滾壓工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于能夠圍繞曲軸軸線轉(zhuǎn)動的曲軸的軸承表面的拋光的滾壓工具，該滾壓工具具有拋光頭和支承輥頭，其中拋光頭具有拋光輥和安裝在拋光頭外殼中并支承拋光輥的壓力輥并且其中支承輥頭具有兩個安裝在支承輥外殼中的支承輥，曲軸能夠借助這兩個支承輥相對于通過拋光輥作用在曲軸上的滾壓力支承。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機例如汽車發(fā)動機已向著更小的發(fā)動機、更小的軸承和曲軸的更高的負載發(fā)展。高負載的軸承部分在混合摩擦狀態(tài)下工作，其中由發(fā)動機油構(gòu)成的潤滑油層不完全將曲軸軸承表面和反向運動表面互相隔開。用于降低燃油消耗而使用的啟停系統(tǒng)對軸承提出了另一負載，由于軸承表面高的形狀精度和低的表面粗糙度，能夠滿足存在的對軸承的提高的要求。
[0003]在曲軸的軸承座的最后加工中，現(xiàn)有技術(shù)大多使用帶材拋光，其中在油中運動的、表面具有剪切裝置的拋光帶剝蝕軸承表面的物質(zhì)并且由此改善軸承表面的表面質(zhì)量。這種方法的問題在于污染的油排放和拋光帶的磨損。
[0004]DE 10 2006 024 715 B4中已知一種用于加工曲軸的主軸承和連桿軸承的軸承座的方法，其中為了軸承表面的最后加工使用滾壓方法。對于該方法，使用拋光頭和支承輥頭作為滾壓工具，其中拋光頭具有拋光輥和安裝在拋光頭外殼中并支承拋光輥的壓力輥并且其中支承輥頭具有兩個安裝在支承輥外殼中的支承輥，在拋光過程中曲軸借助這兩個支承輥相對于通過拋光輥作用在曲軸上的滾壓力支承。
[0005]該滾壓方法相比用油的帶材拋光是環(huán)保的方法，因為不產(chǎn)生污染的油。此外，該方法還由于滾壓工具高的耐用壽命而成本低廉。然而在拋光的實際使用中，偶爾觀察到拋光輥出現(xiàn)的軸向的螺旋狀運動，會發(fā)生拋光輥和/或曲軸的引導(dǎo)件的損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的目的在于提出一種滾壓工具，在其應(yīng)用于曲軸軸承的拋光時盡可能消除或者相比于使用傳統(tǒng)的滾壓工具至少極少出現(xiàn)拋光輥或曲軸的引導(dǎo)件的損壞。
[0007]該目的通過開頭限定類型的滾壓工具實現(xiàn)，其中拋光輥所有側(cè)面引入輥保持架中并且其中拋光頭具有拋光頭框架，拋光頭框架中拋光頭外殼以能夠圍繞垂直于曲軸軸線并平行于拋光輥的工作側(cè)上的切線的第一轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的方式安裝和/或其中支承輥頭具有支承輥框架，支承輥框架中安裝能夠圍繞垂直于曲軸軸線和平行于第一轉(zhuǎn)動軸的第二轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動并能夠圍繞垂直于曲軸軸線和垂直于第一轉(zhuǎn)動軸的第三轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的支承輥外殼。
[0008]當(dāng)滾壓工具相對于曲軸的通過滾壓加工的軸承表面正確對齊時，曲軸軸線和滾壓工具的輥(也即拋光輥、壓力輥和兩個支承輥)的轉(zhuǎn)動軸，互相平行對齊并且在輥上不產(chǎn)生不可靠的大的軸向力。待加工的軸承表面可以是主軸承和連桿軸承的軸承座。還可以拋光其他區(qū)域，例如曲軸的末端上的轉(zhuǎn)動軸承座或其他軸的軸承表面。曲軸的軸承表面具有至少接近圓柱形的形狀。與直的圓柱側(cè)面不同還可以設(shè)置略微凸形(球形)或者略微凹形的面。主軸承對準(zhǔn)曲軸軸線，連桿軸承的軸平行于曲軸軸線對齊并且通過曲柄臂徑向上與曲軸軸線間隔。
[0009]根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的滾壓工具中，拋光輥引入一件式成型的輥保持架中。在該輥保持架中，用于拋光輥的軸向的端面的兩個滑動面和用于拋光輥的側(cè)面的相對的區(qū)域的兩個滑動面精確固定地互相對齊。在多件式的引導(dǎo)件中可能發(fā)生的調(diào)節(jié)公差因此不會產(chǎn)生。輥保持架因而通過在拋光頭中準(zhǔn)確的和簡單的安裝有助于拋光輥的按照規(guī)定的對齊。
[0010]此外，拋光頭和/或支承輥頭具有轉(zhuǎn)動軸。也即，兩個頭的至少一個的輥外殼以能夠轉(zhuǎn)動的方式安裝。還可以是兩個頭的輥外殼都能轉(zhuǎn)動，以便于相對于曲軸校正這些頭的方向的偏離。
[0011]設(shè)有轉(zhuǎn)動軸的拋光頭具有拋光頭框架，拋光頭框架中安裝能夠圍繞垂直于曲軸軸線并平行于拋光輥的工作側(cè)上的切線的第一轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的拋光頭外殼。拋光輥的工作側(cè)可以理解為在使用滾壓工具時與軸承表面相切的線。例如在曲軸軸線水平對齊并且拋光輥設(shè)置為平行于曲軸軸線在曲軸上垂直時，第一轉(zhuǎn)動軸是水平的轉(zhuǎn)動軸，這樣拋光輥能夠轉(zhuǎn)動并能夠平行于曲軸軸線對齊。要么在滾壓前圍繞第一轉(zhuǎn)動軸固定對齊要么在滾壓時使其自行對齊。
[0012]在有利的實施方式中，拋光頭框架可以代替根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的拋光頭外殼安裝在滾壓工具的工具臂中。
[0013]類似上述拋光頭，也可以成型能夠轉(zhuǎn)動的支承輥頭，這樣支承輥的轉(zhuǎn)動軸可以平行于待加工的曲軸區(qū)段的軸對齊。理想對齊的支承輥可以理想地支承曲軸，不會使加工后的曲軸發(fā)生不允許的變形。支承輥頭的支承輥頭外殼中安裝兩個具有互相間隔的平行的轉(zhuǎn)動軸的支承輥。支承輥頭外殼以能夠再次在支承輥框架中圍繞第二轉(zhuǎn)動軸和第三轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的方式安裝。第二轉(zhuǎn)動軸垂直于曲軸軸線并平行于拋光輥的工作側(cè)上的切線對齊。通過圍繞第二轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，消除或者最小化兩個支承輥相對于曲軸軸線的傾斜。通過圍繞第三轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動，支承輥的平行的轉(zhuǎn)動軸所在的平面這樣轉(zhuǎn)動，即平行的轉(zhuǎn)動軸平行于曲軸軸線延伸。也即，通過圍繞第三轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動，消除或者最小化支承輥相對于曲軸的傾斜。
[0014]根據(jù)另一設(shè)計，第一轉(zhuǎn)動軸成型為拋光輥的工作側(cè)上的切線，其中切線軸向上位于拋光輥的中間。該構(gòu)造中，轉(zhuǎn)動軸結(jié)構(gòu)上設(shè)置在軸承表面上，拋光輥應(yīng)該相對于軸承表面對齊。由此實現(xiàn)了軸承表面和拋光頭之間的直接機械連接。在第一轉(zhuǎn)動軸的該構(gòu)造中，拋光頭可以自動調(diào)整，其中利用拋光輥相對于軸承表面和曲軸軸線傾斜產(chǎn)生的扭矩，以便于拋光頭和拋光輥以優(yōu)選的方式平行于曲軸軸線對齊。
[0015]對此可替代地第一轉(zhuǎn)動軸“A”成型為通過曲軸延伸的割線，其到拋光輥的工作側(cè)上的切線的最大間距小于10毫米。在該構(gòu)造中，拋光頭如同在之前描述的構(gòu)造中突出到待加工的軸承表面上。該突出距離與杠桿作用和增大的、導(dǎo)致轉(zhuǎn)動運動的扭矩有關(guān)。由于滾壓工具中限制的可用位置，最大突出距離限定為大約10毫米。
[0016]根據(jù)另一設(shè)計，第二轉(zhuǎn)動軸“B”成型為通過曲軸延伸的割線，該割線通過支點或者接近曲軸的支點在支承輥上延伸。對此，“接近”可以理解為少量的，最大大約10毫米的偏離。支承輥頭根據(jù)其功能部分包圍支承件的位置上的曲軸。寬松的包圍通過杠桿效應(yīng)使得支承輥頭安全地轉(zhuǎn)動。因此力求寬松的包圍或突出。對突出的長度數(shù)值的物理限定構(gòu)成了與支承輥頭相對的拋光頭。
[0017]在另一變體中，輥保持架具有條形的開口，開口在輥保持架的遠離拋光頭的一側(cè)的寬度小于拋光輥的直徑。這里通過輥保持架在拋光頭中包圍拋光輥。由此不受拋光頭空間上的位置的影響防止了拋光輥的意外脫落。為了更換拋光輥必須拆下輥保持架并重新安裝以及調(diào)整新的拋光輥。在拋光頭具有合適的安裝位置時，也可以使用輥保持架，拋光輥可以插入輥保持架的條形的開口中而不必拆下輥保持架。例如輥保持架只在其下側(cè)，靠近曲軸設(shè)置的一側(cè)具有突出部，該突出部防止拋光輥從拋光輥頭脫落。
[0018]在有利的實施方式中，拋光頭和支承輥頭能夠通過至少一個接合部件互相連接。由此連接的部件構(gòu)成了具有互相固定的空間關(guān)系的機械單元。由此拋光頭和支承輥頭間的相對的位置度公差小。接合部件例如是在支承輥頭上固定的螺栓，該螺栓成型為用于插入拋光頭中的中心孔中。滾壓工具在設(shè)計方案中成型為夾鉗狀的、具有兩個通過鉸鏈互相連接的工具臂的工具。在此支承輥頭在工具臂上固定而拋光頭在另一工具臂上固定。鉸鏈和工具臂在此用作第一接合部件而螺栓作為另一接合部件。例如還可以將彈簧和槽設(shè)置為接合部件。
[0019]拋光輥優(yōu)選具有圓柱形的形狀并具有Imm到20mm之間的直徑和大于軸承表面的寬度的長度。直徑為幾毫米大的細的圓柱輥也稱作銷。以拋光方法在加工過程中加工軸承表面的總寬度，其中通過單獨的曲軸轉(zhuǎn)動并且根據(jù)一次拋光產(chǎn)生平坦的軸承表面。拋光輥側(cè)面的突出到軸承表面上的距離盡可能小，因為在軸承表面和曲柄臂之間只存在極小的間距并且在該間距中必須設(shè)置拋光頭和輥保持架的軸向引導(dǎo)器的活動余地。當(dāng)拋光過程中為拋光輥設(shè)置彈性撓度時，例如就選擇小的拋光輥的直徑。
[0020]根據(jù)另一設(shè)計方案，壓力輥和支承輥對應(yīng)于待加工的軸承表面的圓柱形的球形或者凸形的構(gòu)造具有圓柱形的凸形或球形的周面。軸承表面視覺上具有圓柱形的形狀，該形狀可以在構(gòu)造上設(shè)計為圓柱形的。在這種情況下，為了適合軸承表面，支承輥和壓力輥也設(shè)計為圓柱形的。例如由于軸承潤滑的原因，軸承表面也可成型為球形或者凸形。圓柱側(cè)面的這種差異視覺上幾乎不可察覺，因為彎曲通常十分小，例如在滾壓寬度為20mm時為5μπι。支承輥和壓力輥在這種情況下具有逆向軸承表面彎曲的周面，即在球形軸承表面的情況下具有凹形彎曲的周面，或者在凹形彎曲的軸承表面情況下具有凸形彎曲的周面。壓力輥的周面輪廓由此通過滾壓力轉(zhuǎn)移到拋光輥上，拋光輥彈性彎曲適應(yīng)于壓力輥的周面。
[0021 ]對于輥保持架，優(yōu)選使用具有良好滑動能力的材料，因為拋光輥有時沿著輥保持架引導(dǎo)到接觸面上。由于良好的滑動能力可以得到，輥保持架盡管這樣接觸但是僅緩慢地磨損。為此青銅、未硬化和硬化的鋼是合適的材料。還可以使用其他材料和涂層，例如纖維增強的塑料。
[0022]拋光輥由硬度高于待加工的軸承表面的材料制成。由此避免了在拋光方法中拋光輥的變形和疲勞。拋光輥可以例如由硬化的鋼或者硬金屬制成。還可以使用其他材料和涂層，例如陶瓷的材料和涂層。
【附圖說明】
[0023]下面借助附圖詳細闡述本發(fā)明。附圖中示出了:
[0024]附圖1示出了曲軸上的拋光頭和支承輥頭
[0025]附圖2示出了滾壓工具
[0026]附圖3以立體圖示出了拋光頭
[0027]附圖4示出了輥保持架
[0028]附圖5示出了拋光輥
[0029]附圖6以第一立體圖示出了支承輥頭
[0030]附圖7以其他視圖示出了根據(jù)附圖6的支承輥頭
【具體實施方式】
[0031]附圖1以垂直