[发明专利]用于高精度无心磨削具有高表面品质的轴部件的方法和磨削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高精度无心磨削具有高表面品质的轴状工件的方法和磨削工具，轴状工件特别是指用于液压缸或气动缸的活塞柱塞、减震器部件以及活塞杆。

背景技术

对于高精度磨削的、具有高表面品质的轴部件在本发明的范围内应当认为是如下的轴状部件，其表面品质和圆度公差处在大约1μm以及以下。特别是对于压力缸所用的活塞柱塞、减震器部件以及活塞杆，在形状公差和表面品质方面提出非常高的要求，这种要求出于对在使用中极为可靠的运行的追求而实现。于是，例如在减震器中的轴状的减震器部件中设置有密封元件，密封元件在减震器部件的表面上滑动并且必须确保从内向外以及从外向内的可靠密封。对于活塞柱塞要达到这种高质量要求主要是因为：在表面品质和形状公差较差的情况下，相比于上面提到的情况，运行表现变差。

已知的是，所需的表面品质和形状公差通过利用已知磨削盘的磨削无法实现，这种磨削盘在高表面品质的同时还应当需要适当的切削功率。尽管很多这种轴部件的件数需要量很大，但还是应当高性价比地而且以尽可能短的周期来制造，但是在已知的方法和机器中，以如下方式在高切削功率与高表面品质之间达成折衷：利用传统的磨削机以相对高的品质产生很高的切削功率，而所需的高表面品质在布置于磨削机后面的另一机器中以超细加工工艺产生。即使能够设想组合式的机械，其在第一站实现磨削，以及在第二站实施超细加工工艺，仍总是存在重大缺陷：工具必须通过至少两个加工站，进而由于这种变换而在制造精度方面出现损失。当在两个不同的制造机械上进行制造时：a)需要较高的占位需求，b)额外花费明显更高，以及c)额外在两个机器之间需要相应的操作系统。

在各道工序之间，一般必须额外地设置缓冲存储器，这进一步提高制造成本。

为了仍能够在工件制造中实现(低)制造成本以及短而简单的材料流，按照已知方式需要的是：将制造步骤的数目降至最低。由此，在已知的机器和制造方法中，以在表面品质和形状公差方面至少对于一系列应用令人满意的精度来实现轴状工件相对成本低廉的制造。这特别是通过无心磨削来实现。在无心磨削中，轴状的构件通常在通过式方法(Durchlaufverfahren)中来加工。但是，前面提到的甚至还低于1μm的精度范围在此无法实现。

这种无心磨削机的基本结构在侧视图中示例地以图4示出。在此，需要磨削的工件静置在也称为标尺的托架上，并且在调节盘和相应与该工具处于接合中的磨削盘之间被磨削。因为磨削盘和调节盘以相反方向转动，则通常在直径方面比调节盘更大的磨削盘能够相应地磨削工件。这种稳定的无心磨削机例如像由申请人的JUPITER系列机型的机器那样已知。

为了实现不同的磨削任务，一方面达到尽可能高的削除功率，以缩短周期，另一方面实现良好的表面品质，例如在G8904986.1中已知一种由彼此挨着成行排列的而且在轴向上彼此相对夹紧的磨削盘集合成磨削盘组件的磨削工具，其中，磨削衬层基于一种且为同种磨削介质的不同粒度按照各个盘彼此不同地构造。

在DE29516264U1或DE19533836B4中，介绍了一种磨削盘，其中，在其磨削衬层内部，衬层组分的物理特性在轴向上是不同的并且进而与在轴向上不同的磨削负荷相匹配。这以如下方式实现：颗粒的密集度沿轴向能改变地(优选能直线式改变地)构造。由此，磨削衬层的磨削表现应当与工件需要磨削的量相匹配。

在DE3811584A1中介绍了一种用于深磨的磨削盘，其中，磨削盘的不同的表面分段承担不同任务。在已知的磨削盘中，在顾及到不同的载荷的情况下以不同方式构造磨削面的各部分，具体而言是在分段中所应用的金刚石粒径及其密集度方面以不同方式构造。由此，主要切削工作应当由磨削盘-磨削面的在进给方向上首先发生接合的部分来承担，而后面跟着的部分应当尽可能决定表面品质。这应当以具有粗粒金刚石的区域和具有细粒金刚石的跟在后面的区域来实现。

在DE2462847C2中已知一种用于珩磨加工的方法以及一种用于执行所述方法的珩磨机，其中，借助具有锥形及圆柱形磨削区域的工具特别是能够磨削出孔。这种工具在锥形区域中以高效率进行切削并且在圆柱形的调整出成品规格的区域中产生所希望的表面。切削衬层在锥形区域中为了实现较高的削除功率而比圆柱形的区域具有较为粗糙的品质。

由此，基于上面介绍的现有技术，已知的是：在唯一的磨削盘内部，与磨削要求相对应地改变磨削颗粒的密集度和尺寸，以便利用一个磨削盘实现不同的磨削任务。另外，由现有技术已知的是：使用如下的磨削盘，其具有用于实现高削除功率的锥形分段以及用于实现相应表面品质的圆柱形分段。

发明内容