间歇中以卸载的精整带使精整带进给预定的带进给路程，以有规律的或无规律的时间间隔由新的精整带区段来代替用过的精整带区段。也可能在加工作用期间以缓慢的带进给工作，以实现存在分别带有新的切割粒的尽可能均匀的作用条件。无论如何，通过连续地或不连续地输送新的未用过的精整带区段，即使对于大批量工件也可获得良好可复制的加工效果。
[0063]第二精整单元240大致相同地来构建。
[0064]为了获得足够的表面品质并且为了遵循所设置的形状参数，重要的是，使工件在其加工期间精确地围绕其工件特定的旋转轴线(工件轴线)旋转。然而同时，加工力在精加工中关于工件轴线在径向上作用。通过这些横向力可导致待加工的工件的斜置和相应的质量下降。即要追求同轴于主轴轴线的且相对横向力稳定的工件夹紧。
[0065]此外，为了经济地制造，应将在加工时的节拍时间保持尽可能少，从而也应尽可能迅速地实现工件更换。在该实施形式中，对于工件夹紧实现一解决方案，其一方面允许快速的工件更换而另一方面允许相对横向力稳定的同轴的工件夹紧。
[0066]在工件主轴方面对此设置成，工件容纳部构造为用于抗扭地容纳工件的被动的插接容纳部。这样的被动的工件容纳部不需要可通过夹持驱动器操纵的夹持器件来夹紧工件。工件不被径向地夹紧，而是仅或多或少在轴向上被插上、力配合地被保持防止落下并且防止旋转。由此实现工件的快速容纳和取出。
[0067]此外，设置有工件的反支承装置用于将容纳在工件容纳部中固定在同轴于工件主轴的主轴轴线取向的加工位置中，其中，当工件主轴位于属于加工工位的加工位置中时,反支承装置与工件容纳部有轴向间距地作用在工件处。[0068]这些装置允许在尖端之间的工件容纳。
[0069]根据图2至4现在以安装在第二工件主轴130处的工件容纳部160和相关联的尾座单元300为例来详细阐述这些元件。尾座单元300是尾座装置350的组成部分，尾座装置350有轴向间距地在z方向上在圆形工作台和安装在其前侧处的工件容纳部之前安装在机床上。在该实施形式中，尾座装置350具有相同地构造的三个尾座单元300、360、370，亦即对于加工工位220、230和240中的每个分别一个尾座单元。如尤其由图3可见，尾座单元300与刷除单元相关联，而尾座单元360与第一精整单元相关联且尾座单元370与第二精整单元相关联。
[0070]尾座单元300具有尾座主轴310，其可被动地、也就是说在没有自己的驱动器的情况下围绕尾座主轴轴线312旋转并且借助于进给驱动器可平行于尾座轴线在向相对而置的工件容纳部或远离其的方向上行驶。尾座主轴轴线布置成使得其与位于在刷除装置处的加工位置中的工件主轴的工件主轴轴线一致，即在该示例情况中与第二工件主轴130的主轴轴线132 —致。
[0071]主轴侧的工件容纳部160构造为用于抗扭地容纳工件的被动的插接容纳部。工件容纳部的前端部区段对此形成带有柱状的外表面的心轴区段162，该外表面具有与切削的工件(以虚线表示)的内径匹配成使得该心轴区段可在形成间隙配合的情况下被轴向地引入工件中的外径。由此，工件已很大程度上同轴于主轴轴线取向。在主轴侧带有朝向圆形工作台变大的直径的锥状的对中区段164联接到心轴区段162处。由此使插到心轴区段上的工件关于主轴轴线132对中。
[0072]图4B显示了通过心轴区段162和用于防止所容纳的工件扭转的被动的扭转止动装置的包含在其中的元件的垂直于主轴轴线132伸延的剖面。带动元件166可围绕平行于主轴轴线延伸的旋转轴线摆动地来支承并且具有径向向外伸出的卡锁鼻165，其在带动元件的摆出的状态中通过在主轴区段的周缘处的长孔167向外伸出。在主轴区段的内部中布置有压力弹簧168，其将带动元件预紧到该脱出的位置中。逆着压力弹簧的力可将带动元件向内压。
[0073]如果现在工件大致轴向上从前面被推到主轴区段上，则其在撞到锥形的对中区段164处时关于主轴轴线182被对中。这里设置为工件的凸轮块在其内侧处具有用于抗扭地联结到凸轮轴的轴向相邻的结构元件处的内齿部。带动元件的卡锁鼻166锁入齿隙中的一个中，从而在周向上在带动元件与工件之间形成形状配合，由此防止工件相对于主轴区段旋转。此外，压力弹簧将带动元件压向工件的内侧，其中，弹力设定成使得通过该力配合防止工件从主轴区段落下。在工件容纳部与工件之间的轴向插接在更换工件时可通过轴向地取下工件以简单的方式被松开。
[0074]为了工件在工件容纳部处的对中，相对而置的尾座主轴在它的面对工件容纳部的端部处具有锥状的对中区段364，其在尾座主轴轴向进给时接合到工件中，由此使工件关于主轴轴线132对中。即在该实施形式中工件原则上轴向地在尖端之间或在锥形的对中区段164与364之间被张紧并且由此相对在两个端部处在加工时作用的径向的加工力稳定。
[0075]这种与圆形工作台相结合的在尖端之间的工件夹紧当然不仅可设置在这里示例性地说明的工件中，而且也可用于其它工件几何结构，尤其用于这样的工件，其具有与其直径相比比较大的长度、即向对远地伸出超过主轴侧的工件容纳部。例如通过使尾座具有伸到工件的端侧的中心凹口中的尖端，在尖端之间的该工件夹紧对于实心的工件也是可能的。代替在工件主轴侧上的外锥形，为了夹紧带有柱状的端部区段的实心工件也可设置有内锥形。
[0076]示意性的图5在平行于固定在机器处的机器坐标系MKS的z方向的方向上显示了根据第二实施形式的设计为带精整机的精整机500的侧视图。精整机在该示例情况中设计用于相同的工件(凸轮块)并且在材料流中成直线地布置在前置的磨削机之后而在后置的冲洗设备之前。
[0077]待加工的工件200在所示的图示中从右边通过水平的运输装置605平躺地被输送给精整机、借助于搬运系统(装载装置610)自动地被装载到精整机中并且在带精加工结束之后又被卸载并且向左被运走。除了装载工位之外，仅存在用于带精整的加工工位。为了带精加工，设置有两个同时作用在工件处的精整单元620、630。
[0078]精整机具有圆形工作台510，其借助于未示出的旋转驱动器可有节拍地围绕平行于z方向伸延的水平的圆形工作台轴线112旋转。
[0079]在圆形工作台处径向上在圆形工作台轴线512之外布置有在直径上相对而置的两个工件主轴、即可围绕第一主轴轴线522旋转的第一工件主轴520和可围绕第二主轴轴线532旋转的第二工件主轴530。主轴轴线彼此平行并且在水平方向上平行于圆形工作台轴线512。对于每个工件主轴设置有单独的主轴驱动器，使得每个工件主轴的旋转可独立于其它工件主轴的旋转来控制。
[0080]工件主轴和安装在其处的工件容纳部分别相同。工件容纳部设计为夹钳，其通过自己的夹持驱动器来操纵并且通过夹紧抗扭地保持和对中被夹紧的工件。
[0081]圆形工作台“操纵”布置在圆形工作台的周缘处的两个工作工位。在处于上面的第一工作工位处，设置有装载单元610用于工件容纳部的装载和卸载。在图5中示出的情况中，第一工件主轴520位于在装载单元610的工作区域中的装载和卸载位置中。装载从右边进行，运出向左实现。
[0082]然后，圆形工作台顺时针旋转180°将待加工的工件输送到第二工作工位中，该工作工位是精整机的唯一的加工工位。该加工工位具有两个大致相同的精整单元620、630，其从在直径上相对而置的侧面作用在工件处。精整单元分别可水平地平行于X轴行驶。此夕卜，在z方向上设置有线性轴线用于精整单元在工件处的轴向定位。
[0083]不仅第一精整单元620而且第二精整单元630设计为带精整单元并且具有两个平行的带运输装置，从而在工件处可同时借助于带精整来加工轴向上相互错位的两个工件区段(凸轮)。第一精整单元设力用于加工轴向上彼此错位的第一凸轮，而第二精整单元加工轴向上相对于第一凸轮错位的第二凸轮。对于带精整分别使用有端的(非无端的)精整带，其带端部分别固定在带滚子处。以缓慢的连续的或不连续的带进给来加工。就此而言参照上述说明。
[0084]如果精加工结束，使圆形工作台继续转换180°。该旋转将经精加工的工件又带到第一工位，在那里其借助于装载单元610被从工件容纳部中取出并且被输送以运走。
[0085]与图1至4的实施形式相比，工件这里仅单侧地(在工件容纳部中)而不在尖端之间被夹紧并且不存在相应的尾座装置。尽管如此，在精整时较大的径向压紧力的情况下也保证相对横向力稳定的、同轴于工件主轴的工件旋转。精整单元的布置即被选择成使得第一和第二精整单元的径向于工件轴线作用的压紧力大致对称于工具轴线取向。由此，由精整单元在加工时所施加的压紧力相互补偿，从而实现了相对横向力稳定的加工。在此，每个精整单元用作用于吸收分别由另一精整单元引入的横向力的支撑或反支承。
[0086]根据图6示出在精整机800中用于工件夹紧的特别的装置，精整机800在该示例中设立用于加工以曲轴的形式的相对长的工件805。多个精整单元(其在被保持在加工位置中的曲轴处借助于带精整同时加工不仅曲轴的主轴承而且连杆轴承)属于加工装置。用于工件夹紧的装置可同时将四个曲轴分别在尖端之间夹紧并且有节拍地移动至不同工作工位。
[0087]为了工件夹紧设置两个可同轴旋转的圆形工作台，其中的一个属于主轴座单元并且具有四个独立地驱动的工件主轴而另一个属于尾座单元，其用作用于将工件固定在同轴于工件主轴的主轴轴线取向的加工位置中的反支承装置。
[0088]第一圆形工作台810 (借助于电气的第一旋转驱动器814可使其有节拍地围绕其水平的圆形工作台轴线812旋转)属于主轴座单元。第一圆形工作台支承在竖直的承载元件中，该承载元件在轴向上固定地装配在精整机的机床802上。在第一圆形工作台810处径向上在圆形工作台轴线之外布置有四个工件主轴，在该侧视图中仅可见其中的两个工件主轴820、830。可独立于其它旋转驱动器操控的旋转驱动器属于工件主轴中的每个，该旋转驱动器可使工件主轴围绕所属的主轴轴线822、832旋转。集成到主轴座-回转轴线中的四个工件主轴分别配备有轴向弹性的尖端824、834和带动件，其负责使被夹紧的工件在相应的工件主轴旋转时在周向上形状配合地被抓住和带动。第一圆形工作台810围绕其水平的圆形工作台轴线812被旋转并且索引四个分散的位置，其属于精整机的四个工作工位。在所示的情况中，上面的工件主轴820位于在未示出的装载单元的工作区域中的装载和卸载位置中。在该工作位置中，位置固定地装配的气动的驱动器860用作用于拉回位于装载和卸载位置中的工件尖端的尖端的操纵部。
[0089]在轴向上观察与第一圆形工作台810相对地布置有第二圆形工作台910，其是尾座单元的部分。第二圆形工作台可借助于电气的第二旋转驱动器914围绕其水平的圆形工作台轴线912 (其同轴于第一圆形工作台的旋转轴线或者说圆形工作台轴线812伸延)被旋转。第一和第二旋转驱动器可彼此独立地通过机器控制部操控。机器控制部可利用控制技术器件保证圆形工作台的同步旋转。该设计在此也被称为“双驱动”。
[0090]共同的旋转轴线形成该组件的对称轴线。对于改装运行，第二圆形工作台910可轴向地、也就是说平行于该组件的对称轴线行驶。对此，圆形工作台支承在竖直的承载元件中，承载元件装配在滑座970上，滑座970在轴向的导轨上可轴向移动地被弓I导并且借助于带有球螺纹传动装置的NC轴975可被水平地往复移动。
[0091]第二圆形工作台910承载四个相同地构造的成90°角距的尾座主轴，仅示出其中的两个尾座主轴920和930。尾座主轴中的每个具有可被动旋转的、滚动支承的弹性的尖端924、934，从而分别可使长的工件在相对而置的工件主轴的尖端与所属的尾座主轴之间弹性加载地夹紧。圆形工作台相应于精整机的工作工位被索引在四个分散的位置处。在属于装载和卸载工位的位置处，设置有位置固定的气动的驱动器960用于拉回尾座侧的尖端。
[0092]在精整机800的运行期间，通过使自由的工件主轴和所属的自由的尾座主轴首先驶入属于装载和卸载工位的工作位置中，使待加工的工件在装载和卸载位置的区域中夹紧。然后借助于夹持器单元来抓住工件且保持在尖端之间，尖端通过气动的驱动器逆着分别所属的回位弹簧的力被拉回。为了夹紧工件，使驱动器取消激活，使得工件在属于尖端的弹簧的力下轴向地在尖端之间被夹紧。然后可通过借助于第一和第二旋转驱动器的同步操控使这两个圆形工作台810、910同步旋转使工件驶入第一加工工位中并且之后在其被运回至装载和卸载工位之前必要时驶到直至两个另外的加工工位。不同的旋转方向是可能的。在加工工位中，可在工件处来执行不同的加工操作。工件从夹紧直至后来的松开分别连续地在两个尖端之间夹紧并且可在相应的工作工位处借助于工件主轴围绕其纵轴线被旋转。
[0093]原则上可能设置仅仅一个唯一的共同的旋转驱动器用于两个圆形工作台并且将圆形工作台例如机械地相互联结成使得被驱动的圆形工作台带动另一被动的圆形工作台。从共同的旋转驱动器出发也可引导两个独立的传动系至圆形工作台。尤其当要夹紧多于两个工件时并且/或者当工件比较大且重时，带有这两个圆形工作台的“双驱动”的设计相对地被视为有利的。
[0094]用作反轴承的第二圆形工作台910包含被动的工件反支承(例如尖端、中心架)，其通过在相对而置的主驱动器侧上所引起的工件旋转来驱动并且将工件(在尖端之间解决方案的情况中)通过恒定的夹紧力(例如弹力)在另外五个自由度中固定在尖端之间。该夹紧力可通过外部操纵被松开以取出工件(例如位置固定地布置在装载/卸载工位处)。
[0095]由于圆形工作台仅由于工件及其容纳部与圆形工作台旋转轴线的偏心的间距而具有较高的转动惯性矩(质量惯性矩的Steiner分量)，在双驱动中设置成，第二圆形工作台不通过第一圆形工作台810被动地被带动、而是具有自己的旋转驱动器(第二旋转驱动器914)，其有利地是伺服调节的旋转驱动器(NC轴)。通过该实施方案获得在几何精度和驱动动力性方面的优点:一方面，通过旋转驱动器的两侧的角度传感器系统的询问和比较实际上可消除在两个圆形工作台之间的角度偏差，从而始终(与布置方案的尺寸无关地)保证圆形工作台的同步旋转。圆形工作台在机器侧仅通过机器控制部、但是不机械地相联结。消除了在圆形工作台机械联结的情况下会出现的不可避免的挠性。另一方面，双驱动的实施方案由于所说明的质量惯性主题与第二圆形工作台的被动带动相比显著改进了动力性以及能量消耗。
[0096]该布置方案在加工轴向较长的工件时也允许最高的生产率。在加工时径向地作用到工件上的横向力被在同轴的尖端之间的工件夹紧可靠地吸收。
[0097]本发明的一些方面以带精整机为例来阐述，带精整机具有两个设立为带精整单元的精整单元，在一情况中附加于去毛刺单元。也可能的是，一个或多个精整单元配备有精整石作为加工工具。如图5的示例所示，精整机也可设计为纯粹的精整机，在其中所有加工单元都是精整单元。
[0098]在一些未图解示出的实施形式中，除了装载和卸载单元之外设置有仅仅一个唯一的精整单元。也可设置有多于两个精整单元、例如三个或四个精整单元。它们可设立用于相同的或不同的精整操作。
[0099]在所示的实施例中，所有加工操作都在旋转的工件处来实施，其中，将工件固定在一定的旋转位置中对于加工不重要。工件主轴因此可具有相对简单的结构，而没有用于调整和固定一定的旋转位置的装置。[0100]配备有工件主轴的圆形工作台在实施例中可围绕水平的圆形工作台轴线旋转。还存在带有水平的平躺的圆形工作台(其可围绕竖直的圆形工作台轴线旋转)的实施形式。相应地，精整单元和必要时其它加工单元的轴线可不同地定向。安装在圆形工作台处的工件主轴在示例情况中轴向平行于圆形工作台旋转。在工件主轴中的主轴轴线也可横向于、尤其垂直于圆形工作台轴线取向、例如径向于圆形工作台轴线，从而得到工件主轴的规则的或不规则的星形的布置方案。
[0101]本申请尤其公开了一种带有两个可同轴旋转的圆形工作台的工件保持装置，其中，第一圆形工作台承载(可借助于主轴驱动器围绕主轴轴线旋转的)工件主轴而相对而置的第二圆形工作台具有用于反支承工件的装置。这些用于反支承的装置例如可设计为尾座主轴、但是必要时也可具有其它设计方案。即使在不带精整单元的加工机器中，这样的工件保持装置也可独立于所要求保护的本发明的其它特征被用于在加工时相对横向力(其通过加工工具被施加到可能旋转的工件上)支撑工件、尤其相对长的工件。
【权利要求】
1.一种用于在工件(200)处精加工弯曲的工件表面的精整机(100)，其带有: 至少一个工件主轴，其借助于主轴驱动器能够围绕主轴轴线旋转并且具有用于容纳工件的工件容纳部，这样使得由所述工件容纳部所容纳的工件通过所述工件主轴的旋转能够围绕工件轴线旋转；和 至少一个精整单元，其具有用于以径向于所述工件轴线指向的压紧力将装有切割介质的加工工具压紧到所述工件的弯曲的周缘面处的压紧装置， 其特征在于 圆形工作台(110)，其能够有节拍地围绕圆形工作台轴线(112)旋转，其中，在所述圆形工作台处以预设的角距布置有多个工件主轴(120，130，140，150)并且由工件容纳部所容纳的工件通过所述圆形工作台的旋转能够运动到在所述精整单元处的加工位置中并且在精加工结束之后从该加工位置中出来能够运输至接下来的工作工位，以及 用于相对横向力将所述工件主动支撑在与所述工件容纳部有轴向间距的至少一个工件区段处的装置。
2.根据权利要求1所述的精整机，其特征在于，所述圆形工作台在属于加工位置的每个角位置中能够借助于索引装置索引并且/或者能够借助于夹紧装置夹紧。
3.根据权利要求1或2所述的精整机，其特征在于与所述工件容纳部有轴向间距地作用在所述工件处的反支承装置，其用于当所述工件主轴位于属于加工工位的加工位置中时将所述工件固定在同 轴于所述工件主轴的主轴轴线取向的加工位置中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其中，所述精整机设立成使得工件在至少一个加工工位处能够以其轴向端部容纳在对中地作用的尖端之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其特征在于带有至少一个尾座单元(300，360，370)的尾座装置(350)，所述尾座单元具有能够围绕尾座主轴轴线旋转的且优选地能够平行于所述尾座主轴轴线行驶的尾座主轴，其中，优选地对于设置用于工件加工的每个加工工位设置有自己的尾座主轴。
6.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其特征在于，除了承载所述工件主轴(820, 830)的所述圆形工作台(810)之外设置有另外的圆形工作台(910)，其能够与承载所述工件主轴的所述圆形工作台同轴地旋转并且承载至少一个反支承装置、尤其尾座主轴(920, 930)，其中，优选地对于每个工件主轴设置有自己的尾座主轴。
7.根据权利要求6所述的精整机，其特征在于，这两个圆形工作台(810，910)中的每个关联有自己的旋转驱动器(814，914)，其中，通过所述精整机的机器控制部借助于所述旋转驱动器的同步化能够获得所述圆形工作台(810，910)的同步旋转。
8.根据权利要求6或7所述的精整机，其特征在于，另外的所述圆形工作台(910)能够平行于其旋转轴线(912)在承载所述工件主轴的所述圆形工作台(810)的方向上或在反方向上行驶。
9.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其特征在于与所述圆形工作台相关联的多个加工单元(220，230，240)，其用于在由工件容纳部所容纳的工件处执行加工操作，其中，所述加工单元中的至少一个是精整单元(230，240)，其中，优选地至少一个加工单元构造用于其它加工操作、尤其用于去毛刺。
10.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其中，所述精整机具有被相同的所述圆形工作台(110)操纵的多个精整单元(230，240，620，630)、尤其刚好两个精整单元(230，240，620，630)，其优选地布置成使得其依次被所述圆形工作台操纵。
11.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其中，所述精整机的加工工位具有两个精整单元(620,630)，其设定成用于同时加工定位在属于所述加工工位的加工位置中的相同的工件。
12.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其中，在用于精加工的加工工位处设置有第一精整单元(620)和至少一个第二精整单元(630)，其在加工时同时作用在所述工件处，这样使得第一和第二精整单元的径向于所述工件轴线作用的压紧力大致对称于所述工件轴线取向，其中，优选地在用于精加工的加工工位处设置有在直径上相对而置的大致相同的两个精整单元出20，630)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其中，所述工件容纳部(160)构造为被动的插接容纳部，其中，所述工件容纳部(160)优选地具有至少一个保持弹簧和/或弹簧加载的至少一个保持元件(166)，以便摩擦配合地保持被插到所述工件容纳部上的或插入所述工件容纳部中的所述工件且防止落下。
14.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其中，所述工件容纳部构造用于抗扭地容纳工件，其中，所述工件容纳部优选地具有被动的扭转止动装置用于防止所容纳的工件扭转，其中，优选地所述工件容纳部具有弹簧加载的带动元件(166)，其在容纳工件时在周向上形状配合地接合到在所述工件处的凹口中。
15.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其中，所述工件容纳部(160)具有锥状的对中区段(164)用于使所述工件关于所述主轴轴线(132)对中。
16.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其中，所述工件主轴(120，130，140，150)在所述圆形工作台(110)处安装成使得所述主轴轴线(122，132，142，152)平行于所述圆形工作台轴线(112)伸延。
17.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其中，所述精整单元(230，240)具有振荡装置用于产生加工工具平行于所述工件轴线的振荡运动。
18.根据前述权利要求中任一项所述的精整机，其中，至少一个精整单元(230,240)具有带精整单元。
【文档编号】B24B35/00GK104039503SQ201280052951
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2011年8月31日
【发明者】P.尤奇, R.舍夫纳 申请人:纳格尔机械及工具制造厂有限责任公司