用于无心磨削锥面边缘的方法和装置制造方法

用于无心磨削锥面边缘的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高精度无心磨削工件的连续锥面的边界边缘的无心磨削技术。对于具有两个连续锥面的工件而言，如果无心磨削这两个锥面的边界边缘，那么，相对地进给具有与所述两个锥面对应的轮廓并正在高速旋转的磨削轮使其朝正被支撑和旋转的工件前进，从而能同时磨削两个锥面；然后使磨削轮在工件的轴向上进一步相对运动特定距离，接着进一步进给磨削轮使其相对地前进，从而磨削两个锥面中的一个锥面。因此，在具有两个连续锥面的工件上，能高精度磨削相邻锥面的边界边缘。
【专利说明】用于无心磨削锥面边缘的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及无心磨削锥面边缘的无心磨削方法和无心磨削装置，更具体而言，涉及一种高精度磨削多个连续锥面的边界边缘的无心磨削技术。
【背景技术】
[0002]例如，在图8A所示的具有凸缘的棒形工件(后面称之为工件)W上，凸缘Wb的拐角部T由两个连续锥面tl、t2形成。
[0003]如图9所示那样传统地无心磨削这种拐角部T (tl, t2)的情况下，使用一种其轮廓与形成拐角部T的锥面tl、t2对应的磨削轮a来同时磨削和加工这两个表面。例如，在未决的日本专利申请公开N0.H5-253819、未决的日本专利申请公开N0.2001-105287或未决的日本专利申请公开N0.2003-25194中公开了上述这种技术，即，同时无心磨削两个连续的不同外周(锥面和锥面、或锥面和垂直圆柱形表面)。
[0004]在同时磨削和加工两个不同外周(如，连续的两锥面tl、t2)的情况下，下面的不便之处和问题是公知的:需要进行进一步改进，尤其要求能更高精度地加工工件。
[0005]即，同时磨削这两个锥面tl、t2时，磨削轮a的尖边缘磨削部分c (其与两锥面tl、t2的相交边缘e对应)过早磨损，变形成R形，边缘磨削部分c的这种变形形状会直接转移到工件W上。因此，已完成的工件W的边缘e并不是如期望的那样由两锥面tl、t2的笔直相交外周轮廓构成的笔直的相交轮廓形状(尖形)，而是弯曲的轮廓形状(所谓的R形)。
[0006]更糟糕的是，部分地由于工件W在磨削之前的形状的原因会使得工件W的边缘e位于可能会被磨削轮a磨损的位置，这可能会促使形成R形结构。
[0007]在此方面，例如，有人提出通过缩短磨削轮a的磨削时间间隔来尽可能恢复和保持边缘磨削部分c的特定形状。但是，这种情况下，要求用于磨削光该部位的打磨机的尖形结构必须被高精度地准确加工。但是，事实上，由于打磨机的结构的原因，准确削尖该尖端结构是非常困难的，尽管对磨削轮a进行磨削，但是，最终打磨机的尖端形状会直接转移到磨削轮a的边缘磨削部分c上，从而会限制高精度地削尖工件W的锥面tl、t2的边缘e。
[0008]另外，已经有人提出通过使用不同磨削机来磨削工件W的锥面tl、t2，但是在这种方法中，由于使用两个单独的磨削机，因此两锥面tl、t2的同轴度会偏离，就不能达到特定的精确度。在这种磨削方法中，需要两个或更多个磨削机，因此，磨削效率降低，制造成本增加。

【发明内容】

[0009]因此，本发明的主要目的是提出一种能解决这些传统问题的无心磨削锥面边缘的新颖技术。
[0010]本发明的其他目的是提出一种无心磨削具有多个连续锥面的工件上的锥面边缘的磨削方法，能高精度地磨削相邻锥面相交处的边界边缘。
[0011]本发明的另一个目的是提出一种无心磨削锥面边缘的装置，其适于执行上述这种磨削方法。
[0012]本发明的无心磨削方法用于无心磨削具有多个连续锥面的工件上的锥面边缘，是一种无心磨削正被支撑和旋转的工件的相邻锥面相交处的边界边缘的方法，其中:通过相对进给正在高速旋转的磨削轮使其前进，从而同时磨削所有锥面，其中，该磨削轮具有与工件的多个锥面对应的轮廓；使磨削轮在轴向上朝工件相对移动特定距离，接着相对地进给磨削轮使其进一步前进，按次序重复执行这种操作，从而磨削多个锥面中的第二锥面和随后的锥面。
[0013]优选实施例包括下列配置。
[0014](I) 一种无心磨削具有两个连续锥面的工件的两锥面相交处的边界边缘的磨削方法，其中，磨削轮具有与工件两锥面对应的轮廓，相对地进给该磨削轮使其朝正被支撑且进行旋转的工件前进，从而同时磨削该两锥面；然后，使磨削轮在轴向上朝工件相对运动特定距离，接着进一步相对进给磨削轮使其前进，从而通过未使用的磨削面磨削所述两锥面之
O
[0015](2) 一种无心磨削具有三个连续锥面的工件的三个锥面相交处的边界边缘的磨削方法，其中，磨削轮具有与工件的该三个锥面对应的轮廓，相对地进给该磨削轮而使其朝正被支撑且进行旋转的工件前进，从而同时磨削该三个锥面；然后，使磨削轮在轴向上朝工件相对运动特定距离，接着进一步相对进给磨削轮而使其前进，从而通过未使用的磨削面磨削这三个锥面中位于中间位置的锥面。
[0016](3)工件被形成为类似于具有凸缘的棒形构件，使其轴主体一端设置有同轴布置的大直径凸缘，凸缘的拐角部由多个连续锥面形成。
[0017](4)通过托板和调节轮支撑预先被加工和磨削的工件的轴主体，并通过压紧构件压紧和支撑轴主体，从而支撑住工件并使其旋转。
[0018](5)调节轮和压紧构件支撑工件并使工件旋转时会在工件上产生推力，进给构件通过抵抗这种推力而在轴向上进给工件；通过进给构件执行这种进给操作，从而可实现对工件的轴向控制。
[0019]本发明中的一种无心磨削锥面边缘的无心磨削装置适于执行上述无心磨削方法，该无心磨削装置包括托板、第一调节轮、第二调节轮、压紧构件、磨削轮、进给构件和控制构件。托板用于支撑工件的轴主体。第一调节轮被驱动旋转而用于支撑工件的轴主体并使其旋转。第二调节轮被驱动旋转而用于支撑工件的靠近锥面的位置并使工件旋转。压紧构件用于朝托板和第一调节轮压紧工件并支撑工件。磨削轮被驱动旋转而用于磨削通过调节轮被支撑并旋转的工件的锥面。进给构件用于在轴向上朝磨削轮相对进给通过调节轮和托板而被旋转和支撑的工件。控制构件用于控制相互配合运行的第一调节轮、第二调节轮、压紧构件、磨削轮和进给构件。其中，通过控制构件控制所述第一调节轮、第二调节轮、压紧构件、磨削轮和进给构件相互配合运行，从而执行所述无心磨削方法。
[0020]优选实施例包括下列配置:
[0021](i)压紧构件包括压紧辊和加压构件，压紧辊能接触工件的轴主体的外周并在其上滚动，加压构件用于通过特定压紧力朝工件的轴主体的外周推压该压紧辊。
[0022](ii)进给构件包括工件推进器和移动构件，该工件推进器能紧靠工件的后端面，该移动构件用于使工件推进器在工件的轴向上移动。[0023]根据本发明，在无心磨削具有多个连续锥面的工件的相邻锥面相交处的边界边缘的方法中，对于被支撑并进行旋转的工件，相对进给正在高速旋转的磨削轮并使其前进，从而同时磨削所有锥面，其中，该磨削轮具有与工件的多个锥面对应的轮廓；然后，使磨削轮在轴向上朝工件相对移动特定距离，接着相对地进给磨削轮使其进一步前进，按次序重复执行这种操作，从而磨削多个锥面中的第二锥面和随后的锥面。因此，在具有多个连续锥面的工件上，能高精度地磨削相邻锥面相交处的边界边缘。
[0024]更具体而言，例如，如果具有凸缘的棒形工件的凸缘拐角部处形成有两个(多个)连续的锥面，那么，可使用具有与这两个锥面相对应的轮廓的磨削轮，首先磨削这两个锥面。接着，在轴向上使磨削轮的位置朝工件相对移动特定距离，然后进一步进给磨削轮而使其相对前进，从而磨削一个锥面。因此，通过使用一个无心磨削装置，能将连续的两个锥面加工成具有所需锥度或达到所需的尺寸精度，通过在两个步骤中磨削锥面能将相邻锥面相交处的边界边缘高精度地加工成尖形，从而防止边缘形成R形结构。
[0025]如果R形结构形成在磨削轮磨削面上的拐角部处(该拐角部与工件W的两锥面的边界边缘对应)，但是该拐角部本应该是尖形的，这种情况下，根据这种配置的磨削方法，边界边缘能精确地形成为尖形边缘。
[0026]另外，如上所述，能通过使用一个无心磨削装置进行磨削，因此，设备成本降低，大大节省了成本。
[0027]下面将根据附图详细描述本发明，通过阅读下面的描述内容以及权利要求书中的新颖方面，本领域技术人员将能更清楚理解本发明的这些和其他目的和特征。
【专利附图】

【附图说明】
[0028]图1是平面图，示出了本发明实施例1中的无心磨削装置的基本部件的轮廓结构；
[0029]图2A是沿图1中的线A-A所示的前视图，示出了同一无心磨削装置的基本部件的轮廓结构；
[0030]图2B是沿图1中的线B-B所示的截面图，示出了同一无心磨削装置的基本部件的轮廓结构；
[0031]图3A至3C是平面图，用于解释同一无心磨削装置的磨削过程，其中，在每幅图中的(ii)是(i)中用单点划线圈出的部分的放大图；
[0032]图4是循环图，示出了同一磨削过程中磨削轮的磨削深度以及工件推进器的变化情况；
[0033]图5A至5E是平面图，用于解释本发明的实施例2中的无心磨削装置所执行的磨削过程，分别是对应于图3A至3C中的(ii)部分的放大图；
[0034]图6A至6D是平面图，用于解释本发明的实施例3中的无心磨削装置所执行的磨削过程，其中，图6A是磨削轮磨削面的放大图，图6B至6D分别是对应于图3A至3C中的
(ii)部分的放大图；
[0035]图7A至7C是平面图，用于解释本发明的实施例4中的无心磨削装置执行的磨削过程；
[0036]图8A至8C是前视图，示出了通过同一无心磨削装置磨削的具有凸缘的棒形工件，其中，图8A是总体性前视图，图SB是图8A中用单点划线圈出的位置(其为实施例1中的磨削位置)的放大图；图8C是图8A中的用单点划线圈出的位置(其为实施例2和3中的研磨位置)的放大图；
[0037]图9是放大平面图，示出了通过传统无心磨削装置对具有凸缘的棒形工件的锥面进行磨削的状态。
【具体实施方式】
[0038]下面将参照附图具体描述本发明的优选实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同部件或元件。
[0039]实施例1
[0040]图1、2A和2B公开了本发明的无心磨削装置，该无心磨削装置特别被设计成在有凸缘的棒形工件W上对凸缘Wb的拐角部T进行无心研磨；如图8A所示，工件W的大直径凸缘Wb同轴地设置在轴主体Wa的一端处。拐角部T由两个连续的锥面构成，更具体而言，如图所示，连续的两个锥面tl、t2(锥角α 1>α 2)朝外径侧凸出。本实施例中的磨削装置被设计成在这两个锥面tl、t2中的具有尖边界边缘e (如图SB所示)的锥面上进行无心磨肖IJ。同时，在在先的过程中预先加工工件W的凸缘Wb以及轴主体Wa的大直径轴部分Wc的管状外周(如下所述)，轴主体Wa的大直径轴部分Wc用作加工基准来构造两个锥面tl、t2的磨削结构。
[0041]无心磨削装置被构造成执行所谓的推进式横向进磨过程，该装置主要包括磨削轮
1、第一调节轮2、第二调节轮3、托板4、压紧装置(压紧构件)5、进给装置(进给构件)6、以及控制装置(控制构件)7。
[0042]磨削轮I用于将工件W的凸缘Wb的拐角部T加工成图1至3所示的两个连续的锥面tl、t2，磨削轮外周的磨削面Ia具有与凸缘Wb的拐角部T的外周对应的轮廓，具体而言，磨削面Ia的锥形磨削部分10的形状和尺寸被设计成使其轮廓对应于工件W的锥面tl、t2的最终加工形状。
[0043]磨削轮I的驱动系统具有传统公知的普通基础结构。更具体而言，磨削轮I可拆卸地安装和固定在磨削轮轴15上，该磨削轮轴15可旋转地支撑在配备的固定磨削轮轴支架(未示出)上，通过动力传送带或齿轮机构被驱动并被连接到驱动马达或类似部件等驱动源上。磨削轮轴支架被设计成通过横向进给装置在磨削轮I的横向进给方向X上来回移动，但是该结构并未具体示出。磨削轮I的驱动源和横向进给装置的驱动源电连接到控制装置7上。
[0044]磨削轮轴支架通过上述横向进给装置在磨削轮I的横向进给方向X上来回移动，可供选择地，磨削轮轴支架也可通过进给装置在垂直于横向进给方向X的方向Y上来回移动。
[0045]第一调节轮2如图1、2B、3A至3C所示，其被设计来支撑工件W的不被加工的轴主体Wa(更具体而言，仅为轴主体Wa的预先被加工和磨削的大直径轴部分Wc)并使其旋转。第一调节轮2具有圆柱形旋转支撑面2a。该第一调节轮2由摩擦系数高的橡胶材料制成，更具体而言，该第一调节轮由摩擦系数高、具有通过橡胶连接的颗粒的橡胶轮制成。
[0046]第二调节轮3如图1、2B、3A至3C所示，其被设计成仅支撑预先被加工和磨削的凸缘Wb (其靠近工件W的待被磨削的锥面tl、t2)并使其旋转，第二调节轮3具有圆柱形旋转支撑面3a。该第二调节轮3由耐磨性高、摩擦系数低的铸造材料制成，更具体而言，这种材料是耐磨性高、摩擦系数低、机械加工性(加工性能)优的铸铁材料。在该所示的实施例中，该第二调节轮由球墨铸铁硬化材料制成。与第二调节轮3 —样，第一调节轮2也可由类似的铸造材料制成。
[0047]所述第一调节轮2、第二调节轮3的轴向宽度足以总是在工件W的进给方向Y上的移动范围内使工件W的轴主体Wa的大直径轴部分Wc和凸缘Wb旋转并支撑住它们，第一调节轮2、第二调节轮3的共同驱动系统具有传统公知的普通基础结构。更具体而言，第一调节轮2、第二调节轮3通过隔离件17可拆卸地安装和固定在共同的调节轮轴16上。调节轮轴16可旋转地支撑在调节轮支架(未示出)上，并通过动力传送带或齿轮机构被驱动并连接到驱动电机等驱动源上，该驱动源电连接到控制装置7上。
[0048]下面将具体描述第一和第二调节轮2、3的结构。简言之，通过第一调节轮2、第二调节轮3与压紧装置5的相互配合作用可旋转地支撑工件W，作用在工件W上的推力被设定在与通过进给装置6进给工件W的进给方向Y相反的方向上。即，在该所示的实施例中，第一调节轮2、第二调节轮3的轴向中心(即，调节轮轴16的倾斜角)被设计成:第一调节轮
2、第二调节轮3通过与下述压紧装置5的相互配合作用将相反方向上(即，在图1和3A至3B中，在进给方向Y的相反方向上)的推力施加在工件W上。
[0049]托板4用于与第一调节轮2 —起支撑住工件W的轴主体Wa，如图1和2B所示。与第一调节轮2 —样，托板4也安装在调节轮支架上。托板4具有倾斜支撑面4a，倾斜支撑面4a用于从下方支撑住工件W的轴主体Wa的大直径轴部分Wc。
[0050]压紧装置5用于朝第一调节轮2压紧并支撑工件W，其主要部件为压紧辊20和加压构件21。
[0051]压紧辊20被构造为与工件W的轴主体Wa的大直径轴部分Wc接触并通过特定压紧力使工件W滚动。更具体而言，压紧辊20通过辊轴22自由旋转并被支撑。压紧辊20被设计成通过加压构件21施加的特定压紧力与工件W的大直径轴部分Wc的外周相接触并使其滚动。在该所示的实施例中，加压构件21是一种弹性推压构件(如弹簧)，通过该弹性推压构件21，总是朝工件W的大直径轴部分Wc的外周弹性地推动压紧辊20。
[0052]更具体而言，在工件W的轴主体Wa的大直径轴部分Wc的外周被托板4和第一调节轮2 (其被旋转并被驱动)支撑的状态下，压紧装置5的压紧辊20推动并支撑住轴主体Wa的大直径轴部分Wc，从而促使工件W被支撑并进行旋转。同时，进给方向Y (进给装置6在该进给方向Y上进给工件W，后面将对此进行描述)的相反方向上的推力作用在工件W上。
[0053]进给装置6被设计成:在轴向(进给方向)上，将由第一和第二调节轮2、3以及托板4支撑且被迫旋转的工件W相对地进给至磨削轮I。更具体而言，进给装置6被设计成在进给方向Y上相对地进给工件W。
[0054]该所示实施例中的进给装置6包括工件推进器25和移动构件(未示出)，工件推进器25能接触工件W的后端侧(即，凸缘Wb所处的端侧)，移动构件用于使工件推进器25在工件W的轴向(即，进给方向Y)上移动。
[0055]如上所述，当磨削轮I被设计成可在进给方向Y上来回移动时，通过进给装置6可迫使工件W在进给方向Y上朝磨削轮I进给，磨削轮I也可在进给方向Y上相对于工件W相对地移动。
[0056]工件推进器25基本上与由第一调节轮2、第二调节轮3与托板4支撑的工件W同轴布置，但是此布置结构并未具体示出。工件推进器25被支撑以可在工件W的轴向(即，进给方向Y)上来回移动。工件推进器25被驱动并连接到移动构件上。用于使工件推进器25在进给方向Y上来回移动的所述移动构件例如包括线性马达或具有进给螺旋机构的其他传统进给和驱动设备。
[0057]通过进给装置6的作用，工件推进器25的前端25a抵靠工件W的凸缘Wb所处的端部，从而，以预定速度朝进给方向Y进给工件W特定距离。
[0058]这种情况下，工件W由于第一调节轮2和压紧装置5的压紧辊20的支撑和旋转作用而承受进给方向Y的相反方向上的推力。工件W由于第一调节轮2和压紧装置5的支撑和旋转作用而承受上述推力，进给装置6通过抵抗这种推力朝进给方向Y进给工件W，从而，通过进给装置6的这种进给操作能轴向控制工件W。
[0059]如下所述那样控制进给装置6的进给操作，同时通过控制装置7控制磨削轮I的横向进给操作，从而可通过磨削轮I相对地横向进给工件W。
[0060]控制装置7控制相互配合运行的磨削轮1、第一调节轮2、第二调节轮3、压紧装置5以及进给装置6的各驱动源，更具体地说，控制装置7是一种计算机数字化控制装置，由包括中央处理器(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)和输入输出(I/O) 口的微计算机构成。这种控制装置7结合用于执行下述磨削过程(无心磨削方法)的控制程序，该控制程序为预先确定的数控数据，可通过键盘或未示出的操作面板的类似部件被合适地和选择性地输入所述数控数据。
[0061]因此，在具有这种结构的无心磨削装置中，为了无心磨削工件W的多个(在该实施例中为两个)连续锥面tl、t2 (包括所述锥面相交处的边界边缘e)，高速旋转的磨削轮I被相对地进给使其朝正被支撑和旋转的工件W前进，通过磨削面Ia的锥形磨削部分10可同时磨削两锥面tl、t2 ;使磨削轮I在轴向上朝工件W相对地移动特定距离，磨削轮I被进一步相对地进给并前进，从而磨削两锥面tl、t2中具有较小锥角α 2的锥面t2。
[0062]这种情况下，在在先的过程中预先加工和磨削工件W的凸缘Wb和轴主体Wa的大直径轴部分Wc的圆柱形外周，然后，以轴主体Wa的大直径轴部分Wc的外周为加工基准磨削两锥面tl、t2。在这种配置中，可保证加工精度高(如果不将外径作为基准，即，如果大直径轴部分Wc的外周被加工和磨削，那么，被支撑和旋转的工件W会偏斜地旋转，就达不到边界边缘e的特定角度(锥面tl、t2的相交角)或宽度精度)。
[0063]下面将参照图3A至3C和图4详细描述磨削过程的具体配置。
[0064](i)如果工件W由托板4和第一调节轮2、第二调节轮3支撑、磨削轮I被布置在工件W的两锥面tl、t2的初始磨削阶段(第一阶段磨削)的横向进给位置上，这种情况下，分别驱动磨削轮I和第一调节轮2、第二调节轮3而使其在特定方向上以预定转速旋转，进给装置6的工件推进器25在进给方向Y上前进，棒形工件W沿托板4的倾斜支撑面4a (参看图2B)移动、然后定位在特定磨削位置上。在这种情况下，压紧装置5的压紧辊20通过特定弹性推力朝第一调节轮2推压工件W的大直径轴部分Wc，从而，在第一调节轮2的旋转作用力下迫使工件W旋转。
[0065](ii)在横向进给方向X上快速进给磨削轮1，直到磨削轮I即刻要接触工件W为止(参看图4中的快速进给阶段(a))，然后，分别在横向进给方向X和进给方向Y上同时(同步)进给磨削轮I和进给装置6的工件推进器25(参看图4中的(b)粗糙进给阶段至(c)精确进给阶段)特定距离，磨削轮I朝工件W相对进给特定的横向距离，然后同时磨削工件W的锥面tl、t2(包括边界边缘e(参看图3A))，从而对它们进行无火花磨削，这样，第一阶段磨削过程结束(参考图4中的无火花磨削阶段(d))。
[0066]通过第一阶段磨削，两锥面tl、t2被同时磨削，锥面tl、t2中锥角α?较大(锥面tl、t2的锥角α 1、α 2中锥角α I较大)的锥面tl被加工完成。
[0067]这种情况下，如果工件推进器25停止并从一开始就设置在特定磨削位置上，那么，仅磨削轮I可被设计成朝工件W进给并前进特定距离。或者，相反地，如果磨削轮I停止并从一开始就设置在特定磨削位置上，那么仅工件推进器25可被设计成在进给方向Y上被进给并前进特定距离，可相对地进给磨削轮I使其朝工件W横向前进特定距离。
[0068]但是，在仅进给所述工件推进器25的情况(后一情况)下，由于被压紧装置5的压紧辊20推动并支撑的工件W的大直径轴部分Wc与处于磨削位置的锥面tl、t2分开并与其相隔较远距离，因此工件W的磨削位置倾向于旋转地偏离一定程度，这样会对最终的磨削圆度造成不利影响。因此，优选采用第一种情况，即，进给磨削轮I使其前进。
[0069](iii)第一阶段磨削之后，工件推进器25在进给方向Y的相反方向上向后进给特定距离(参看图3B中工件推进器后退的状态以及图4 (i))。因此，工件W通过自身的推力跟随工件推进器25向后退，在进给方向Y的相反方向上移动，从而改变了磨削轮I的磨削面Ia的锥形磨削部分10的轴向位置。
[0070]换句话说，通过这种作用，使磨削轮I朝工件W的轴向前侧相对移动，即:使磨削轮I朝两锥面tl、t2中的锥角 较大的锥面tl (其锥角为α?)的定位侧移动特定距离。
[0071]在这种配置结构下，当工件推进器25由于进给方向Y上的进给运动停止而等候时，磨削轮I在即刻要接触工件W之前朝横向进给方向X被快速进给(参看图4中的(k)工件推进器等候阶段和(e)快速进给阶段)。
[0072](iv)磨削轮I在即刻要接触工件W之前被快速进给，在此之后，磨削轮I和工件推进器25分别同时(同步)在横向进给方向X和进给方向Y上被进给特定距离(参看图4中的(f)粗磨进给阶段至(g)精磨进给阶段)，磨削轮I被进给并在横向上朝工件W前进特定距离，锥角较小的锥面t2(其锥角为α2)在第二阶段(参看图3C)被磨削，然后被无火花磨削，这样第二阶段磨削过程结束(参看图4中的(h)无火花磨削阶段)。
[0073]通过步骤⑴至(iv),确定了两锥面tl, t2的宽度尺寸(工件W的轴向尺寸)。此时，在所示的实施例中，由于磨削轮I的磨削面Ia的锥形磨削部分10的作用，控制该操作以对第一阶段磨削过程中未使用的部分上执行第二阶段磨削，从而一定能有效地防止出现不便，从而例如可提高锥角α 1、α 2的精度、或防止两锥面tl、t2之间的边界边缘e形成R形。
[0074]顺便提及，当第一阶段磨削过程使用的磨削轮I的磨削面Ia的锥形磨削部分10的一部分被使用在第二阶段磨削过程中时，在未被使用部分的边界边缘处对工件W的锥面t2的加工面执行磨削步骤。
[0075](V)在无火花磨削之后，磨削轮I和工件推进器25向后退，返回到磨削之前的位置上，这样磨削过程就结束了(参看图4中的(i)磨削轮、工件推进器后退阶段)。[0076]如文中所述，根据本实施例，在具有多个连续锥面tl、t2的工件W上，如果无心磨削相邻锥面tl、t2相交处的边界边缘e，那么，当工件W正被支撑并旋转时，其轮廓对应于这两个锥面tl、t2并高速旋转的磨削轮I被进给并相对地前进，从而两锥面tl、t2被同时磨削。然后，磨削轮I在轴向上朝工件W相对移动特定距离，接着相对地横向进给磨削轮I使其进一步前进，从而两锥面tl、t2中的一个锥面t2被磨削，从而，在具有连续两锥面tl、t2的工件W上，相邻锥面tl、t2相交处的边界边缘e被高精度地磨削。
[0077]换句话说，如果凸缘Wb的拐角部T处形成有两个连续锥面tl、t2(如，图8A中所示的有凸缘的棒形工件W)，那么，首先通过使用其轮廓与两锥面tl、t2对应的磨削轮I同时磨削这两个锥面tl、t2。接着，在轴向上以特定程度改变磨削轮I相对于工件W的位置，然后进一步相对地进给磨削轮I使其前进，从而一个锥面t2被磨削。因此，通过使用一个无心磨削装置，可将两连续锥面tl、t2加工成具有特定锥角或尺寸精度，可将相邻锥面tl、t2相交处的边界边缘e高精度地加成尖形。通过在不同的两阶段磨削锥面tl、t2，从而可防止边界边缘e形成为R形。
[0078]因此，如果磨削轮I的磨削面Ia的锥形磨削部分10上的拐角部(其对应于工件W的两锥面tl、t2的边界边缘e)上形成R形，但希望该角落部分为尖形，那么，根据采用这种配置的磨削方法，可准确地将边界边缘e形成为尖形边缘。
[0079]另外，因为可仅通过使用一个上述无心磨削装置进行磨削，因此，节省了设备成本，大大降低了制造成本。
[0080]实施例2
[0081]该实施例在图5A至5E中示出，在图8A中所示的具有凸缘的棒形工件W中，将凸缘Wb的拐角部T无心磨削加工成三个连续的锥面，具有两个尖边界边缘el、e2，如图8C所示。更具体而言，三个连续锥面tl、t2、t3(锥角:α1>α2>α3)朝外径侧凸出，如图所示。
[0082]同时，在在先的过程中预先加工工件W的凸缘Wb以及轴主体Wa的大直径轴部分Wc的管状外周，使用轴主体Wa的大直径轴部分Wc作为加工基准，锥面(在该所示实例中，为三个连续锥面tl、t2、t3)是磨削目标，这些与实施I相同。
[0083]除磨削轮I以外，本实施例的无心磨削装置的结构类似于实施I的结构。
[0084]磨削轮I的磨削面Ia具有与工件W的凸缘Wb的拐角部T的外周对应的轮廓，具体而言，磨削面Ia的锥形磨削部分10的形状和尺寸被形成为使其具有与工件W的三个锥面tl、t2、t3的最终加工形状对应的轮廓，如图所示。
[0085]在具有这种结构的无心磨削装置中，如果无心磨削所述工件W的多个(在该实施例中为3个)连续锥面tl、t2、t3(包括相交处的边界边缘el、e2)，那么，正在高速旋转的磨削轮I被相对地进给而使其朝正被支撑且进行旋转的工件W前进，从而磨削面Ia的锥形磨削部分10同时磨削三个锥面tl、t2、t3 ;然后，使磨削轮I在径向上朝工件W相对运动特定距离，从而磨削轮I被进一步相对进给而前行。按顺序重复执行这种操作两次，从而能按顺序地磨削三个锥面tl、t2、t3中的第二和第三锥面t2、t3，其中第二和第三锥面t2、t3的锥角α 2、α 3逐渐变小。
[0086]下面将参照图5Α至5C具体描述这种磨削过程的具体配置。
[0087](i)工件W由托板4、第一调节轮2、第二调节轮3支撑，磨削轮I设置在工件W的三个锥面tl、t2、t3的初始磨削阶段(第一阶段磨削)的横向进给位置上。在这种状态下，驱动磨削轮I和第一调节轮2、第二调节轮3而使其在特定方向上以特定转速旋转，进给装置6朝工件推进器25的进给方向Y前进，棒形工件W沿托板4的倾斜支撑面4a (参考图2A至2C)朝特定磨削位置移动并定位在该特定磨削位置上。在这种定位状态下，压紧装置5的压紧辊20以特定弹性推力朝第一调节轮2推动工件W的大直径轴部分Wc，通过第一调节轮2的旋转力迫使工件W旋转。
[0088](ii)磨削轮I在即刻要接触工件W之前在横向进给方向X上被快速进给，然后，分别在横向进给方向X和进给方向Y上同时(同步)进给磨削轮I和进给装置6的工件推进器25特定距离，从而磨削轮I朝工件W被横向进给特定距离，这样工件W的三个锥面tl、t2、t3(包括边界边缘el、e2(参看图5A))被同时磨削；从而在无火花磨削之后第一阶段磨削结束。
[0089]通过第一阶段磨削，三个锥面tl、t2、t3被同时磨削，锥面tl、t2、t3中的锥面tl (其锥角为α?)及其锥角01被加工完成；其中，锥面11、12、13的对应锥角α 1、α 2、α 3中锥角α I最大。
[0090](iii)第一阶段磨削之后，工件推进器25在进给方向Y的相反方向上向后移动特定距离(参看图5B)，工件W通过自身的推力跟随工件推进器25后退而在进给方向Y的相反方向上运动，从而改变了磨削轮I的磨削面Ia的锥形磨削部分10的轴向位置。
[0091]在这种配置下，工件推进器25停止进给方向Y上的进给操作而处于等候状态，磨削轮I朝横向进给方向X被 快速进给直至即刻要接触工件W。
[0092](iv)磨削轮I在即刻要接触工件W之前被快速进给，然后，分别在横向进给方向X和进给方向上同时(同步)进给磨削轮I和工件推进器25特定距离，从而朝工件W相对地横向进给磨削轮I预定距离，这样，工件W的锥角更小的两锥面t2、t3(其锥角分别为α2、α3)被同时磨削(包括边界边缘e2)(参看图5C)，这样，在无火花磨削之后第二阶段磨削结束。
[0093]通过第二阶段磨削，两锥面t2、t3被同时磨削，锥面t2、t3中的锥角为α 2的锥面t2以及锥角α 2被加工,其中锥面t2、t3的锥角α 2、α 3中锥角α 2较大。
[0094](V)在第二阶段磨削之后，工件推进器25在进给方向Y的相反方向上向后移动特定距离(参看图OT)，工件W通过自身的推力跟随工件推进器25向后退在进给方向Y的相反方向上移动，从而进一步改变磨削轮I的磨削面Ia的锥形磨削部分10的轴向位置。
[0095]换句话说，通过这种操作，磨削轮I进一步朝工件W的轴向前端运动，即，朝两锥面t2、t3中的锥角更大的锥面t2(其锥角为α2)的定位侧相对运动特定距离。
[0096]在这种配置下，工件推进器25停止沿进给方向Y的进给操作而处于等候状态，磨削轮I在即刻要接触工件W之前朝横向方向X被快速进给。
[0097](vi)磨削轮I在即刻要接触工件W之前被快速进给，分别在横向进给方向X和进给方向Y上同时(同步)进给磨削轮I和工件推进器25特定距离，从而使磨削轮I朝工件W相对地进给特定距离，这样在第三阶段磨削锥角最小的锥面t3(其锥角为α3)(参看图5Ε)，从而，在无火花磨削之后第三阶段磨削结束。
[0098]在执行步骤(i)至(Vi)的过程中，确定这三个锥面tl、t2、t3的宽度尺寸(工件W的轴向尺寸)。
[0099](Vii)无火花磨削之后，磨削轮I和工件推进器25后退返回到磨削之前的位置上，磨削过程结束。
[0100]确定三个连续锥面tl、t2、t3的磨削次序以按照从锥角最大的锥面tl到锥角最小的锥面t3的次序进行加工，如所示的实施例所示。但是，相反地，也可按照从锥角最小的锥面t3到锥角最大的锥面tl的次序进行加工。
[0101]其他配置和操作与实施例1相同
[0102]实施例3
[0103]该实施例如图6所示,在图8A所示的有凸缘的棒形工件W中，通过无心磨削方式将凸缘Wb的拐角部T加工成三个连续锥面，它们具有两个尖边界边缘e1、e2，如图8C所示，这与实施例2相同；更具体而言，这三个连续锥面tl、t2、t3 (锥角:α 1>α 2>α 3)朝外径侧凸出，如图所示。
[0104]同时，在在先的过程中预先加工工件W的凸缘Wb以及轴主体Wa的大直径轴部分Wc的管状外周，使用该轴主体Wa的大直径轴部分Wc作为加工基准，这三个连续锥面tl、t2、t3是磨削目标，这些与实施例2相同。
[0105]除磨削轮I以外，本实施例的无心磨削装置的结构类似于实施例1的结构。
[0106]磨削轮I的磨削面Ia具有与工件W的凸缘Wb的拐角部T的外周对应的轮廓，具体而言，磨削面Ia的锥形磨削部分10的形状和尺寸被形成为具有与工件W的三个锥面tl、t2、t3的最终加工形状对应的轮廓，如图所示。紧邻该锥形磨削部分10形成锥形精加工磨削部分11，该锥形精加工磨削部分11的尺寸和形状被形成为具有与锥面t2的最终加工形状对应的轮廓，其中该锥面t2在三个锥面tl、t2、t3中处于中间位置上。
[0107]在具有这种配置的无心磨削装置中，如果无心磨削所述工件W的多个(在图中为3个)连续锥面tl、t2、t3(包括相交处的边界边缘el、e2)，那么，相对地进给正在高速旋转的磨削轮I使其朝正被支撑且进行旋转的工件W前进，从而通过磨削面Ia的锥形磨削部分10同时磨削这三个锥面tl、t2、t3。然后，使磨削轮I在径向上相对于工件W移动特定距离，从而进一步相对进给磨削轮I使其前进，这样，通过锥形精加工磨削部分11(其为未使用的磨削面)磨削三个锥面tl、t2、t3中处于中间位置上的锥面t2。
[0108]下面将参照图6A至6D描述该磨削过程的具体配置。
[0109](i)工件W由托板4和第一和第二调节轮2、3支撑，磨削轮I设置在工件W的锥面tl、t2、t3的初始磨削阶段(第一阶段磨削)的横向进给位置上，这种状态下，驱动所述磨削轮1、第一调节轮2、第二调节轮3而使其在特定方向上以特定转速旋转，进给装置6朝工件推进器25的进给方向Y前进，棒形工件W沿托板4的倾斜支撑面4a(参看图2A至2B)朝特定磨削位置运动并定位在该磨削位置上。在这种定位状态下，压紧装置5的压紧辊20以特定弹性推力朝第一调节轮2推动工件W的大直径轴部分Wc，从而通过第一调节轮2的旋转力迫使工件W旋转。
[0110](ii)磨削轮I在即刻要接触工件W之前沿横向进给方向X被快速进给，然后，分别在横向进给方向X和进给方向Y上使磨削轮I和进给装置6的工件推进器25同时(同步)进给特定距离，从而使磨削轮I朝工件W相对地横向进给特定距离。与实施例2相同，通过磨削轮I的磨削面Ia的锥形磨削部分10同时磨削工件W的三个锥面tl、t2、t3(包括边界边缘el、e2(参看图6B))，在无火花磨削之后第一阶段磨削结束。
[0111]通过第一阶段磨削，这三个锥面tl、t2、t3被同时磨削；分别具有锥角α 1、α 2、α 3的三个锥面tl、t2、t3中具有最大锥角α I的锥面tl以及具有最小锥角α 3的锥面t3被同时加工。
[0112](iii)第一阶段磨削之后，工件推进器25在进给方向Y的相反方向上向后移动特定距离。因此，工件W通过自身的推力跟随工件推进器25后退，在进给方向Y的相反方向上移动，从而磨削轮I的磨削面Ia的轴向位置改变。工件W在轴向上进行这种运动的同时，磨削轮I也在横向进给方向X的相反方向上移动(后退)。
[0113]更具体而言，由于工件W在进给方向Y的相反方向上移动以及磨削轮I在横向进给方向X的相反方向上移动，因此,工件W的三个锥面tl、t2、t3中位于中间位置上的锥面t2与磨削轮I的磨削面Ia上的未使用磨削面的锥形精加工磨削部分11相对地布置(参照图6C)，从而通过磨削轮I的锥形精加工磨削部分11定位工件W的锥面t2的磨削位置。
[0114](iv)磨削轮I在即刻要接触工件W之前被快速进给，然后，分别在横向进给方向X和进给方向Y上使磨削轮I和工件推进器25同时(同步)进给特定距离，从而使磨削轮I朝工件W相对地横向进给特定距离。位于中间位置上的锥面t2在第二阶段被磨削(参看图6D)，在无火花磨削之后第二阶段磨削结束。
[0115]在执行步骤(i)至(iv)的过程中，确定三个锥面tl、t2、t3的宽度尺寸(工件W的轴向尺寸)。此时，在该所示的实施例中，控制该操作以在锥形精加工磨削部分11(其为磨削轮I的磨削面Ia上的未使用的磨削面)上执行第二阶段磨削，从而可提高锥角α 1、α 2、α 3的精度、可防止三个锥面tl、t2、t3的边界边缘el、e2形成R形，同时其他问题也
可解决。
[0116]根据该实施例,可通过两次横向进给磨削轮I来加工这三个锥面tl、t2、t3。
[0117]其他配置和操作与实施例1相同。
[0118]实施例4
[0119]该实施例如图7A至7C所示，除了包括实施例1中的无心磨削装置的结构以外，在图8中的具有凸缘的棒形工件W中，还包括凸缘Wb的管状外周和轴主体Wb的大直径轴部分Wc (它们在在先的过程中预先被加工)的精磨配置。
[0120]S卩，本实施例中的无心磨削装置包括实施例1中的磨削装置的结构(即，锥形表面磨削区域A)以及相邻的圆柱形表面磨削区域B。锥形磨削区域A用于无心磨削工件W的锥面tl、t2，其包括磨削轮1、第一调节轮2、第二调节轮3、托板4、压紧装置(压紧构件)5、以及进给装置(进给构件)6。圆柱形表面磨削区域B用于无心磨削工件W的凸缘Wb的管状外周和轴主体Wa的大直径轴部分Wc。
[0121]圆柱形表面磨削区域B的主要部件包括磨削轮50、调节轮51、托板52以及前后止动件53、54。与锥形表面磨削区域A—样，该圆柱形表面磨削区域B被驱动并受控制装置7控制。
[0122]磨削轮50用于磨削工件W的轴主体Wa的大直径轴部分Wc和凸缘Wb的外周，磨削轮外周的磨削表面50a具有与工件W的大直径轴部分Wc和凸缘Wb的外周对应的轮廓，与上述锥形表面磨削区域A的磨削轮I的驱动系统一样，磨削轮50的驱动系统具有传统公知的普通基础结构。
[0123]调节轮51用于支撑待被磨削的工件W的轴主体Wa的大直径轴部分Wc和凸缘Wb的外周并使其旋转，调节轮51具有由圆柱形表面构成的旋转支撑面51a、51b(其对应上述这些外周)。与上述锥形表面磨削区域A的第一、第二调节轮2、3的驱动系统一样，调节轮51的驱动系统具有传统公知的普通基础结构。
[0124]在调节轮51的配置下，工件W被旋转并受支撑，工件W上的推力被设计成在图7A中的箭头方向上(在通过进给装置6进给工件的进给方向Y的相反方向上)起作用。
[0125]托板52用于与调节轮51 —起支撑工件W的轴主体Wa的大直径轴部分Wc和凸缘Wb。托板52具有倾斜支撑面(未示出)，用于从下方支撑上述部分。
[0126]前后止动件53、54用于将工件W限定在轴向位置上，在磨削过程中，工件W由于其自身的推力而紧靠后止动件54，从而被限定在轴向位置上。
[0127]当通过托板4以及被驱动旋转的调节轮51迫使工件W的轴主体Wa的大直径轴部分Wc和凸缘Wb的外周被支撑并进行旋转时，高速旋转的磨削轮50朝工件W被进给而使其前进特定距离，从而磨削工件W的轴主体Wa的大直径轴部分Wc和凸缘Wb的外周。
[0128]因而，在具有这种结构的无心磨削装置中，通过对具有尖边界边缘e(如图SB所示)的锥面tl、t2进行无心磨削，锥面磨削区域A加工实施例1中解释的工件W的两连续锥面tl、t2。圆柱形表面磨削区域B磨削工件W的凸缘Wb的管形外周以及轴主体Wa的大直径轴部分Wc、Wd，使用大直径轴部分Wc、Wd作为磨削锥面tl、t2的加工基准。因此，通过一个磨削装置磨削工件W的外直径部分(轴主体Wa的凸缘Wb和大直径轴部分Wc的管状外周)以及锥面tl、t2。
[0129]更具体而言，参照图7A至7C，图7A示出了锥面tl、t2的磨削过程，图7B示出了工件W的外径部分Wb、Wc的磨削过程，图7C示出了工件W的外径部分Wb、Wc和锥面tl、t2的并行磨削过程。如图所示，并行放置两工件W，通过控制装置7按照图7A至7C所示的次序执行磨削过程，工件W的外径部分Wb、Wc以及锥面tl、t2能通过一个磨削装置被磨削。因此，与实施例1相比，所使用的磨削装置的数量可进一步减少。
[0130]其他配置和操作与实施例1相同。
[0131]实施例1至4仅表示实施本发明的优选实施例的实例，本发明并不局限于这些实施例，在本发明的特定范围内可进行各种改变和各种改进。
[0132]在实施例1至4中，对于图8A所示的有凸缘的棒形工件W而言，可以根据图SB和8C中所示的两个或三个连续的尖锥面tl、t2或tl、t2、t3解释凸缘Wb的拐角部T的无心磨削，但是本发明的无心磨削技术不仅可应用于凸缘Wb的内侧位置上的这种锥面，还可应用于轴主体Wa或凸缘Wb的外侧位置、轴主体Wa的大直径轴部分Wc的端部、或其他位置上的任何连续锥面。
[0133]另外，除了实施例1和4中磨削连续的两个锥面tl、t2、或实施例2和3中磨削连续的三个锥面tl、t2、t3、或磨削四个或更多个连续锥面以外，本发明通过使用其轮廓与这些锥面对应的磨削轮还可应用到与实施例1至4原理相同的情况下。
[0134]尽管在附图中未详细显示，但对于具有多个(四个或更多个)连续锥面的工件而言，如果无心磨削相邻锥面相交处的边界边缘，在工件正被支撑并旋转时，使用其轮廓与工件的多个锥面相应且正在高速旋转的磨削轮1，相对地进给磨削轮I使其前进，从而同时磨削所有锥面，然后使磨削轮I在轴向上朝工件相对移动特定距离，从而进一步相对地进给磨削轮I使其前进。按次序重复执行这种操作，这样就能按次序地磨削所述多个锥面中的第二锥面以及随后的锥面，从而能磨削四个或更多个连续锥面。[0135]上面对本发明的具体典型实施例的详细描述仅用于阐释本发明的技术特征，本发明并不在狭义上受这些实例限制，应该从广义上解释为，本发明包括在本发明的实质和权利要求书的范围内进行的各种改变和改进。
【权利要求】
1.一种无心磨削锥面边缘的方法，用于无心磨削具有连续多个锥面的工件上的相邻锥面相交处的边界边缘，包括: 相对于被支撑且进行旋转的工件，相对地进给正以高速旋转的磨削轮并使其前进，从而同时磨削所有所述多个锥面，其中，该磨削轮具有与工件的所述多个锥面对应的轮廓；以及 使磨削轮在轴向上朝工件相对移动特定距离，接着相对地进给磨削轮并使其进一步前进，按次序重复执行这种操作，从而磨削所述多个锥面中的第二锥面和随后的锥面。
2.根据权利要求1的无心磨削锥面边缘的方法，用于无心磨削具有两个连续锥面的工件上的两个锥面相交处的边界边缘， 其中，磨削轮具有与工件的两锥面对应的轮廓且正在高速旋转，相对于正被支撑并进行旋转的工件，相对地进给该磨削轮并使其前进，从而同时磨削所述两个锥面；然后，使磨削轮在轴向上朝工件相对运动特定距离，接着进一步相对地进给磨削轮并使其前进，从而通过未使用的磨削面磨削所述两个锥面之一。
3.根据权利要求1的无心磨削锥面边缘的方法，用于无心磨削具有连续的三个锥面的工件上的相邻锥面相交处的边界边缘， 其中，磨削轮具有与工件的三个锥面对应的轮廓且正在高速旋转，相对于正被支撑并进行旋转的工件，相对地进给该磨削轮并使其前进，从而同时磨削所述三个锥面；然后，使磨削轮在轴向上朝工件相对运动特定距离，接着进一步相对地进给磨削轮并使其前进，从而通过未使用的磨削面磨削所述三个锥面中位于中间位置的锥面。
4.根据权利要求1至3中的任一权利要求的无心磨削锥面边缘的方法， 其中，工件被形成为具有凸缘的棒形构件，且使棒形构件的轴主体一端设置有同轴布置的大直径凸缘， 所述凸缘的拐角部由多个连续锥面形成。
5.根据权利要求4的无心磨削锥面边缘的方法，其中 通过托板和调节轮支撑预先被加工和磨削的工件的轴主体，并通过压紧构件压紧和支撑所述轴主体，从而支撑住所述工件并使其旋转。
6.根据权利要求4的无心磨削锥面边缘的方法， 其中，进给构件通过抵抗由调节轮和压紧构件支撑工件并使工件旋转而在工件上产生的推力并在轴向上进给工件，从而可实现对工件的轴向控制。
7.—种无心磨削锥面边缘的装置，用于无心磨削具有多个连续锥面的工件上的相邻锥面相交处的边界边缘，该装置包括: 托板，用于支撑工件的轴主体； 第一调节轮，该第一调节轮被驱动旋转，用于支撑工件的轴主体并使该工件旋转； 第二调节轮，该第二调节轮被驱动旋转，用于支撑工件的靠近锥面的位置并使工件旋转; 压紧构件，用于朝托板和第一调节轮压紧工件并支撑工件； 磨削轮，其被驱动旋转，用于磨削由所述第一调节轮和第二调节轮支撑并进行旋转的工件的锥面； 进给构件，用于在轴向上朝磨削轮相对地进给由所述第一调节轮、第二调节轮和托板支撑且进行旋转的工件；以及 控制构件，用于控制相互配合运行的第一调节轮、第二调节轮、压紧构件、磨削轮和进给构件； 其中，通过控制构件控制第一调节轮、第二调节轮、压紧构件、磨削轮和进给构件相互配合运行，从而执行权利要求1至6中的任一权利要求的无心磨削方法。
8.根据权利要求7的无心磨削锥面边缘的装置， 其中，压紧构件包括压紧辊和加压构件，所述压紧辊能接触工件轴主体的外周并在其上滚动，加压构件用于通过特定压紧力朝工件轴主体的外周推压该压紧辊。
9.根据权利要求7或8的无心磨削锥面边缘的装置， 其中，所述进给构件包括工件推进器和移动构件，该工件推进器能紧靠工件的后端面，该移动构件用于使工件 推进器在工件的轴向上移动。
【文档编号】B24B9/04GK103921182SQ201410011502
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2013年1月11日
【发明者】柚木雅人 申请人:光洋机械工业株式会社