一種用於對輕質合金輪進行機械加工、尤其是鑽孔和車削的方法以及根據該方法運行的...的製作方法
2023-09-21 07:03:50 1
專利名稱：一種用於對輕質合金輪進行機械加工、尤其是鑽孔和車削的方法以及根據該方法運行的 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及根據主權利要求的前序部分的一種用於機械加工、尤其是用於對輕 質合金輪鑽孔和車削的方法。本發明的主題還有根據上述方法運行的加工設備。
背景技術：
本發明尤其落入(儘管非排除地)用於輕質合金、尤其是鋁合金的車輪的生產 中設置的機械加工操作的具體技術領域。應當理解，本發明可同樣適用於通常具有 軸對稱幾何形狀特徵的其它類型機械部件(例如，制動盤等)的機械加工。
在該具體領域中，使半成品輪鑄件經受切削去除加工循環，主要是對首先適當 定中心並夾在合適的工件固定件上的半成品部件進行鑽孔和車削。
通常，用於生產輕質合金輪的機械加工的工業領域的特徵是高生產量和加工每 單個輪相當短的循環時間，這種機械加工應用在需要高生產率的大批量生產領域。
此外，目前考慮到市場的進展和全球化，需要相當高的生產靈活性，因而其主 要目的包括提供部件(輪)能夠以幾乎任意(關於尺寸、類型、幾何形狀等)的順 序饋送到加工中心的生產線，該生產線具有能夠識別並將最為適當的工作循環應用 於饋送到生產線的每單個部件的裝置，同時可特別根據部件特性的不同和產量的變 化，來優化加工和切削時間和成本並迅速且有效地響應於市場提出的要求和需求。
在市場提出更高的靈活性和響應速度的目標的同時提出的另一要求是在更復 雜的領域中也能夠經濟、快速且有效地重新調節生產循環，以使技工能以這種水平 在生產線上執行重新調節的操作。
此外，當今還要求在輕質合金輪的生產中獲得更高水平的尺寸和形狀的精確 度，其目標在於如果不能消除、也要減小對用以平衡輪的隨後校正操作的需要，所 有這些還有利地使平衡操作中常規採用的諸如鉛之類的材料的使用顯著減少，這些 材料以其毒性和附屬所伴隨的處置困難而著稱。
關於尺寸精確度，還已知在鑄造操作之後半成品輪會有尺寸扭曲，這尤其會影 響輪的前邊緣的平面度。該扭曲作用主要是由於用於處理粗糙輪鑄件的鑄造自動機 械的操作裝置所施加的壓力所致，該壓力沿著直徑線擠壓該部件，使輪的前邊緣呈 橢圓形，且因此可能影響其平面度。在使用將部件安置和定中心在加工中心的常規 系統的情況下，上述類型的扭曲對部件的定位有不利影響，這必須通過費力的加工 操作來消除，且通常意味著僅通過加工不能專門實現預先選定的平衡度，從而需要 對輪進行隨後的校正平衡。
發明內容
因此本發明的目的是提供用於機械加工、尤其是對輕質合金輪進行鑽孔和車削 的方法和設備，它們被設計成符合上述要求，同時又可克服所述的己有技術所遇到 的限制。
藉助於根據以下權利要求書實施的用於機械加工的方法和設備，通過本發明可 實現在下文中會變得清楚的該目的和其它目的。
本發明的特徵和優點會從以下參照附圖僅以非限制性實例方式示出的實施例 的較佳示例的詳細說明書中顯現出來，在這些圖中
-圖1是根據本發明的加工方法中主要步驟的框圖，
-圖2是根據本發明所揭示的方法運行的裝置的平面示意圖，
-圖3是在根據本發明的方法的步驟中圖2的裝置的側視立體圖，
-圖4是圖3中的輪經受本發明所揭示的加工方法的局部放大側視圖，
-圖5是該方法的步驟中與圖2對應的另一示意圖，
-圖6是前圖的輪在本發明所揭示方法的另一步驟中的正視圖，
-圖7是根據圖1中所示步驟運行的機械加工操作設備的示意圖，
-圖8是圖6中輪的側視圖，
-圖9是圖6中細節的放大圖，
-圖IO是前圖中輪的側視圖，
-圖ll是圖lO中細節的放大圖。
具體實施例方式
首先參照圖1，示出的框圖表示用於根據本發明進行的輕質合金輪的機械加 工、尤其是鑽孔和車削的方法中主要步驟的順序。
在以下說明中，具體參見總體標以標號1並在圖中示意地示出的、通過鑄造工 藝得到的半成品輪的機械加工，將該半成品輪饋送到進行鑽孔、車削和表面拋光的 主要加工操作的機械加工線上。
在由標號IO確定的該方法的第一步驟中，使輪1經受識別過程，在該過程中， 通過使用探測裝置(例如具有電視攝像機或類似物的視頻裝置)或使用觸角裝置來 識別諸如高度和/或主要直徑之類的輪的幾何形狀的一些主要特徵，且附加或替代 地識別關於鑄造工藝中得到的幾何形狀的類型和形狀的一些參數。一旦探測到這些 特徵，通過處理單元將它們與存儲在相應資料庫中的參數相比較，在相應資料庫中 已預先輸入有關於每個相應和具體類型的輪的相應加工和處理次數和循環的信息。 結果是可通過自動識別步驟，將成批的半成品輪或單個部件以基本上任意的順序饋 送到加工線，這是因為一旦接收到所有的信息， 一旦適當地確定具體類型的輪，該 加工中心就可自動地準備對具體類型的輪進行加工。這使得加工線尤其靈活，可實 現高的總體生產率。
該步驟還提供了輪1的初步定向，用以隨後形成閥孔la，閥孔的位置與輪的 幾何形狀相關，尤其與從中心轂3徑向延伸的輪的凸緣或前部2的形狀相關(閥孔
的位置取決於從轂徑向延伸的輪輻的數量和尺寸)。
在該步驟中，還使輪1經受其實際位置相對於參考平面(圖中用R表示)的
第一次測量，進行能夠通過隨後的機械加工對半成品輪1的前凸緣特有的平面度誤 差進行適當補償的操作(在說明書中會更加清楚地顯現出來)。這些誤差主要是由 於在鑄造時通過鉗子或類似的使輪呈橢圓形的操作裝置在高溫下對輪進行處理所 產生的扭曲。
在觀察和識別步驟中特別要準備好使用安置輪的裝置4，該裝置包括以規則間 距呈角度地間隔開的三個安置區域5 (具有有限的周界延伸部)，也就是說彼此以 120°設置，形成彼此共面並屬於共同參考平面R的相應表面5a。
這些安置表面5a具有徑向延伸部，從而使具有在預選範圍內變化的不同直徑 的輪1能夠安置在其上，以可提供按照基本上任意順序饋送不同直徑的成批或單件
輪的特別的靈活性。
此外，安置裝置4安裝在可圍繞其軸線Z旋轉的工作檯(未示出)上，以使 輪1能夠圍繞軸線Z相對於參考平面R定向。
具體地說，用於輪1的方法首先將其前凸緣2安置接觸在裝置4的安置表面 5a上。
標號6表示設置在安置區域5下方的諸如具有視頻攝像機的視頻裝置之類的觀 察裝置，在轉臺初步旋轉之後，通過該裝置識別和確認輪的前凸緣2上的閥孔la 的位置。可以相對於安置件5的位置(已知)的角度來測量該位置。
接著，確定輪的主軸線和其相對於由平面R和軸線Z限定的參考系的位置。 這通過插值法測量過程來確定，在下文中會有更清楚的解釋。該方法使用第一組的 六個點，由Qi(i-l,.....6)表示，這些點屬於輪的前凸緣2的公共表面，並以離開軸 線Z的預選距離沿周界以規則間距(60°的角間距)設置。用例如接觸式觸角9 的距離傳感裝置，監測該觸角相對於上述參考系(平面R/軸線Z)的運動來確定 這些點的坐標。對於每個點Qi，保持沿軸線Z測量的預選恆定垂直距離，將觸角 9沿相應徑向方向移動，直到與凸緣2接觸並測量到接觸點相對於軸線Z的徑向距 離。對六個點Qi中的每個點重複該測量，並然後通過插值法計算平行於軸線Z延 伸的Zr表示的輪的主軸線的位置，這是其相對於該中心參考軸線Z的位置。對於 插值計算，可使用例如基於以下標準的運算法則。將六個點Qi分成各包括三個點 的兩個分開的組，使其中一組點與另一組的點呈單個交替順序。對於每組的三個點 Qi，通過得到它們相應的圓周中心來計算經過這些點的相應圓周。從兩個中心坐標 的中值計算，可得到輪的主軸線的位置的點。還應當理解，可在測量和隨後的插值 程序中使用不同數量的點Qi，並在適當處使用其它插值標準，根據想要得到的計 算的精確度和可靠度來進行選擇。對於距離傳感裝置，可使用採用雷射來技術的位 置探測裝置作為接觸觸角9的替代形式。
一旦從上述計算程序確定和得知主軸線Zr的位置，就可確定通過第二組12 個點Pi(i-l,..... 12)的插值得到的中值平面(median plane) M，在該位置對觸角9 進行定位，如下文所解釋的那樣。在這種情況下也可選擇不同數量的點。所述點 Pi有利地選擇成屬於共同前凸緣表面並以離開軸線Zr的預選徑向距離以規則間距 (30°的角間距)沿周界設置。各點Pi和各點Qi可有利地選擇成以每個點Qi與
相應點Pi徑向(沿相同徑向方向)對齊的方式設置，如圖5所示。
尤其參見圖3，觸角9從主軸線Zr開始沿著每個徑向方向移動預選長度的第 一徑向距離，然後順序是平行於軸線Z垂直驅動移動第二距離，直到它接觸到前 邊緣2，確定與相應點Pi接觸，存儲其空間坐標、尤其是Z坐標。對12個點Pi 中的每個點重複該測量，並然後通過插值法(通過插入在點Pi測得的Z坐標)計 算點Pi之間的中值平面M。然後存儲該平面M相對於參考平面R的相對位置。對 於插值法計算，可使用最小二乘法或其它合適的插值運算作為標準。因此存儲從插 值程序得到的關於軸線Zr和平面M的位置的數據，然後將其傳輸給在隨後的對輪 進行鑽孔和車削的步驟中所提供的(數控的)定中心和加工裝置。
應當注意，通過在識別步驟10中進行輪的測量，能夠使輪在隨後的加工步驟 中進行定向的再定位，在該加工步驟中該定位有利於要進行的加工，因為它允許進 行適當的補償以得到高度平衡的輪。
在該方法的以下步驟20中，使輪1經受鑽孔機械加工操作，在輪上形成用於 將輪固定到車輛上的孔11。使用先前計算的軸線Zr和平面M的位置將輪1定位在 車削中心，具體是通過使平面M平行於車削中心的參考平面來定位該輪，且還相 對於軸線Zr定中心。
在該步驟中，對位於靠近輪的最大外部直徑De的輪直徑Dl處的三個固定接 觸表面12 (彼此間隔120°設置)進行加工，較佳的是進行磨削。具體地說，三個 表面12中的每個表面具有用於在隨後的加工操作中將輪1安置在工件保持裝置的 表面部分12a和想要與定中心裝置接觸的表面部分12b。部分12a， 12b較佳地相 對彼此成直角地延伸。該加工使得通過移除材料直到得到垂直坐標Z平行於先前 確定的中值平面M而得到輪上的表面部分12a。
由於在鑽孔的同時加工這些表面12，因此它們有與鑽孔實現的定中心精確性 相關的高度尺寸精確性的特徵。此外，由於使用步驟10中測得的輪1的定向來定 中心，所以加工表面12平行於輪的中值平面M延伸，且它們在隨後的加工步驟中 隨後用作將輪安置在工件保持裝置上的表面，且還用作定中心裝置(部分12b相對 於軸線Zr定中心)的徑向固定接觸點，使車削能夠平行於未加工的凸緣進行，得 到更精確的輪平衡。在彼此間隔120°的三個上述點處進行上述表面12的車削， 這些點之一較佳地離開閥孔位置一定的角度間隔，如圖6所示。
在該方法的下一步驟30中，在輪l上進行車削，具體是設置成用於將輪與輪 胎配合的圓柱形壁13的車削。在該步驟中，使加工中心的定中心裝置與固定接觸 表面12接觸以確保較高度定中心精確度和因此明顯減小的輪的不平衡。應當理解，
分別為鑽孔和車削的加工步驟20和30可相對於以上描述以相反順序設置。
參照圖7，標號IOO表示僅示意地示出的、用於根據前述本發明揭示的方法進
行機械加工的設備整體。
設備100包括在入口工位101a和出口工位101b之間延伸的、用於運輸和傳輸
半成品輪l的生產線101。
從工位101a再向後，設備包括設置成在該處根據上述加工方法中的步驟10
對輪識別且還用於測量輪的定向的工作區域102。
標號103表示用於鑽孔的加工中心，其中輪1經受鑽孔步驟20，對固定接觸
表面12進行磨削。從鑽孔中心103再向後，設有用於車削的加工中心104，輪1
被傳輸到這裡以進行相應的車削步驟30，輪子在其終端處被移到出口工位101b。 因此本發明實現了所提出的目的，可提供所指出的、優於已知技術方案的優點。 主要優點在於以下實事提供與機械加工操作分開的、考慮部件的實際扭曲的、
測量部件在機器上的實際位置的步驟，從而可通過優化材料的移除進行補償，並實
現改善的輪平衡。
另一優點在於用根據本發明的方法可得到的顯著的靈活性，因為半成品輪可以 任意的順序饋送到機械加工線上，與送入的輪的類型和成批部件的尺寸無關。
另一優點在於用本發明所揭示的方法可得到的高度定中心精確性，這能夠在加 工操作之後的輪子上得到特別小量的輪的不平衡，因此明顯地減少了對隨後輪平衡 操作的需要。
權利要求
1.一種對輕質合金輪(1)進行機械加工、尤其是鑽孔和車削的方法，其特徵在於，所述方法在所述加工步驟之前還包括用於對所述輪(1)進行定向和測量的步驟(10)，所述定向和測量的步驟包括以下步驟-設置用於安置所述輪的裝置(4)，該裝置設有以規則角間距彼此呈角度地間隔開的至少三個安置區域(5)，且各所述安置區域(5)形成彼此共面且屬於共同參考平面(R)的相應安置表面，將輪(1)以其前部凸緣(2)的一部分與所述表面安置接觸，所述輪大致與垂直於所述參考平面(R)的所述裝置的中心參考軸線(Z)同軸，-用距離傳感裝置(9)確定所述凸緣(2)的公共表面上第一組點(Qi)的徑向坐標，所述組的點以如下方式來確定在平行於中心參考軸線(Z)測量的恆定距離處沿相應的徑向於所述軸線的方向相對於所述中心參考軸線(Z)徑向移動所述傳感裝置(9)，直到截取到所述凸緣為止，並且，通過所述第一組點(Qi)的徑向坐標的插值法來計算平行於所述參考軸線(Z)延伸的主輪軸線(Zr)的位置，-用所述傳感裝置(9)確定屬於面向所述安置區域(5)的所述凸緣的公共表面的第二組點(Pi)相對於所述參考平面(R)的坐標，並通過插值法計算所述第二組點(Pi)之間的中值平面(M)，所述第二組中的每個點通過所述傳感裝置(9)以如下方式來定位將所述傳感裝置沿第一徑向方向從所述主輪軸線(Zr)開始移動到預定的徑向距離，並沿垂直於所述徑向方向的第二方向進一步繼續所述距離，直到截取到所述公共凸緣表面為止，-存儲所述第二組點(Pi)相對於所述參考平面(R)和所述中值平面(M)的位置坐標，以能夠在隨後的加工步驟中對所述輪(1)進行定向的再定位，以便至少在所述第二組點(Pi)處得到屬於或設置成平行於所述中值平面(M)的凸緣的加工的表面區域，以補償所述輪凸緣(1)上平面度的偏差。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一組的點(Qi)選擇成沿 屬於所述點的相應徑向方向彼此間隔恆定角間距。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述第一組包括可通過所述 傳感裝置(9)探測的至少六個測量點(Qi)。
4. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述第二組點(Pi) 位於所述輪的所述前部凸緣表面(2)上以規則的間距呈角度地間隔開的位置處。
5. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述第二組點包括可通過所述傳 感裝置(9)探測的至少十二個測量點(Pi)。
6. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述第一組點(Qi) 中的每個點屬於徑向於所述主軸線(Z)並經過所述第二組點(Qi)的一相應點的 相應平面。
7. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述裝置(4)上的所 述至少三個安置區域(5)具有徑向延伸部，以使所述輪的凸緣(2)與可在預選值 範圍內變化的不同外部直徑安置接觸。
8. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述安置裝置(4)圍 繞所述中心參考軸線(Z)旋轉，以使支承在所述安置區域(5)上的所述輪具有 預選的角度定向。
9. 如前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述定向和測量步驟 (10)先於在所述輪(1)上形成孔以用於將所述輪固定到所述車輛上的鑽孔步驟 (20)，還可通過在所述鑽孔階段(20)進行磨削來得到所述輪的所述外部直徑處的表面(12)，每個所述表面包括平行於所述中值平面(M)延伸的第一表面部分 (12a)和相對於所述主輪軸線(Zr)徑向定中心的第二部分(12b)，所述主輪軸 線(Zr)通過所述定向和測量步驟(10)的插值法從所述測量和計算操作得到。
10. 如權利要求9所述的方法，其特徵在於，使三個固定接觸表面(12)彼此 成角度地隔開120° ，每個所述表面(12)的所述第一和第二表面部分(12a， 12b) 相對於彼此成直角地延伸，並構成用於與定中心裝置接觸的相應固定接觸點，所述 定中心裝置能夠在所述鑽孔步驟(20)之後進行的車削步驟(30)中將所述輪(1) 定中心。
11. 如權利要求10所述的方法，其特徵在於，使所述定位表面(12)位於所 述輪上離開形成在所述輪上的所述閥孔的位置一定角度間隔的位置處。
12. —種用於根據前述權利要求中一項或多項所述的加工方法來操作的輕質 合金輪的機械加工、尤其是鑽孔和車削的設備。
全文摘要
一種對輕質合金輪(1)進行機械加工、尤其是鑽孔和車削的方法，在加工步驟之前還包括用於對輪(1)進行定向和測量的步驟(10)，該定向和測量的步驟包括以下步驟設置用於安置所述輪的裝置(4)，該裝置設有以規則角間距彼此呈角度地間隔開的至少三個安置區域(5)，且各所述安置區域(5)形成彼此共面且屬於共同參考平面(R)的相應安置表面，將輪(1)以其前部凸緣(2)的一部分與這些表面安置接觸，該輪大致與垂直於參考平面(R)的裝置的中心參考軸線(Z)同軸。該方法還提供了以下步驟用距離傳感裝置(9)確定凸緣(2)的公共表面上第一組點(Qi)的徑向坐標，所述組的點以如下方式來確定在平行於中心參考軸線(Z)測量的恆定距離處沿相應的徑向於軸線的方向相對於中心參考軸線(Z)徑向移動傳感裝置(9)直到截取到凸緣，並且，通過第一組點(Qi)的徑向坐標的插值法來計算平行於參考軸線(Z)延伸的主輪軸線(Zr)的位置；以及用傳感裝置(9)確定屬於面向安置區域(5)的凸緣的公共表面的第二組點(Pi)相對於參考平面(R)的坐標，並通過插值法計算第二組點(Pi)之間的中值平面(M)，第二組中的每個點通過傳感裝置(9)以如下方式來定位將傳感裝置沿第一徑向方向，從主輪軸線(Zr)開始移動預定的徑向距離，並沿垂直於徑向方向的第二方向進一步繼續移動所述距離，直到截取到公共凸緣表面。該方法還提供了存儲第二組點(Pi)相對於參考平面(R)和中值平面(M)的位置坐標，以能夠在隨後的機械加工步驟中對輪(1)進行定向的再定位，以至少在第二組點(Pi)處得到屬於或設置成平行於中值平面(M)的凸緣的加工的表面區域，以補償輪凸緣(1)上平面度的偏差。
文檔編號B23Q17/22GK101208177SQ200580050244
公開日2008年6月25日 申請日期2005年6月22日 優先權日2005年6月22日
發明者R·薩曼汀 申請人:瑪斯股份有限公司