製造接合配件的成型槽的方法
2023-07-27 22:28:56 2
專利名稱：製造接合配件的成型槽的方法
技術領域：
本發明涉及一種製造接合配件的成型槽的方法，其中切削刀具作用在工件上。
背景技術：
在申請日為2003年7月24日、申請號為PCT/EP03/08101的國際申請中描述了一種可以執行這樣的方法的工具機。
發明內容
本發明的目的是提供一種開始提及類型的方法，其中優化了刀具的使用。
根據本發明，通過開始提及的類型的方法實現了這個目的，其中，在工件和刀具之間的相對向前運動期間，使用切削刀具執行工件加工，並且在上述向前運動之後的返回運動期間，使用相同的切削刀具執行工件加工。
這意味著，本發明的技術解決方案的結果是，在向前運動和返回運動期間通過相同刀具執行切削操作。所述切削操作可以是例如銑磨、車削或者磨削。以這種方式，可以使得加工時間最少。更具體地講，能夠使用相同的刀具通過粗切削和隨後的精切削用於製造成型槽。而不需要外部刀具變換(更換刀具)或者內部刀具變換(使工件相對於另外的刀具主軸定位)了。
因此，也不需要設有多於工件夾具的刀具主軸。
本發明的方法可以用於例如製造外部接合配件和內部接合配件的滾珠滾道。
如果在已經到達向前運動的終點之後發生返回運動，這就非常有利。因此，向前運動隨後可以為返回運動。
更具體地講，(切削)刀具和工件沿著第一方向相對彼此被引導，並且它們沿著構成相反方向的第二方向相對彼此被引導。通過刀具和工件之間的相對引導可以進行向前運動和返回運動。
原則上，工件可以以可平移方式固定，並且刀具以相對於工件可平移的方式移動，以便進行向前運動和返回運動。這對於工件相對於機架被引導是有利的。這樣，例如，可以將工件向刀具進給，以便允許製造成型槽。在這樣的情況下，刀具主軸不必在加工操作期間移動。
如果粗加工發生在向前運動期間並且精加工發生在返回運動期間的話，這是非常有利的。這樣，在第一階段，可以製造精度不高且表面質量不高的「預製槽」，然後該「預製槽」可以通過精加工進行最後處理，即提供其最終形狀。
規定在向前運動期間提供保持刀具的裝置角。此外，規定在返回運動期間保持刀具的裝置角。
如果刀具在向前運動期間具有的裝置角不同於在返回運動中的，那麼這就特別有利。這意味著，不同的主要切削刀具區域作用在工件上。這也意味著，在向前運動期間和在返回運動期間，不同刀具區域經受不同程度的磨損。因此，可以更好地整體上利用切削刀具。因為刀具的不同的主要切削刃區域作用在待加工的工件上，所以這又可以首先執行粗加工操作，然後在返回運動期間執行精加工操作；然後在返回運動期間，主要使用正好沒有被向前運動所使用的不同切削刃區域。由於更好地使用了刀具，減少刀具必須被更換的頻率，所以降低刀具的成本。其次，因為例如減少刀具更換時間，所以降低了加工成本。因為可以在例如向前運動和返回運動被組合起來的方法中執行關於成型槽的工件的精加工，所以又獲得了最少的加工時間。更具體地講，不需要更換刀具，以便執行粗加工和精加工(如果使用不同刀具來進行粗加工和精加工就是上述情況)。
基於相同原因，如果當到達向前運動的終點時或已經到達向前運動的終點之後，改變切削刀具的進給深度。這樣，可以在粗加工操作和精加工操作(具有較小的進給深度)之間切換。
由於上述原因，如果以在向前運動和返回運動期間刀具的不同主要切削刃區域作用在工件上的方式進行裝置角的變化，這就特別有利。這意味著，可以有效地使用刀具。
例如，相對於刀具和工件之間的位移方向的裝置角在向前運動期間大於在返回運動期間。上述差值可以在一些度數之間變化。舉例來說，在一個實施例中，向前運動的裝置角等於22.5度，而返回運動為20度。也可以採用不同的裝置角。
可以很容易地通過樞轉刀具夾具來調節裝置角。這樣，可以通過改變刀具夾具的樞轉位置來改變裝置角。
如果在同時加工多個工件，這就特別有利。因為本發明的技術方案不需要在粗加工和精加工操作之間改變刀具(不用外部變換刀具，也不用在機器內部切換到不同刀具主軸)，所以如果設置有一定數目個工件夾具和相應數目個具有刀具的刀具夾具，那麼可以同步加工相應數目個工件。因此，因為僅僅需要給工件提供一個刀具主軸，所以也可以使所需的刀具主軸數目最小。(在已知的現有技術的方法中，對粗加工和精加工而言每個工件夾具必須提供兩個刀具主軸。)
更具體地講，在工具機上執行本發明的方法。
工具機可以有利地用於執行本發明的方法。
更具體地講，合適的工具機包括可樞轉的刀具夾具。通過使用這樣的可樞轉的刀具夾具，待加工的工件的刀具裝置角可以設定並可改變以便能夠使用不同刀具區域。
例如，工具機可以是多軸工具機。
如果刀具夾具包括對應於多個工件夾具的多個刀具，那麼這就非常有利。這樣，可以同時同步加工多個工件，通過使用涉及關於製造成型槽在每個工件上進行向前運動和返回運動的加工方法，可以完成對上述多個工件的製造。
下面的參考附圖對優選實施例的描述有利於更詳細地解釋本發明。
圖1是工具機的一個例子的示意性側面剖視圖，通過該工具機執行本發明的方法；圖2是具有滾珠滾道的工件(插入接頭)的一個例子；圖3是在工件和切削刀具之間在向前運動期間兩個局部階段的示意性局部視圖；圖4是在工件和刀具之間在返回運動期間兩個局部階段的示意圖。
具體實施例方式
在圖1裡，多軸工具機的一個實施例在整體上用附圖標記10表示，本發明的方法可以通過該工具機得到實施。它包括機架12，用於定位多軸工具機10(這裡具有兩個主軸)，以使其對齊在基部上。在機架12的支座13上，引導第一主軸滑動件14以便沿著方向X可線性移動。更具體地講，這個方向X是水平方向。第一主軸滑動件14帶有第一工件主軸16，可以以可旋轉的方式將待加工的工件固定到第一工件主軸16上。第一工件主軸16在第一主軸滑動件14上被引導，以便可沿著相對於方向X的橫向方向Z移動，使得可以進行設定固定在第一工件主軸16處的工件相對於機架12的距離。固定工件旋轉所繞的第一工件主軸16的旋轉軸線平行於Z方向延伸。
此外，設有第二主軸滑動件18，該第二主軸滑動件18也在機架12上被引導，以便沿著X方向可以線性移動。這個第二主軸滑動件18固定被固定在第二主軸滑動件18上的第二工件主軸20，以便可以沿著Z方向線性移動。
更加具體地講，對齊兩個工件主軸16和20，以便基本上相對彼此平行地延伸。
為了在沿著Z軸線的移動方向上驅動第一工件主軸16，設有第一驅動器22。例如，它可以是氣動驅動器、滾珠絲槓驅動器或線性馬達。第一驅動器22的驅動單元定位在第一主軸滑動件14處，並在X方向上和其一起移動。
為了引導第一工件主軸16，第一主軸滑動件14包括引導裝置，該引導裝置在整體上用附圖標記24表示，在該引導裝置處由第一驅動器22驅動的第一工件主軸16可在Z方向上移動。更加具體地講，Z方向豎直地延伸，即平行於重力的方向延伸。
為了相對於第二主軸滑動件18移動第二工件主軸20，設置了能夠使得在引導裝置28處的第二工件主軸20沿著Z方向相對於第二主軸滑動件18線性移動的第二驅動器26。
在它們的下端處，工件主軸16和20每個都設置有工件夾具30、32，可以將相應的工件固定到所述工件夾具，以便可圍繞各自工件主軸16、20的縱軸線34、36旋轉。
在機架12上，設置有刀具接收裝置38，以便可圍繞軸線B樞轉，其中這個樞轉軸線40定向為橫向於Z方向和X方向，更具體地講，水平對齊。在兩個主軸工具機的情況下，刀具接收裝置38包括第一刀具接收元件42和第二刀具接收元件44，第一刀具接收元件42和第二刀具接收元件44彼此間隔一定距離布置。刀具接收元件42、44定位在可旋轉驅動的刀具主軸43、45上，使得例如銑磨或鑽孔刀具的對應固定刀具可圍繞主軸軸線旋轉。這樣，可以通過相應刀具同時加工兩個工件，其中第一工件固定在第一工件主軸16上，而第二工件固定在第二工件主軸20上。
兩個刀具接收元件42、44定位在軛形搖臂46上，該搖臂46可圍繞樞轉軸線40(B軸線)樞轉。為了執行樞轉運動，設有驅動器47。刀具接收裝置38的每個樞轉位置都可以在一定樞轉範圍內進行設定，使得在一定設定樞轉位置裡，固定在工件主軸16和20處的相應工件可以通過固定在刀具接收裝置38處(更具體地講，設置在刀具接收元件42、44)的刀具進行加工。因此，例如可以製造在軸杆軸頸裡和在轂裡具有滾珠滾道的恆速接頭(附圖)。
更具體地講，可以使用合適的刀具來執行軟銑磨(soft milling)、磨削或者硬銑磨(hard milling)操作。也可以執行硬車削操作。
為此目的，提供了合適的其它裝置，例如具有合適車刀或另外主軸的一個或數個旋轉控制臺，其布置在工件的加工區域裡(在附圖裡未圖示)。
也可以在工件上執行隨後的加工操作，這是因為例如，它首先被固定在第一工件主軸16上，並通過第一刀具加工，此後轉到工件主軸20上，然後通過第二刀具加工。
在機架12上，設有樞轉空間48，以便能夠使得刀具接收裝置38在機架12上在一定樞轉範圍內樞轉，而不被阻擋。此外，碎片等可以從所述樞轉空間48分離出來。
主軸滑動件14和18相對於Z方向被引導，以便在刀具接收裝置38上方沿X方向移動。為此目的，設有第一引導件50，更加具體地講，該第一引導件50包括設置在刀具接收裝置38上方一定距離處的引導導軌。此外，設有第二引導件52，該第二引導件52設置在平行地離第一引導件50一定距離處，更具體地講，設置在刀具接收裝置38上方在Z方向上和第一引導件50相同水平面處。更加具體地講，第二引導件52也包括引導導軌。更具體地講，兩個引導件50和52水平布置。引導件50、52定位在支座13上。
如果有必要的話，也可以如此設置引導件50、52，以致於在Z方向上偏置，以便例如能夠在其高度方向上額外地加固主軸滑動件。
在其面對引導件50、52的區域裡，第一主軸滑動件14以這樣的方式設計成為L形或三角形，使得它包括第一支腿，該第一支腿定向為沿著第一引導件50並在其上引導。例如，設置有兩個隔開的引導靴，以便在第一引導件50上以線性移動方式引導第一支腿。第一支腿連接到第二支腿，該第二支腿橫向定向到第一支腿，並例如通過引導靴連接到第二引導件52，以便在第二引導件52上以線性移動的方式引導第二支腿。
在兩個支腿之間，在兩個引導件50和52之間的第一工件主軸16設置在兩個支腿上。
為了能夠以可線性移動的方式與引導件連接，第一主軸滑動件14和引導件50的接觸面大於要連接到第二引導件52的接觸面。例如，第一接觸面通過兩個引導靴而形成，而第二引導件52的接觸面僅僅通過一個引導靴形成。
第二主軸滑動件18也包括第一支腿，該第一支腿定向為沿著第二引導件52，並且例如通過兩個引導靴與該引導件52連接。通過引導靴與第一引導件50連接的第二支腿相對於這個第一支腿橫向布置。因此，第二主軸滑動件18也包括L形或三角形外部形狀，其中與第二引導件52的接觸面大於與第一引導件50的接觸面。第二工件主軸20布置在這些處的第一支腿和第二支腿之間並且在兩個引導件50和52之間，並且面對另一個工件主軸16，其中在兩個工件主軸16、20之間還存在有自由的中間區域。
L形或三角形是指通過兩個引導件50和52形成的在平面上投影形成的橫截面，至少是指在主軸滑動件14和18分別連接到這些引導件50和52的區域裡。
在申請日期為2003年7月24日、申請號為PCT/EP03/08101的國際申請中描述了一種這樣的多軸工具機。本申請對其進行引用。
然而，下面將更加詳細解釋的本發明的方法也可通過不同設計的工具機來執行。
作為舉例，圖2顯示了通過本發明的方法加工的工件54。這個工件54是具有多個銑磨的滾珠滾道56的接頭。這樣的滾珠滾道56形成了用於軸承滾珠的引導滾道。這副附圖是指一個外部接合配件。本發明的方法也可以用於內部接合配件(轂)。可以製造直線或傾斜滾道。
本發明的方法如下進行操作，作為舉例，將參考圖3和4進行解釋工件58和用作切削刀具的例子的銑磨刀具60相對彼此移動。圖3顯示了銑磨刀具60的位置62，其中為了(銑出輪廓)銑磨成型槽(滾珠滾道)64，銑磨刀具60開始作用在工件58上。在作為舉例使用工具機10中，銑磨刀具60固定在刀具主軸62上。工件48固定在工件夾具32上。然後，在銑磨刀具60和工件58之間進行相對向前運動。這個向前運動通過附圖標記為66的箭頭指示出來。
在工具機10的情況下，該向前運動66通過工件夾具32在方向Z上朝向銑磨刀具60移動而得到實現。
刀具接收元件42相對於軸線B布置在一定樞轉位置裡。這樣，限定了銑磨刀具60相對於工件58的裝置角α。這個裝置角可在工件58和銑磨刀具60之間的向前運動期間被保持。
由於滑動件18相對於銑磨刀具60的相對位置，所以設定了銑磨刀具60的進給深度。
該向前運動66繼續進行，直到已經到達向前運動的終點。這意味著，已經到達倒退位置68。在作為舉例的工具機10的情況下，倒退位置68構成了刀具夾具32在方向Z上的移動的倒退點。
在向前運動66期間，執行粗銑磨操作。例如，如果銑磨接頭的滾珠滾道，則加工切削時切削深度為6-7毫米。更具體的講，它是粗切削。
當到達倒退位置68時，或者在已經到達倒退位置68之後，由於刀具接收元件42的樞轉位置變化了，所以銑磨刀具60的裝置角發生變換(圖4)。新的裝置角β不同於向前運動66的裝置角α。在所圖示的例子裡，這個變化了的裝置角β小於裝置角α。然後，具有變化的裝置角β的返回運動70從倒退位置68在相對於向前運動66相反的方向上開始進行。
在根據圖1的工具機的例子中，工件夾具32在Z方向上向上移動，以便實施返回運動70。因此，銑磨刀具60在由向前運動66期間製造的成型槽裡移動。在返回運動期間，更具體的講，進給深度也已經改變為能夠執行精銑操作。更具體的講，切削深度是在0.1毫米的範圍內，以便獲得高的精確度和高的表面質量。
通過在向前運動已經發生之後改變裝置角，銑磨刀具的不同(主要)切削刃區域作用在工件58上。作為舉例，圖3顯示了附圖標記為72的有效切削刃區域。在已經改變了裝置角之後，可獲得不同於切削刃區域72的有效切削刃區域74(圖4)。因此，由於製造成型槽64的向前運動和返回運動，所以更加有效地使用銑磨刀具60，這是因為發生了更加均勻數量的磨損。這是由於，當向前運動66和返回運動70發生時，銑磨刀具60的不同區域主要作用在工件58上。
因為更加有效的使用銑磨刀具60而使得刀具成本降低，所以本發明的解決方案提高了經濟效率。另外，加工操作可以更快地得到執行，這是因為，由於當工件夾具32上下移動時進行向前運動和返回運動且其中包括精銑，所以可以製造出成型槽64。不需要改變粗銑和精銑的銑磨刀具(這是因為，例如在已經進行粗銑之後，工件朝向另外的刀具進給)。
通過在向前運動66和返回運動70之間改變裝置角，使用了不同刀具區域，使得又可以使用相同的刀具來執行粗加工和精加工操作。
本發明的方法也可以用於其它成形製造工藝中，例如車削和磨削。
更具體的講，本發明的方法可以結合多軸工具機使用，其中多個工件能夠在同時進行加工，這是因為，對於每個工件，由於同樣的刀具60可以用於粗加工和精加工，所以不需要改變用於製造轂的刀具。
在上文，本發明的方法參考工具機10進行描述。在原則上，也可以在其它工具機上使用本發明的方法。例如，根據本發明的方法也可以用在僅僅包括一個工件夾具的工具機上。如果不是工件夾具相對於機架移動，而是銑磨刀具夾具在機架上以可移動的方式被引導，那麼也可以使用本發明的方法。由於工件夾具相對於機架進行樞轉，所以也可以設定銑磨刀具在工件上的裝置角。
權利要求
1.製造接合配件的成型槽的方法，其中，切削刀具作用在工件上，其特徵在於，使用切削刀具在工件和刀具之間的相對向前運動期間執行工件加工，並且使用相同的切削刀具在向前運動之後的返回運動期間執行工件加工。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在已經到達向前運動的終點之後，進行返回運動。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，刀具和工件相對彼此沿著第一方向被引導，並相對彼此沿著相反方向的第二方向被引導。
4.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，引導所述工件，以便於能夠相對於機架移動。
5.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在向前運動期間執行粗加工操作。
6.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在返回運動期間執行精加工。
7.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在向前運動期間保持刀具的裝置角。
8.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在返回運動期間保持刀具的裝置角。
9.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，刀具在向前運動期間和在返回運動期間具有不同的裝置角。
10.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，當到達向前運動的終點時，或者在已經到達向前運動的終點之後，改變刀具的裝置角。
11.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，當到達向前運動的終點時，或者在已經到達向前運動的終點之後，改變刀具的進給深度。
12.如權利要求9-11中任一項所述的方法，其特徵在於，如此改變裝置角，以便在向前運動和返回運動期間刀具的不同切削刃區域主要作用在工件上。
13.如權利要求9-12中任一項所述的方法，其特徵在於，相對於在刀具和工件之間的移動方向的裝置角在向前運動期間大於在返回運動期間。
14.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，刀具夾具進行樞轉，以便調節裝置角。
15.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，多個工件同時進行加工。
16.如前面權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在工具機上執行上述方法。
17.用於執行如前面權利要求中任一項所述的方法的工具機的用法。
18.如權利要求17所述的工具機的用法，其特徵在於，工具機包括可樞轉的刀具夾具。
19.如權利要求17或18所述的工具機的用法，其特徵在於，工具機是多軸工具機。
20.如權利要求17-19中任一項所述的工具機的用法，其特徵在於，刀具夾具包括對應於工件夾具的數目的多個刀具。
全文摘要
提出了一種製造接合配件(54、58)的成型槽(56、64)的方法，其中，切削刀具(60)作用在工件(54、58)上，使用切削刀具(60)在工件(58)和刀具(60)之間的相對向前運動(66)期間執行工件加工，並且使用相同的切削刀具(60)在向前運動之後的返回運動(70)期間執行工件加工。
文檔編號F16D3/223GK1921973SQ200580005378
公開日2007年2月28日 申請日期2005年1月22日 優先權日2004年2月18日
發明者馬庫斯·斯塔尼克, 維利·施尼茨勒, 烏多·羅滕比歇爾, 烏韋·魯諾 申請人:Gkn傳動系統國際股份有限公司