專利名稱：對具有凹腹的凸輪進行非圓形磨削的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有如權利要求1所述特征的方法和如權利要求8所述特征的裝置。
例如汽車生產(chǎn)商們對在凸輪的轉入和轉出區(qū)中具有凹腹的凸輪形狀需求日益增加，這是因為這些凸輪可用于降低燃料損耗并且利用轉子-杠桿閥驅動技術。
一種已知型式的方法和裝置揭示在DE 44 26 452 C1中。在該現(xiàn)有技術中，磨削主軸的軸線布置成與工件的轉動軸線平行。由于空間關系和較小的磨輪直徑，這使得必須使用非常細長的磨削主軸，特別是當它們直接由一高頻電動機驅動時，必須將磨削主軸設計得比凸輪軸長。例如在凸輪主軸大于500毫米時。就存在與磨削主軸的剛性和固有振動頻率有關的問題。
在DE 41 37 924 C1中也存在類似的問題，該項現(xiàn)有技術的主題同樣涉及與凸輪精磨所用的磨削主軸有關的操作，所述主軸的軸線平行于工件轉動軸線。
根據(jù)DE-PS 678 981，如圖3至6所示，其操作是由一與凸輪軸線垂直布置的磨削主軸執(zhí)行。在該項現(xiàn)有技術中，凸輪的凹形小區(qū)域采用一單獨的磨輪磨削而成。因為沒有采用一個磨輪在凸輪的整個圓周面上對凸輪形狀進行精磨，其結果是在凹形凸輪段的過渡區(qū)中形成一形狀誤差，磨輪的直徑受到這樣一個因素的限制。即在凸輪軸縱軸線方向與將要磨削的那只凸輪旁邊排列的凸輪通過在所述第二個凸輪轉動的最大直徑上預先形成最大的磨輪直徑。另外，為了獲得得一平凸輪形狀，必須使磨輪在凸輪軸縱軸線方向上移動或擺動，而這是耗時且不經(jīng)濟的。
而且，已知現(xiàn)采用一帶式磨削法磨削凸輪。在此系統(tǒng)中，缺點是，磨削帶必須頻繁更換，并且凸輪的運行表面僅可以磨成平的。與采用陶瓷粘結CBN的磨削相比，頻繁地更換磨削帶會使該系統(tǒng)不經(jīng)濟。
另外，為了磨削斜凸輪，整個磨削組件必須樞轉。從凸輪軸縱軸線方向上的凸輪外表面直線性來看，不能獲得精確的磨削值。
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種可避免現(xiàn)有技術的上述缺點的裝置和方法、尤其是采用一非常短而相當剛性磨削主軸設計，而實現(xiàn)對凸輪的高精度磨削加工。
此目的可以由權利要求1所述特征的方法和權利要求8所述特征的裝置來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，磨削主軸的傾斜位置可以通過采用一較小磨輪直徑以及一非常短且剛性的磨削主軸的操作來實現(xiàn)。精加工的凸輪軸精度可以通過使磨削主軸相對三個不同的CNC軸線運動協(xié)調(diào)來實現(xiàn)。磨削主軸傾斜定位的結果是，在該機器中與干涉邊有關的情況非常簡單。因此，例如即使對在長凸輪軸上具有小凹人半徑的凹形凸輪進行磨削也是可能的。另外，對于布置成平行于凸輪中心軸線的較小磨輪而言，該系統(tǒng)明顯比一磨削主軸情況下可能發(fā)生情況更具靈活性。
在帶式磨削方法中，優(yōu)點是可獲得非常小的凹人半徑，以及通過磨輪的適當修整，甚至可以生產(chǎn)出球形和傾斜凸輪運行軌跡(有或無倒角)。
例如在十分之幾毫米磨削尺寸的情況下，也可采用單個磨輪對凸輪輪廓進行精磨。
如權利要求1方法的其它較佳的實施例是權利要求2至7的主題，而權利要求8裝置的其它實施例描述在權利要求9和10中。
以下參照附圖中示意地示出的實施例對本發(fā)明進行更詳細的描述，其中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明構成的一裝置的平面圖；圖1A示出了圖1所示裝置的部分細節(jié)；圖2示出了沿圖1中線S-S并穿過凸輪軸和磨輪的截面；圖3示出了圖1中沿箭頭V方向的裝置前視圖；圖4示出了一變型裝置的平面圖，其中采用一專用預磨輪進行操作。
圖1示出了用于磨削具有一平行于凸輪軸縱軸線2的凸輪外表面17的磨削主軸1，該磨削主軸設置成與凸輪軸縱軸線2成角度α。磨輪3修整成相同角度的圓錐形，這樣磨輪3的磨削區(qū)4也布置成平行于凸輪軸縱軸線2。磨削主軸1傾斜布置的結果是，磨削主軸從結構上明顯地短于平行于凸輪軸縱軸線2布置的情況并且有更高剛性。角度α可隨意選擇，而最好在10°與30°之間，角度的大小取決于凸輪軸幾何形狀。
凸輪軸13容納在一安裝有一卡盤10的工件頭架9和一尾架11之間，其中夾具安裝成可繞工件轉動軸線2的延伸段上的縱軸線轉動。
工件頭架9和尾架11都牢固地安裝于磨削臺12上。為了在磨削過程中支撐凸輪軸13，在磨削臺12上安裝有固定中心架5和7從而可防止凸輪軸13在磨削過程中彎曲。固定中心架5和7可將凸輪軸13支撐在其支承點6和8處，并且在工件頭架9和尾架11的縱軸線之間精密對齊。
根據(jù)凸輪軸13的幾何形狀、所需精度和加工時間，可改變固定中心架的數(shù)量。圖1中舉例所示為兩個固定中心架5和7，它們都安裝在磨削臺上。
用于具有較小磨輪3的磨削主軸1的磨削主軸驅動可采用一帶傳動或者例如一高頻磨削主軸組件。
圖1中示出了進給軸線X和縱向定位軸線Z。垂直前進軸線Y可假想成與視圖平面垂直。工件繞工件轉動軸線C轉動。
在較小磨削尺寸時，凸輪輪廓僅采用磨輪3制造。然而，在預磨削時也可采用較大直徑的專用磨輪。
圖1中的局部細節(jié)示出在圖1A中。為了磨削錐形凸輪，即在凸輪軸縱軸線2方向上的凸輪外表面17上具有一斜角β，有多種可能方法。
當有凸輪外表面17的斜角β時，可將磨輪3修整成角度α1，這樣(α1+β=α)在磨輪上修整斜角β，而磨削主軸1的樞轉角度α保持不變。
另一種形式是，磨輪3仍被修整到角度α，而磨削主軸1水平地轉過角度β(α+β=α2)。
如圖2所示，當正在磨削凸輪形狀時，磨削區(qū)4在理論凸輪軸縱軸線2 上方或下方漂移，這是因為凸輪15的輪廓不是圓形的，因而在凸輪的一個回轉過程中，磨削區(qū)在磨輪上的點4A和4B之間漂移。在將磨輪傾斜接觸的情況下，一般將使凸輪外表面17變形。當磨削區(qū)在點4A和4B之間漂移時，在平凸輪的情況下凸輪外表面在工件轉動軸線2方向上應當與后者平行，但凸輪外表面在該區(qū)域中形成傾斜，其中將不在磨削區(qū)4中進行磨削。為了防止這種情況，根據(jù)本發(fā)明，通過磨削總是精確地進行在圖2所示的磨削區(qū)4中，使磨輪3與整個磨削主軸1一起沿垂直前進軸線Y跟蹤。
為了在精磨過程中獲得最佳的凸輪幾何形狀，必須使磨削區(qū)4總是精確地保持在磨輪3圓周面上的相同位置上。
磨削區(qū)4必須位于磨輪3的磨輪圓周的中心線20上，而中心線20再布置成平行于X軸線。
在磨削凸輪形狀過程中，磨輪3的跟蹤運動由兩個尺寸A和B示出在圖2中。
圖3示出了垂直前進軸線Y和縱向定位軸線Z。另外，還示出了工件的轉動軸線C。進給軸線X可假想成垂直于視圖平面延伸。
所有的軸線都用作CNC軸線。前進軸線Y用于將磨輪3上的磨削區(qū)4保持在相同位置上。工件進給軸線X和轉動軸線C用于形成凸輪形狀，因而必須協(xié)調(diào)操作。為了使磨削區(qū)4總是保持在磨輪3的相同位置上，必須使垂直前進軸線Y的跟蹤運動是進給軸線X和工件轉動軸線C的位置的函數(shù)?？梢姡龡l軸線X、Y和Z必須相互以直接的函數(shù)關系操作，因而可以協(xié)調(diào)方式運行。
在凸輪軸具有較大磨削尺寸的情況下，例如可以采用圖4所示的設計。這顯示出一磨削機的結構具有兩根磨削主軸，第一根磨削主軸1a用于對凸輪的的中間輪廓進行預磨削，采用第一個較大的磨輪3a，例如該磨輪直徑為400毫米。第一根磨削主軸1a不需布置成可沿Y軸線方向運動。
總之，本發(fā)明方法的實質是，在采用磨輪3的精磨過程中，在磨削過程中進行軸線X、Y和Z的插人運動。除了采用磨削主軸1使磨輪3垂直運動之外，還可將其以靜態(tài)方式安裝在Y軸線方向上，為此目的而使工件頭架9與卡盤10、固定中心架5、7和尾架11一起操作，也就是說，在磨削臺12上的整個磨削臺裝置相對軸線X和C垂直插人。藉此，利用一有新變化的裝置結構也可實現(xiàn)相同效果。
可樞轉的第二根磨削主軸1起到精磨凸輪輪廓的作用，并且可容納至少一個磨輪3。該磨削主軸的結構如圖1至3所示。
權利要求
1.一種磨削在一凸輪軸上具有凹腹的凸輪的方法，采用一較小直徑的磨輪，并且在外表面上有一磨削區(qū)以對凸輪進行精磨，其特征在于，操作是由一磨輪(3)進行的，其軸線設置成與凸輪軸縱軸線(2)約成10°至30°的角度(α)，所述整個磨削主軸(1)具有修整成相同角度(α)的磨輪(3)，并且所述主軸在垂直于進給軸線(X)的垂直進給軸線(Y)方向上作跟蹤運動，這樣所述磨輪(3)的磨削區(qū)(4)總是保持在磨輪(3)的母線上的相同位置上。
2.為了實施如權利要求1所述方法，磨削在一凸輪軸上具有凹腹的凸輪的裝置，它采用一較小直徑的磨輪，其外表面上具有一磨削區(qū)以對凸輪進行精磨，其特征在于，將對凸輪(15)進行精磨的磨輪(3)的磨削主軸與工件轉動軸線(C)呈約10°至30°度的角度(α)，其中所述磨輪(3)圓錐修整為相同角度(α)，并且還設置有用于使磨輪(3)沿進給軸線(X)和相對工件轉動軸線(C)與其垂直的前進軸線(Y)協(xié)調(diào)運動的裝置，所述磨輪(3)進行跟蹤運動使磨削區(qū)(4)總是保持在磨輪(3)的母線上的相同位置上。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述工件的轉動軸線(C)、進給軸線(X)和前進軸線(Y)都用作CNC軸線，而前進軸線(Y)跟蹤運動為工件轉動軸線(C)和進給軸線(X)的函數(shù)。
4．如權利要求2或3所述裝置，其特征在于，所述進給軸線(X)與角度(α)無關而與工件轉動軸線(C)成90°延伸。
5．如權利要求2至4中任一項所述的裝置，其特征在于，為了生產(chǎn)具有一傾斜運行表面的凸輪，角度(α)保持不變而磨輪(3)修整成傾斜角度(β)。
6．如權利要求2至4中任一項所述的裝置，其特征在于，為了生產(chǎn)具有一傾斜運行表面的凸輪，角度(α)可在一個或另一個方向上變化。
7．如權利要求2至6中任一項所述的裝置，其特征在于，為了將磨削區(qū)(4)總保持在磨輪(3)母線上的相同位置上，凸輪軸(13)可垂直移動。
8．如權利要求2至7中任一項所述的裝置，其特征在于，具有較大磨輪(3a)的磨削主軸(1a)用于預磨削凸輪形狀，而包括凹腹的凸輪形狀、用較小的磨輪(3)精磨。
9．如權利要求8所述的裝置，其特征在于，安裝有兩根磨削主軸(1、1a)的頭架(18)可繞一相對于凸輪軸(13)橫向延伸的軸線(19)樞轉，樞轉可將較大的磨輪(3a)或較上磨輪(3)帶入操作位置。
全文摘要
一種用于對凸輪軸上具有凹腹的凸輪進行磨削的方法和裝置,采用一較小直徑的磨輪,其至少可用于精磨。磨輪的軸線與凸輪軸縱軸線成一角度,并且磨輪布置成相同角度。為了獲得一令人滿意的運行表面,磨輪沿垂直于進給軸線的前進軸線作跟蹤運動,具體是凸輪軸的轉動位置和進給軸線位置的函數(shù)。
文檔編號B24B19/12GK1223609SQ97195962
公開日1999年7月21日 申請日期1997年5月7日 優(yōu)先權日1997年5月7日
發(fā)明者喬治·希默爾斯巴赫 申請人:歐文軍克機械工廠有限公司