用于借助磨削來測量和產(chǎn)生工件外部額定輪廓的方法和磨削機的制作方法
【專利摘要】介紹了一種用于測量和產(chǎn)生曲軸(3)的特別是銷軸承軸頸(2)的外部額定輪廓(10)的方法以及一種用于執(zhí)行所述方法的磨削機。首先，通過在至少兩個彼此間隔的、橫向于相應(yīng)的工件區(qū)域的縱向伸展延伸的、處在磨削盤接合區(qū)域中的測量平面中借助測量裝置(1)的檢測來測量工件上的實際輪廓。測量平面借助工件區(qū)域與測量裝置之間沿Z軸方向相對于磨削盤沿其Z軸方向的運動的相對運動而產(chǎn)生。將來自不同的彼此間隔的測量平面的測量值傳輸給用于磨削盤(5)的進給的CNC控制裝置，其中，CNC控制裝置以如下方式得到控制，使得必要時存在的與額定輪廓的偏差得到修正，相應(yīng)的工件區(qū)域的額定輪廓以針對工件區(qū)域的相應(yīng)測量平面檢測到的測量值為基礎(chǔ)得到適應(yīng)性地磨削。
【專利說明】
用于借助磨削來測量和產(chǎn)生工件外部額定輪廓的方法和磨削機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于借助磨削來測量和產(chǎn)生工件外部輪廓的方法以及涉及一種用于執(zhí)行上述方法的磨削機。
【背景技術(shù)】
[0002]直接在加工期間(也就是特別是也在磨削期間)，在對磨削過程進行相應(yīng)適應(yīng)性控制的情況下，根據(jù)當(dāng)前情況測得的工件尺寸對工件區(qū)域進行連續(xù)測量的在線測量是已知的。特別是在對軸部件(在此特別是曲軸上的支承部位)進行磨削加工時，例如使用MarpossS.P.A公司或德國JEN0PTIK工業(yè)計量有限公司的測量裝置。
[0003]于是，由DE 694 13 041 T2已知的是Marposs S.p.A公司的用于監(jiān)控直線參量的測量傳感器。對于用來測量孔的內(nèi)直徑還有外直徑已知的測量裝置具有能夠運動的、呈球形元件形式的感應(yīng)器，其中，設(shè)置有附加的元件，所述元件將偏轉(zhuǎn)傳遞給球狀元件。在此，工件就其在外部面或內(nèi)部面上的接觸區(qū)域中的直徑而言得到測量，外部面或內(nèi)部面基本上處在相對于需要測量的構(gòu)件的縱向成直角的平面內(nèi)。在已知的測量裝置中，球形的元件與如下的止擋面發(fā)生接觸，所述元件能夠在該止擋面上沿斜向運動，其中，止擋面在橫截面中呈凹形地設(shè)計，這用作針對球形元件的底座并且將所述元件沿斜向引導(dǎo)。各需要測量的直徑的測量平面被定義為參照位置。
[0004]另外，在DE33 36 072 C2中介紹了一種用于測量直線尺寸的探測裝置，所述探測裝置同樣由Marposs S.p.A公司申請。同樣在這里，借助針對外部尺寸還有內(nèi)部尺寸的已知探測頭在垂直于需要測量的完成制造的工件分段的縱軸線的平面內(nèi)進行測量。并未介紹對諸如圓度偏差的形狀偏差的測量。
[0005]在JEN0PTIK公司的M0V0LINE在線測量技術(shù)項目中，介紹了用于測量經(jīng)加工的工件區(qū)域的較大尺寸以及用于連續(xù)測量上述尺寸的在線測量技術(shù)，用以根據(jù)所測得的工件參數(shù)對磨削過程進行適應(yīng)性控制，以及介紹了選擇性地將上述測量裝置用于監(jiān)控圓度，其中，圓度在加工過程結(jié)束時得到測量(此處參見測量系統(tǒng)DF500或DF700，第15頁)。在已知的測量系統(tǒng)中，同樣介紹了:為了確定外直徑，利用兩個測量頭按照在線測量的方式工作。但是在這里，形狀測量也是在磨削或磨削工藝步驟結(jié)束之后方可執(zhí)行，而不能用于適用性控制。
[0006]針對特別是在磨削工業(yè)中、例如在曲軸及其支承件的制造中對于精確度不斷提高的要求，不再僅僅是:以最高精度關(guān)注所需的額定尺寸在盡可能小的公差范圍內(nèi)實現(xiàn)，而是需要:將需要磨削的工件區(qū)域、特別是曲軸的同心支承部的支承部位的形狀偏差(例如圓度)降至最低。這種要求主要存在于制造高精度軸分段時。
[0007]在之前介紹的已知的技術(shù)方案中，存在如下問題，特別是對需要磨削的工件區(qū)域的直徑的測量優(yōu)選始終在磨削盤的中心進行，這例如也對應(yīng)需要磨削的支承部位的中心或工件區(qū)域的中心。在一定部位進行測量的位置被稱為測量軌跡，也就是在所介紹的情況下，測量軌跡沿軸向、在磨削盤寬度上看，處在磨削盤的中心。當(dāng)例如在磨削區(qū)域中設(shè)置有潤滑孔或者在磨削時使用中心架的話，則測量軌跡也偏心地布置，也就是被偏心地測量。
[0008]當(dāng)在已知的系統(tǒng)中，在磨削之后對圓度或圓度偏差執(zhí)行測量的話，則在任何情況下都不能對當(dāng)前的工件產(chǎn)生影響。當(dāng)需要磨削的工件區(qū)域相對于圓柱形發(fā)生偏差或者所述區(qū)域需要有意地呈錐形或球形或凹形地磨削時，已知的所介紹的測量系統(tǒng)無法提供足夠精確的測量結(jié)果，以便以此為基礎(chǔ)獲得最高精確度的磨削效果，這是因為測量值的檢測僅沿測量軌跡進行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的在于，提出一種方法和一種磨削機，借助其在在線測量的過程中，在磨削期間，既檢測需要磨削的工件的尺寸也檢測其形狀，額定形狀基于所檢測的測量值能夠得到適應(yīng)性修正。
[0010]所述目的借助具有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的方法以及借助具有權(quán)利要求13的特征的磨削機來實現(xiàn)。適當(dāng)?shù)母倪M方案分別在從屬權(quán)利要求中得到限定。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，利用所述方法對工件(特別是曲軸)的至少一個區(qū)域的外部額定輪廓就尺寸和形狀方面進行測量，也在尺寸和形狀方面通過在磨削中心利用CNC控制裝置借助磨削盤的縱磨和橫磨來產(chǎn)生外部額定輪廓。在此，首先測量工件或工件區(qū)域上實際的輪廓。具體而言在至少兩個彼此間隔的、橫向于相應(yīng)的工件區(qū)域的縱向伸展延伸的、處在磨削盤接合區(qū)域中的測量平面中的尺寸和形狀的測量值借助測量裝置檢測。至少兩個測量平面借助工件區(qū)域與測量裝置之間沿Z軸方向相對于磨削盤沿其Z軸方向的運動的相對運動而產(chǎn)生。這意味著，一方面測量裝置沿需要磨削的工件區(qū)域的縱向延伸的軸向在所述工件區(qū)域上運動，具體而言，當(dāng)磨削盤固定安置時，另一方面也可行的是，測量裝置固定安置并且工件相對于測量裝置運動。磨削盤本身在此能夠在Z軸方向上沿需要磨削的工件區(qū)域運動;但也可行的是，使用具有如下寬度的磨削盤，使得整個需要磨削的工件區(qū)域按照橫磨的方式能夠在無需使磨削盤沿其Z軸方向運動的情況下就得到磨削。經(jīng)磨削的工件區(qū)域在至少兩個測量平面上關(guān)于尺寸和形狀的測量值傳輸給CNC控制裝置。CNC控制裝置基于上述測量值以如下方式控制，使得(具體是指在尺寸和形狀方面的)可能存在的與額定輪廓的偏差得到修正，并且相應(yīng)的工件區(qū)域的額定輪廓以針對工件區(qū)域的相應(yīng)測量平面所檢測的測量值為基礎(chǔ)得到適應(yīng)性地磨削。在這里，適應(yīng)性磨削應(yīng)當(dāng)理解為，按照在線測量的方式，對需要磨削的工件的尺寸還有形狀持續(xù)地或者間歇地加以測量并且輸入控制裝置，其中，控制裝置以如下方式構(gòu)造，使得控制裝置能夠以上述測量值為基礎(chǔ)在尺寸還有形狀(例如需要磨削的工件分段的圓度)方面適應(yīng)性地進給。由此確保:需要磨削的工件區(qū)域在尺寸和形狀(特別是圓度)方面的質(zhì)量明顯比利用已知的磨削和測量方面能夠制造的工件更好。
[0012]利用根據(jù)本發(fā)明的方法，能夠在磨削期間沿軸向在磨削盤寬度上調(diào)整測量軌跡，使得在磨削期間對整個外部輪廓加以檢測，與外部輪廓相對應(yīng)的測量值能夠輸入用于進給磨削盤的控制裝置中，使得能夠持續(xù)對形狀偏差予以修正，也就是自動補償。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的方法主要能夠用在擺動行程磨削中，擺動行程磨削用于磨削特別是曲軸的銷軸承。在這里，首次在在線測量的范圍內(nèi)在軸承的直徑還有形狀以及在例如圓柱形、圓錐形的形狀的形狀容差方面或其偏差方面或者相應(yīng)的軸承軸頸的球形或凹形的形狀方面，具體而言能夠以在軸承寬度上進行測量的方式來執(zhí)行對銷軸承的磨削。為了實現(xiàn)最高精度的額定輪廓，即便在磨削銷軸承時，執(zhí)行的是以沿多條測量軌跡所測定的測量值為基礎(chǔ)來實施的適應(yīng)性的磨削。
[0014]在優(yōu)選的構(gòu)造方案中，其中，測量裝置沿Z軸方向相對于需要磨削的工件運動，測量裝置與磨削盤的寬度相關(guān)地、也就是與需要磨削的工件的幾何縱軸線相關(guān)地自動行駛。在需要磨削的工件上需要測量的測量軌跡或測量平面的數(shù)目根據(jù)所要求的精度進行適配，并且也根據(jù)需要測量的外部輪廓的額定形狀進行適配。
[0015]優(yōu)選的是，諸如圓度、圓柱形性質(zhì)、圓錐形性質(zhì)、球形性質(zhì)和/或凹形性質(zhì)的形狀偏差借助兩個在工件區(qū)域中間隔得最遠的測量平面來測量，進一步優(yōu)選測量平面在整個測量區(qū)域中無級地調(diào)整。這具有如下優(yōu)點，針對各任意的測量目的以及針對各任意的額定輪廓能夠任意地確定出需要測量的測量平面或其彼此間間距的數(shù)目。為了可靠地測定軸分段上的球形或凹形，至少設(shè)置在三個測量平面中的測量。
[0016]進一步優(yōu)選的是，測量裝置在磨削芯軸尾座上相對于磨削芯軸尾座在X方向位置固定而相對于磨削芯軸尾座在Z方向上能夠移動地布置，磨削芯軸尾座能夠沿Z軸方向移動，使得同樣在能夠個別地而且無級地根據(jù)精度和需要磨削的額定外部輪廓來調(diào)整各所希望的測量平面或測量軌跡。
[0017]優(yōu)選的是，測量裝置的運動借助優(yōu)選能自由編程控制的電驅(qū)動裝置來執(zhí)行。利用能自由編程的控制裝置使測量裝置和根據(jù)本發(fā)明的方法的靈活性獲得很高的自由度，并且形成針對極為不同的需要磨削的外部額定輪廓上的應(yīng)用基礎(chǔ)。
[0018]優(yōu)選同樣可行的是，測量裝置沿Z方向以液壓或氣動的方式運動。液壓或氣動的驅(qū)動裝置針對測量裝置運動的使用或者能夠自由編程的電驅(qū)動裝置的使用根據(jù)相應(yīng)的使用目的以及根據(jù)所要力求的實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的機械成本范圍來適配。
[0019]優(yōu)選的是，如在線測量的情況那樣，在磨削期間進行測量。優(yōu)選的是，在精磨期間執(zhí)行在線測量。而同樣可行的是，為了測量，中斷磨削盤前移，在完成測量之后，繼續(xù)進行磨削過程，其中，磨削盤以如下時長保持在停留位置中，直至測量過程結(jié)束。另外可行的是，在完成磨削之后才在至少兩個測量平面中檢測測量值，并且在整體上評估工件的被測輪廓，該結(jié)果在磨削下一個工件時，必要的話憑借針對輪廓處理輸入控制裝置的修正而借助對磨削盤的CNC控制得到顧及。
[0020]通常，特別是針對軸承軸頸需要的是，外部額定輪廓稍微與理想的圓柱形有所偏差。通常這種形狀偏差在承重技術(shù)上以及潤滑技術(shù)上通過構(gòu)件的使用目的來確定。
[0021]在這種相對于圓柱形相對較小的偏差下，所述偏差由于磨削盤在水平平面內(nèi)繞以CNC軸控制的軸樞轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。在此，水平平面相對于工件中軸線沿水平延伸。憑借根據(jù)本發(fā)明的方法，在這種情況下，以如下數(shù)目的測量平面沿需要磨削的工件區(qū)域的沿軸向的縱向延伸進行測量，使得外部額定形狀能夠以所需的高精度實現(xiàn)，與此相應(yīng)地，借助CNC控制裝置對磨削盤在其朝向工件區(qū)域的進給方面加以控制，用以產(chǎn)生所述外部額定形狀。工件區(qū)域的額定形狀一般借助輸入CNC控制裝置中的磨削程序來磨削，其中，基于對工件區(qū)域的外部額定形狀的測量來對磨削程序執(zhí)行適應(yīng)性匹配，這意味著，將修正方案或修正函數(shù)輸入磨削程序中，由此在磨削期間，還能夠進一步降低所產(chǎn)生或疊加的誤差。
[0022]優(yōu)選的是，同樣可行的是，需要磨削的工件區(qū)域的額定形狀借助事先與要實現(xiàn)的額定形狀相對應(yīng)地利用校準盤校準的磨削盤來產(chǎn)生，通過重新校準磨削盤而以修正的方式磨削工件區(qū)域。這意味著，根據(jù)本發(fā)明的方法在存在校準盤的情況下仍然可以使用，使得也借助常規(guī)而高精度地校準磨削盤，能夠在需要磨削的工件區(qū)域的尺寸和形狀方面實現(xiàn)相應(yīng)的精度，方式為:尺寸和形狀在精度方面相對于已知方案顯著改善或提高。
[0023]憑借根據(jù)本發(fā)明的方法，則能夠?qū)μ貏e是曲軸的軸承的圓柱形、圓柱形或球形或凹形的形狀在軸承寬度上在磨削機上進行磨削期間就已經(jīng)不僅精確測量，而且還直接通過借助磨削程序的有針對性的適應(yīng)性干預(yù)措施和修正也加以修正。在已知的方法中，則需要:必須為此首先在外部測量曲軸。在工件磨削完成的情況下，如果不是支承部位被磨削得過小的話，也不再能夠修正形狀偏差，使得曲軸報廢。
[0024]這種缺陷在曲軸具有大尺寸的情況下越發(fā)明顯，這通常涉及的是針對載重汽車發(fā)動機或靜態(tài)柴油發(fā)動機組的曲軸的情況。特別是當(dāng)磨削較大的曲軸時，對于制造曲軸時的周期要求在量值上不像生產(chǎn)小型構(gòu)件那樣嚴格。由此，精細化的測量同樣根據(jù)本發(fā)明在多個測量平面內(nèi)執(zhí)行，這雖然稍微提高了加工時間，但是這也有助于顯著提高成品構(gòu)件的質(zhì)量。特別是大型曲軸在初步制造之后價值就已經(jīng)比較高，通常價值幾百至數(shù)千歐元。在磨削之前的工序中坯件的制造越復(fù)雜越昂貴的話，根據(jù)本發(fā)明的方法的助益就越大。這特別是適用于小批量的特制曲軸。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選構(gòu)造方案中，需要磨削的構(gòu)件的高質(zhì)量以及很窄的尺寸和形狀容差通過如下所述實現(xiàn):
[0026]與需要生產(chǎn)的特定的圓柱形、圓錐形、球形或凹形相關(guān)地調(diào)校磨削盤；
[0027]特別是針對實現(xiàn)圓柱形或圓柱形的情況，通過在水平平面內(nèi)相對于曲軸縱軸線的中軸線樞轉(zhuǎn)磨削盤而設(shè)置以CNC控制的B軸；
[0028]針對與圓柱形稍有偏差的小的圓錐形或球形或凹形，通過在水平平面內(nèi)相對于曲軸縱軸線的中軸線以小的樞轉(zhuǎn)角度樞轉(zhuǎn)磨削盤而設(shè)置以CNC控制的“Min1-B軸”(對此特別是參見本
【申請人】的申請?zhí)枮閃O 2012/126840 Al的申請)；以及
[0029]特定的、與根據(jù)本發(fā)明的測量方法在多條測量軌跡或多個測量平面中相匹配的磨削程序。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，設(shè)置如下的根據(jù)本發(fā)明的磨削機:在所述磨削機上執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項的方法。根據(jù)本發(fā)明的磨削機具有測量裝置，借助測量裝置來測量和產(chǎn)生圍繞中心繞轉(zhuǎn)的、具有縱向中軸線的工件(特別是曲軸)的工件區(qū)域的尺寸和形狀(諸如直徑和/或圓度)。磨削機具有支承在磨削芯軸尾座中的磨削盤，磨削盤在磨削時，在同時進行沿其X軸方向的前移運動的情況下執(zhí)行磨削。X軸通常理解為是磨削盤的相對于需要磨削的工件區(qū)域的縱向延伸優(yōu)選成直角的運動。屬于根據(jù)本發(fā)明的磨削機的測量裝置布置在磨削芯軸尾座上并且以如下方式構(gòu)造，使得測量感應(yīng)器能夠輸入擺入工件區(qū)域發(fā)生抵靠，其中，測量裝置或執(zhí)行真正測量的測量感應(yīng)器或探測元件形成橫向于工件區(qū)域縱軸線布置的測量平面，所述測量平面能夠在工件縱向中軸線的方向上與測量裝置或測量感應(yīng)器沿所述方向的運動相對應(yīng)地布置，用以在任意位置進行測量。當(dāng)然同樣可行的是，測量裝置固定布置，相反，夾緊工件的工件芯軸尾座能夠沿Z方向運動。借助這種根據(jù)本發(fā)明的磨削機，則可行的是，經(jīng)磨削的工件區(qū)域在磨削期間得到測量，具體而言，在其尺寸還有形狀方面得到測量，并且同時在可能存在與額定輪廓的偏差時，適應(yīng)性地、也就是起修正作用地對磨削盤的進給、也就是其沿X軸方向的進給施加影響。由此，經(jīng)磨削的工件的精度顯著提尚ο
[0031]優(yōu)選的是，測量裝置具有(或其測量感應(yīng)器構(gòu)造有)呈兩個棱柱形式布置的測量面。測量面在測量時分別以彼此間定義的間距在抵靠區(qū)域上碰觸工件區(qū)域。在此，測量面布置在棱柱的臂上，在棱柱的每個臂上設(shè)置有測量面。用于測量的真正的探測元件布置在棱柱處于兩個測量面之間的中間部分中。測量裝置借助液壓的、氣動的或電動的驅(qū)動裝置推移到抵靠區(qū)域上。優(yōu)選的是，在此涉及的是以CNC控制的測量裝置，所述測量裝置布置在磨削芯軸尾座上，使得能夠?qū)崿F(xiàn)定義的抵靠位置進而還有高精度的測量。
[0032]用于磨削工件區(qū)域的磨削盤優(yōu)選具有大致等于工件區(qū)域長度的寬度。在這種情況或這種很寬的磨削盤的情況下，磨削盤在其進給時，大致沿橫磨行程磨削需要磨削的工件區(qū)域，而無需為了磨削相應(yīng)的軸分段，使磨削盤沿其Z軸方向前移運動。
[0033]根據(jù)另一實施例，磨削盤構(gòu)造有如下寬度，所述寬度小于需要磨削的工件區(qū)域的軸向長度，其中，磨削盤在這種情況下沿其旋轉(zhuǎn)軸線在需要磨削的工件區(qū)域的沿軸的縱向上執(zhí)行縱磨，進而在磨削時沿其Z軸運動。
[0034]進一步優(yōu)選的是，磨削機具有按照如下方式構(gòu)造的測量裝置，借助特別是銷軸承軸頸的相應(yīng)的工件區(qū)域的在其上執(zhí)行測量的測量平面，能夠測定并且基于測量值產(chǎn)生:工件區(qū)域的產(chǎn)生錐形的、球形的或者凹形的形狀。
【附圖說明】
[0035]其他優(yōu)點、應(yīng)用可能性以及【具體實施方式】在這里借助附圖詳細闡釋。在附圖中:
[0036]圖1示出在擺動行程磨削中用于磨削銷軸承的結(jié)構(gòu)的原理側(cè)視圖，具有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于測量銷軸承軸頸直徑的測量裝置；
[0037]圖2以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在軸承軸頸上進行磨削和測量時的放大圖在銷軸承軸頸的測量部位上示出根據(jù)圖1的結(jié)構(gòu)的部分視圖；
[0038]圖3示出在磨削曲軸的銷軸承時，磨削芯軸尾座的部分正面視圖，具有根據(jù)本發(fā)明的測量裝置；
[0039]圖4根據(jù)本發(fā)明示出用于沿ZM軸方向調(diào)整測量裝置的導(dǎo)軌的部分剖視圖；
[0040]圖5示出沿根據(jù)圖4的剖面A的根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的剖視圖；
[0041]圖6根據(jù)本發(fā)明示出與曲軸的支承部位相接合的磨削盤的部分視圖，原理性地表達了兩個沿支承部位的縱向間隔的測量平面；
[0042]圖7示出在以具有比軸頸區(qū)域的長度更小的寬度的磨削盤和所給出的不同的沿軸向彼此間隔的測量平面磨削期間，曲軸的軸承軸頸的部分視圖；
[0043]圖8示出具有示意的錐形額定輪廓的曲軸的銷軸承軸頸；以及
[0044]圖9示出具有球狀的、凸形的外部額定輪廓以及示意的凹形的外部額定輪廓的銷軸承軸頸。
【具體實施方式】
[0045]在圖1中，以原理圖示出如下的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)示出借助能夠?qū)嵤[動行程運動的磨削盤5對銷軸承軸頸2執(zhí)行擺動行程磨削的過程。磨削芯軸尾座4在其關(guān)于磨削盤5的上部區(qū)域上承載測量裝置I，所述測量裝置能夠從抵靠位置出發(fā)、將在抵靠位置中抵靠在曲軸3的需要測量的銷軸承軸頸2上的測量臂根據(jù)實線運動到不起測量作用的回縮位置，然后沿虛線運動。具有其旋轉(zhuǎn)軸線13的磨削盤5能夠借助以CNC控制的X軸受控地朝向需要磨削的銷軸承軸頸進給。磨削盤的旋轉(zhuǎn)軸線13也稱為C軸并且同樣受到CNC控制。對于實現(xiàn)沿X方向的運動所需的元件以及具有其在這里未單獨繪出的C軸的工件芯軸尾座按照已知的方式構(gòu)造在同樣未示出的機床上。磨削按照內(nèi)插的磨削方法借助以CNC控制的X軸和C軸的調(diào)整來執(zhí)行。
[0046]在圖1中示出的能夠樞轉(zhuǎn)擺入的測量系統(tǒng)I連同其驅(qū)動裝置布置在磨削芯軸尾座4上，并且具有分部件的臂，在所述臂的前端部上布置有測量頭7。利用測量裝置I的分部件的臂，能夠使測量頭7朝向所示的銷軸承軸頸2的外部輪廓靠近，用以測量其尺寸。當(dāng)在磨削盤接合區(qū)域8上磨削期間，曲軸3也圍繞其中心6旋轉(zhuǎn)，并且能夠執(zhí)行擺動行程磨削的磨削盤5跟隨銷軸承軸頸2的偏心運動并且在整個磨削過程期間與銷軸承軸頸保持持續(xù)的磨削接合。所示的測量裝置I在抵靠區(qū)域9上與測量感應(yīng)器7相抵靠，于是能夠借助探測元件15對銷軸承軸頸2的當(dāng)前直徑加以測量。當(dāng)不需要進行測量時，這例如是當(dāng)將新的曲軸裝入磨削機或者取下曲軸時，測量裝置以其分部件的臂和測量感應(yīng)器處在回縮位置中，回縮位置在圖中以虛線示出。
[0047]測量裝置I關(guān)于磨削芯軸尾座的X軸位置固定地布置在磨削芯軸尾座上，使得當(dāng)磨削盤5連同磨削芯軸尾座4沿X方向運動時，測量裝置I也一并執(zhí)行上述運動。
[0048]在圖2中示出磨削盤5在需要磨削的銷軸承軸頸2上的磨削盤接合區(qū)域8上發(fā)生接合的放大部分視圖，銷軸承軸頸的縱軸線以14標示。借助磨削盤5來產(chǎn)生銷軸承軸頸2的外部額定輪廓。在磨削期間，測量裝置I以其測量頭7及其布置于自身上的測量面11抵靠在銷軸承軸頸2的抵抗區(qū)域9上。測量面11形成棱柱，所述棱柱抵靠到不同地需要磨削的直徑上。在測量面11之間布置有實際的測量裝置，測量裝置表現(xiàn)為直線測量裝置并且能夠與需要磨削的銷軸承軸頸2的需要測量的直徑或需要測量的輪廓相對應(yīng)地沿所示的雙箭頭方向運動。磨削盤5朝向銷軸承軸頸2的進給通過示出的X軸示出。棱柱形的測量叉形件借助以在需要測量的構(gòu)件上的兩個借助放置銷定義的測量面11(也就是其表面)產(chǎn)生的預(yù)先確定的放置力、在棱柱形的放置部中抵靠在工件上。放置銷由硬質(zhì)金屬或以金剛石覆層的材料構(gòu)成。在兩個放置銷之間大致布置在V形棱柱的中心的實際的測量裝置是測量探測器，借助測量探測器執(zhí)行對支承部位的測量。
[0049]在圖3中示出當(dāng)對曲軸3的銷軸承軸頸2進行磨削時，磨削芯軸尾座4的部分正面視圖。曲軸3通過兩個剖切的主軸承、兩個曲柄側(cè)臂和一個布置在兩個曲柄側(cè)臂之間的銷軸承2示出。曲軸3的旋轉(zhuǎn)運動通過以CNC控制的C軸來實現(xiàn)。寬度為B的磨削盤5處在與銷軸承軸頸2的接合中，并且在對其進行磨削期間被示出。在銷軸承軸頸2的相對于磨削盤5的接合區(qū)域8就圓周而言錯開的側(cè)面上示出測量裝置I，測量裝置為了測量目的，以其測量面11朝向銷軸承軸頸2靠近。測量裝置I借助進給滑座裝配在磨削芯軸尾座4上并且執(zhí)行磨削盤5的X軸的相同的進給運動，磨削盤裝配在磨削芯軸上。根據(jù)本發(fā)明的一種實施例，測量裝置I能夠沿Z方向借助以CNC控制的獨立的ZM軸行駛到需要測量的銷軸承軸頸2上的多個測量平面內(nèi)(通過測量裝置I上方的雙箭頭示出)。在圖中右下方，示出磨削盤5或者說磨削芯軸尾座4的Z軸。測量裝置I沿Z方向的運動通過所示的獨立的以CNC控制的ZM軸來實現(xiàn)。
[0050]按照常見方式，磨削盤5借助其同樣以CNC控制的X軸朝向需要磨削的銷軸承軸頸2進給。磨削芯軸尾座4的Z軸能夠要么布置在X軸下方，在這種情況下，優(yōu)選設(shè)置十字滑座構(gòu)造方式(未示出)，要么布置在磨削臺面下方，在這種情況下，磨削臺面連同附屬的磨削臺面構(gòu)件、諸如工件芯軸尾座和頂針尾座(均未示出)一起移動。兩種實施方式在磨削機的構(gòu)造中是相當(dāng)常見的。
[0051]根據(jù)本發(fā)明，有意義的是:在工件(也就是曲軸3)與磨削盤5之間設(shè)置有沿Z軸或ZM軸方向的相對運動。由此，利用測量裝置I在不同的測量平面中執(zhí)行測量，從而使需要測量的構(gòu)件能夠在多個平面中沿其軸線得到精確測量并且也能夠使整個外部額定輪廓10得到測量，這在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的測量裝置和系統(tǒng)中迄今不是這種情況。
[0052]由此，從圖3中可見:測量裝置I在磨削期間、也就是在磨削周期期間，能夠相對于磨削盤5的旋轉(zhuǎn)軸線13沿軸向平行地移動到任意多個彼此間隔的測量平面中，這些測量平面垂直于銷軸承軸頸2的縱軸線14地延伸。所述運動的方向通過“ZM”的稱呼表達。
[0053]因為以CNC控制的ZM軸與以CNC控制的Z軸相獨立，測量裝置I能夠沿ZM軸的方向?qū)⑻幵谇”荒ハ鞯匿N軸承軸頸2上的測量平面平行于磨削盤5的軸方向地在銷軸承軸頸2上自動地在磨削期間加以調(diào)整。由此，利用根據(jù)本發(fā)明的測量裝置I可行的是，在磨削期間，在相應(yīng)的恰在被磨削的支承部位上執(zhí)行測量，也就是在磨削過程進行期間、也就是以在線測量方法在圓柱形狀、圓錐度、球面度或者圓錐度方面執(zhí)行測量，并且將磨削盤5借助磨削程序的進給在磨削期間也還能夠得到修正。由此，利用根據(jù)本發(fā)明的方法制造出高精度的支承部位，這是因為在線測量的有關(guān)需要測量的支承部位的尺寸和形狀的結(jié)果被輸入控制裝置，并且以此測量值為基礎(chǔ)產(chǎn)生修正的外部額定輪廓10。由此，使經(jīng)磨削的工件區(qū)域(也就是曲軸的支承部位)獲得明顯更高的品質(zhì)。
[0054]在圖4中，在部分剖視圖中示出測量裝置I沿其ZM軸的導(dǎo)軌引導(dǎo)。ZM軸垂直于圖頁平面布置。以雙箭頭和“X”標示出:x軸借助磨削芯軸尾座4的運動實現(xiàn)，因為測量裝置I在磨削芯軸尾座4上固定布置，磨削芯軸尾座4的運動沿X軸一并執(zhí)行。在圖4中示出的是:測量裝置I的底板借助磨削芯軸尾座4上的導(dǎo)軌12裝配在引導(dǎo)件上。在現(xiàn)有情況下，示出引導(dǎo)件，弓丨導(dǎo)件由兩個導(dǎo)軌12構(gòu)成并且分別構(gòu)造有無余隙地預(yù)緊的球式或滾輪式繞轉(zhuǎn)導(dǎo)靴。在導(dǎo)軌12之間的中心，以簡化圖示示出借助球滾子芯軸的軸驅(qū)動裝置。
[0055]圖5沿圖4中標繪的剖切平面A-A示出測量裝置I的剖視圖。剖切平面處在未繪出的調(diào)整板的下方，調(diào)整板接納測量裝置I的樞轉(zhuǎn)臂的第一樞轉(zhuǎn)軸承。
[0056]在圖5中，以俯視圖示出兩個導(dǎo)軌12，具有所附屬的球式或滾輪式繞轉(zhuǎn)導(dǎo)靴。球式或滾輪式繞轉(zhuǎn)導(dǎo)靴與調(diào)整板借助螺栓連接固定連接。在導(dǎo)軌12之間的中心，示出調(diào)整驅(qū)動裝置，調(diào)整驅(qū)動裝置在這種情況下，是借助未詳細示出的球滾子芯軸的驅(qū)動裝置，球滾子芯軸獨立支承并且借助與以CNC控制的伺服馬達的聯(lián)接而被驅(qū)動。測量裝置I的這種沿其ZM軸移動或運動的設(shè)計方案是足夠穩(wěn)定和具備剛性的，以便在于CNC控制相結(jié)合下，能夠在磨削過程期間自動確保測量裝置I以高精度定位在任意的、根據(jù)經(jīng)磨削的軸承軸頸的表面形狀布置的、定義數(shù)目的測量平面中。
[0057]在圖6中示出以兩個臂標示的曲軸3的銷軸承軸頸2，曲軸借助磨削盤5以寬度B磨肖IJ。磨削盤5的寬度B在此大小如下，使得需要磨削的銷軸承芯軸2的長度在橫磨過程中能夠得到磨削。另外，繪出銷軸承軸頸2的彼此平行布置的縱軸14和磨削盤5的旋轉(zhuǎn)軸13。在磨削盤結(jié)合區(qū)域8中，示出繪出未示出的測量裝置的三個測量平面的布置方式，其中，中間的平面布置在兩個借助雙箭頭ZM標繪的、界定出測量區(qū)域的外部測量平面之間。借助測量裝置I沿以CNC控制的ZM軸的調(diào)整能力，使測量平面能夠在整個能夠根據(jù)設(shè)計和尺寸設(shè)定由ZM軸的構(gòu)造來確定的區(qū)域中無級地運動。所示出的銷軸承在銷軸承軸頸2本身的兩側(cè)具有退刀槽。而用于產(chǎn)生銷軸承軸頸2的外部額定輪廓10的橫磨也能夠在如下情況的橫磨過程中實現(xiàn)，其中，替代退刀槽而設(shè)置有達到平坦側(cè)面的過渡梯度。
[0058]同樣，圖7示出部分示出的銷軸承，具有曲軸3的兩個部分示出的臂之間的銷軸承軸頸2。具有銷軸承軸頸長度L的銷軸承軸頸2借助磨削盤5在磨削盤接合區(qū)域8上磨削。磨削盤5的寬度B小于銷軸承軸頸長度L，使得磨削盤5沿其平行于銷軸承軸頸2的縱軸線14延伸的旋轉(zhuǎn)軸線13在縱磨過程中，產(chǎn)生銷軸承軸頸2的外部額定輪廓10。例如示出六個不同的、沿銷軸承軸頸2的縱軸線14的軸向延伸的測量平面，其中，例如有兩個測量平面借助標示ZM的雙箭頭來標示。磨削盤5在此在縱磨過程中從其在圖7中示出的左側(cè)位置移動到其最大靠右的位置，在該靠右位置中，磨削盤5以虛線示出。原則上同樣可行的是，以磨削盤5的如所標示的寬度B借助兩個橫磨過程來產(chǎn)生銷軸承軸頸2的外部額定輪廓10，而替代所介紹的縱磨。當(dāng)利用至少兩個橫磨過程磨削時，支承部位必須借助兩個或更多個彼此相繼和并行地執(zhí)行的橫磨過程來磨削。不同的測量平面能夠在銷軸承的整個寬度上布置并且無級地行駛抵達。在其中在磨削期間執(zhí)行測量過程的測量平面的數(shù)目在此根據(jù)所需實現(xiàn)的外部額定形狀10(諸如其形狀)的精確度來適配。
[0059]在圖8中示出銷軸承，具有處在曲軸3的兩個部分示出的側(cè)臂之間的銷軸承軸頸2，其具有銷軸承軸頸長度L。虛線標繪的線應(yīng)當(dāng)明確:在本申請范圍內(nèi)被理解為是針對銷軸承的圓錐度。一方面借助特定構(gòu)型或沿斜向移近的磨削盤磨削出銷軸承2的圓錐度，其中，根據(jù)磨削盤的寬度或者銷軸承軸頸的長度在橫磨或縱磨或雙橫磨過程中，能夠產(chǎn)生軸承軸頸的外部形狀。通過在磨削期間所執(zhí)行的測量的測量平面和實施的相應(yīng)數(shù)量，也就是執(zhí)行所謂的在線測量，能夠磨削出銷軸承軸頸的高精度的圓錐形狀，而無須在磨削結(jié)束時可能像現(xiàn)有技術(shù)中那樣，在磨削后測量時才發(fā)現(xiàn)圓錐形的外部輪廓相對于需要實現(xiàn)的額定輪廓過小，則整個曲軸報廢。
[0060]出于負載原因，例如出于潤滑技術(shù)原因，銷軸承軸頸2的形狀也能夠呈球狀或凹形。這在圖9中示出，其中，實線代表銷軸承軸頸2的球形形狀，虛線代表凹形形狀。銷軸承軸頸2在其通向曲軸3的側(cè)臂的過渡部中具有退刀槽。借助根據(jù)本發(fā)明的測量方法在與磨削方法相結(jié)合下(借助磨削方法將在線獲得的測量值持續(xù)輸入磨削盤進給的控制裝置中)，則能夠磨削出軸承軸頸(也就是銷軸承軸頸2)的幾乎任意的外部額定輪廓10，其中，能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)磨削出的軸頸的非常高的精度。
[0061 ] 附圖標記列表
[0062]I 測量裝置
[0063]2 銷軸承軸頸
[0064]3 曲軸
[0065]4 磨削芯軸尾座
[0066]5 磨削盤
[0067]6 曲軸的中心
[0068]7 測量感應(yīng)器
[0069]8磨削盤接合區(qū)域
[0070]9抵靠區(qū)域
[0071]10外部額定輪廓
[0072]11測量面
[0073]12導(dǎo)軌
[0074]13磨削盤旋轉(zhuǎn)軸線
[0075]14銷軸承軸頸的縱軸線
[0076]15探測元件
[0077]B磨削盤寬度
[0078]L銷軸承軸頸長度
【主權(quán)項】
1.一種測量和產(chǎn)生工件的至少一個區(qū)域的外部額定輪廓(10)的方法，所述工件特別是指曲軸(3)，測量和產(chǎn)生工件的至少一個區(qū)域的外部額定輪廓通過借助磨削盤(5)在磨削中心上利用CNC控制針對磨削盤的X軸進行的縱磨或橫磨在尺寸與形狀方面實施，其中: a)測量工件上的實際輪廓； b)在至少兩個彼此間隔的、橫向于相應(yīng)的工件區(qū)域的縱向伸展延伸的、處在磨削盤接合區(qū)域中的測量平面中的尺寸和形狀的測量值借助測量裝置(I)得到檢測； c)測量平面借助工件區(qū)域與測量裝置(I)之間沿Z軸方向相對于磨削盤(5)沿其Z軸方向的運動的相對運動而產(chǎn)生； d)將測量值傳輸給CNC控制裝置；以及 e)CNC控制裝置的控制方式為，使得必要時存在的與額定輪廓的偏差得到修正，相應(yīng)的工件區(qū)域(2)的額定輪廓以針對工件區(qū)域的相應(yīng)測量平面檢測到的測量值為基礎(chǔ)得到適應(yīng)性地磨削。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，工件區(qū)域(2)在圓度、圓柱形性質(zhì)、圓錐形性質(zhì)、球形性質(zhì)和/或凹形性質(zhì)方面沿至少兩個在工件區(qū)域(2)上間隔的測量平面的間距得到測量，其中，測量平面被無級地調(diào)整。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，工件關(guān)于其縱軸(6)被位置固定地夾緊，測量裝置(I)沿縱軸(6)的方向運動到相應(yīng)的測量平面中。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，測量裝置(I)布置在磨削芯軸尾座(4)上，并且相對于磨削芯軸尾座沿Z軸方向運動，用以在不同的測量平面中執(zhí)行測量。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，測量裝置(I)的運動借助電驅(qū)動裝置實現(xiàn)，電驅(qū)動裝置能夠自由編程地受到控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，測量裝置(I)沿Z方向液壓或氣動地運動。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，在磨削期間，特別是在精磨期間進行測量。8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，在磨削盤前移中斷時進行測量，在測量期間，磨削盤(5)保持在停留位置中，直至測量完成。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在磨削完成之后檢測測量值，對工件的測得的輪廓加以評估，在磨削下一個工件時，借助磨削盤(5)的CNC控制裝置對輪廓執(zhí)行必要時所需的修正。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其中，需要磨削的工件區(qū)域的額定形狀通過將磨削盤(5)在水平平面內(nèi)圍繞以CNC控制的軸樞轉(zhuǎn)而產(chǎn)生，其中，所述平面相對于工件中軸線沿水平安置。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其中，工件區(qū)域的額定形狀通過輸入CNC控制裝置的磨削程序而得到磨削。12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，需要磨削的工件區(qū)域的額定形狀借助事先與額定形狀相對應(yīng)地利用校準盤校準的磨削盤(5)來產(chǎn)生，并且借助重新校準磨削盤而以經(jīng)修正的方式磨削工件區(qū)域。13.—種磨削機，用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，所述磨削機具有測量裝置(I)，用于測量圍繞中心繞轉(zhuǎn)的、具有縱向中軸線的工件、特別是曲軸的工件區(qū)域(2)的尺寸和形狀，諸如圓度， a)所述磨削機具有支承在磨削芯軸尾座(4)中的磨削盤(5)，所述磨削盤在磨削時，在同時朝向X軸方向進行前移運動時執(zhí)行磨削， b)其中，測量裝置(I)布置在磨削芯軸尾座(4)上并且以如下方式構(gòu)造，測量感應(yīng)器(7)能夠樞轉(zhuǎn)擺入到工件區(qū)域(2)上的處于磨削盤接合區(qū)域(8)中的抵靠區(qū)域(9)上，為了與抵靠區(qū)域發(fā)生抵靠，能夠在能夠自由編程的、橫向于工件區(qū)域(2)的縱軸線(10)地布置的測量平面中沿工件縱向中軸線的方向運動。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磨削機，其中，測量感應(yīng)器(7)具有兩個按照棱柱類型布置的測量面(11)，所述測量面在測量時分別在抵靠區(qū)域(9)上碰觸工件區(qū)域(2)。15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的磨削機，其中，測量裝置能夠以液壓、氣動或電動的方式移動。16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項所述的磨削機，其中，測量裝置(I)能夠以受CNC控制的方式在磨削芯軸尾座(4)上移動。17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任一項所述的磨削機，其中，磨削盤(5)具有與工件區(qū)域(2)的長度相等的寬度。18.據(jù)權(quán)利要求13至16中任一項所述的磨削機，其中，磨削盤(5)的寬度(B)小于工件區(qū)域(2)的軸向長度(L)并且沿磨削盤的轉(zhuǎn)軸(13)在工件縱軸線的沿軸的縱向上分布。19.據(jù)權(quán)利要求13至18中任一項所述的磨削機，其中，測量裝置(I)在特別是銷軸承軸頸的相應(yīng)的工件區(qū)域的多個測量平面上測量工件區(qū)域的尺寸，使得能夠測定并且以測量值為基礎(chǔ)產(chǎn)生圓錐形、球形或凹形的形狀。
【文檔編號】B24B49/02GK105873725SQ201480068107
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年12月18日
【發(fā)明人】埃爾溫·容克爾
【申請人】埃爾溫容克爾研磨技術(shù)股份公司