CN102029548A - 用于对工件进行硬质面精加工的硬质面精加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对工件进行硬质面精加工的硬质面精加工机床，其包括至少两个不同的设置在一刀具主轴上的硬质面精加工刀具，该刀具主轴在其轴线方向上可动地设置在一相对床身能平移运动的刀架上，并且该硬质面精加工机床还具有用于将冷却润滑剂导入至工件与硬质面精加工刀具之间的加工部位的冷却润滑剂输入装置。为了能在使用所有可想到的刀具和方法组合时以优化的冷却润滑剂供给条件工作，本发明规定，冷却润滑剂输入装置包括至少一个喷嘴元件，所述喷嘴元件具有至少两个各包括一个射束流出开口的喷嘴室，所述至少两个射束流出开口在刀具主轴的轴线方向上设置在同一工作位置处，所述喷嘴元件能运动地设置在与刀具主轴轴线垂直的平面中。

Description

用于对工件进行硬质面精加工的硬质面精加工机床 

技术领域

本发明涉及一种用于对工件进行硬质面精加工的硬质面精加工机床(Hartfeinbearbeitungsmaschine)，其具有至少两个不同的、设置在一个刀具主轴上的硬质面精加工刀具，其中，该刀具主轴在其轴线方向上能移动地设置在一个刀架上，该刀架相对于床身是能平移运动的，并且所述硬质面精加工机床还具有用于将冷却润滑剂导入至工件与硬质面精加工刀具之间的加工部位的冷却润滑剂输入装置。 

背景技术

这样的硬质面精加工机床在现有技术中早已公知，它例如在齿轮制造中用作磨齿机床。在这里，通常规定分配要磨去的加工余量，使得首先对齿轮进行粗加工，接着对齿轮进行精整加工。蜗杆砂轮可以用于粗加工，其中便采用连续的分度滚磨；精整加工可以利用成型磨削轮以成型磨削方法进行。 

为了能够无瑕疵地实施磨削过程和尤其是避免齿面的热过载，须保证可靠地供给磨削刀具与工件之间的接触部位，这通过设置冷却润滑剂输入装置实现。 

对于所述的两种方法，在可靠地避免工件热损伤方面对冷却剂输入存在明显不同的要求： 

在连续的分度滚磨时，由于切削速度与加工时间之间的相互关系通常以约60m/s或者更高的切削速度、即蜗杆砂轮的圆周速度进行加工。为了可靠地避免工件边缘区的热损伤，须力求使蜗杆砂轮的圆周速度与冷却剂射束的流出速度之差尽可能小，也就是说，来自冷却润滑剂喷嘴的冷却润滑剂的相对高的流出速度是必需的。该高的速度通过小的喷嘴流出横截面积和高的供给压力产生。在这些条件下产生相 对小的体积流量，但该体积流量不对磨削过程或制造的工件质量产生消极作用。 

而在成型磨削时，通常以在25至35m/s之间的较低的切削速度进行加工。该方法要求通过冷却剂射束可靠地覆盖整个磨削轮轮廓。根据相应的轮廓宽度和高度，由此得出需要相对大的喷嘴流出横截面积，其中，产生流出速度低且压力低、但体积流量相对高的冷却剂射束。 

除了所述对齿部进行硬质面精加工的特定应用情况外，还可想到其它通常的情况，其中先后使用对冷却剂输入具有显著不同的要求的多个刀具。 

根据常见的制造方法，在多个刀具的情况下，这些刀具在轴线方向上对齐地设置在一个刀具芯轴上，该刀具芯轴夹紧在主轴马达与对应轴承之间。包括主轴马达、对应轴承、刀具芯轴和刀具的整个单元设置在一个在刀具的轴线方向上能运动的滑座(刀架)上(大多称为Y轴)，各刀具通过该滑座被置于对于加工必需的相对于工件的轴向位置。 

用于分度滚磨的蜗杆形的刀具通常明显宽于通过刀具与工件的作用得到的纯作用宽度。这具有这样的目的，即能够使用各种各样的移位方法(Shiftmethoden)，以便以特定的方式磨削齿轮：首先在刀具轴线方向(Y轴)上在粗加工和精整加工之间或在加工各个工件之间采用不连续的移位，以便使新的、未损耗的蜗杆区域进入作用。对于在磨削加工工件期间在刀具轴线方向(Y轴)上的连续移位(也称为对角线磨削)，可以有针对性地影响齿面形貌和/或齿面表面结构。 

这里所使用的冷却剂喷嘴可以构造成刚性的，即对于确定的、不可改变的工件直径是优化的，这尤其是适合于直径不变的、不可修整的CBN磨削刀具。在具有可变直径的刀具的情况下，即特别是对于可修整的磨削刀具而言，冷却剂喷嘴可以这样安装，即这些冷却剂喷嘴能运动地设置在垂直于刀具主轴轴线的平面中，从而能够使冷却剂喷嘴相应地跟踪减小的刀具直径。喷嘴位置匹配于实际的刀具直径可以通过旋转运动或通过平移运动实现。 

在已知的加工情况中，要么仅用一个唯一的刀具加工工件(例如用一个可修整的蜗杆砂轮；粗加工和精整加工用同一刀具的不同的宽度区域进行)，要么使用类型相同且尺寸相同的两个刀具(例如利用CBN粗加工轮和CBN精整加工轮的无修整的成型磨削)。在这些情况下，可以毫无问题地使用一个唯一的喷嘴，其具有对于相应使用的刀具或加工方法优化的特性。 

在一个张紧装置中加工同一工件的多个齿部(例如变速器轴)时或者在对于粗加工和精整加工以不同方法加工齿部(例如以可修整的分度滚磨进行粗加工，以无修整的成型磨削进行精整加工，如开头所述)时，通常使用不同类型的多个刀具或加工方法的组合。 

在这些情况中已知冷却剂输入的以下变型方案： 

将同一喷嘴(带有或没有上述的直径跟踪)用于不同的刀具是已知的。其缺点是，冷却剂输入的条件不能对于每一个所使用的刀具都是优化的。因此对于所使用的刀具中的至少一个仅能以减小的进给速度进行加工，由此导致较长的加工时间并因而导致经济性损失。 

还已知，在Y轴的滑座上设有多个随着滑座一起行进的喷嘴，其中，这些喷嘴不改变其相对于相应刀具的位置。在这种情况中得到以下缺点：为了能够在用蜗杆形的刀具进行分度滚磨的情况下使用上述的移位方法，一个在Y轴的滑座上一起行进的喷嘴必须与整个刀具一样宽，即明显宽于由于刀具与工件之间的有效作用宽度所必需的宽度。但在喷嘴开口的出口高度恒定的情况下，通过加宽喷嘴也使喷嘴横截面积变大，这与对于分度滚磨视为优化的条件相冲突。在这种情况中，由于非优化的冷却剂输入条件也仅能以减小的进给速度并且由此以更长的加工时间以及因此以减小的经济性进行加工。 

发明内容

因此本发明的目的在于，在冷却润滑剂输入装置方面这样地构造开头所述类型的硬质面精加工机床，从而避免上述缺点并且所有可想到的刀具和方法组合的应用都能够在优化的冷却润滑剂供给条件下进 行。对于每一种刀具类型以及对于每一种加工方法，分别应当能够调节冷却剂输入的被视为优化的条件。此外应当可以在一个加工循环内在没有操作者干预的情况下使冷却剂输入的条件与相应使用的刀具或加工方法自动地匹配，即通过机器控制装置触发所述匹配。 

上述目的通过本发明的解决方案特征在于：冷却润滑剂输入装置包括至少一个喷嘴元件，所述喷嘴元件具有至少两个各包括一个射束流出开口的喷嘴室，其中，所述至少两个射束流出开口在刀具主轴的轴线方向上设置在同一工作位置处，并且所述喷嘴元件能运动地设置在与刀具主轴的轴线垂直的平面中。 

喷嘴元件在这里可以具有至少两个分开的、各包括一个喷嘴室的喷嘴体，其中，这些射束流出开口位于各喷嘴体的流出端部上。 

或者，喷嘴元件也可以仅具有一个唯一的、包括所述至少两个喷嘴室的喷嘴体，其中这些射束流出开口位于该喷嘴体的流出端部上。 

在这里，这些射束流出开口的形状优选是不同的。这些射束流出开口优选是矩形的。形状差别尤其涉及这些射束流出开口的宽度和高度。 

所有射束流出开口优选相对于与刀具主轴的轴线垂直的平面对称地设置。 

为了定位或跟踪直径，喷嘴元件可以绕平行于刀具主轴的轴线设置的轴线能摆动地设置。 

或者，为了所述目的可能的是，喷嘴元件能平移运动地设置在与刀具主轴的轴线垂直的平面中。喷嘴元件在这里优选能运动地设置在直线导向装置上。 

喷嘴元件可以构造成用于单独控制地对每个喷嘴室加载冷却润滑剂；但是或者也可能的是，喷嘴元件的至少两个喷嘴室构造成用于被同时加载冷却润滑剂。 

喷嘴元件可以在刀具主轴的轴线方向上位置固定地设置在刀架侧旁或在刀架之上。它也可以在该方向上相对于刀架能移动地设置在直线导向装置上。还可能的是，喷嘴元件在该轴线方向上位置固定地设 置在床身侧旁或在床身之上。最后也可能的是，喷嘴元件在所述方向上相对于床身能移动地设置在直线导向装置上。 

根据本发明的一种优选实施方式，硬质面精加工刀具是齿轮加工刀具、尤其是磨削轮或蜗杆砂轮。 

因此还提出多个、尤其是两个喷嘴在刀具主轴的一个工作位置处的组合，这些喷嘴为了保持或调节优化的位置而设有运动装置。这些喷嘴因而在与刀具主轴的轴线垂直的平面中具有可调节性。 

通过所提出的解决方案能够以有利的方式完全地解决以上提出的目的。据此实现：即便在使用极为不同的硬质面精加工刀具、尤其是磨削刀具时，冷却润滑剂供给条件也可以被优化。冷却润滑剂输入装置的匹配可以以简单方式自动地通过机器控制装置实现。 

为各加工方法提供出了冷却剂输入的解决方案，在这些加工方法中多个刀具先后在相对于要加工的工件相同的位置中被使用，并且对冷却剂输入(尤其涉及流出横截面积、流出速度、体积流量和压力)的要求根据所使用的刀具和加工方法显著不同。 

附图说明

在附图中示出本发明的实施例。附图示出： 

图1以透视图示出构造为磨齿机床的硬质面精加工机床，该硬质面精加工机床具有磨削轮和蜗杆砂轮作为磨削刀具，这些磨削刀具由一冷却润滑剂输入装置供给冷却剂， 

图2示出在刀具主轴的轴线方向(Y轴)上观察时冷却润滑剂输入装置的第一实施例，装备有用于喷嘴元件的平移运动装置， 

图3示出在刀具主轴的轴线方向(Y轴)上看时冷却润滑剂输入装置的第二实施例，装备设有用于喷嘴元件的旋转运动装置，和 

图4示出根据图3的剖面A-A。 

具体实施方式

在图1中可看到磨齿机床形式的硬质面精加工机床1，该硬质面 精加工机床具有床身(机床基架)8。此外，在该床身上能直线移动地设有一刀架(滑座)7，该刀架支承一刀具主轴5。刀具主轴5可构造为单件式主轴或者也可由两个或更多个必要时也被单独驱动的部分主轴组成，在该刀具主轴5上设有至少两个硬质面精加工刀具3、4，更具体地说，成型磨削轮3和仅示意性示出的蜗杆砂轮4。要用刀具3、4加工的工件2夹紧在工件主轴20上；当前，工件轴线垂直地定向。 

刀具主轴5具有轴线6。刀具主轴5可以在该轴线方向上在刀架7上沿标出的Y方向移动，以便使刀具3、4按选择与工件2进入作用。就此而言，磨齿机床相应于已知的结构形式。其它必需的机器轴线(其自然对于加工而言是必需的)在这里不再进一步示意描述，因为它们对于本发明来说是不相关的。 

现在重要的是冷却润滑剂输入装置9，该冷却润滑剂输入装置用于将冷却润滑剂输入给刀具3、4与工件2之间的接触部位。 

根据本发明，冷却润滑剂输入装置9包括喷嘴元件10，如可根据图2中的第一实施例看到的那样。该喷嘴元件10具有两个各包括一个射束流出开口13或14的喷嘴室11和12。在这里，该喷嘴元件10当前通过两个固定在一个滑座21上的喷嘴体15和16构成。 

在这里重要的是，喷嘴元件10能运动地设置在与刀具主轴5的轴线6垂直的平面E(见图4)中。由此实现：用于冷却润滑剂的相应的射束流出开口13、14能够优化地匹配于具体的刀具应用并且跟踪磨削刀具的由修整引起的直径变化。据此，滑座21可以在直线导向装置19上沿平移运动方向V运动，以便使相应优化地设计的且适合于具体的应用情况的喷嘴体向刀具与工件之间的接触部位移动，具体而言根据磨削刀具的实际直径。 

这两个射束流出开口13和14不同地构造。它们分别是矩形的，其中，流出开口的高度和宽度优化地匹配于具体的刀具使用情况(为此参见下面结合图4的说明，其在这里类似地也适用)。因此可行的是，根据要使用的刀具来定位和激活尽可能好地适合的喷嘴体15或16。 

喷嘴室11、12可以按选择性地被加载冷却润滑剂，这由机器控制 装置促成。 

相对薄的、但相对宽的射束流出开口13优化地适合于在分度滚磨时冷却润滑蜗杆砂轮4。然而，相对厚的、但是宽度较小的射束流出开口14适合于在成型磨削时冷却润滑磨削轮3。 

在图3和4中描绘出一种替代的解决方案，通过该解决方案能以相同的方式实现给刀具与工件之间的接触部位优化地供给冷却润滑剂。冷却润滑剂输入装置9的喷嘴体17在这里构造为单件式的元件，其中构造有两个用于供冷却润滑剂流入的喷嘴室11和12。喷嘴体17在此绕平行于Y轴的轴线18能摆动地设置。标出了摆动方向S。因此，在这里也可以以优化的方式在磨削刀具的由修整引起的直径变化时实现喷嘴出口的跟踪。 

如根据图4的剖面A-A可以看到，两个喷嘴室11和12及其端部，即射束流出开口13和14矩形地构造。不过，射束流出开口13的宽度B13和射束流出开口14的宽度B14以及射束流出开口13的高度H13和射束流出开口14的高度H14是不同的。 

据此，在冷却润滑剂通过喷嘴室11流出时得到一个较宽的、但相对薄的射束，该射束对于分度滚磨时冷却润滑蜗杆砂轮4是优化的。 

与之相比，冷却润滑剂在从喷嘴室12流出时以相对厚的射束流出，然而该射束的宽度明显较小，该射束对于在成型磨削时冷却润滑磨削轮3是优化的。 

移动运动V或摆动运动S在必要时还可以叠加一个另外的用于使喷嘴元件移动的运动，以便不仅可以优化地匹配于磨削刀具的直径变化，而且可以将用于涉及的磨削刀具3、4的相应优化的射束流出开口置于工作位置。 

只要以上谈到喷嘴在床身侧旁或在床身之上的(在空间中绝对地)位置固定的布置，为此就应注意以下内容：在真正的床身上大多(能运动地)设有一机床立柱，其中，在该立柱上又(能运动地)设有一摆动件。然后在该摆动件上例如一滑座能运动地设置在(用于Y轴的)直线导向装置上。 

喷嘴在床身侧旁或床身之上的位置固定的布置这一表述可理解为：喷嘴在按规定使用时在磨削过程期间不运动。也就是说，这根据定义也便是这种情况：喷嘴如大多数情况那样固定在摆动件上并且由此不是直接地、而是通过摆动件和机床立柱间接地与床身连接，然而使得喷嘴在按规定使用时相对床身位置固定地设置，尽管喷嘴能够通过摆动件和立柱相对于真正的床身运动(调节)。 

附图标记列表 

1     硬质面精加工机床 

2     工件 

3     硬质面精加工刀具(磨削轮) 

4     硬质面精加工刀具(蜗杆砂轮) 

5     刀具主轴 

6     轴线 

7     刀架 

8     床身(机床底架) 

9     冷却润滑剂输入装置 

10    喷嘴元件 

11    喷嘴室 

12    喷嘴室 

13    射束流出开口 

14    射束流出开口 

15    喷嘴体 

16    喷嘴体 

17    喷嘴体 

18    轴线 

19    直线导向装置 

20    工件主轴 

21    滑座 

Y    刀具主轴的轴线方向 

E    平面 

B₁₃  宽度 

B₁₄  宽度 

H₁₃  高度 

H₁₄  高度 

V    移动方向 

S    摆动方向。 

Claims (15)

1.用于对工件(2)进行硬质面精加工的硬质面精加工机床(1)，该硬质面精加工机床包括至少两个不同的、设置在一个刀具主轴(5)上的硬质面精加工刀具(3，4)，该刀具主轴(5)在其轴线(6)方向(Y)上能移动地设置在一个刀架(7)上，该刀架相对于床身(8)是能平移运动的，并且所述硬质面精加工机床(1)还具有用于将冷却润滑剂导入至工件(2)与硬质面精加工刀具(3，4)之间的加工部位的冷却润滑剂输入装置(9)，其特征在于，所述冷却润滑剂输入装置(9)包括至少一个喷嘴元件(10)，所述喷嘴元件(10)具有至少两个各包括一个射束流出开口(13，14)的喷嘴室(11，12)，所述至少两个射束流出开口(13，14)在刀具主轴(5)的轴线(6)方向(Y)上设置在同一工作位置处，并且所述喷嘴元件(10)能运动地设置在与刀具主轴(5)的轴线(6)垂直的平面(E)中。

2.根据权利要求1所述的硬质面精加工机床，其特征在于，所述喷嘴元件(10)具有至少两个分开的、各包括一个喷嘴室(11，12)的喷嘴体(15，16)，射束流出开口(13，14)位于喷嘴体(15，16)的流出端部上。

3.根据权利要求1所述的硬质面精加工机床，其特征在于，所述喷嘴元件(10)具有一个唯一的、包括所述至少两个喷嘴室(11，12)的喷嘴体(17)，射束流出开口(13，14)位于该喷嘴体(17)的流出端部上。

4.根据权利要求1至3之一所述的硬质面精加工机床，其特征在于，各所述射束流出开口(13，14)的形状是不同的。

5.根据权利要求4所述的硬质面精加工机床，其特征在于，各所述射束流出开口(13，14)是矩形的。

6.根据权利要求4和5所述的硬质面精加工机床，其特征在于，形状差别涉及各射束流出开口(13，14)的宽度(B₁₃，B₁₄)和高度(H₁₃，H₁₄)。

7.根据权利要求1至6之一所述的硬质面精加工机床，其特征在于，所有射束流出开口(13，14)相对于与刀具主轴(5)的轴线(6)垂直的平面(E)对称地设置。

8.根据权利要求1至7之一所述的硬质面精加工机床，其特征在于，所述喷嘴元件(10)绕平行于刀具主轴(5)的轴线(6)设置的轴线(18)能摆动地设置。

9.根据权利要求1至7之一所述的硬质面精加工机床，其特征在于，所述喷嘴元件(10)能平移运动地设置在与刀具主轴(5)的轴线(6)垂直的平面(E)中。

10.根据权利要求9所述的硬质面精加工机床，其特征在于，所述喷嘴元件(10)能运动地设置在直线导向装置(19)上。

11.根据权利要求1至10之一所述的硬质面精加工机床，其特征在于，所述喷嘴元件(10)在刀具主轴(5)的轴线(6)方向(Y)上位置固定地设置在刀架(7)侧旁或在刀架(7)之上。

12.根据权利要求1至10之一所述的硬质面精加工机床，其特征在于，所述喷嘴元件(10)在刀具主轴(5)的轴线(6)方向(Y)上相对于刀架(7)能移动地设置在直线导向装置上。

13.根据权利要求1至10之一所述的硬质面精加工机床，其特征在于，所述喷嘴元件(10)在刀具主轴(5)的轴线(6)方向(Y)上位置固定地设置在床身(8)侧旁或在床身(8)之上。

14.根据权利要求1至10之一所述的硬质面精加工机床，其特征在于，所述喷嘴元件(10)在刀具主轴(5)的轴线(6)方向(Y)上相对于床身(8)能移动地设置在直线导向装置上。

15.根据权利要求1至14之一所述的硬质面精加工机床，其特征在于，所述硬质面精加工刀具(3，4)是齿轮加工刀具、尤其是磨削轮或蜗杆砂轮。

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