專利名稱：磨削方法、磨削系統(tǒng)以及多功能磨削機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括粗磨削工序和精磨削工序的磨削方法、磨削系統(tǒng)和執(zhí)行該磨削方法的多功能磨削機(jī)床。
背景技術(shù)：
在美國(guó)專利5，392，566中公開(kāi)了具有由具有大直徑的粗磨削砂輪和具有小直徑的精磨削砂輪加工的凹曲表面的多功能磨削機(jī)床。由于美國(guó)專利5，392，566公開(kāi)了由大直徑的粗磨削砂輪執(zhí)行粗磨削并且由小直徑的精磨削砂輪執(zhí)行精磨削，工件的凹曲表面中的精磨削去除量大于除由粗磨削砂輪粗磨削之后的凹曲表面之外的剩余部分的去除量。因此，傾向于根據(jù)工件的旋轉(zhuǎn)相位由精磨削砂輪產(chǎn)生可變的磨削力。特別是對(duì)于凸輪軸的凸輪輪廓來(lái)說(shuō)，在凹曲表面中精磨削去除量比在不同于凹曲表面的其它部分中精磨削去除量大，因此傾向于在凸輪輪廓的凹曲表面中產(chǎn)生大的磨削力。這導(dǎo)致精磨削砂輪的較短的壽命以及較長(zhǎng)的精加工工序時(shí)間。通常，精磨削每次去除的體積小于粗磨削每次去除的體積。因此，希望盡可能多次地由粗磨削砂輪執(zhí)行粗磨削并且盡可能少次地由精磨削砂輪執(zhí)行精磨削。然而，機(jī)床構(gòu)造或機(jī)加工線的周期時(shí)間的一些限制決定了粗磨削砂輪和精磨削砂輪的單獨(dú)的去除體積。由此，可能增加了精磨削砂輪的去除體積，從而使得精磨削砂輪的壽命比粗磨削砂輪的壽命終止的更快。從而，增加精磨削砂輪的成本。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于先前所提及的情況，本發(fā)明的目的是提供能夠延長(zhǎng)精磨削砂輪的壽命并且縮短用于精磨削工序的磨削時(shí)間的磨削方法、磨削系統(tǒng)和多功能磨削機(jī)床。本發(fā)明的另一目的是提供能夠通過(guò)盡可能地減小由精磨削砂輪磨削的磨削體積來(lái)減小用于精磨削砂輪的成本的磨削方法、磨削系統(tǒng)和多功能磨削機(jī)床。為了實(shí)現(xiàn)上述或其它目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了具有粗磨削砂輪和精磨削砂輪的多功能磨削機(jī)床的磨削方法，所述磨削方法主要包括下列步驟執(zhí)行粗磨削工序，所述粗磨削工序?yàn)橛纱帜ハ魃拜喣ハ髦窝b置所支撐的工件直至剩余有預(yù)設(shè)定的用于精磨削的磨削量；并且在粗磨削工序之后執(zhí)行精磨削工序，所述精磨削工序?yàn)橛伤鼍ハ魃拜喣ハ鞯糁窝b置所持續(xù)地支撐的工件的精磨削去除量；精磨削去除量基于多功能磨削機(jī)床的熱位移和由于粗磨削砂輪產(chǎn)生的磨削力改變量中的至少一個(gè)設(shè)定，剩余有精磨削去除量的輪廓是不依賴于粗磨削砂輪的輪廓的輪廓。由此，多功能磨削機(jī)床能夠產(chǎn)生包括由粗磨削砂輪執(zhí)行的粗磨削和由精磨削砂輪執(zhí)行的精磨削在內(nèi)的多功能磨削的工序集中。消除了在粗磨削工序和精磨削工序之間安裝和重新安裝工件的任何相位誤差。因此，多功能磨削機(jī)床能夠減小安裝和重新安裝的誤差和精磨削移除量。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的精磨削去除量基于多功能磨削機(jī)床的熱位移和由于粗磨削砂輪產(chǎn)生的磨削力改變量中的至少一個(gè)設(shè)定，并且剩余有精磨削去除量的輪廓是不依賴于粗磨削砂輪的輪廓的輪廓。換言之，精磨削去除量獨(dú)立于粗磨削砂輪的輪廓并且基于多功能磨削機(jī)床的熱位移和由于粗磨削砂輪產(chǎn)生的磨削力改變量中的至少一個(gè)設(shè)定。因此，能夠減小精磨削去除量。因此，根據(jù)本發(fā)明的磨削方法能夠通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)使得精磨削去除量最小化 不僅通過(guò)使用多功能磨削的工序集中來(lái)消除去除和重新安裝工件來(lái)減小精磨削去除量，而且通過(guò)上述的精磨削去除量的設(shè)定方法減小精磨削去除量。從而，能夠延長(zhǎng)精磨削砂輪的壽命并且減小用于精磨削砂輪的成本。本發(fā)明的第二方面包括以下主要步驟在生產(chǎn)線中的一個(gè)上一級(jí)工序和一個(gè)下一級(jí)工序之間準(zhǔn)備多個(gè)多功能磨削機(jī)床，多個(gè)多功能磨削機(jī)床中的每一個(gè)都依次執(zhí)行粗磨削和精磨削以磨削從上一級(jí)工序傳遞過(guò)來(lái)的工件，并且精磨削之后將工件傳遞至生產(chǎn)線中的下一級(jí)工序，多功能磨削機(jī)床中的每一個(gè)在上一級(jí)工序和下一級(jí)工序之間并行地執(zhí)行。在現(xiàn)有生產(chǎn)線中從上一級(jí)工序傳遞過(guò)來(lái)的工件在粗磨削和精磨削之后被傳遞至下一級(jí)工序，配備有只用于粗磨削機(jī)床的一個(gè)磨削機(jī)床和只用于精磨削機(jī)床的另一磨削機(jī)床。如后面在作為參考的第一示例中所解釋的，以如下方式設(shè)置每一個(gè)磨削機(jī)床的加工條件在粗磨削工序中由一個(gè)磨削機(jī)床進(jìn)行磨削的磨削時(shí)間和在精磨削工序中由另一個(gè)磨削機(jī)床進(jìn)行磨削的磨削時(shí)間都設(shè)定在生產(chǎn)線的周期時(shí)間內(nèi)?；谠摷庸l件，傾向于將該另一磨削機(jī)床的精磨削設(shè)置地過(guò)多，由此減小了精磨削砂輪的壽命。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，因?yàn)槎鄠€(gè)多功能磨削機(jī)床成在上一級(jí)工序和下一級(jí)工序之間平行定位，所以多功能磨削機(jī)床中的每一個(gè)彼此獨(dú)立地執(zhí)行粗加工工序和精加工工序。因此，能夠使得精磨削去除量最小化并且延長(zhǎng)精磨削砂輪的壽命，從而使得能夠減小用于精磨削砂輪的成本。由于根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)多功能磨削機(jī)床并行地運(yùn)行，所以由若干個(gè)多功能磨削機(jī)床分割多個(gè)多功能磨削機(jī)床中的每一個(gè)的磨削時(shí)間所得到的時(shí)間，是每一個(gè)工件的粗磨削工序和精磨削工序的總時(shí)間。每一個(gè)多功能磨削機(jī)床具有如下優(yōu)點(diǎn)從粗磨削至精磨削無(wú)需去除和重新安裝工件，因此縮短了時(shí)間。與僅用于粗磨削和精磨削的磨削機(jī)床相比，由根據(jù)本發(fā)明的若干個(gè)多功能磨削機(jī)床分割多個(gè)多功能磨削機(jī)床中的每一個(gè)的磨削時(shí)間所得到的時(shí)間能夠極大地減小。由此，本發(fā)明能夠減小用于生產(chǎn)線的周期時(shí)間。本發(fā)明的第三方面主要提供了作為工件的凸輪軸的凸輪、和基于凸輪軸的凸輪輪廓的對(duì)應(yīng)于工件或多功能磨削機(jī)床的撓曲的另外的磨削誤差而設(shè)定的精磨削去除量。通常，在凸輪輪廓被磨削的情況下，由凸輪的提升量和旋轉(zhuǎn)相位表示凸輪輪廓。由于磨削力，在工件或在多功能機(jī)床的零件中產(chǎn)生撓曲。在不產(chǎn)生撓曲的條件下預(yù)設(shè)定凸輪輪廓。在工件W的磨削部分是具有恒定半徑的圓柱形式的表面的情況下，由于撓曲，磨削之后的外直徑大于目標(biāo)直徑。由于該現(xiàn)象，在圓柱磨削中執(zhí)行無(wú)火花磨削。在磨削砂輪磨削凸輪軸的凸輪的外周表面的情況下，應(yīng)該依據(jù)凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位沿X軸方向移動(dòng)磨削砂輪。在不是具有恒定半徑而是與凸輪軸的中央軸線相距變化的距離的凸輪外表面被磨削的情況下，由于產(chǎn)生的撓曲，產(chǎn)生了實(shí)際磨削輪廓的凸輪輪廓與理想的凸輪輪廓之間的磨削誤差。由于變化的距離而產(chǎn)生的可改變的磨削力的作用，沿磨削砂輪的橫向進(jìn)給方向產(chǎn)生凸輪輪廓的磨削誤差。因此，通過(guò)考慮到凸輪輪廓的磨削誤差預(yù)設(shè)定根據(jù)本發(fā)明的第三方面的精磨削去除量。通過(guò)該構(gòu)造，本發(fā)明能夠排除在精磨削中凸輪輪廓的任何可能的磨削誤差，由此消除凸輪輪廓的磨削誤差對(duì)于由精磨削砂輪磨削的工件的任何影響。本發(fā)明的第四方面提供了在其外周表面上包括凹曲表面的工件，所述凹曲表面具有曲率半徑R1，粗磨削砂輪的半徑R2和精磨削砂輪的半徑R3中的每一個(gè)形成為小于該凹曲表面的曲率半徑Rl。粗磨削砂輪的半徑R2設(shè)定成小于凹曲表面的曲率半徑的最小值Rl。通過(guò)該物理構(gòu)造，理論上，粗磨削砂輪能夠?qū)⑼馆喌耐庵鼙砻婺ハ髦磷罱K完成的輪廓。在這種情況下， 不存在由精磨削砂輪磨削掉的精磨削去除量。在實(shí)際磨削中，粗磨削砂輪不磨削至精磨削去除量為零的最終完成的輪廓。換言之，在凸輪的外周表面處具有精磨削去除量的輪廓能夠是不依賴于粗磨削砂輪的輪廓的輪廓。因此，在凹曲表面部分和除凹曲表面之外的剩余部分處，精磨削去除量具有相同的量。當(dāng)磨削具有凹曲表面的凸輪輪廓時(shí)，本發(fā)明能夠使得精磨削去除量最小化，且不依賴于粗磨削砂輪的輪廓。在凹曲表面部分和除凹曲表面之外的剩余部分處，精磨削去除量能夠具有相同的量。由此，本發(fā)明的第四方面能夠由精磨削砂輪在工件的任何旋轉(zhuǎn)相位處在不改變磨削力的情況下執(zhí)行精磨削工序。因此，延長(zhǎng)了精磨削砂輪的壽命并且縮短了用于精磨削工序的時(shí)間。精磨削砂輪的半徑R3設(shè)置成小于凹曲表面的曲率半徑的最小值R1，由此本發(fā)明能夠確實(shí)地將工件磨削至最終完成的輪廓。


參考結(jié)合附圖考慮的優(yōu)選實(shí)施方式的下列詳細(xì)說(shuō)明，能更容易地認(rèn)識(shí)本發(fā)明的各種其它目的、特征和很多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，此時(shí)也能更好地理解本發(fā)明的各種其它目的、特征和很多伴隨的優(yōu)點(diǎn)。圖1是根據(jù)本發(fā)明的多功能磨削機(jī)床的平面視圖；圖2是從軸向上觀察的工件的磨削部分的視圖并且示出了根據(jù)本發(fā)明的彼此相互比較的粗磨削砂輪和精磨削砂輪；圖3是從軸向上觀察的工件的磨削部分的視圖并且示出了根據(jù)本發(fā)明的凸輪輪廓和凸輪輪廓的磨削誤差；圖4是根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)線的構(gòu)造圖；圖5是根據(jù)用作參考的第一示例的生產(chǎn)線的構(gòu)造圖；圖6A是示出了用于根據(jù)本發(fā)明的每一工序的去除量和磨削時(shí)間的圖，圖6B是用于根據(jù)用作參考的第一示例的每一工序的去除量和磨削時(shí)間的圖，并且圖6C是用于根據(jù)用作參考的第二示例的每一工序的去除量和磨削時(shí)間的圖；圖7是示出了本發(fā)明、用作參考的第一示例和用作參考的第二示例中的工具成本的圖表。
具體實(shí)施例方式“多功能磨削機(jī)床的構(gòu)造”將參考圖1至圖4描述根據(jù)本發(fā)明的磨削方法、磨削系統(tǒng)和多功能磨削機(jī)床的優(yōu)選實(shí)施方式。此處解釋了例如作為橫向砂輪頭類(lèi)型的多功能磨削機(jī)床1。多功能磨削機(jī)床 1包括床體10、支撐裝置20、磨削砂輪支撐裝置60和控制器80。
床體10形成為近似矩形形狀并且固定在地面上。床體10的上表面上形成有沿Z 軸線的圖1中的左右方向彼此平行的一對(duì)導(dǎo)軌11，磨削砂輪支撐裝置60可在該對(duì)導(dǎo)軌11 上滑動(dòng)。在床體10上安裝有Z軸滾珠絲杠12，該Z軸滾珠絲杠12用以沿圖1中的左右方向在該對(duì)導(dǎo)軌11之間驅(qū)動(dòng)磨削砂輪支撐裝置60，并且Z軸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13安裝在床體10上用以驅(qū)動(dòng)Z軸滾珠絲杠12。支撐裝置20可旋轉(zhuǎn)地支撐工件W。工件W是凸輪軸并且工件W的磨削部分是凸輪輪廓的外周表面。支撐裝置20支撐作為工件W的凸輪軸的兩端部以便將凸輪軸準(zhǔn)備成圍繞凸輪軸的軸線旋轉(zhuǎn)。支撐裝置20包括支撐凸輪軸的一個(gè)端部的軸頭21和支撐凸輪軸的另一端部的尾架22。支撐裝置20安裝在床體10的上表面上、導(dǎo)軌11的前面，從而使得凸輪軸的軸線平行于Z軸線。磨削砂輪支撐裝置60包括砂輪滑架橫向基座61和多功能砂輪滑架62。砂輪滑架橫向基座61是矩形板并且沿Z軸線方向可滑動(dòng)地安裝在位于床體10上的導(dǎo)軌11上。砂輪滑架橫向基座61連接于Z軸滾珠絲杠12的螺母構(gòu)件并且由Z軸馬達(dá)13沿導(dǎo)軌11驅(qū)動(dòng)而橫向進(jìn)給。砂輪滑架橫向基座61的上表面上安裝有多功能砂輪滑架62，該多功能砂輪滑架62可在未圖示出的沿X軸線方向——圖1中的上下方向——配備的一對(duì)導(dǎo)軌上滑動(dòng)。 配備有未圖示出的X軸滾珠絲杠用以在砂輪滑架橫向基座61上沿X軸線驅(qū)動(dòng)多功能砂輪滑架62。配備有未圖示出的X軸馬達(dá)用以驅(qū)動(dòng)X軸滾珠絲杠。多功能砂輪滑架62包括砂輪滑架體部71、砂輪滑架轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)72、粗磨削砂輪73、 精磨削砂輪74和磨削砂輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)75、76。砂輪滑架體部71可滑動(dòng)地安裝在位于砂輪滑架橫向基座61的上表面上的X軸導(dǎo)軌上。砂輪滑架體部71連接于X軸滾珠絲杠的螺母構(gòu)件并且通過(guò)X軸馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)而沿X軸導(dǎo)軌移動(dòng)。因此，砂輪滑架體部71可相對(duì)于由支撐裝置20支撐的凸輪軸沿X軸線和Z軸線方向移動(dòng)。砂輪滑架體部71由砂輪滑架轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)72支撐成可圍繞Y軸線——圖1的表面的法向軸線——相對(duì)于砂輪滑架橫向基座61旋轉(zhuǎn)。砂輪滑架轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)72的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線C定位在靠近砂輪滑架橫向基座61的中央部分。圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線C的砂輪滑架體部71的外側(cè)安裝有可分別繞水平軸線旋轉(zhuǎn)的粗磨削砂輪73和精磨削砂輪74。粗磨削砂輪73是具有半徑R2 的圓形板并且適合于粗磨削。精磨削砂輪74是具有半徑R3的圓形板并且適合于精磨削工序，其中在本發(fā)明的實(shí)施方式中R3與R2相等。精磨削砂輪74安裝在與粗磨削砂輪73的位置關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線C軸對(duì)稱的點(diǎn)處。因此，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪滑架體部71可選擇性地使用粗磨削砂輪73和精磨削砂輪74。在砂輪滑架體部71上安裝有用于分別旋轉(zhuǎn)粗磨削砂輪73和精磨削砂輪74的磨削砂輪旋轉(zhuǎn)馬達(dá)75、76。控制器80數(shù)字地控制主軸的旋轉(zhuǎn)、多功能砂輪滑架62的X軸位置和Z軸位置以及多功能砂輪滑架62的轉(zhuǎn)動(dòng)角度?？刂破?0進(jìn)行控制以使磨削砂輪旋轉(zhuǎn)馬達(dá)75、76中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)以旋轉(zhuǎn)粗磨削砂輪73和精磨削砂輪74中的一個(gè)從而實(shí)際地磨削工件W。在砂輪滑架轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)72定位多功能砂輪滑架62之后，在旋轉(zhuǎn)粗磨削砂輪73和精磨削砂輪74中的一個(gè)的過(guò)程中，通過(guò)控制器80控制多功能砂輪滑架62的X軸位置和Z軸位置，由多功能磨削機(jī)床磨削作為工件W的凸輪軸的外周表面。多功能磨削機(jī)床1能夠產(chǎn)生包括由粗磨削砂輪執(zhí)行的粗磨削和由精磨削砂輪執(zhí)行的精磨削在內(nèi)的多功能磨削的工序集中。因?yàn)樵诖帜ハ鞴ば蚝途ハ鞴ば蛑g既不向支撐裝置20安裝凸輪軸也不從支撐裝置20重新安裝凸輪軸，所以其消除了安裝和重新安裝作為工件W的凸輪軸的任何相位誤差。因此，由于無(wú)相位誤差，所以多功能磨削機(jī)床能夠減小用于由精磨削砂輪74執(zhí)行的精磨削的移除量?！巴馆嗇S的外凸輪表面的輪廓和磨削砂輪”參考圖2，將解釋作為工件W的凸輪軸的凸輪的外周表面，以及粗磨削砂輪73和精磨削砂輪74。如圖3中的實(shí)線所示，凸輪軸的凸輪的外周表面包括凹曲表面W1、W2、基圓部分W3和頂圓部分W4。兩個(gè)凹曲表面Wl、W2定位在基圓部分W3和頂圓部分W4之間?；鶊A部分W3具有擁有恒定半徑的圓柱形部分，即與凸輪軸的中央軸線相距恒定的距離，并且兩個(gè)凹曲表面W1、W2中的每一個(gè)是與凸輪軸的中央軸線相距變化的距離的非圓形。Rl是兩個(gè)凹曲表面W1、W2的曲率半徑的最小量。在圖2中的虛線示出了凸輪軸的輪廓Wa，該凸輪軸的凸輪的外周表面已完成由粗磨削砂輪73執(zhí)行的磨削。由虛線示出的輪廓Wa是用于由精磨削砂輪74進(jìn)行磨削的磨削部分的輪廓。因此，用于由精磨削砂輪74執(zhí)行精磨削的去除量是由虛線示出的輪廓Wa和由實(shí)線示出的最終完成的輪廓W之間的差量。粗磨削砂輪73的半徑R2和精磨削砂輪74的半徑R3設(shè)置成小于兩個(gè)凹曲表面 WUW2的曲率半徑的最小值R1。通過(guò)該物理構(gòu)造，精磨削砂輪74理論上能夠?qū)⑼馆喌耐庵鼙砻婺ハ髦磷罱K完成輪廓W。在這種情況下，不存在用于由精磨削砂輪73執(zhí)行的精磨削的去除量。在本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施方式中，粗磨削砂輪74不磨削至最終完成輪廓W，在最終完成輪廓W的情況下，精磨削去除量是零。換言之，由圖2中的虛線示出的凸輪的外周表面處具有精磨削去除量的輪廓Wa能夠是不依賴于粗磨削砂輪73的輪廓的輪廓。因此，精磨削去除量在兩個(gè)凹曲表面W1、W2的部分處和除兩個(gè)凹曲表面W1、W2之外的剩余部分處具有相同的量。當(dāng)磨削具有兩個(gè)凹曲表面Wl、W2的凸輪輪廓時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的磨削方法、磨削系統(tǒng)和多功能磨削機(jī)床能夠不依賴于粗磨削砂輪73的輪廓而使得精磨削去除量最小化。在實(shí)施方式的一個(gè)示例中，粗磨削砂輪73的半徑R2等于精磨削砂輪74的半徑 R3。精磨削砂輪74的半徑小于兩個(gè)凹曲表面W1、W2，由此，以便由精磨削砂輪74穩(wěn)定地磨削至最終完成輪廓?！熬ハ魅コ康脑O(shè)定方法”下文中將解釋用于由精磨削砂輪74執(zhí)行的精磨削的去除量的設(shè)定方法。精磨削去除量是在精磨削工序中由精磨削砂輪74磨削的部分和在粗磨削工序中由粗磨削砂輪73 磨削之后的剩余部分。用于精磨削的輪廓Wa與用于粗磨削砂輪73的輪廓無(wú)關(guān)。因此，能夠無(wú)關(guān)于粗磨削砂輪73的輪廓來(lái)設(shè)定精磨削去除量。此外，對(duì)于精磨削去除量來(lái)說(shuō)，無(wú)需提供如下可能性由去除和重新安裝工件產(chǎn)生的可能的安裝誤差量?；谙铝腥?xiàng)預(yù)設(shè)定精磨削去除量 多功能磨削機(jī)床1的熱位移，由于粗磨削砂輪73產(chǎn)生的磨削力改變量，以及作為工件W的凸輪軸的外周表面的凸輪輪廓的磨削誤差。詳細(xì)地，在工件W是具有恒定半徑的圓柱形的情況下，基于多功能磨削機(jī)床1的熱位移以及基于用于粗磨削砂輪73的修正間隔的磨削力的可變量中的至少一個(gè)預(yù)設(shè)定精磨削去除量。多功能磨削機(jī)床1的熱位移基于由下文中將詳細(xì)地解釋的熱改變導(dǎo)致的機(jī)床自身的位移。在工件W是凸輪軸的情況下，基于多功能磨削機(jī)床1的熱位移以及基于粗磨削砂輪73的磨削力的可變量中的至少一個(gè)預(yù)設(shè)定基部分W3的用于精磨削的輪廓的去除量， 因?yàn)榛糠諻3與圓柱形工件一樣具有恒定的半徑。在工件W是凸輪軸的情況下，基于多功能磨削機(jī)床的熱位移、基于粗磨削砂輪73的磨削力的可變量、以及作為工件W的凸輪軸的外周表面的凸輪輪廓的基于工件或多功能機(jī)床的撓曲的磨削誤差預(yù)設(shè)定包括兩個(gè)凹曲表面W1、W2、基圓部分W3和頂圓部分W4在內(nèi)的凸輪軸的整個(gè)部分的精磨削去除量，下文中將詳細(xì)地進(jìn)行解釋。在發(fā)生多功能磨削機(jī)床1的熱位移的情況下，改變了粗磨削砂輪73和作為工件W 的凸輪軸的磨削部分之間的相對(duì)距離?？筛鶕?jù)多功能磨削機(jī)床1的熱位移量改變由粗磨削砂輪73執(zhí)行的去除量。因此，通過(guò)考慮多功能磨削機(jī)床1的熱位移量設(shè)定精磨削去除量。由粗磨削砂輪73執(zhí)行的可改變的去除量歸功于粗磨削砂輪73的銳度。比較剛剛被修整或修正之后的銳度和被修整或修正之后磨削砂輪磨削了大量工件之后的銳度，磨削砂輪的銳度是可改變的。根據(jù)具有改變的銳度的修正間隔，即使在相同的磨削條件下，由磨削砂輪執(zhí)行的可去除量也是可改變的。因此，即使在相同的磨削條件下，通過(guò)改變磨削砂輪的銳度可改變磨削力，由此通過(guò)考慮由于粗磨削砂輪73產(chǎn)生的磨削力改變量設(shè)定精磨削去除量。將參考圖3解釋凸輪輪廓的磨削誤差。實(shí)線示出了處于由精磨削砂輪74最終磨削后的狀態(tài)中的最終完成輪廓W，并且虛線示出了處于由粗磨削砂輪73最終磨削后的狀態(tài)中的輪廓Wal。由虛線示出的輪廓Wal是用于由精磨削砂輪74執(zhí)行磨削的磨削部分的輪廓。 作為工件W的凸輪軸的提升量和旋轉(zhuǎn)相位表示凸輪輪廓。凸輪輪廓是來(lái)自控制器80的指令值。通常，通過(guò)根據(jù)指令值驅(qū)動(dòng)多功能磨削機(jī)床1的每一零件來(lái)磨削作為工件W的凸輪軸時(shí)，凸輪的磨削輪廓相對(duì)于凸輪的理想輪廓發(fā)生誤差。該誤差被認(rèn)定為凸輪輪廓的磨削誤差。磨削力使得在工件W或多功能磨削機(jī)床1的每個(gè)零件中產(chǎn)生撓曲。在不產(chǎn)生撓曲的條件下預(yù)先設(shè)定凸輪輪廓。在工件W的磨削部分是具有恒定半徑的圓柱形式的表面的情況下，由于撓曲，磨削之后的外直徑大于目標(biāo)直徑。由于該現(xiàn)象，在圓柱磨削中，執(zhí)行無(wú)火花磨削。在粗磨削砂輪73磨削凸輪軸的凸輪的外周表面的情況下，應(yīng)該根據(jù)凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位沿X軸方向移動(dòng)粗磨削砂輪73。在磨削不具有恒定半徑而是與凸輪軸的中央軸線相距變化的距離的凸輪的外表面的情況下，由于產(chǎn)生的撓曲，產(chǎn)生實(shí)際磨削輪廓Wa2與凸輪輪廓Wal之間的凸輪輪廓磨削誤差。由于變化的距離導(dǎo)致的可改變的磨削力使得沿磨削砂輪的進(jìn)給方向產(chǎn)生凸輪輪廓的磨削誤差。因此，通過(guò)考慮凸輪輪廓的磨削誤差預(yù)設(shè)定精磨削去除量。圖3中部分地示出了磨削輪廓Wa2并且未圖示出的部分與凸輪的輪廓Wal的相應(yīng)部分相同。如上所解釋的，根據(jù)本發(fā)明的磨削方法、磨削系統(tǒng)和多功能磨削機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)精磨削去除量最小化，因?yàn)楠?dú)立于粗磨削砂輪73的輪廓預(yù)設(shè)定精磨削去除量，并且通過(guò)由多功能磨削消除了工件W的去除和重新安裝從而減小了精磨削去除量。由此，能夠提高精磨削砂輪的壽命并且降低用于精磨削砂輪的成本。“機(jī)加工線中的磨削系統(tǒng)”
下文中將參考圖4解釋根據(jù)本發(fā)明的機(jī)加工線中的磨削系統(tǒng)。機(jī)加工線是加工作為工件W的凸輪軸的線。只解釋機(jī)加工線中的多功能磨削機(jī)床1。多功能磨削機(jī)床1中的工序被確定為機(jī)加工線中的磨削系統(tǒng)。用于作為工件W的凸輪軸的機(jī)加工線包括位于一個(gè)上一級(jí)工序110和一個(gè)下一級(jí)工序120之間的執(zhí)行磨削凸輪軸的周表面的粗磨削工序和精磨削工序的兩個(gè)多功能磨削機(jī)床1。因此，磨削系統(tǒng)具有兩個(gè)多功能磨削機(jī)床1。其配備一個(gè)上一級(jí)工序110和一個(gè)下一級(jí)工序120的原因是確定如下情況將作為工件W的每個(gè)凸輪軸從上一級(jí)工序110轉(zhuǎn)移至每個(gè)磨削工序并且將每個(gè)凸輪軸從每個(gè)磨削工序轉(zhuǎn)移至下一級(jí)工序120。多個(gè)多功能磨削機(jī)床1在上一級(jí)工序110和下一級(jí)工序120之間彼此獨(dú)立地運(yùn)行。每個(gè)多功能磨削機(jī)床1執(zhí)行彼此相同的磨削工序。每個(gè)多功能磨削機(jī)床1對(duì)轉(zhuǎn)移至機(jī)床內(nèi)的作為工件W的凸輪軸依次執(zhí)行粗加工工序和精加工工序，并且粗磨削之后將粗加工過(guò)的工件W轉(zhuǎn)移至下一級(jí)工序120。在從上一級(jí)工序110轉(zhuǎn)移第一工件W的情況下，一個(gè)多功能磨削機(jī)床1執(zhí)行粗加工工序和精磨削工序并且然后轉(zhuǎn)移至下一級(jí)工序120。在從上一級(jí)工序110轉(zhuǎn)移第二工件 W的情況下，另一多功能磨削機(jī)床1執(zhí)行粗加工工序和精加工工序并且然后轉(zhuǎn)移至下一級(jí)工序120。之后重復(fù)每個(gè)工序。由此，能夠減小用于精磨削砂輪74的成本并且降低機(jī)加工線的周期時(shí)間，下文中將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)地解釋。“作為參考的第一示例”將參考圖5對(duì)照磨削方法和多功能磨削機(jī)床解釋作為參考的第一示例。第一示例的磨削機(jī)床不是本發(fā)明的實(shí)施方式的多功能磨削機(jī)床1，而是具有單個(gè)磨削砂輪——即，一個(gè)磨削砂輪——的磨削機(jī)床。在作為參考的第一示例中的磨削系統(tǒng)包括如圖5所示依次位于上一級(jí)工序110和下一級(jí)工序120之間的具有粗磨削砂輪73的第一磨削機(jī)床130和具有精磨削砂輪74的第二磨削機(jī)床140。第一磨削機(jī)床130只由粗磨削砂輪73執(zhí)行粗磨削。第二磨削機(jī)床140只由精磨削砂輪74執(zhí)行精磨削。粗磨削砂輪73的半徑是R2，精磨削砂輪74的半徑是R3，并且半徑Rl、R2中每一個(gè)設(shè)置成小于凸輪軸的凸輪的外周表面處兩個(gè)凹曲表面Wl、W2的曲率半徑的最小值R1。作為參考的第一示例的周期時(shí)間比本發(fā)明的實(shí)施方式的周期時(shí)間長(zhǎng)。 但是作為參考的第一示例的周期時(shí)間比具有大于兩個(gè)凹曲表面W1、W2的曲率半徑的最小值Rl的粗磨削砂輪半徑的現(xiàn)有磨削機(jī)床的周期時(shí)間短?！白鳛閰⒖嫉牡诙纠睘榱藢?duì)比根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的工具成本和周期時(shí)間，將解釋作為參考的第二示例的在美國(guó)專利5，392，566中公開(kāi)的多功能磨削機(jī)床。假定作為參考的第二示例中的機(jī)加工線包括與本發(fā)明的實(shí)施方式相同的機(jī)加工線，用上文中述及的美國(guó)專利中公開(kāi)的多功能磨削機(jī)床替換本實(shí)施方式的多功能磨削機(jī)床1。粗磨削砂輪的半徑預(yù)設(shè)定為大于兩個(gè)凹曲表面W1、W2的曲率半徑的最小值R1，并且精磨削砂輪的半徑預(yù)設(shè)定為小于曲率半徑的最小值R1。“本實(shí)施方式與作為參考的第一和第二示例的對(duì)比”此處將解釋本實(shí)施方式的周期時(shí)間和工具成本與第一和第二示例的周期時(shí)間和工具成本的對(duì)比。圖6A、圖6B和圖6C示出了本實(shí)施方式、第一示例和第二示例的由粗磨削砂輪執(zhí)行的去除量/磨削時(shí)間和由精磨削砂輪執(zhí)行的去除量/磨削時(shí)間。在本實(shí)施方式和第二示例的每個(gè)工序中的磨削時(shí)間是用于一個(gè)工件W的粗磨削和精磨削的磨削時(shí)間，因?yàn)榇嬖趦蓚€(gè)多功能磨削機(jī)床，所以該磨削時(shí)間被一分為二。另一方面，在第一示例的每個(gè)工序中的磨削時(shí)間是僅用于每個(gè)相應(yīng)的工序的磨削時(shí)間，因?yàn)槊總€(gè)工序由每個(gè)不同的磨削機(jī)床執(zhí)行。在本實(shí)施方式與第一示例的對(duì)比中，如圖6A和圖6B所示，本發(fā)明的實(shí)施方式具有大的粗磨削去除量、長(zhǎng)的粗磨削時(shí)間、小的精磨削去除量和短的精磨削時(shí)間。因而在與第一示例的對(duì)比中，本實(shí)施方式能夠由粗磨削砂輪73去除大量體積并且能夠減小由精磨削砂輪74執(zhí)行的精磨削去除量。以如下方式設(shè)定加工條件在粗磨削工序中第一磨削機(jī)床130的磨削時(shí)間與在精磨削工序中第二磨削機(jī)床140的磨削時(shí)間幾乎相等，因?yàn)樵谧鳛閰⒖嫉牡谝皇纠?，?dú)立于第二磨削機(jī)床140提供了第一磨削機(jī)床130?；谠摷庸l件，與本發(fā)明的實(shí)施方式相比，由第二磨削機(jī)床140執(zhí)行的精磨削傾向于被設(shè)定得過(guò)大。在作為參考的第一示例與作為參考的第二示例的對(duì)比中，如圖6B和圖6C所示，作為參考的第一示例具有較多的在粗磨削工序中的去除量、較長(zhǎng)的粗磨削的磨削時(shí)間、較少的在精磨削工序中的去除量和較短的精磨削中的磨削時(shí)間。與作為參考的第二示例的相比，作為參考的第一示例盡可能長(zhǎng)時(shí)間地由粗磨削砂輪73執(zhí)行粗磨削和盡可能短時(shí)間地由精磨削砂輪74執(zhí)行精磨削。通過(guò)如下方式能夠執(zhí)行由粗磨削砂輪73磨削較多的量將粗磨削砂輪73的半徑R2設(shè)定成小于凸輪軸的凸輪的外周表面的曲率半徑的最小值Rl。在圖7中考慮了工具成本。圖7示出了本發(fā)明的實(shí)施方式、作為參考的第一示例和作為參考的第二示例的工具成本。在圖7中的成本率比是在直徑上每一毫米去除量所對(duì)應(yīng)的粗磨削砂輪73的成本與精磨削砂輪74的成本的比。通過(guò)由一個(gè)磨削砂輪加工出的工件數(shù)量、一個(gè)磨削砂輪的成本、用于磨削一個(gè)工件的磨削砂輪的成本以及一個(gè)工件的去除量計(jì)算的粗磨削砂輪73與精磨削砂輪74的成本率比是1 8。這示出了粗磨削砂輪73的成本率是1并且精磨削砂輪74的成本率是8。如從底部數(shù)第二條線所示，本發(fā)明的實(shí)施方式的精磨削砂輪74的成本率與作為參考的第一示例的精磨削砂輪的成本率相比有所減小，與作為參考的第二示例的精磨削砂輪的成本率相比大大地減小。另一方面，本發(fā)明的實(shí)施方式的粗磨削砂輪73的成本率與作為參考的第一和第二示例的粗磨削砂輪的成本率相比有所減增加，但是與精磨削砂輪74 的成本率的差值相比，粗磨削砂輪73的增加量很小。因此，對(duì)比總的成本率，本實(shí)施方式的總的成本率與作為參考的第一示例的總的成本率相比大大減小，與作為參考的第二示例的總的成本率相比極大地減小。盡管參考優(yōu)選的實(shí)施方式詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然本發(fā)明不限制于本實(shí)施方式，并且可以通過(guò)權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種其它實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。例如，盡管多功能磨削機(jī)床是具有橫向移動(dòng)的磨削砂輪支撐裝置60的橫向類(lèi)型的多功能磨削機(jī)床并且由支撐裝置20支撐的工件相對(duì)于床體10固定，然而，本發(fā)明不限制于該構(gòu)造，而是其可以被應(yīng)用于如下構(gòu)造安裝多功能磨削機(jī)床1的支撐裝置20的工作臺(tái)是橫向的并且多功能砂輪滑架62可以相對(duì)于床體10僅在X軸方向上移動(dòng)。
盡管通過(guò)將凸輪軸作為工件W并且將凸輪的外周表面作為磨削部分對(duì)本實(shí)施方式進(jìn)行了描述，然而，本發(fā)明可應(yīng)用于將外周圓柱表面作為磨削表面的凸輪軸的曲軸軸頸。
權(quán)利要求
1.一種由多功能磨削機(jī)床執(zhí)行的磨削方法，在所述多功能機(jī)床中具有 支撐工件的支撐裝置；多功能砂輪滑架，所述多功能砂輪滑架相對(duì)于所述支撐裝置可運(yùn)動(dòng)地安裝并且具有粗磨削砂輪和精磨削砂輪，所述粗磨削砂輪和所述精磨削砂輪被選擇性地使用；以及控制器，所述控制器控制由磨削砂輪對(duì)所述工件進(jìn)行的磨削，所述粗磨削砂輪和所述精磨削砂輪之一被選擇作為所述磨削砂輪；由所述多功能磨削機(jī)床執(zhí)行的所述磨削方法包括執(zhí)行粗磨削工序，所述粗磨削工序?yàn)橛伤龃帜ハ魃拜喣ハ魉鲋窝b置所支撐的所述工件直至剩余有預(yù)設(shè)定的精磨削去除量為止；以及在所述粗磨削工序之后執(zhí)行精磨削工序，所述精磨削工序?yàn)橛伤鼍ハ魃拜喣ハ鞯羲鲋窝b置所持續(xù)地支撐的所述工件的所述精磨削去除量；所述精磨削去除量基于所述多功能機(jī)床的熱位移和由于所述粗磨削砂輪產(chǎn)生的磨削力改變量中的至少一個(gè)設(shè)定；剩余有所述精磨削去除量的輪廓是不依賴于所述粗磨削砂輪的輪廓的輪廓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由所述多功能磨削機(jī)床執(zhí)行的磨削方法，進(jìn)一步包括 在生產(chǎn)線中的一個(gè)上一級(jí)工序和一個(gè)下一級(jí)工序之間準(zhǔn)備多個(gè)所述多功能磨削機(jī)床；所述多個(gè)多功能磨削機(jī)床中的每一個(gè)都依次執(zhí)行粗磨削和精磨削以磨削從所述上一級(jí)工序傳遞過(guò)來(lái)的所述工件；以及在所述精磨削之后，將所述工件傳遞至所述生產(chǎn)線中的所述下一級(jí)工序； 所述多個(gè)多功能磨削機(jī)床中的每一個(gè)在所述上一級(jí)工序和所述下一級(jí)工序之間并行地執(zhí)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由所述多功能磨削機(jī)床執(zhí)行的磨削方法，其中， 所述工件是凸輪軸的凸輪；所述精磨削去除量進(jìn)一步基于所述凸輪軸的凸輪輪廓的對(duì)應(yīng)于所述工件或所述多功能磨削機(jī)床的撓曲的磨削誤差設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的由所述多功能磨削機(jī)床執(zhí)行的磨削方法，其中，所述精磨削去除量基于所述多功能機(jī)床的熱位移、由于所述粗磨削砂輪產(chǎn)生的磨削力改變量、和所述凸輪軸的凸輪輪廓的對(duì)應(yīng)于所述工件或所述多功能磨削機(jī)床的撓曲的磨削誤差設(shè)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的由所述多功能磨削機(jī)床執(zhí)行的磨削方法，其中， 所述工件在其外周表面上包括凹曲表面，所述凹曲表面具有曲率半徑Rl ；并且所述粗磨削砂輪的半徑R2和所述精磨削砂輪的半徑R3中的每一個(gè)形成為小于所述凹曲表面的所述曲率半徑Rl。
6.一種磨削系統(tǒng)，包括支撐工件的支撐裝置，所述工件是凸輪軸的凸輪，所述凸輪的外周表面上包括凹曲表面，所述凹曲表面具有曲率半徑Rl ；多功能砂輪滑架，所述多功能砂輪滑架相對(duì)于所述支撐裝置可運(yùn)動(dòng)地安裝并且具有粗磨削砂輪和精磨削砂輪，所述粗磨削砂輪具有半徑R2，所述精磨削砂輪具有半徑R3 ；所述粗磨削砂輪的所述半徑R2和所述精磨削砂輪的所述半徑R3中的每一個(gè)形成為小于所述凹曲表面的所述曲率半徑Rl ；以及控制器，所述控制器控制由所述磨削砂輪對(duì)所述工件進(jìn)行的磨削，所述粗磨削砂輪和所述精磨削砂輪之一被選擇作為所述磨削砂輪；所述控制器執(zhí)行粗磨削工序，所述粗磨削工序?yàn)橛伤龃帜ハ魃拜喣ハ魉鲋窝b置所支撐的所述工件直至剩余有預(yù)設(shè)定的精磨削去除量為止；所述控制器在所述粗磨削工序之后進(jìn)一步執(zhí)行精磨削工序，所述精磨削工序?yàn)橛伤鼍ハ魃拜喣ハ鞯羲鲋窝b置所持續(xù)地支撐的所述工件的所述精磨削去除量；并且所述精磨削去除量基于所述多功能機(jī)床的熱位移、由于所述粗磨削砂輪產(chǎn)生的磨削力改變量和所述凸輪軸的凸輪輪廓的對(duì)應(yīng)于所述工件或所述多功能磨削機(jī)床的撓曲的磨削誤差設(shè)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磨削系統(tǒng)，其中在生產(chǎn)線中的一個(gè)上一級(jí)工序和一個(gè)下一級(jí)工序之間準(zhǔn)備多個(gè)所述多功能磨削機(jī)床；所述多個(gè)多功能磨削機(jī)床中的每一個(gè)都依次執(zhí)行所述粗磨削工序和所述精磨削工序以磨削從上一級(jí)工序傳遞過(guò)來(lái)的所述工件；所述精磨削工序之后，所述工件被傳遞至所述生產(chǎn)線中的所述下一級(jí)工序； 所述多個(gè)多功能磨削機(jī)床中的每一個(gè)在所述上一級(jí)工序和所述下一級(jí)工序之間并行地執(zhí)行。
8.一種多功能磨削機(jī)床，包括 支撐工件的支撐裝置；多功能砂輪滑架，所述多功能砂輪滑架相對(duì)于所述支撐裝置可運(yùn)動(dòng)地安裝并且具有粗磨削砂輪和精磨削砂輪，所述粗磨削砂輪和所述精磨削砂輪被選擇性地使用；以及控制器，所述控制器控制由磨削砂輪對(duì)所述工件進(jìn)行的磨削，所述粗磨削砂輪和所述精磨削砂輪之一被選擇作為所述磨削砂輪；所述控制器執(zhí)行粗磨削工序，所述粗磨削工序?yàn)橛伤龃帜ハ魃拜喣ハ魉鲋窝b置所支撐的所述工件直至剩余有預(yù)設(shè)定的精磨削去除量為止；所述控制器在所述粗磨削工序之后進(jìn)一步執(zhí)行精磨削工序，所述精磨削工序?yàn)橛伤鼍ハ魃拜喣ハ鞯羲鲋窝b置所持續(xù)地支撐的所述工件的所述精磨削去除量；以及所述精磨削去除量基于所述多功能機(jī)床的熱位移和由于所述粗磨削砂輪產(chǎn)生的磨削力改變量中的至少一個(gè)設(shè)定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多功能磨削機(jī)床，其中所述工件是凸輪軸的凸輪，所述凸輪的外周表面上包括凹曲表面，所述凹曲表面具有曲率半徑Rl ；所述粗磨削砂輪的半徑R2和所述精磨削砂輪的半徑R3中的每一個(gè)形成為小于所述凹曲表面的所述曲率半徑Rl ；并且所述精磨削去除量基于所述多功能機(jī)床的熱位移、由于所述粗磨削砂輪產(chǎn)生的磨削力改變量和所述凸輪軸的凸輪輪廓的對(duì)應(yīng)于所述工件或所述多功能磨削機(jī)床的撓曲的磨削誤差設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供通過(guò)盡可能地減小由精磨削砂輪磨削的磨削體積來(lái)減小用于精磨削砂輪的成本的磨削方法、磨削系統(tǒng)和多功能磨削機(jī)床。其執(zhí)行粗磨削工序，所述粗磨削工序?yàn)橛纱帜ハ魃拜?73)磨削支撐裝置(20)所支撐的工件(W)直至剩余有預(yù)設(shè)定的精磨削去除量為止，并且在粗磨削工序之后執(zhí)行精磨削工序，所述精磨削工序?yàn)橛删ハ魃拜?74)磨削掉支撐裝置(20)所持續(xù)地支撐的工件(W)的精磨削去除量。精磨削去除量基于多功能磨削機(jī)床(1)的熱位移和由于粗磨削砂輪(73)產(chǎn)生的磨削力改變量中的至少一個(gè)設(shè)定。剩余有精磨削去除量的輪廓是不依賴于粗磨削砂輪(73)輪廓的輪廓。
文檔編號(hào)B24B19/12GK102452030SQ201110319300
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者山口智史, 水谷吉宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社捷太格特