專利名稱：用于制造非圓柱形的鉆孔面的機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分所述的用于制造非圓柱形的鉆孔面
的機床，優(yōu)選珩磨機或鉆床。 在此涉及一種用于加工鉆孔的機床，這種鉆孔在工作條件下在局部不同地以 已知的量變形。這種變形是相對于期望的理想的圓柱形狀的改變。這種變形由于組 裝預緊、熱影響和動態(tài)力(參考K. Inline, Das GOETZEZylinderverzugme P system
Nr. 89 36 10_12/88der Fa. Goetze， sowie J. Schmid， Optimiertes Honverfahren fiir
Gusseisen-:Laufflachen，VDI-BerichteNr. 106， S. 217-235)而產(chǎn)生。這樣的鉆孔因此具 有非圓柱形的鉆孔面，其而后由于在工作狀態(tài)下形成的變形獲得期望的圓柱形形狀。具有 這種類型加工的鉆孔面的鉆孔導致改善的工作情況，例如在內(nèi)燃機中通過活塞環(huán)的較小的 預緊導致較小的摩擦和較高的氣密性。 圖1以空間視圖示出如此加工的鉆孔面，其具有局部的成型部(Ausform皿g)或擴 寬部11和局部的收縮部22。這種形狀是應(yīng)當通過加工形成的額定形狀并且其而后在工作 狀態(tài)下的負載作用下變形成精確圓柱形的鉆？L。這種與偏離圓柱形狀的預輪廓定義為理想 圓柱形狀的反轉(zhuǎn)偏差并且例如通過有限元計算或?qū)嶒灤_定。 用于制造這種類型的偏離圓柱形形狀的鉆孔面的方法例如由EP 1 321 229Al和 DE 4 007 121 A已知。此外日本專利JP2000-291487A描述一種銜磨刀具，其具有位于刀具 體和珩磨條(Honleiste)之間的壓電的進給元件(參考附圖6和7，附圖標記22以及說明 書第35和36段)。在EP 1 169 154 Bl ( = WO 00/62962)中描述一種壓電的調(diào)節(jié)機構(gòu)，其 在刀具體中設(shè)置在彼此徑向?qū)χ玫牡度兄g。在EP 1 790 435 Al中描述一種刀具，其具 有用于全面地加工鉆孔面的基礎(chǔ)進給機構(gòu)和附加的微進給機構(gòu)用于制造偏離圓柱形狀的 變形，所述微進給機構(gòu)通過設(shè)置在刀條和支承條之間的壓電元件構(gòu)成。
為了進一步闡述任務(wù)，參考附圖2。圖2示出這種類型加工的鉆孔面的橫截面，其 具有通過在角度dphi內(nèi)的變形ds定義的成型部ll。為了可以在這種類型的鉆孔面中實現(xiàn) 有效的功能改善，必須產(chǎn)生具有直至8級傅立葉系數(shù)的圓柱翹曲。此外處于制造技術(shù)方面 的原因(減小加工時間)，刀具的轉(zhuǎn)速應(yīng)當能夠選擇成盡可能高。這需要進給動力學機構(gòu)， 其可以相應(yīng)快速地促成切削機構(gòu)(例如珩磨條或鉆孔刀片)期望的徑向進給。根據(jù)所使用 的加工方法，例如珩磨或精密鉆孔，需要定義徑向的進給速度，其由所需要的、由切削機構(gòu) 形成的切削速度得出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于，提供一種用于制造非圓柱形的鉆孔面的機床，其與已知 的機床相比構(gòu)造簡單并且因此造價低，并且具有改善的進給動力學機構(gòu)。
背景技術(shù)：
上述目的通過在權(quán)利要求1中給出的特征實現(xiàn)。本發(fā)明此外涉及在各個從屬權(quán)利 要求中定義的各個不同的有利的進一步構(gòu)造。 在本發(fā)明中，其不僅涉及珩磨而且涉及所謂的精密鉆孔，為了實現(xiàn)上述目的，做 出如下規(guī)定刀架單元——其包含軸向平行地直接作用的直線驅(qū)動裝置形式的微進給機 構(gòu)一構(gòu)成為機床主軸并且因此機床——其在此是珩磨機或精密鉆床——的不可更換的 部件，刀具單元一根據(jù)所需要的刀具——可更換地設(shè)置在所述刀架單元上。微進給機 構(gòu)——在此優(yōu)選是直線驅(qū)動裝置——不是如同現(xiàn)有技術(shù)那樣為每個刀具單獨安裝到刀具 單元內(nèi)，而是僅僅在機床上設(shè)置一次，即設(shè)置在位于機床上的刀架單元中，在刀架單元上可 以連接不同的刀具單元，其必須包含實際的加工刀具和用于進給的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，然而不再必 須包含相對貴的微進給機構(gòu)。 在珩磨機中，其通過在珩磨條同時旋轉(zhuǎn)時的上下運動以通常的方式產(chǎn)生十字磨削 圖案，這種考慮當然同樣類似地用于沿著鉆孔軸線方向的運動分量。這種運動分量然而比 沿著圓周的運動分量稍快，從而對于徑向進給改善的進給動力學機構(gòu)在與軸向分量疊加的 情況下導致改善的結(jié)果。 除了該微進給之外，已知的作為粗進給的可調(diào)節(jié)性如上所述。 上述現(xiàn)有技術(shù)都沒有示出這樣的刀具，其設(shè)置在機床上的刀架單元構(gòu)成機床的獨 立組件，利用該刀架單元實現(xiàn)動態(tài)的進給并且在該刀架單元中整合到高度動態(tài)的、優(yōu)選直 線工作的微進給驅(qū)動裝置，其可暫時地經(jīng)由多個軸向平行的進給桿彼此獨立地促成優(yōu)選多 個切削結(jié)構(gòu)的進給運動。在上述現(xiàn)有技術(shù)中描述的刀具與在刀具內(nèi)部的、具有與切削機構(gòu) 盡可能小的間距的動態(tài)的微進給機構(gòu)一起工作。由此對于它們而言僅僅較小的構(gòu)造高度和 因此較小的進給路徑可供使用。由此在這樣的位置上僅僅可能安裝用于具有較小的構(gòu)造大 小和因此具有相對小的進給路徑的微進給機構(gòu)。 在本發(fā)明中可以設(shè)置一個或多個軸向平行地作用的直線驅(qū)動裝置，用于彼此獨立 地進給加工刀具或切削機構(gòu)(珩磨條或鉆孔刀刃)。直線驅(qū)動裝置——其例如構(gòu)成為壓電 的直線致動器——通過電控制被激活并且產(chǎn)生推桿的具有規(guī)定的力和速度的軸向運動，該 推桿作用在用于徑向進給加工刀具的切削機構(gòu)的進給桿上。 從而例如可以實現(xiàn)，即在大約為25。的dphi角度內(nèi)在徑向進給長度為20iim并且 鉆孔直徑大約為80mm并且轉(zhuǎn)速為4001/min時，用于切削機構(gòu)的擴寬和撤出的時間大約為 10ms。 因此本發(fā)明規(guī)定，將刀具單元和具有直線驅(qū)動裝置的刀架單元在結(jié)構(gòu)上分離并且 給刀架單元和因此機床或與可更換的刀具單元獨立的組件配備用于動態(tài)進給(微進給)的 直線驅(qū)動裝置。在刀架單元地下端側(cè)上可更換的設(shè)置刀具單元。刀具單元然而僅包含用于 將在機床上產(chǎn)生的行程運動轉(zhuǎn)換成用于加工刀具的進給運動和必要時與之獨立的用于導 引條的進給運動的轉(zhuǎn)向元件，并且包含加工刀具和必要時導引條本身。 上述涉及這樣的規(guī)定，即刀架單元構(gòu)成為機床的一部分。這然而不排除刀架單元 作為獨立的安裝單元實現(xiàn)并且可被組裝。 在刀具單元的刀具體中存在與刀架單元的直線驅(qū)動裝置的推桿同軸的進給桿。推 桿施加一個朝向中心軸向平行的力至對齊設(shè)置的進給桿上。在推桿和進給桿的端面上，進 給力被傳遞至可徑向移動的加工刀具上。端面如此構(gòu)成，使得不可傳遞通常作用的剪切力。在進給桿的下端部上加工楔面，其將軸向運動轉(zhuǎn)換成徑向的進給運動。 利用本發(fā)明的刀架單元和刀具單元的設(shè)置和構(gòu)造，可以制造反轉(zhuǎn)的功能形狀。通 過加工刀具的動態(tài)的微進給，在高的切削速度的情況下和小的變形分段的情況下以較大的 徑向變形和精度(幾個微米)達到期望的額定形狀。 給切削機構(gòu)配備粗進給改善了動態(tài)的進給特性，因為微進給僅僅應(yīng)當在局部的變 形范圍內(nèi)工作。因為包含整合在其中的微進給機構(gòu)的刀架單元與刀具單元在結(jié)構(gòu)上分離， 所以僅僅需要在刀具單元內(nèi)設(shè)置可非常簡單地機械操縱的刀具，而無自身的進給驅(qū)動裝 置。刀具單元對于不同的加工任務(wù)是可更換的。 此外，冷卻潤滑材料僅僅是直接地與刀具接觸，而不是與在其中設(shè)置微進給機構(gòu) 的刀架單元直接接觸。直線驅(qū)動裝置因此防止腐蝕性的液體的破壞作用。


本發(fā)明的各個實施例和其有利的進一步構(gòu)造下面參考附圖進行詳細闡述。圖中示 出 圖1具有局部擴寬的鉆孔面；
圖2根據(jù)圖1的鉆孔面的橫截面；
圖3第一實施例； 圖4a和圖4b根據(jù)圖3的直線驅(qū)動裝置1_06的工作方式的描述；
圖5第二實施例； 圖5a沿著圖5中的箭頭Va-Va方向的視圖；
圖5b沿著圖5中的箭頭Vb-Vb方向的視圖；
圖5c沿著圖5中的箭頭Vc-Vc方向的視圖；
圖6第三實施例；
圖7第四實施例；
圖8第五實施例；
圖9第六實施例； 圖9a在圖中的IXa處示出的細節(jié)的放大視圖。
具體實施例方式
根據(jù)圖3、4a和4b的第一實施例示出一個用于微進給的刀架單元l，其作為珩磨 機的一部分。它具有軸向平行的直接作用的各個直線驅(qū)動裝置l-06，它們可以在四周布置 (也見附圖5a)，在圖3中僅僅示出其中一個直線驅(qū)動裝置。刀具單元2可更換地設(shè)置在刀 架單元1上，刀具單元2具有實際的加工刀具——即設(shè)有切削鑲片2-06的珩磨條2-05—— 以及徑向?qū)χ檬境龅挠糜谥С幸粋€或多個珩磨條的一個或多個導引條2-04，以及配備的進 給桿1-03 (用于珩磨條)和2-02 (用于導引條)。刀具單元2以其端面2-09貼靠在刀架單 元1的端面1-02上。兩者通過合適的機構(gòu)1-16例如螺釘彼此連接。刀架單元2簡單地構(gòu) 成。它可以簡單地不復雜地更換，無需也更換刀架單元l，在刀架單元中設(shè)置軸向平行的直 接作用的微進給機構(gòu)——即直線驅(qū)動裝置l-06。在使用貴的壓電直線進給元件時意味著顯 著的減小費用。
7
當接下來在描述實施例時提及直接作用的直線驅(qū)動裝置時，如此認為，即首先不 考慮由于傳動方式的變換引導的行程加大，其然而是可能的。 刀架單元1和刀具單元2以端面1-02和2-09彼此貼靠并且可輕易地彼此松開。 機構(gòu)1-16為此在現(xiàn)有技術(shù)中是常見的并且因此僅僅示意示出。 刀架單元1位于殼體1-01內(nèi)，殼體以其上端部與機床主軸5連接。如在珩磨中常 見的是，從機床將旋轉(zhuǎn)運動、提升運動和進給運動進一步傳遞給刀架單元1。這種進給經(jīng)由 用于導引條2-04的進給桿1-09和用于珩磨條2-05的粗進給的進給管1-10以雙重模式工 作。進給桿1-09在進給管1-10中引導。進給管1-10與支架1-13連接。進給桿1-09和 進給管i-io兩者是彼此獨立的。兩者為了進給，在軸向上彼此獨立地通過珩磨或精密鉆孔 機床的控制被向下推動，機床主軸5設(shè)置在所述過珩磨機或精密鉆孔機床上。
進給管1-10的下端部與支架1-13的上部法蘭1-14的上端部連接。在支架1-13 的兩個法蘭1-14之間設(shè)置用于珩磨條2-05的微進給的、在軸向方向上直接作用的直線驅(qū) 動裝置1-06。它被兩個法蘭1-14的上部法蘭的底側(cè)向下推動并且作為調(diào)節(jié)機構(gòu)操縱推桿 1-05。直線驅(qū)動裝置1-06通過電纜1-07被供給驅(qū)動功率和控制信號。能量及控制信號的 饋給通過匯流環(huán)1-08實現(xiàn)。也可以應(yīng)用無接觸的感應(yīng)的測距的傳輸系統(tǒng)。直線驅(qū)動裝置 1-06例如以壓電的方式工作，具有直至250 ii m的行程。這種壓電致動器構(gòu)成為在離心力方 面是安全的。根據(jù)柱塞圈或磁致伸縮、電流變或磁流變致動器的原理的電磁驅(qū)動裝置也是 可能的。 總體上利用1-12表示的微進給機構(gòu)通過至少一個直線驅(qū)動裝置1-06構(gòu)成(如所
示)。然而如上述業(yè)已參考附圖5a指出，圍繞系統(tǒng)的軸線在各法蘭l-14之間也可以設(shè)置其
它的直線驅(qū)動裝置，從而可以為每個珩磨條偏置一個單獨的直線驅(qū)動裝置。 殼體1-01具有空氣阻斷孔1-11，通過它在殼體內(nèi)保持(其它方面產(chǎn)生的)較小的
過壓并且因此阻止液體通過在外部存在的泄露位置的滲入。 直線驅(qū)動裝置1-06如上所述在其下端部上設(shè)有推桿1-05作為調(diào)節(jié)機構(gòu)，其直線 運動被傳遞至進給桿1-03。通過這種方式通過直線驅(qū)動裝置l-06促成的微進給與在機床 上通過進給桿i-io預定的粗進給疊加。 直線驅(qū)動裝置1-06的安裝以無橫向力的方式實現(xiàn)。無間隙的且無橫向力的力傳 輸機構(gòu)1-04僅僅示意地表示為球并且可構(gòu)成為鉸鏈、作為平面的或拱起的滑動面或以其 它方式構(gòu)成。力傳輸機構(gòu)必須無間隙地傳遞拉力和壓力并且此外具有轉(zhuǎn)動自由度，因此進 給桿1-03——其以在其下端部上的楔形的進給面1-031貼靠在珩磨條2-05的同樣楔形的 進給面1-031上——可以在銜磨條的進給面1-031上完全貼靠地定向。它也必須在有些情 況下在力傳遞點1-04上被推桿1-05稍微翻轉(zhuǎn)。當力傳遞點1-04不傳遞橫向力時是這才 有可能。同樣在推桿1-05和進給桿1-03之間的較小的軸線偏移可以被補償。
通過壓電元件構(gòu)成的直線驅(qū)動裝置可以將進給桿以大的力向下運動。為了復位， 僅給直線驅(qū)動裝置l-06提供較小的力。這種復位因此被復位彈簧2-07支持或者甚至完全 由其實現(xiàn)。也可以設(shè)置兩個直線驅(qū)動裝置，它們其中一個用于進給，另外一個用于復位。
在刀具體2-01中存在設(shè)有兩個圓錐形的進給面的進給桿2-02，進給桿1_09從上 方作用在該進給桿2-02上。圓錐形的進給面2-021和2-022與支承條2_03上的楔形的 進給面共同作用，在支承條上直接徑向相鄰地設(shè)置導引條2-04，從而通過這種方式進給桿
81- 09的軸向運動被轉(zhuǎn)換成導引條的徑向運動。沿著工件4的周邊可以設(shè)置多個例如四個導 引條2-04，在它們之間沿著周邊可以設(shè)置四個進給桿1-03。在刀架單元和刀具單元的足夠 彎曲剛性的構(gòu)造中，導引條可以去掉或在控制過程中不被操作。 在較小的鉆孔的情況下進給力的同軸傳遞然而是不可能的。而后需要機械的力轉(zhuǎn) 向裝置例如彎曲鉸鏈，其將進給力傳遞給以較小的徑向間距設(shè)置的各進給桿上。
相應(yīng)于直線驅(qū)動裝置1-06在刀架單元1中的布置，進給桿1-03以同軸線的直線 的延長部存在。在進給桿1-03的端部上存在楔形的進給面1-031。在進給面1-031上貼靠 珩磨條2-05的同樣楔形的進給面2-051。直接在珩磨條2-05的外側(cè)上安裝切削鑲片2_06。 根據(jù)直線驅(qū)動裝置1-06的控制，因此在珩磨條2-05上除了經(jīng)由進給管1-10作用的粗進給 之外還形成軸向的微進給。兩個進給運動在進給桿l-03上疊加地起作用并且在刀具單元 2中被轉(zhuǎn)換成切削鑲片2-06向鉆孔面4-01的徑向進給運動(見標出的箭頭)。復位彈簧
2- 07支持在進給桿卸載(復位)時在直線驅(qū)動裝置1-06和進給桿1-03之間的進給鏈中無 間隙的和無橫向力的力傳遞1-04。為了快速進一步引導進給運動，進給桿1-03也可以由較 小密度的材料制成，從而由于較小的慣性，直線驅(qū)動裝置的運動更加可靠地無延遲地被傳 遞。在布置傳遞壓力的結(jié)構(gòu)時如此構(gòu)成復位彈簧2-07，使得在珩磨條卸載時利用彈簧力實 現(xiàn)向上定向的加速度，其至少等于推桿的向上定向的加速度，從而在進給桿和推桿之間確 保軸向的形鎖合。 進給桿2-02如此構(gòu)成，即它與進給桿1-03的傾斜面1_31構(gòu)成一個角度，該角度 位于自動鎖止的范圍之外。 進給桿1-09在機床上軸向向下運動。它在此撞擊進給桿2-02，通過進給桿2_02， 導引條2-04被靠向鉆孔面4-01。相反，進給管1-10移動機構(gòu)1-12的支架1-13用于微進 給并且由此將進給桿1-03軸向向下壓并且因此將珩磨條2-05的切削鑲片2-06壓向構(gòu)件4 的鉆孔面4-01。從該位置出發(fā)，直線驅(qū)動裝置l-06沿著鉆孔的周邊，即根據(jù)角度dphi和鉆 孔的垂直的位置進行控制。在此每個珩磨條在每個位置配備給在該位置待獲得的變形部。
通過將珩磨條設(shè)置在不同的高度位置，特別是通過設(shè)置短的珩磨條，也可能的是， 沿著鉆孔的圓周軸線或縱向軸線在選定的位置加工變形部。通過各單個可彼此獨立地進給 的珩磨條，特別是通過短的珩磨條，即使鉆孔面4-01的非常短的軸向的縱向部段也可以被 加工，變形部分段通過這些縱向部段表征。在此而后類似于沿著待加工的表面的圓周的情 況，有利的是，珩磨條的長度小于變形部的縱向延伸。 銜磨條也可以安裝在具有多個楔面的支承條上，如示例的導引條2-04和其在支 承條2-03上的布置。 未示出用于直徑和形狀測量的傳感器。整合的尺寸、位置和形狀測量裝置在加工 過程中或者在加工過程之后在一個單獨的測量行程中測得質(zhì)量(為此也參見附圖7和9中 的力傳感器130)。 圖4a示出在成型部11內(nèi)部的進給力F時直線驅(qū)動裝置1_06的工作方式。進給 力F在此如在圖4a的上方示出，始終具有恒定值，即與進給量s無關(guān)。在變形部分段內(nèi)每
擺渡(tberfahrung )—次，當前存在的成型部11'擴寬同樣恒定的量ds。 直線驅(qū)動裝置1-06的其它的工作方式在附圖4b中示出。相應(yīng)的功率加載如此控 制，即進給力F隨著進給量s的增大而減小(見圖表)，從而在加工開始時在每次擺渡時制
9成相對于大的成型部ll'。隨著成型部的區(qū)域的擺渡數(shù)量的增大，徑向進給量ds和因此徑 向的材料去除量ds變小。 根據(jù)圖5的實施例與根據(jù)圖3的實施例的區(qū)別在于刀架單元1在殼體1-01內(nèi)改善 的引導。這如此確保，即直線驅(qū)動裝置1-06直接貼靠在支架1-13的上部的法蘭1-14上并 且如此實現(xiàn)，即從直線驅(qū)動裝置1-06的推桿1-05向進給桿1-03的力傳遞經(jīng)由摩擦小的耐 磨的硬質(zhì)金屬板1-17實現(xiàn)。借助于進給管1-10的粗進給的行程長度利用1-15表示。微 進給的行程長度通過直線驅(qū)動裝置1-06確定。 支架1-13的兩個法蘭1-14構(gòu)成為相對厚的并且以其外部尺寸如此與殼體1-01 的圓柱形內(nèi)表面l-18如此協(xié)調(diào)，使得支架l-13在其上下運動時可靠地且無間隙地在殼體 l-01中被引導。由此被引導的表面是穩(wěn)定的。內(nèi)表面l-18相應(yīng)地加工為摩擦受載的引導 面。 此外，法蘭1-14抗扭轉(zhuǎn)地容納在殼體1-03內(nèi)。為此法蘭1-14具有槽1-19，各一 個配合榫l-20(或銷)徑向伸入所述槽內(nèi)，從而法蘭1-14的縱向運動是可能的，然而轉(zhuǎn)動 運動是不能的。這種布置用于支架1-13在殼體1-01中的抗扭轉(zhuǎn)。 如由圖5a可以看出，在根據(jù)圖5a、5a-5c的實施例中沿著圓周(圓K)設(shè)置四個直 線驅(qū)動裝置1-06。它們?nèi)缭趫D5中的直線驅(qū)動裝置1-06設(shè)置在支架1-13的上部的法蘭 1-14的底側(cè)上。設(shè)置在直線驅(qū)動裝置1-06的下端部上的推桿1-05構(gòu)成為盡可能短的，從 而可能出現(xiàn)的可能作用在直線驅(qū)動裝置上的彎曲力矩盡可能小。硬質(zhì)金屬板1-17也確保 在持久的脈動運行時高的磨損安全性。 為了確保經(jīng)由硬質(zhì)金屬板1-17的推桿l-05將進給力總是無橫向力地傳遞至進給 桿l-03，進給桿1-03的端面構(gòu)成為凸起，從而僅僅發(fā)生點接觸(也見在根據(jù)圖7的實施例 描述時的構(gòu)造)。 直線驅(qū)動裝置1-06可以經(jīng)由力測量傳感器調(diào)節(jié)力，經(jīng)由應(yīng)變測量條調(diào)節(jié)路徑或 者在未調(diào)節(jié)的運行(進給路徑與相應(yīng)的應(yīng)力成比例)。 在根據(jù)圖6的實施例中，進給桿——其在至此描述的實施例中設(shè)有附圖標記 1-03——現(xiàn)在通過兩個進給桿部段1-30和1-31構(gòu)成，它們構(gòu)成為彼此分離的并且經(jīng)由壓 簧1-32彼此處于作用連接。由此直線驅(qū)動裝置1-06作為力傳輸機構(gòu)，不是直接作為調(diào)節(jié) 機構(gòu)。機構(gòu)管l-10在此如在圖5中構(gòu)成。它向下運動并且經(jīng)由上部的法蘭1-14的底側(cè)將 直線驅(qū)動裝置1-06向下推動并且因此經(jīng)由進給桿部段1-30作用在進給桿部段1-31上的 壓簧1-32上。由此壓簧1-32的力將珩磨條2-05壓緊在鉆孔的圓柱形內(nèi)表面上，這特別是 在弄平預加工的形狀時實現(xiàn)。 根據(jù)圖7的實施例規(guī)定合適的措施，以便接受反作用力，其在激活直線驅(qū)動裝置 1-06時通過珩磨條2-05按壓在工件4的鉆孔的待加工的內(nèi)表面4-01上形成并且在根據(jù)圖 5的實施例中傾向于稍微將進給管1-10向上壓。這通過止動裝置實現(xiàn)。
止擋裝置如此構(gòu)成，使得珩磨條2-05的進給不再通過由機床可直接操作的進給 管(如根據(jù)附圖3、5和6的進給管1-10)實現(xiàn)，而是經(jīng)由進給馬達lll實現(xiàn)，其設(shè)置在固定 設(shè)置在機床中的殼體112上。不旋轉(zhuǎn)的殼體112接受所述的反作用力。殼體112包圍刀架 單元1的可旋轉(zhuǎn)的殼體1-01的上部件，其伸入殼體112內(nèi)。進給馬達111經(jīng)由一個軸113 轉(zhuǎn)動齒輪114，其與位于進給螺母116上的齒環(huán)115處于嵌接。進給螺母借助于軸承117支承在殼體112內(nèi)。進給螺母116在內(nèi)部設(shè)有梯形螺紋118，其與在主軸螺母120外側(cè)上的 梯形螺紋119處于嵌接。此外，進給馬達111的驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動進給螺母108并且通過兩個 梯形螺紋118和119的傳動嵌接在軸向方向上推動主軸螺母，如通過箭頭所示。主軸螺母 120通過伸入鉆孔129內(nèi)的且設(shè)置在殼體112上的銷129'防止主軸螺母120的一起轉(zhuǎn)動。
—個進給套筒125借助于徑向軸承125'和軸向軸承125〃可旋轉(zhuǎn)地支承在主軸 螺母120內(nèi)。進給套筒125在內(nèi)部設(shè)有環(huán)形的槽126，在槽中容納進給管128的法蘭127， 其是進給管128的一體構(gòu)件。進給管128在中間布置力測量傳感器130的情況下作用在支 架1-13的上部的法蘭1-14上。上部的法蘭1-14在殼體1-03中通過槽-配合榫連接131 防止轉(zhuǎn)動。 力測量傳感器130用于后續(xù)調(diào)節(jié)粗進給，其與通過微進給的持續(xù)去除是需要的。 珩磨條因此總是加設(shè)恒定的力，其與局部作用的微進給的進給力疊加。
如果因此通過進給馬達111的控制來推動支架l-13，那么上部的法蘭1-14的下 表面壓到直線驅(qū)動裝置l-06上，在此僅僅示出一個直線驅(qū)動裝置l-06，然而可以類似于圖 5a圍繞圓K的軸線例如設(shè)置四個直線驅(qū)動裝置。直線驅(qū)動裝置1-06的下端部經(jīng)由硬質(zhì)金 屬板1-17無橫向力地作用在進給桿1-03的進給銷135的圓形的凸起136上，該進給桿設(shè) 有兩個斜的進給面1-31，它們在軸向移位時與珩磨條2-05的相應(yīng)構(gòu)成的斜面共同作用，珩 磨條的斜面在徑向上向外移動并且因此使得在其上設(shè)置的切削鑲片2-06作用在工件4的 內(nèi)表面4-01上，其中如所示，粗進給通過進給馬達111實現(xiàn)，微進給通過直線驅(qū)動裝置1-06 實現(xiàn)。在珩磨條2-05以切削鑲片壓靠在工件的鉆孔4-01的內(nèi)表面上時形成的反作用力被 設(shè)置在機床上的殼體112接受，因為兩個相互嵌接的螺紋118和119構(gòu)成為自鎖的。由于 支架1-13在殼體1-01內(nèi)的穩(wěn)定的引導和無橫向力的力傳遞，不會導致進給機構(gòu)的構(gòu)件的 變形，特別是不會出現(xiàn)彎曲力矩。 由圖7也可見，刀架單元的殼體1-01被一個裝置1-40包圍，裝置1-40通過防扭轉(zhuǎn) 裝置——如在1-41處示意示出——不可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在機床框架上并且具有匯流環(huán)1-41， 其構(gòu)成與設(shè)置在構(gòu)件1-44上的匯流環(huán)1-43的電連接，構(gòu)件1-44與刀架單元一起旋轉(zhuǎn)。經(jīng) 由匯流環(huán)連接實現(xiàn)直線驅(qū)動裝置1-06的電控制和能量供給。
其它由圖7可見的元件與其它的實施例具有相同的功能。 圖8示出另外一個實施例，其中刀具單元構(gòu)成為精密鉆孔刀具3。在刀架單元l的 殼體1-01的端面1-02上貼靠在一個成型鉆孔刀具3的端面3-06。微進給機構(gòu)1-12的能 量輸入和結(jié)構(gòu)構(gòu)造盡可能與根據(jù)圖3的實施例相對應(yīng)。進給桿1-03然而在該情況下操作 成型鉆孔刀具——即具有定義的刀刃幾何形狀的切削機構(gòu)。進給銷3-05的進給面3-051貼 靠在楔形的進給面1-031上。在進給桿1-03軸向移動時，進給銷3-05被徑向向外壓。在 此它撞到刀片保持架3-02，刀片保持架在3-07處與刀具體3-01擰接并且其下部段由于通 過彎曲缺口 3-03的材料弱化可彈性向外彎曲并且因此將刀片3-04尖端徑向進給到工件4 的內(nèi)表面4-01上。 刀刃的預設(shè)定類似于粗調(diào)節(jié)通過中心力實現(xiàn)，如在上述描述的實施例中，所述中 心力將微進給機構(gòu)1-12向下移動并且因此將刀片3-04徑向置入加工位置。各單個的局部 的變形部分段而后重新如此制造，即對于每個刀刃獨立地在刀片正好處于的位置上實施微 進給。
11
利用在機床上可提供的用于加工刀具和導引條的進給、特別是雙重進給，也可以 在下降行程中實現(xiàn)粗加工和在上升行程中實現(xiàn)精加工。在兩個步驟期間可以激活動態(tài)的微 進給。 根據(jù)圖9的實施例基本上如根據(jù)圖7的實施例構(gòu)造成一樣的，然而具有這樣的規(guī) 定，即與在圖8中一樣涉及容納成型鉆孔刀具的刀架單元。 如上所述，刀具在此情況下是通過進給桿1-10、進給套筒125和進給管128構(gòu)成的 成型鉆孔刀具3，其上部的旋轉(zhuǎn)部分被未旋轉(zhuǎn)的殼體112包圍，在殼體112上設(shè)置一個進給 馬達lll，其以上述的方式沿著軸向移動主軸螺母120，如通過標出的雙箭頭示出。因此進 給管128克服復位彈簧2-07的力推動直線驅(qū)動裝置1-06并且經(jīng)由硬質(zhì)金屬板1-17推動進 給銷1-35以及進給桿1-03。在進給桿1-03的下端部上分別設(shè)置一個斜的進給面3-51 (見 圖9a)，其將固定在刀具保持架300上的精密鉆孔刀刃301在徑向方向上向外壓并且因此朝 向工件4中的鉆孔面4-01進給。刀具保持架300與刀具體3-01固定連接，例如擰接在其 上。刀片3-04可以徑向地和/或軸向地設(shè)置在不同的位置上。 兩個實施例描述了用于在鉆孔上制造成型部11和緊縮部22的刀具。在機床上設(shè) 置的具有整合的直線直接驅(qū)動裝置的刀架單元中，僅僅需要刀具單元與相應(yīng)的過程適配。附圖標記清單ll成型部(擴寬部)11'當前的成型部22收縮部l刀架單元1-01殼體1-021的端面1-03進給桿1-0311-03的進給面1-04無橫向力的力傳遞機構(gòu)1-05推桿1-06直線驅(qū)動裝置1-07電纜1-08匯流環(huán)傳輸1-09進給桿1-10進給管1-101在1-10上的法蘭l-ll空氣阻斷孔1-12微進給機構(gòu)1-13支架1-14在1-13上的上部的和下部的法蘭1-15粗進給的行程長度1-16用于連接1和2或3的機構(gòu)1-17硬金屬板0098] 1-181-01的圓柱形的內(nèi)表面
0099] 1-19槽
0100] 1-20配合榫
0101] l-30進給桿部段
0102] l-31進給桿部段
0103] 1-32壓簧
0104] 1-40裝置
0105] 1-411-40在機床框架上的防扭轉(zhuǎn)位置
0106] 1-42匯流環(huán)
0107] 1-43匯流環(huán)
0108] 1-44構(gòu)件
0109] 2成型銜磨刀具
0110] 2-01刀具體
0111] 2-02進給桿
0112] 2-021， 2-022圓錐形的進給面
0113] 2-03支承條
0114] 2-031進給面
0115] 2-04導引條
0116] 2-05銜磨條
0117] 2-0512-05的進給面
Cms] 2-06切削鑲片
0119] 2-07復位彈簧
0120] 2-082的端面
0121] 2-092的端面
0122] 3成型鉆孔刀具
0123] 3-01刀具體
0124] 3-02刀片保持架
0125] 3-03彎曲缺口
0126] 3-04刀片
0127] 3-05進給銷
0128] 3-051進給面
0129] 3-063的端面
0130] 4工件
0131] 4-01鉆孔面
0132] 5機床主軸
0133] lll進給馬達
0134] 112殼體
0135] 113軸
0136] 114齒輪
117軸承 118梯形螺紋 119梯形螺紋 120主軸螺母 125進給套筒 125'徑向軸承 125〃軸向軸承 126槽 127法蘭 128進給管 129鉆孔 129'銷 130力測量傳感器 131槽-配合榫連接 135進給銷 136135的倒圓的凸起 300刀刃保持架 301精密鉆孔刀刃
權(quán)利要求
用于制造非圓柱形的鉆孔面的機床，包含可來回運動且可被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的機床主軸(5)，在機床主軸上可連接至少一個加工刀具(2-06，3-04)，經(jīng)由進給機構(gòu)(1-10)將進給運動傳遞給所述加工刀具，該進給運動在轉(zhuǎn)向后將加工刀具(3)徑向朝向待加工的鉆孔面(4-01)進給并且所述進給機構(gòu)(1-10)的進給運動與微進給機構(gòu)的進給運動相疊加，其特征在于，所述微進給機構(gòu)設(shè)置在配備給機床主軸(5)的刀架單元(1)內(nèi)并且通過軸向平行地作用的直線驅(qū)動裝置(1-06)構(gòu)成，所述直線驅(qū)動裝置的調(diào)節(jié)機構(gòu)(1-05)作用在進給桿(1-03)上，該進給桿與加工刀具(2-05，3-04)和用于進給運動的轉(zhuǎn)向的機構(gòu)(1-031，1-032)設(shè)置在可與刀架單元(1)可更換地連接的刀具單元(2，3)內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求l所述的機床，其特征在于，直線驅(qū)動裝置(1-06)具有壓電元件。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的機床，其特征在于，在刀架單元(1)上設(shè)置匯流環(huán)(1-08) 或者無接觸的傳輸裝置用于將控制信號和/或電能量傳輸至直線驅(qū)動裝置(1-06)。
4. 如上述權(quán)利要求1至3之一項所述的機床，其特征在于，直線驅(qū)動裝置(1-06)設(shè)置 在支架(1-13)上，設(shè)置在機床上的進給機構(gòu)(1-10)作用在所述支架上。
5. 如上述權(quán)利要求1至4之一項所述的機床，其特征在于，進給運動從直線驅(qū)動裝置 (1-06)向進給桿(1-03)的傳遞通過傳輸機構(gòu)實現(xiàn)，其無間隙地且無橫向力地傳遞拉力和/ 或壓力。
6. 如權(quán)利要求5所述的機床，其特征在于，通過設(shè)置在刀具單元(2)中的彈簧(2-07) 促成或支持進給桿(1-03)的復位。
7. 如權(quán)利要求6所述的機床，其特征在于，彈簧(2-07)在調(diào)節(jié)機構(gòu)(2-05)復位時確保 形鎖合。
8. 如上述權(quán)利要求1至7之一項所述的機床，其特征在于，微進給機構(gòu)(1-12)的復位 通過第二直線驅(qū)動裝置促成或支持。
9. 如上述權(quán)利要求1至8之一項所述的機床，其特征在于，加工刀具是珩磨條(2-05)。
10. 如上述權(quán)利要求1至9之一項所述的機床，其特征在于，至少一個珩磨條(2-05)的 沿鉆孔(4)的軸線方向的長度小于待獲得的變形部沿著鉆孔(4)的軸線方向的長度。
11. 如上述權(quán)利要求1至10之一項所述的機床，其特征在于，加工刀具是成型鉆孔刀具(3)。
12. 如權(quán)利要求12所述的機床，其特征在于，成型鉆孔刀具(3)由設(shè)置在刀片保持架 (3-02)上的刀片(3-04)構(gòu)成。
13. 如權(quán)利要求12所述的機床，其特征在于，刀片保持架(3-02)的支承刀片(3-03)的 區(qū)域通過彎曲缺口 (3-03)從刀片保持架(3-02)的其余的區(qū)域下沉。
14. 如權(quán)利要求13所述的機床，其特征在于，為了傳遞進給運動，可被進給桿(1-03)推 動的進給銷(3-05)作用在刀片保持架(3-02)的支承刀片(3-04)的部段上。
15. 如上述權(quán)利要求1至14之一項所述的機床，其特征在于，進給運動向加工刀 具(2-05 ;3-03， 3-04)的傳遞如此實現(xiàn)，S卩加工刀具設(shè)有進給面(2-031)，設(shè)置在進給桿 (1-03)的端部上的進給面(1-031)作用在所述進給面(2-031)上。
16. 如上述權(quán)利要求1至15之一項所述的機床，其特征在于，設(shè)置在刀具單元(2)內(nèi)的 進給桿(1-03)伸入刀架單元(1)內(nèi)。
17. 如上述權(quán)利要求1至16之一項所述的機床，其特征在于，在刀具單元(2)除了珩磨條(2-06)之外，還設(shè)置可沿著徑向移動的可貼靠在鉆孔面(4-01)上的導引條(2-04)。
18. 如權(quán)利要求17所述的機床，其特征在于，導引條(2-04)通過設(shè)置在刀具單元(2) 中的進給桿(2-02)可沿著徑向移動，設(shè)置在機床上的穿過刀架單元(1)引導的其它的進給 桿(1-09)作用在所述進給桿(2-02)上。
19. 如上述權(quán)利要求1至18之一項所述的機床，其特征在于，沿著刀具單元(2)的周邊 設(shè)置多個導引條(2-04)和至少一個支承加工刀具(2-06，3-04)的保持機構(gòu)(2_05，300)。
20. 如上述權(quán)利要求1至19之一項所述的機床，其特征在于，由首次提及的進給機 構(gòu)(i-io)傳遞的進給運動用作粗進給，其與通過軸向平行地直接作用的直線驅(qū)動裝置 (1-06)的微進給疊加。
21. 如上述權(quán)利要求1至20之一項所述的機床，其特征在于，沿著刀具單元(2)的周邊 設(shè)置多個加工刀具(2-05， 3-04)，它們經(jīng)由分別單獨配備給它們的直線驅(qū)動裝置(1-06)可 彼此獨立地被控制。
22. 如上述權(quán)利要求1至21之一項所述的機床，其特征在于，被直線驅(qū)動裝置(1-06) 的調(diào)節(jié)機構(gòu)(1-05)作用的進給桿(1-03)由低密度的材料制成。
23. 用于安裝在如上述權(quán)利要求1至22之一項所述的機床中的刀具單元，其特征在于， 在刀具單元中設(shè)置徑向可移動的加工刀具(2-06，3-04)、軸向平行的各個進給桿和用于將軸向的進給運動轉(zhuǎn)換成徑向的進給運動的機構(gòu)，然而在刀具單元中不設(shè)置微進給機構(gòu)。
24. 如上述權(quán)利要求1至23之一項所述的機床，其特征在于，設(shè)置在刀架單元(1)中 的直線驅(qū)動裝置(1-06)設(shè)置在支架(1-13)上，其可軸向移動以產(chǎn)生進給管(1-10)的粗進 給。
25.<image>image see original document page 0</image>
26. 如權(quán)利要求25所述的機床，其特征在于，支架(1-13)具有一個上部的和一個下部 的法蘭(l-14)，法蘭以其環(huán)繞的圓柱形的側(cè)面在刀架單元(1)的殼體(1-01)的圓柱形內(nèi)表 面(H8)上引導。
27. 如上述權(quán)利要求1至26之一項所述的機床，其特征在于，止動裝置(18， 19)阻止， 通過在加工刀具(2-05 ;3-04)向待加工的工件表面(4-01)進給時產(chǎn)生的反作用力沿著與 進給方向相反的方向推動用于進給加工刀具的機構(gòu)。
28. 如權(quán)利要求27所述的機床，其特征在于，止動裝置如此構(gòu)成，使得進給桿(1-10)被 容納在進給套筒(125)內(nèi)，進給套筒可旋轉(zhuǎn)地容納在主軸螺母(120)內(nèi)，該主軸螺母經(jīng)由自 鎖的傳動連接(118,119)可被進給螺母(116)軸向移動，進給螺母設(shè)置在一個不隨同轉(zhuǎn)動 的殼體(112)內(nèi)并且被進給馬達(111)通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)。
29. 如權(quán)利要求28所述的機床，其特征在于，進給管(128)設(shè)有一法蘭(127)，其被容 納在進給套筒(125)內(nèi)，并且進給套筒可旋轉(zhuǎn)地支承在主軸螺母(120)內(nèi)。
30. 如上述權(quán)利要求1至29之一項所述的機床，其特征在于，在用于粗進給的機構(gòu)中， 優(yōu)選在進給管(128)中，設(shè)置用于受控制地后續(xù)調(diào)節(jié)粗進給的力測量傳感器(130)。
31. 如權(quán)利要求28所述的機床，其特征在于，進給螺母(116)可旋轉(zhuǎn)地支承在不隨同轉(zhuǎn) 動的殼體(112)內(nèi)。
32. 如上述權(quán)利要求1至31之一項所述的機床，其特征在于，在中間布置硬金屬板 (1-17)的情況下，直線驅(qū)動裝置(1-06)作用在用于珩磨條或精密鉆孔刀具的進給桿上，硬 金屬板自身作用在進給銷(135)的被倒圓的凸起上，該凸起在軸向方向上與進給桿(1-03)親合o
33.如上述權(quán)利要求1至32之一項所述的機床，其特征在于，進給桿(1-03)由兩個經(jīng) 由彈簧彼此處于作用連接的進給桿部段(1-031， 1-032)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造非圓柱形的鉆孔面的機床，包含機床主軸(5)，在機床主軸上可連接加工刀具(2-06，3-04)，經(jīng)由進給機構(gòu)(1-10)將進給運動傳遞給所述加工刀具。為了微進給，在配備給機床主軸(5)的刀架單元(1)內(nèi)設(shè)置軸向平行地直接作用的直線驅(qū)動裝置(1-06)，所述直線驅(qū)動裝置的調(diào)節(jié)機構(gòu)(1-05)作用在進給桿(1-03)上，該進給桿與加工刀具(2-05，3-04)和用于進給運動的轉(zhuǎn)向的機構(gòu)(1-031，1-032)設(shè)置在可與刀架單元(1)可更換地連接的刀具單元(2，3)內(nèi)。
文檔編號B24B33/00GK101765480SQ200880020318
公開日2010年6月30日 申請日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月4日
發(fā)明者克勞斯·里蒂, 安德烈斯·多利亞, 尤里克·克林克, 格哈德·弗勞里斯 申請人:格靈技術(shù)有限公司