專利名稱：軸承殼的結(jié)構(gòu)化滑動表面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有結(jié)構(gòu)化滑動表面的軸承殼，涉及用來對軸承殼的滑動表面進行機加工并包括安裝于鉆軸的軸頭上的兩個切削頭的工具，還涉及使用這種鉆軸對軸承殼進行機加工的方法。
背景技術(shù)：
如今，軸承殼的滑動表面的機加工通過所謂的鉆穿軸承殼的方式來實施。此處，鉆軸以轉(zhuǎn)速X (轉(zhuǎn)數(shù)/分鐘)旋轉(zhuǎn)，并且在軸向方向上以進給速率Y (mm/轉(zhuǎn)數(shù))移動。鉆穿通過插入到軸頭中的鉆軸來實施，其中軸頭的兩個切削頭彼此間以180°相反地放置。圖1中示出了這種類型的鉆軸。鉆軸20包括用來將軸承殼30切削到特定壁厚的第一切削頭21和用來形成下面將要解釋的所謂的暴露區(qū)域(緩壓表面)的第二切削頭22。切削頭21和22在軸頭上軸向偏開地布置。當鉆軸20空轉(zhuǎn)時，可以調(diào)節(jié)切削圓的直徑。在機加工過程中，兩個切削頭相對于它們的軸向方向、即在鉆軸20的徑向方向上固定。圖2A顯示了軸承殼30的橫截面(沿著圖3中所示的點劃線)。如圖2A所示，滑動表面31沿著軸承殼的軸向方向是平坦的。取決于鉆軸的轉(zhuǎn)速以及機加工的進給速率，當對滑動表面進行機加工時，在滑動表面(圖中未示出)上形成了或多或少精密的但是非常均勻的槽的紋路。這些單個的槽均勻地延伸，并且除了軸承殼的曲率半徑以外處于平坦的形式。這種現(xiàn)象作為加工的結(jié)果產(chǎn)生，并且當使用上述類型的切削工具時是不可避免的。暴露區(qū)域理解為位于軸承殼的端部處的區(qū)域，相比軸承殼其余處的壁厚，那里的軸承殼的壁厚連續(xù)減少。以此方式，由于形成軸承的兩個軸承殼的連接位置處的不嚴密所導(dǎo)致的在軸承殼中運轉(zhuǎn)的軸的磨損可以得到減少。軸承和安裝于其中的軸的磨損的另一個原因是當負載施加到軸上時的最小彎曲或傾斜。當該軸承為內(nèi)燃機中的連接銷眼或承受內(nèi)燃機中的高負載的另一軸承時，軸承上的軸的這些不均勻的負載最終會對發(fā)動機的運行表現(xiàn)產(chǎn)生不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具有改善的耐磨性的軸承殼、制造這種軸承殼的工具以及方法。該目的通過權(quán)利要求1、8和12的特征的方式解決。根據(jù)本發(fā)明的工具包括優(yōu)選為圓柱形的鉆軸，其由旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動裝置驅(qū)動并同時實施進給運動。鉆軸圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并且在外圓周處包括至少一個安裝于鉆軸上或插入其中的第一切削頭。在軸承殼的機加工期間，切削頭的切削區(qū)域與軸承殼的滑動層接觸，并且在鉆軸的旋轉(zhuǎn)下將軸承殼切削至特定的壁厚，其結(jié)果為也同時產(chǎn)生了實際的滑動表面。根據(jù)本發(fā)明，在該工具的操作期間，第一切削頭在其軸向方向上可以由調(diào)節(jié)裝置來調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)的方向與旋轉(zhuǎn)軸的方向不同，因此，調(diào)節(jié)的方向在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的方向上具有非零的分量。當鉆穿軸承殼時，這允許在軸承殼的滑動區(qū)域中以定向的方式來實現(xiàn)輪廓成形。如果作為加工的結(jié)果，軸承殼經(jīng)歷了如上所述的非常均勻的成形加工，則該成形加工與定向的輪廓成形相疊加。因此，該定向的結(jié)構(gòu)構(gòu)成與可能是不可避免地實現(xiàn)的最小槽輪廓成形區(qū)別開，并且由于作為加工的結(jié)果所產(chǎn)生的輪廓成形的均勻性而也是可辨認的。由于該定向的輪廓成形，滑動軸承殼和安裝于其中的軸之間的潤滑膜的建立得到改善，操作中的緊急運行性能得到改善，并且實現(xiàn)了操作中的在滑動軸承處的油耗的減少。由于在操作中和在負載下軸的最小彎曲或傾斜通過適應(yīng)于操作條件的滑動表面的幾何形狀來補償或者至少減少，因此得到了這些優(yōu)勢。為了有效實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的輪廓成形，調(diào)節(jié)的方向優(yōu)選地基本上垂直于旋轉(zhuǎn)軸。鉆軸優(yōu)選地包括至少一個第二切削頭。為此目的，第一切削頭優(yōu)選地布置為在工具的進給方向上偏置地位于第二切削頭之后。這兩個切削頭優(yōu)選地彼此間以180°相反地安裝在鉆軸上。通過第二切削頭的適合定位和在機加工中鉆具相對于軸承殼軸線的傾斜，可以在軸承殼的端部處形成暴露的表面。通過暴露的區(qū)域，防止了在兩個軸承殼的連接位置處的不精確導(dǎo)致連接位置處的局部表面的內(nèi)邊緣向內(nèi)凸出。結(jié)果，軸的運轉(zhuǎn)性能得到提高，并且軸承和軸的磨損得到減少。通過僅一個工具和僅一個鉆穿步驟，便可以此方式實現(xiàn)優(yōu)化的耐磨和提高的運轉(zhuǎn)性能的兩項措施。實現(xiàn)定向輪廓成形的單獨的機加工步驟并不是必需的。其中存在兩項措施的協(xié)同效果。切削頭優(yōu)選地由調(diào)節(jié)裝置在不同于旋轉(zhuǎn)軸線的方向的調(diào)節(jié)方向上調(diào)節(jié)，而鉆軸由旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動裝置來旋轉(zhuǎn)。當然，也可以構(gòu)思出用于在軸承殼中形成結(jié)構(gòu)化的槽輪廓的兩個第一切削頭中的僅一個可在調(diào)節(jié)方向上調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)裝置(在多個可調(diào)節(jié)的切削頭的情況中為多個)優(yōu)選地包括壓電部件。由此，通過優(yōu)選地布置在鉆軸軸頭處的壓電部件連續(xù)地或在特定的頻率下產(chǎn)生了調(diào)節(jié)的可能性。切削頭在軸頭中結(jié)構(gòu)性地布置成使其優(yōu)選地支撐在該壓電部件上。通過壓電部件的相應(yīng)促動，該部件擴張，并因而在軸向方向上改變了切削頭的位置。由于壓電部件工作的短暫的反應(yīng)時間和精確度，產(chǎn)生了適合于機加工過程的用于調(diào)節(jié)切削頭的可能性。根據(jù)本發(fā)明，該工具使得能夠生產(chǎn)在軸向方向上成形的軸承殼，其中該軸承殼的滑動表面具有定向的凸狀輪廓。定向輪廓優(yōu)選地在軸承殼的軸向方向上處于滑動表面的邊緣區(qū)域。其中兩個軸承殼相連以形成軸承的軸承殼的端部可與軸向方向上的邊緣區(qū)域區(qū)分開。軸向方向上的輪廓成形從兩個邊緣延伸到軸承殼中的程度可以適應(yīng)于具體的要求和負載。當然，也可以在暴露的區(qū)域中提供定向的輪廓成形。滑動表面優(yōu)選地在軸向方向上的邊緣區(qū)域處彎曲，并且在它們之間為平坦的，滑動表面在邊緣區(qū)域處凸出地彎曲；即，滑動表面或滑動表面和暴露的區(qū)域彎曲成遠離軸承殼的中心(圓心)。備選地，軸承殼的滑動表面以及可選的暴露區(qū)域在軸向方向上在整個區(qū)域彎曲，在軸承殼的軸向方向上其曲率半徑在邊緣區(qū)域處為最大，并且滑動表面的彎曲為凸狀的。在兩種情況中，軸承殼中的在負載下運轉(zhuǎn)的軸的最小彎曲或傾斜在彎曲的運轉(zhuǎn)表面的簡單制造的情況中至少部分地被補償。


圖1顯示了具有兩個切削工具的鉆軸，一個用于機加工暴露的區(qū)域而一個用于機加工軸承殼的滑動區(qū)域；圖2A顯示了傳統(tǒng)的、平坦的滑動表面輪廓；圖2B顯示了彎曲的滑動表面輪廓；圖2C顯示了在軸承殼的邊緣區(qū)域處彎曲的滑動表面輪廓；圖3顯示了具有在邊緣區(qū)域處彎曲的滑動表面輪廓的軸承殼的透視圖。
具體實施例方式上面參照圖1所述的為用于機加工軸承殼的滑動表面的傳統(tǒng)工具。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案中，切削頭21支撐在壓電部件(圖1中未示出)上。通過壓電部件(在多個切削頭的情況中為多個)的相應(yīng)促動，該部件擴張并因此改變了切削頭的軸向位置，也就是主要在關(guān)于鉆軸20的徑向方向上。當使用能夠調(diào)節(jié)的切削頭時，可以產(chǎn)生例如如圖2B、圖2C和圖3所示的軸承殼的輪廓。由于尤其是在邊緣區(qū)域32處的彎曲，因在軸承殼中在負載下運行的軸的彎曲或傾斜對耐磨和運行性能的影響得到了緩解。需注意如下事實，即為了說明的目的，圖2B、圖2C和圖3中的彎曲被極度地放大。
權(quán)利要求
1.用于機加工軸承殼(30)的滑動表面的工具，包括用于驅(qū)動能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的鉆軸(20)的旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動裝置，以及安裝于所述鉆軸(20)上以通過所述鉆軸(20)的旋轉(zhuǎn)來切削所述軸承殼(30)到特定壁厚的至少一個第一切削頭(21)， 其中，所述第一切削頭(21)能夠通過調(diào)節(jié)裝置在在所述鉆軸(20)的徑向方向上具有分量的調(diào)節(jié)方向上調(diào)節(jié)，同時所述鉆軸(20)由旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動裝置來旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于，所述調(diào)節(jié)方向垂直于所述鉆軸(20)的軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工具，其特征在于，所述鉆軸(20)包括至少一個第二切削頭(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工具，其特征在于，所述第二切削頭(22)設(shè)置用來形成暴露的區(qū)域，所述第二切削頭(22)在所述工具的進給方向上處于所述第一切削頭(21)之前。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的工具，其特征在于，兩個切削頭(21，22)以180°彼此相反的方式安裝于所述鉆軸(20)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3到5中任一項所述的工具，其特征在于，兩個切削頭都能夠通過調(diào)節(jié)裝置在在所述鉆軸(20)的徑向方向上均具有分量的各自的調(diào)節(jié)方向上調(diào)節(jié)，同時所述鉆軸(20)由旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動裝置來旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的工具，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置包括壓電部件。
8.使用根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項所述的工具來機加工的軸承殼(30)，其中，所述軸承殼(30)的滑動表面(31)包括定向的凸狀輪廓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承殼(30)，其特征在于，所述定向的輪廓設(shè)置在軸承殼(30)的軸向方向上的滑動表面(31)的邊緣區(qū)域(32)處。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的軸承殼(30)，其特征在于，所述軸承殼(30)在軸向方向上的邊緣區(qū)域(32)處彎曲，并且在兩個邊緣區(qū)域之間為平坦的，所述滑動表面(31)在邊緣區(qū)域(32)處凸狀地彎曲。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的軸承殼(30)，其特征在于，所述軸承殼(30)的滑動表面(31)在軸向方向上在整個部位上彎曲，其中曲率半徑在軸承殼(30)的軸向方向上在邊緣區(qū)域(32)處最大，并且滑動表面(31)的彎曲是凸狀的。
12.使用根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項所述的工具對軸承殼(30)進行機加工的方法，其中第一切削頭通過旋轉(zhuǎn)所述鉆軸(20)來切削所述軸承殼(30)至特定壁厚，其中，所述第一切削頭在切削過程中在調(diào)節(jié)方向上被調(diào)節(jié)，以在所述軸承殼(30)的滑動表面(31)上產(chǎn)生定向的輪廓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一切削頭的調(diào)節(jié)周期性地進行。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)進行為使得產(chǎn)生了根據(jù)權(quán)利要求8到11中任一項所述的成形的軸承殼(30)。
全文摘要
本發(fā)明涉及機加工軸承殼(30)的滑動表面的工具，包括用于驅(qū)動能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的鉆軸(20)的旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動裝置和安裝于鉆軸(20)上以通過旋轉(zhuǎn)鉆軸(20)來切削軸承殼(30)到特定壁厚的至少一個第一切削頭。該工具的特征在于，第一切削頭能夠通過調(diào)節(jié)裝置來在在鉆軸的徑向方向上具有分量的調(diào)節(jié)方向上調(diào)節(jié)，同時鉆軸(20)由旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動裝置來旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明進一步涉及包括有意結(jié)構(gòu)化的滑動表面(31)的軸承殼(30)和用于制造包括有意結(jié)構(gòu)化的滑動表面(31)的軸承殼(30)的方法。
文檔編號B23B41/12GK103038007SQ201180035741
公開日2013年4月10日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者斯蒂芬·里特曼, 拉爾夫·羅斯馬尼特, 史蒂文·多伊爾 申請人:菲特爾莫古威斯巴登有限公司