[发明专利]用于精整加工旋转对称的工件区段的精整方法和精整装置

说明书

背景

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于在工件上对旋转对称的工件区段进行精整加工的精整方法以及一种根据权利要求9的前序部分所述的被设置用于实施该方法的精整装置。

精整也被称为超精整，它是一种利用非定型刀刃进行切削的精整加工方法。通过精整可以在工件如曲轴、凸轮轴、传动轴或其它用于动力机器和做功机器的构件上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的精整工具(精整石或精整带)被压紧到待加工的周缘面上。为了产生对于材料去除所必需的切割速度，使工件围绕其工件轴线旋转。在精整的一些方法变型中，同时在工件与贴靠在周缘面上的精整工具之间产生平行于工件轴线振动的相对运动。通过工件的旋转运动和叠加的振动运动的组合，可以产生所谓的交叉磨削花样，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主轴承或连杆轴承，或者是凸轮轴轴承。

与磨削不同，精整是热中性的加工方法，按照该加工方法，没有布满微裂纹或表面张力的软表皮产生。精整常常在磨削加工之后被用作加工链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重比率并且改善轴向方向和周缘方向有关圆度和短波误差的构件几何结构。

磨削在此是最后的成型加工操作。在磨削时已知机器控制的磨削工具的几何形状，从而可以根据由机器控制引起的工具导向通过磨削构造工件轮廓。这种成型加工的前提条件是要对磨削工具进行定期校准和测量。但是磨削加工通常不能够实现通过精整加工可实现的表面性能。

例如在带式精整时将研磨性的精整带利用具有适当设计的硬质、软质和/或柔性的模具插入件的压紧装置以规定的压紧力(例如在50N和500N之间)压到待加工的工件区段上，由此来实现通过精整产生的有利的表面性能。在该种情况下，例如通过设定液压致动器的液压压力来控制压紧力。通过由此在精整带和工件表面之间产生的单位表面压力(通常在0.05和2N/mm²之间)实现所希望的材料去除以及精细的表面结构。带式精整加工以力受控和停留时间受控的方式进行，从而使得加工结果尤其是压紧力和加工时间的函数。

与之相反，加工位置的所产生的几何形状主要取决于初加工即前面的磨削加工。无论沿着轴向方向还是沿着切向方向都保持整体的几何形状造型，必要时可以沿着切向和轴向方向仅仅减小高等级的波纹度。

因此必须适当设计磨削加工，从而在磨削加工结束时没有残留无法通过精整消除的形状误差，例如也被称为多边形的低等级的波纹度。避免在磨削加工期间的形状误差并且在磨削加工结束时获得最终所需的整体的同心度品质的可行方案是：在磨削加工中将进给参数限定为相当小的值。由此通常必须忍受相当长的初加工时间。

目的和解决方案

在该背景下，本发明的目的在于，提出一种用于精整加工的所述类型的方法，在至少保持被加工的工件的最终质量相同的情况下，所述方法可以实现对工艺链即磨削-精整的成本优化。另一目的是提出一种适于实施所述方法的精整装置。

为了实现该目的，本发明提出一种具有权利要求1所述特征的精整方法。此外，提出了一种具有权利要求9所述特征的精整装置。

有利的改进方案在从属权利要求中给出。所有权利要求的内容都援引为说明书的内容。

在根据要求保护的本发明的精整方法中，确定与压紧力成比例的力信号，并且在精整方法的至少一个阶段期间根据力信号对精整工具的进给路径进行控制。

术语“进给”在此系指精整工具沿着待加工的工件区段的方向的做功运动，或在运动方向反向的情况下系指用于分离精整工具与工件区段的回程运动。在要求保护的本发明中，为了该运动规定有位移控制或位置控制。由此可以通过精整加工还在待加工的工件区段上减小沿着周缘方向的较低等级的形状误差。因此，精整加工在一定程度上不仅可以用于改善由初加工阶段产生的微型结构，而且可以用于改善宏观结构即用于成型。术语“微型结构”在此主要是指那些形态异常，即特别是圆度、短波纹的或高波纹的形状误差以及粗糙度，它们也可以通过常规的精整方法得以改善。而术语“宏观结构”还指代沿着周缘方向(多边形)低波纹的形状误差，它们通常不能够通过精整来改善。