專利名稱：用于棒形工件的磨削方法、實施該方法所需的磨床以及雙磨床組成的磨削加工單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對棒形工件進行磨削加工的方法，棒形工件具有非圓形的、 輪廓線為直線和減曲線的橫截面以及兩個平整的、互相平行的端面。
背景技術：
這類棒形工件優(yōu)先的應用領域諸如有機械調整、開斷和控制裝置等； 其中，棒形工件用作調整部件傳遞運動和作用力。這種情況下，棒形工 件的最佳長度應為20至80mm，并且正方形橫截面棱邊最佳長度應為4至 15mm。作為材料，不僅可以選擇多種金屬，也可以包括陶瓷材料。由于 工件截面并非圓形，所以需要配有相應的導軌帶動安裝到位的棒形調整 部件作縱向往復運動且不會發(fā)生扭轉。
這些應用實例對需要進行精磨加工的棒形工件有很高的要求，最重 要的是基本尺寸的精確性、兩個端面之間的平行度、側面和端面必須成 直角、端面的平整度以及最大表面粗糙度Rz。
具體實際應用中，只有對棒形工件的每個面分別進行水平平面磨削 才能達到精度要求。但這個方法也僅限于由輪廓邊為直線的幾何橫截面。 由于工件表面與砂輪是成面接觸，所以根據所述方法磨削區(qū)域很難涂上 冷卻潤滑液。因此，這種磨削方法無法獲得與圓周磨削相同程度地節(jié)約 時間。另外，工件需要經常翻轉和調換裝夾，所以這種磨削方法無法經 濟地進行大批量生產。
對于螺栓的端面和類似部件的磨削經常使用雙砂輪平面磨削的方 法，例如采用由申請人提供的型號為SatumH的磨床(產品宣傳冊容克 -精密磨削的伙伴，2002年2月6日版本，圖號86、 87)。磨床上有一個旋轉的支撐圓盤作為工件的固定裝置，其圓周范圍內包含一些徑向通孔。待 磨削的螺栓置于孔內，螺栓長度超過圓盤厚度，其一側伸出砂輪孔外。 另外還有以兩個同軸旋轉、間距正好為螺栓長度的砂輪在邊緣范圍內從 兩側夾住支撐圓盤。按這種方法可以用砂輪的端面對較大量螺栓的兩個 端面同時進行平面磨削。
然而，上述已知方法并不能直接簡單應用于所述棒形工件的磨削。 一方面，不同毛坯件的磨削余量各有不同。同時，支撐圓盤上構造簡單 的通孔無法起到固定的作用，尤其當棒形工件的截面為非圓形時。如果 支撐圓盤通孔內的工件安放位置不足夠精確，就無法保證工件端面的平 行度以及端面和外側面之間的直角度。另一方面，如果較大批量的棒形 工件的端面和平行縱側面都需要磨削，則單批量的磨削加工無法達到大 批量生產的要求。另外，棒形工件非圓截面的形狀也是多種多樣的，輪 廓線也可能是曲線。甚至棒形工件的側面輪廓線也并非兩條平行的直線。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供一種引言部分所提及的方法，其能夠滿足 不同截面和縱側面輪廓工件的磨削加工，并且在滿足優(yōu)良的磨削質量的 同時，能夠經濟地進行批量加工。
本發(fā)明的技術方案是根據權利要求l中所有技術特征的總和來實現的。
根據本發(fā)明提供的方法， 一件棒形工件完整的磨削加工以一種方式 通過兩個分步進行，這樣便可在一臺磨床上以連續(xù)加工流程方式實現工 件的復合磨削。磨削過程中，先后會經過兩個不同的裝夾位置或兩次夾 緊固定，且銜接流暢。首先逐個夾緊每個工件的縱側面，不僅僅只是把 其置于支撐圓盤的成型通孔內，這是第一裝夾位置。此時至少進行雙端 面精磨。 一般來說，在這個固定位置對端面進行粗磨和精磨，而不再需 要另外的預磨削。夾持裝置的相應構造使得雙砂輪平面磨削獲得上乘的 端面磨削質量。然后，仍被固定在第一裝夾位置的工件被位于兩個有一 定間距的、同軸旋轉的卡盤之間的夾持裝置轉移，并且由其對兩個端面
8進行夾緊，此時端面已經經過精磨，為之后更精密的加工打下基礎。
當卡盤作為棒形工件第二裝夾位置的夾緊站時，第一裝夾位置被取 消。兩個夾爪可以被同步同相地控制旋轉，并對工件進行基于C-X兩坐標 聯動軌跡插補算法原理的CNC-控制圓周磨削加工。由卡盤控制轉動的工
件(旋轉軸C)在處于任何旋轉位置時，其長度都與砂輪x軸方向的間距
相符。此處所需的具體的操作，對于本領域的技術人員而言，屬于數控 非圓磨削技術，因而不加以詳細闡述。
相對于平面磨削，工件進行非圓磨削時，在砂輪和工件之間有一個 線接觸，這不僅改善了冷卻液的輸給，而且提高了時間節(jié)省量，這樣加 工時間便大大減少。
數控圓周磨削可以對不同截面的棒形工件進行粗加工和精加工，可 以是截面為簡單的正方形或矩形，側面棱邊有倒圓或平面倒角的工件， 也可以是截面為棱柱形或由不同曲線構成，或者是各種形式的混合類型。 以最簡單的情況來看，需要磨削的工件側平面棱邊有倒圓或斷邊，截面 輪廓都是曲線，都可以避免平面磨削后產生毛刺的問題。實施例的圖l中 匯集了所述可以選擇的形式。
若使用一個能覆蓋棒形工件全長的成型砂輪進行圓周磨削，則也能
夠將工件的側面輪廓磨削成多種形狀。實施例的圖2對其進行匯集。其中
也包括端面倒角和倒圓。
精磨結束后兩個卡盤分開，第二裝夾位置也隨之消失，完成加工的 棒形工件被移交到裝卸裝置。
在權利要求2中給出了對于進行雙砂輪端面磨削的第一步的有益的
細節(jié)內容。 一般來說，處于第一裝夾位置的棒形工件和兩個旋轉的第一
砂輪都能夠沿著x軸的方向進行移動。其中，將被夾裝的所述工件移向所
述第一砂輪，而在平面磨削的過程中，通過通常的移動方式進行靠向砂 輪軸上的第一砂輪的過程。可想而知，在磨削過程中，可以將第一砂輪
固定不動地設置，而使被夾緊的工件沿x軸進行移動以實施加工過程。磨
削加工時，兩個第一砂輪夾住棒形工件，工件的徑向與第一砂輪共同旋 轉軸平行。所述磨削方法也可以通過將工件固定，而以砂輪向工件作橫
9向和縱向磨削移動的方式實施。
根據權利要求3的進一步設計，提出了對于如何能夠從第一步平面磨 削轉換到第二步圓周磨削的第一種有益的方案。為此所提出的技術方案 為將所述第一砂輪可以和至少一個第二砂輪安裝在同一個可傾斜的砂 輪架內。通過砂輪架的傾斜，第一砂輪或第二砂輪可以進入棒形工件的 加工工位。為了實現磨削所需要的X軸向進給運動，砂輪架首先要能沿X 軸的方向進行可控制的移動。
權利要求4給出了另一個從第一步平面磨削轉換到第二步圓周磨削 的有益的技術方案。進行端面平磨的第一砂輪和進行側面圓周磨削的第 二砂輪安裝于同一個旋轉軸并且被始終共同驅動。當然，針對各個步驟 可以選擇不同的、相對最優(yōu)的轉速。從第一裝夾位置轉換到第二裝夾位 置時，棒形工件也要求必須以平行于砂輪共同旋轉軸，即平行于C軸的方 向被推移。對于工件的所述推移可以由第一位置所用到的夾持工具得實 現，該夾持工具既能夠沿著X軸方向進行移動，也能夠沿著C軸方向移動。 對于工件的推移也可以通過卡盤或帶有卡盤的頭架的移動得以實現。
權利要求5給出了一種有益的方案，處于第一裝夾位置的工件以某一 種方式由一個能自動對中心的夾緊裝置夾緊，使得在磨削過程中，工件 的縱中線與毛坯件的磨削余量無關。如果在平面磨削和轉換到第二夾緊 位置時，此夾緊裝置同時滿足輸送工具和夾持工具的兩重任務，那么夾
緊裝置必須按權利要求6所述的既能沿X軸方向進行可控的移動，也能沿C
軸方向進行可控的移動。
權利要求7也給出了另一個有效的設計，夾緊裝置上帶自補償動態(tài)平 衡器的裝料夾持器同時用作確定磨削余量的傳感器，這對于圓周磨削過 程十分重要。
本發(fā)明還涉及到用于實施根據本發(fā)明所提出的磨削方法的磨床。權 利要求8給出了第一種發(fā)明技術方案。其中通過一個可以進行推移和擺動 的砂輪座來實現從端面平磨到側面縱磨的轉換。這個磨床的實施方式與 權利要求3所述的方法相符。
權利要求9中給出了本發(fā)明所要求的磨床的另一種技術方案，這種磨
10床的設計用于權利要求4所述的方法。平面磨削和圓周磨削所使用的不同
的砂輪作為一套砂輪安裝在砂輪軸共同的旋轉軸上，并且砂輪軸可以沿x
軸方向進行可控的移動。夾緊裝置的任務就是按給定的方式接收棒形工 件，并先后進給到不同的砂輪，其中實現從第一裝夾位置到第二裝夾位 置的轉換。
權利要求8和9所述的兩種磨床所具有的優(yōu)點在于，單個棒形工件可 以在一臺磨床上進行在第一裝夾位置進行的端面平面磨削和在第二裝夾 位置進行的側面圓周磨削。棒形工件在貫穿整個磨床后即完成了磨削。 不再需要幾個步驟分別進行，從而使所需的空間減小，這樣便滿足了完 美的流水加工的前提要求，處理次數也僅需一次。
本發(fā)明所述的磨床以現代磨削工藝技術中有效的基本元素進行工 作，但是卻使得這些工藝通過智能型的輸送和夾緊系統(tǒng)以新的方式相互 璧合。磨床仍保持了簡單的結構。磨床經過一個裝料單元在通過一個裝
料窗(Ladeluke)在左邊或右邊進行材料的裝和卸，從而實現所謂的"鑰 匙孔方案"(Schl(Jsselloch-L6sung)。工件在磨床的側面上料，而機床 的操作在正面進行，即在滑軌一側。
本發(fā)明所述的磨床也能夠讓小批量加工具有經濟性，因為其本身獨 特的構造可用對某種特定工件實現復合加工。另外，加工數量上也有很 高的靈活性。特別是基于C-X兩坐標聯動軌跡插補算法原理的數控圓周磨 削加工也提供了種類高適應性。置換成另一種截面形狀的棒形工件的準 備時間可以很短。例如，把一個帶正方形截面的棒形工件從倒角折斷縱 邊變成倒圓的縱邊，這個過程可以在3分鐘內完成，因為這個縱邊的置換 僅通過用于所需生產的工件的分步程序完成。其中倒角也適合于截面的 形狀。
根據權利要求8和權利要求9所述，根據本發(fā)明的磨床上第二砂輪適 用于對完成精加工的棒形工件側面輪廓的磨削，并且能夠包括工件的端 面倒角。通過使用基于C-X兩坐標聯動軌跡插補算法原理的數控圓周磨削 對棒形工件的縱側面進行加工，倒圓半徑或棱邊倒角可以與縱側面一起 進行磨削，而不會有延長拖拍。這同樣適用如果砂輪的輪廓的形狀與端面相符時用于端面倒角。此時，在同一個裝夾位置，端面倒角磨削、縱 側面磨削和縱面倒角磨削以同一種輪廓形狀同時進行。無需進行重新夾 緊?？傮w來說，這個磨削過程中所要求的幾何數據(尺寸公差、形狀公 差和位置公差)的控制要簡單且穩(wěn)定地多。不僅節(jié)省加工時間，而且尤 其避免了重新夾緊可能帶來的不精確性。另外，可以將砂輪輪廓在微米 范圍內的進行精度的調整設定。這樣便使得所產生的端面倒角在其整個 長度范圍內彼此都始終是同一個寬度。因而從這一點來看，本發(fā)明也使 加工速度和加工成果精確度同時得到了提高。
權利要求12至14給出了本發(fā)明所述磨床的進一步有益的設計，并通
過具體實施例加以進一步說明。
權利要求15給出了一個磨削加工單元，其中設置有兩臺相同布置的 根據本發(fā)明的磨床，且兩臺機床共用一個裝料單元。這種結構不僅使得 投資費用和所需空間要求進一步降低，同時也保留了僅在正面操作機床 的這個優(yōu)勢。


最后，通過一些實施例的附圖對本發(fā)明進行進一步說明。以下為附
圖
圖1再次給出了棒形工件各種按本發(fā)明方法進行磨削的非圓橫截面； 圖2表明需要磨削的棒形工件的各種縱側面輪廓；
圖3是用于實施根據本發(fā)明的磨削方法所需要的磨床的第一種實施方式俯
視圖4表明了根據本發(fā)明的磨削方法的一部分---雙砂輪平面磨削；
圖5是棒形工件磨削過程中一部分的移動過程的原理圖6表明基于C-X插補法進行數控圓周磨削加工的原理；
圖7表明對應于圖3的根據本發(fā)明的磨床第二實施方式的俯視圖8是一磨研加工單元內具有相同布置的、兩臺本發(fā)明所涉及的磨床。
具體實施例方式
圖l用舉例的形式給出了一些需要進行磨削的棒形工件l可能有的橫 截面形狀。最簡單的例子中，棒形工件1為一個端面2為正方形、縱側面3
為矩形的方棱柱，參見圖la。這類棒形工件l的優(yōu)先應用的領域是在機械 開斷和調節(jié)裝置中用作調整部件。這種控制部件的長度范圍可以是20至 80mm，其截面邊長范圍可以是4至15mm。不過這只是一個舉例。這類棒 形工件l的材料可以是多種金屬，但也可以考慮采用陶瓷材料。根據各種 需要的功能，截面的形狀并不局限于幾何形狀正規(guī)的正方形(b)。側棱 邊可以倒圓(c)或倒角(d)。正方形可以變成具有凸面的正方形變形(e) 或具有凹面正方形變形(f)。此外，截面的輪廓也可能僅由曲線圍成 (g)，包括橢圓形輪廓(h)或各種多邊形(k)，這種情況下，針對于正 方形截面的所給出的變形方式也同樣適用。
當然，所需加工的棒形工件l的縱側面輪廓也不僅僅限于嚴格的幾何 形狀--矩形，這在圖2a中再次說明。
圖2中所示為所需加工的棒形工件1的縱側面3的不同形狀。在轉換 到端面2的時候也可以出現平整的倒角2a (圖2b)或倒圓2b (圖2c)。正規(guī) 矩形可以變成一個凸球形狀(d)。此外，也可能存在縱側面輪廓為錐形 (e)的情況，或者帶凹陷中間部分的基本矩形形狀(f)。
圖3展示了一臺磨床的第一種實施方式，其可以進行截面為正方形的 棒形毛坯工件l的復合磨削加工。床身4上有一個帶滑軌5的工作臺，在滑 軌5上有一個能夠沿著滑軌5的方向以及垂直于滑軌5方向移動的夾緊 站6。在夾緊站6的兩側放置了頭架7a和7b，其同樣可以在滑軌上移動， 頭架7a， 7b可以單獨運動也可以一起運動。頭架7a， 7b上裝有卡盤8a， 8b，
可以被驅動旋轉。同時磨床的控制裝置可以使兩個有間距的同軸的卡盤 8a、 8b嚴格地同步同相旋轉。
在卡盤8a、 8b的外邊緣各裝有一個摩擦墊片9a、 9b，把卡盤8a、 8b 壓緊在棒形工件1的端面2上并夾緊，也可參見圖6b。卡盤8a、 8b的摩 擦墊片9a、 9b由耐磨的材料制成，例如硬金屬，以防止磨損。
能夠將砂輪架10嚴格地垂直于帶滑軌5的工作臺、以及垂直于頭架7a、 7b和/或其卡盤8a、 8b的的側向推移方向進行移動。另外，將將砂輪 架10以豎直軸11為軸進行擺動偏移。砂輪架IO包含兩根砂輪軸12和13。 第一根砂輪軸12上裝有兩個第一砂輪14a、 14b，第二根砂輪軸13上裝有 第二砂輪15。砂輪軸12和13帶動其上面的砂輪14a、 b以及15繞著旋轉軸 14c和15a旋轉。通過將砂輪架轉動180。可以將第一砂輪14a、 14b或第 二砂輪15帶到其工作位置。
磨削技術領域中普遍把滑軌5 、夾緊站6和頭架7a、 7b的橫向移動 方向定義為Z軸?？ūP8a、 8b共同的旋轉軸和驅動軸16構成了旋轉軸C， 而將垂直于Z軸和C軸的砂輪架10的移動方向定義為X軸。
圖4中給出了采用兩個相同布置的第一砂輪14a、 14b雙排列結構的詳 細圖。兩個第一砂輪14a、 14b以軸向間距D設置在第一砂輪架12的共同 旋轉軸14c上，間距的距離由間隔墊片17決定。每個砂輪14a、 14b都包含 一個基體18a、 18b。基體18a、 18b的兩個相對的寬面19a、 19b在其圓周外 圍處各有一凹陷20a， 20b，凹陷外環(huán)區(qū)域21a、 21b為粗磨磨料層，內環(huán) 區(qū)域22a、 22b為精磨磨料層。兩組磨料層21a、 21b和22a、 22b構成了在凹 陷處20a、 20b的環(huán)形體。其中帶粗磨磨料層的外環(huán)區(qū)域21a、 21b的形狀為 向外伸展的錐形。 .
圖5說明了前面所提及的夾緊站6不僅能夠沿Z軸或C軸方向移 動，也可以沿X軸移動?；?a上設有兩個相對的、可以控制地相向移 動的裝料夾持器24。裝料夾持器24的抓面24a正好與棒形工件l的截 面形狀相符。圖5中的位置l是裝料夾持器24互相分離的狀態(tài)。位置2 是裝料夾持器24抓住棒形工件1，在棒形工件兩邊平衡定位。這種夾 持方式的優(yōu)點在于在抓住和夾緊棒形工件l時，工件l的縱中線在工件 l的磨削尺寸各有不同的情況下總能保持在同一水平面上。因此，與剛性 的工件支架恰好相反，磨削余量31 (也見圖6a)對工件中線的位置沒有 影響。在隨后進行圓周磨削時，余量穩(wěn)定不變。圖5位置3表示夾緊站6 可以把夾緊的棒形工件l送到靠近第一砂輪14a、 14b處。
下面對在一臺圖3給出的磨削機床上的磨削加工過程進行詳細的描 述說明。將棒形工件l的坯件用通常的運載系統(tǒng)運送到夾緊站6上，并按所
描述的方法由裝料夾持器24夾持住，見圖5位置2。然后將夾緊站6移 動到第3位置，直到第一砂輪14a、 14b的工作區(qū)域前。在圖5中清晰標 出的第一裝夾位置開始了對棒形工件l的端面2進行雙砂輪同時磨削。 為此將砂輪架10沿X軸方向面向棒形工件l移動，見圖4。含粗磨磨料層 的外環(huán)區(qū)域21a、 21b分別對棒形工件l的端面2進行粗磨削加工，然后 含精磨磨料層的內環(huán)區(qū)域22a， 22b對端面2進行精磨削加工。
接著，砂輪架10沿著X軸方向返回到其出發(fā)位置，而夾緊站6處于圖 5的位置4。這時，棒形工件l位于卡盤8a、8b的共同旋轉軸和驅動軸16 的范圍內。
然后，將兩個頭架7a、 7b移向棒形工件l的兩側，直到卡盤8a、 8b 上的摩擦墊片9a、 9b夾緊棒形工件l的端面2。根據頭架7a、 7b具體設 計，有時候只需用卡盤8a、 8b來夾緊棒形工件l的端面2即可，若其既 能進行驅動旋轉、又能進行軸向移動。隨后，使裝料夾持器24與夾緊站 6互相分離，夾緊站6在回到圖5的位置1，在其出發(fā)位置接受一個新的 工件毛坯。
這種夾緊方式的優(yōu)點在于不必再分別地用卸料設備抓住工件。這 樣，卡盤8a、 8b對工件的夾緊可以達到一個最佳精度，因為也不再會出 現其它由于卸料設備所造成位置錯誤。
其中，將砂輪架IO沿豎直軸ll偏轉，使得第二砂輪軸13及安裝在上 面的第二砂輪15在其磨削位置就位，即在棒形工件l的范圍內。
棒形工件l不僅被兩個卡盤8a、 8b在第二裝夾位置夾緊，而且可以 被其控制旋轉，兩個卡盤8a、 8b共同的旋轉軸和驅動軸16構成了磨削過 程中的C軸。圖6所示為控制進行的圓周磨削過程。圖6a所示為從側面 觀察到的磨削過程。為了更清楚的看清棒形工件l的狀態(tài)，所示為兩個 裝夾位置同時作用的狀態(tài)。兩個裝料夾持器24仍然位于棒形工件l的縱 側面上；同時，兩個卡盤通過其上面的摩擦墊片夾住棒形工件l的端面。 摩擦墊片9a在圖6a中相關地示出。圖6a清楚地表明采用裝料夾持 器24的軸向夾緊為中心確定的，并使得磨削余量31對工件中線的位置沒
15有任何影響。當然，卡盤8a、 8b若要對于棒形工件l進行旋轉，必須先使其位于裝料夾持器24外并且第一裝夾位置隨之取消后方能夠進行。另外，圖6a也描述了第二砂輪15如何沿X軸移向棒形工件l的磨削范圍并待位。
圖6b給出了處于第二裝夾位置的圓周磨削狀態(tài)的俯視圖，卡盤8a、 8b夾緊了棒形工件l并同時旋轉工件。共同旋轉和驅動軸16構成了磨削過程中的C軸。第二砂輪15軸向寬度B覆蓋了棒形工件1的長度L。
然后按C-X兩坐標聯動軌跡插補算法原理對棒形工件進行圓周磨削，其中棒形工件1的每個旋轉位置都對應一個X軸向的、C軸和第二砂輪的旋轉軸15a之間的距離。該過程采用原則上為本領域技術人員所知的數控非圓磨削技術實施，所以這里便不再詳述。顯然，按照插補算法原理可以磨出圖l所列出或者相似的橫截面形狀。通過沿著X軸方向移動砂輪架IO實現工件l和第二砂輪15間的相對運動。粗磨和精磨都僅由一個第二砂輪15完成。不過當然也可以在第二砂輪軸13上安裝兩個砂輪， 一個進行粗磨加工，另一個則進行精磨加工。
圖2中給出的各種縱側面輪廓形狀的成型可以通過有相同圓周輪廓15a的第二砂輪15實現，見圖2d。特別是，當棒形工件l的縱側面3在磨削成某一種輪廓的同時，工件的端面也可以進行倒角2a或倒圓2b磨削加工，且裝夾位置不變。為此，第二砂輪15的圓周輪廓15a必須擁有相應的輪廓造型，見圖2b。
顯然，夾緊站6滿足了本發(fā)明所涉及的磨削方法中多重任務。其首先用作運送設備，把棒形工件l送至第一砂輪14a， 14b的工作區(qū)域內。然后又用作裝夾設備，在端面磨削時保證棒形工件的第一裝夾位置。接著，夾緊站6繼續(xù)充當運送設備，把棒形工件l送至兩個卡盤8a、 8b之間的區(qū)域，如圖5中的位置所示。原本在第二裝夾位置進行圓周磨削需要的夾緊由卡盤8a、 8b負責。夾緊站6完成了對第一根棒形工件l運送和裝夾任務后，返回位置1，準備運送下一根工件坯料。
此處所描述的圓周磨削對于當棒形工件l有橫向的層結構時特別有益，如在有些應用領域中，如壓電執(zhí)行器。不同材料可能出現交替層。與平面縱磨相反，圓周磨削可以使得物體側面的不同材料層不會混在一起。
圖7給出的本發(fā)明涉及的磨床上安裝了一組成套砂輪，而并非帶兩
個砂輪軸的一個砂輪架。砂輪套包括擁有共同旋轉軸25的第一砂輪14a、14b和第二砂輪15。砂輪套安裝在共同的砂輪軸26上。圖7中砂輪架標為27a、 27b，卡盤標為28a、 28b，卡盤上的摩擦墊片標為29a、 29b。與第一種實施例相比，棒形工件l在第一裝夾位置進行的雙砂輪平面磨削的過程不變。工件l轉到第二裝夾位置時，需要共同砂輪軸26和砂輪架27a、27b作相向軸向運動。當然，也可以使卡盤28a、28b在砂輪架27a、27b之間作軸向運動來滿足要求。
然后便進行于第二裝夾位置進行的圓周磨削，就如第一實施例中所描述的一樣。
圖8所示為由根據本發(fā)明的兩臺磨床32、 33以組成一個磨削加工單元。兩臺磨床32、 33，以雙磨床裝置并排布置在一起，間距保持在A，使得帶滑軌5的工作臺和C軸的方向一致。兩臺磨床32、 33之間共用一個裝料單元34，給兩臺磨床供應棒形工件l的坯件。投資費用和空間要求得到進一步降低，而且保留了能在正面進行操作的優(yōu)勢。
17附圖標記對照表
1棒形工件
2端面
23端面倒角
2b端面倒圓角
3縱側面
4床身
5滑軌
6夾緊站
63基座
7a, b頭架
8a， b卡盤
9a， b摩擦墊片
10砂輪架
11豎直軸
12第一砂輪軸
13第二砂輪軸
14a， b第一砂輪
15第二砂輪
15a第二砂輪的旋轉軸
15b第二砂輪的外周輪廓
16共同的旋轉軸和驅動軸
17間隔墊片
18a， b基體
19a， b寬邊
20a， b凹陷
21a， b外環(huán)區(qū)域22a,b內環(huán)區(qū)域
23夾緊站6的基座
24裝料夾持器
24a抓面
25共同旋轉軸
26共同的砂輪軸
27a,b頭架
28a'b卡盤
29a,b摩擦墊片
30共同的旋轉軸和驅動軸
31磨削余量
32磨床
33磨床
34共用裝料單元
A 兩臺磨床之間的間距
B 兩個砂輪之間的軸向寬度
C 圓周磨削時棒形工件的旋轉軸
D 第一砂輪之間的間距
L 棒形工件的長度
X 垂直于棒形工件縱軸的進給運動的軸向
權利要求
1. 一種棒形工件(1)的磨削方法，工件包含一個非圓的、由直線和/或曲線構成的橫截面以及兩個平整的、互相平行的端面(2)，并具有以下方法步驟a)將所述棒形工件(1)縱側面夾緊于第一裝夾位置；b)對于所述棒形工件(1)的兩個端面(2)同時進行雙砂輪平面精磨加工；c)將所述棒形工件(1)在兩個同軸的、相互間隔的卡盤(8a，8b，28a，28b)之間進行轉移，并且在第二裝夾位置將其端面(2)夾緊，在所述縱側面(3)的第一裝夾位置隨即被取消；d)將所述卡盤(8a，8b，28a，28b)進行同步控制驅動旋轉，并且按照C-X兩坐標聯動軌跡插補算法原理對所述棒形工件(1)的縱側面(3)進行CNC-控制(電腦數控)圓周粗磨和精磨加工；其中所述卡盤(8a，8b，28a，28b)的共同旋轉軸和驅動軸(16；30)構成了C軸，而X軸垂直于C軸；e)將卡盤(8a，8b，28a，28b)互相分離，第二裝夾位置隨即被取消，將所述棒形工件(1)轉移給卸料裝置。
2. 根據權利要求1所述的方法，并具有以下方法步驟a) 將所述棒形工件(1)輸送到兩個同軸旋轉、軸向間距為D的第一砂輪(14a, 14b)之間，以對其端面進行雙砂輪平面磨削，其中所述棒形工件(1)的縱軸平行于第一砂輪U4a， 14b)的共同旋轉軸(14c;25);b) 通過所述棒形工件(1)與第一砂輪(14a， 14b)之間沿著X軸進行相向運動，實現平面磨削；c) 所述棒形工件(1)與第一砂輪(14a， 14b)作相向運動時，所述棒形工件(1)的兩個端面(2)先后經過位于第一砂輪(14a， 14b)兩個相對轉動的寬面(19a， 19b)上帶粗磨磨料層的外環(huán)區(qū)域(21a， 21b)和帶精磨磨料層的內環(huán)區(qū)域(22a， 22b)進行磨削。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中，處于第二裝夾位置的棒形工件(1)的縱側面(3)至少由一個旋轉的第二砂輪(15)進行磨削，其旋轉軸(15a)與卡盤(8a， 8b， 28a， 28b)的共同旋轉軸和驅動軸(16)平行；這樣，第一砂輪和第二砂輪(14a， 14b， 15)被帶到其工作位置并再次脫離其位置，從而將共同砂輪架(13) 發(fā)生偏轉，在所述位置上安裝具有互相平行延伸的旋轉軸(14c， 15a) 的第一砂輪和第二砂輪(14a， 14b， 15)。
4. 根據權利要求2戶，的方法，.其中，處于第二裝夾位置的棒形工件(1)的縱側面(3)至少由一個第二砂輪 (15)進行磨削，且第二砂輪至少與第一砂輪(14a， 14b)有一個共同旋轉軸(25); 其中所述棒形工件(1)由以下方法步驟從第一砂輪(14a， 14b)的磨削位置轉 移到第二砂輪(15)的磨削位置a) 將處于第一裝夾位置的棒形工件(1)沿X軸從第一砂輪(14a， 14b)的工作范圍中移出；b) 從第一裝夾位SSA第二裝夾位置；c) 將處于第二裝夾位置的棒形工件及裝于共同旋轉軸(25)上的一砂輪和 第二砂輪(14a， 14b， 15)進行移動使其互相平行；d) 直到棒形工件位于第二砂輪(15)的工作位置。
5. 根據權利要求1至4所述的方法，其中，將所述棒形工件(1)于 第一裝夾位置由至少兩個位于可以移動的夾緊站(6)上的裝料夾持器 (24)所抓持，所述裝料夾持器夾持口形狀與棒形工件(1)的截面相符， 且其位于所述棒形工件(1)兩邊的縱側面(3)上互相保持平衡穩(wěn)定。
6. 根據權利要求5所述的方法，所述夾緊站(6)可以沿著X軸和C軸方向 進行控制移動。
7. 根據權禾腰求5或6所述的方法，所趙相平衡的裝料夾持器(24)還 用于確^t于第二裝夾位置的圓周磨削過程非常重要的磨削余量(31)。
8. —種磨削棒形工件(1)的磨床，所虹件(1)具有一個非圓的、由直 線和/或曲線構成的橫截面以及兩個平整的、互相平行的端面(2)，所述磨床用 于根據權利要求3和5至7的磨削方法實施磨削，其具有如下特征a) 床身(4)上裝有一個滑軌(5)，將兩個頭架(7a， 7b)設置在滑軌上 使其能夠與蟲地或一起在滑軌上進纟，多動或固定；b) 頭架(7a， 7b)上裝有卡盤(8a， 8b)，其夾緊面相對設置；c) 每個頭架(7a， 7b)包含一個電動旋轉驅動機構用于驅動其上面的卡盤 (8a， 8b)，其中兩個卡盤(8a， 8b)的旋轉和驅動軸(16)幾何等同，且構成 了磨削過程中的C軸；d) 磨床還配備一個控制裝置，以實現可能發(fā)生的一個功能，即使兩個卡盤 (8a， 8b)同步同相旋轉；并具有另外的功能，即通過將兩個卡盤(8a， 8b)的 共同移動，從棒形工件(1)的兩邊相向至端面(2)并把其夾緊；e) 床身(4)上設有一個能夠沿豎直軸(11)擺動，并且能垂直于C軸方 向進行控制移動的砂輪架(10)，其移動方向也決定了磨削過程中的X軸；f) 砂輪架(10)上裝有一個第一砂輪(12)和一個第二砂輪(13)，砂輪 架(10)通過沿著豎直軸的偏轉能夠謝亍選擇地把兩個砂輪帶至U其磨肖U位置；g) 在第一砂輪軸(12)安裝有具有共同的旋轉軸(14c)的兩個第一砂輪 (14a， 14b)，所述兩個砂輪的間距D與棒形工件(1)的長度L相符；h) 在第二砂輪軸(13)上至少安裝有一個第二砂輪(15)，其軸向寬度B 覆蓋了棒形工件(1)的長度L;i) 在滑軌(5)上、頭架(7a， 7b)之間有一個夾緊站(6)，其連同下面 的基座(6a)會嫩沿X軸方向進行控制移動，并且具有位于基座(6b)上的能 夠自行X寸準中心的裝料夾持器(24);j)夾緊站(6)的作用體現在能夠將所述棒形工件(1)的在其縱側面(3) 夾緊(第一裝夾位置)，并將其以長度方向與C軸平行地從裝料位置進入平面磨 削位置，旨在對其未被夾持的端面(2)由第一砂輪(14a， 14b)上互相面對面 的寬面進行平面磨削，然后將其推入卡盤(8a， 8b)中間的過渡位置并由其進 行夾緊(第二裝夾4M);k)所述控制裝置的作用體現在M31旋轉軸(15a)平行于C軸的、處于 磨削位置的第二砂輪(15)按照C-X兩坐標聯動$ 插補算法原理對戶，棒形工件進行CNC數控圓周磨削。
9.—種用于對棒形工件(1)進行磨削的磨床，所述棒形工件(1)包含一個非圓的、由直線和/或曲線構成的橫截面以及兩個平整的、互相平行的端面(2)，所述磨床根據權利要求4至7所述磨削方法進行磨削，其具有如下特征a) 床身(4)上裝有一個滑軌(5)，將兩個頭架(7a， 7b)設置在滑軌上 使其能夠單獨i也或一起在滑軌上迸行移動或固定；b) 頭架(7a， 7b)上裝有卡盤(8a， 8b)，其夾緊面相對設置；c) ^H"頭架(7a， 7b)包含一個電動旋轉驅動機構用于驅動其上面的卡盤 (8a， 8b)，其中兩個卡盤(8a， 8b)的旋轉和驅動軸(16)幾何等同，且構成 了磨削過程中的C軸；d) 磨床還配備一個控制裝置，以實現可能發(fā)生的一個功能，即使兩個卡盤 (8a， 8b)同步同相旋轉；并具有另外的功能，即通過將兩個卡盤(8a， 8b)的 共同移動，從棒形工件(1)的兩邊相向至端面(2) 其夾緊；e) 在所述床身上設有能夠垂直于C軸進行控制移動的砂輪軸(26)，其上 一個裝有一套砂輪，戶;M砂輪軸(26)的移動方向決定了磨削過程中的X軸；f) 所述一套砂輪包括兩個第一砂輪(14a， 14b)，其軸向距離D所述兩個 砂輪的間距D與棒形工件(1)的長度L相符；所述一套砂,包括兩個第二砂 輪(15)，其軸向寬度能夠覆蓋棒形工件(1)的長度L;g) 所有砂輪(14a， 14b， 15)安裝在同一個旋轉軸上(25);h) 在滑軌(5)上于所述頭架(7a， 7b)之間設置有一個夾緊站(6)，其 可以沿X軸和C軸方向進行控制移動，并且具有位于基座(6b)上的、可以自 行對準中心的裝料夾持器(24);i) 夾緊站(6)的作用在于會辦將所述棒形工件(1)的在其縱側面(3) 夾緊(第一裝夾位置)，荊每其以長度方向與C軸平行地從裝糾立置JtA平面磨 削位置，旨在對其未被夾持的端面(2)由第一砂輪(14a， 14b)上互相面對面 的寬面進行平面磨削，然后將其推入卡盤(8a， 8b)中間的過渡位置并由其進 行夾緊(第二裝夾位置)；j)所^l空制裝置的作用在于il31旋轉軸(15a)平行于C軸的、處于磨 削位置的第二砂輪(15)、按照C-X兩坐標聯動軌跡插補算法原理對棒形工件進行CNC數控圓周磨削。
10. 根據權利要求8或9所述的磨床，其中，將戶脫覆蓋了棒形工件(1) 的長度L的第二砂輪(15)的圓周輪廓(15b)設計為非圓柱體、并且與戶，棒 形工件(1)精磨成型的縱側面輪廓相符。
11. 根據權利要求10所述的磨床，其中，使得戶腿第二砂輪(15)的圓周 輪廓(15b)做成的形狀與對所述棒形工件(1)磨削得到的端面倒角(2a)或 端面倒圓(2b)形狀相符。
12. 根據權利要求8至11所述的磨床，所述卡盤(8a， 8b; 28a， 28b)具 有摩擦墊片(9a， 9b; 29a， 29b)用來接觸所需夾緊的所述棒形工件(1)端面 (2)。
13. 根據權禾腰求8至12所述的磨床，其中，所述第一砂輪(14a， 14b) 互相面對面的寬面在各自圓周范圍內包含一個帶粗磨磨料層的外環(huán)區(qū)域(21a， 21b)和一個帶精磨磨料層的內環(huán)區(qū)域(22a， 22b)，兩個外環(huán)區(qū)域(21a， 21b)之間的軸向間距由內向外逐漸變大。
14. 根據權利要求8至13所述的磨床，其中，所述夾緊站(6)的基座(6a) 上至少沿著直徑相對裝有兩個相反的裝料夾持器(24)，并使得裝料夾持器(24) 的抓面(24a)于戶腿棒形工件(1)的截面相匹配。
15. —種磨肖咖工單元，里面并排安放了兩臺根據權禾腰求8至14所述的 磨床(32， 33)，其操作面相鄰或面對面設置，并且在所述兩臺磨床(32， 33) 之間設置一個共用裝料單元(34)。
全文摘要
對具有兩個平整的、互相平行且非圓形端面的棒形工件進行磨削加工，需要先后經過兩個步驟實現。首先，對棒形工件的兩個端面進行雙面的粗磨和精磨加工，這時棒形工件的縱側面被夾緊，此為第一裝夾位置。處于這個裝夾位置的棒形工件通過兩個卡盤進行橫向運動，卡盤把棒形工件的端面夾緊，使工件處于第二裝夾位置。第一裝夾位置隨即取消，棒形工件隨卡盤也旋轉了方向。然后，按照C-X兩坐標聯動軌跡插補算法原理對棒形工件進行電腦數控圓周磨削，工件的縱側面得到了粗磨和精磨加工。從第一裝夾位置到第二裝夾位置轉換時有一個中間夾緊位置，同時也用作平面磨削的固定裝置。上述磨削方法將流水線加工和復合加工任務集成在一臺磨床上完成。
文檔編號B24B1/00GK101460281SQ200780005576
公開日2009年6月17日 申請日期2007年2月12日 優(yōu)先權日2006年2月15日
發(fā)明者喬治·西梅爾斯巴赫, 胡伯特·米勒 申請人:埃爾溫容克爾研磨技術股份公司