具有主動(dòng)磁體軸承的工具芯軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的工具芯軸，以及涉及一種根據(jù)權(quán)利要求12的對(duì)應(yīng)機(jī)床。
【背景技術(shù)】
[0002]利用工具用于機(jī)加工工件的機(jī)器在機(jī)械工程和工具制造領(lǐng)域是公知的，稱為機(jī)床。根據(jù)狹義的解釋，在以下的標(biāo)準(zhǔn)DIN8580和DIN69651中的Partl，該術(shù)語主要使用在結(jié)合、成型以及分離生產(chǎn)處理的內(nèi)容中，在最后提到的情形中尤其是切割、機(jī)加工以及消減生產(chǎn)處理中。該更約束的定義還用作以下陳述的基礎(chǔ)。
[0003]為了成型工件的目的，通用機(jī)床創(chuàng)建了工具和工件之間的相對(duì)移動(dòng)，該相對(duì)移動(dòng)能夠在功能上細(xì)分為推進(jìn)或者橫向進(jìn)給部件以及主要部件。在該情況下現(xiàn)代機(jī)床最重要的結(jié)構(gòu)部件是具有通常集成的工具界面的直接驅(qū)動(dòng)且精確安裝的軸，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說這些熟知為電動(dòng)機(jī)芯軸。
[0004]雖然在原則上依靠?jī)蓚€(gè)元件的旋轉(zhuǎn)能夠發(fā)生工具和工件之間的所述相對(duì)移動(dòng)，但是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，鉆孔、磨削以及研磨機(jī)器通常裝備有承載工具的電動(dòng)機(jī)芯軸，該電動(dòng)機(jī)芯軸在下文中表示為工具芯軸。DE10137437B4描述了例如基于這種用于鏜孔(諸如活塞的銷孔或者連接桿的連桿孔)的鉆軸的機(jī)加工處理，在本文中利用機(jī)加工設(shè)備的鉆軸來機(jī)加工銷孔或者連桿孔，在機(jī)加工操作期間鉆軸以偏移方式相對(duì)于鏜孔理論上的孔中心布置，活塞或者連接桿在機(jī)加工操作期間在前進(jìn)方向上實(shí)施線性移動(dòng)。
[0005]此處證明尤其非圓鏜孔(例如稱為球形鏜孔)是有疑問的。例如在DE4442218A1中公開了一種旨在生產(chǎn)這種鏜孔的精密鉆孔機(jī)。根據(jù)該技術(shù)方案，為了以高轉(zhuǎn)速經(jīng)濟(jì)的使用而生產(chǎn)非圓鏜孔，精密鉆孔機(jī)旨在在鉆軸上裝備有鉆頭以及裝備有用于將被機(jī)加工的工件的保持件。為了該目的，用于工件的保持件在平移運(yùn)動(dòng)中在至少一個(gè)方向上以由鉆頭的特定旋轉(zhuǎn)速度所確定的頻率、在由將被生產(chǎn)的鏜孔形狀所確定的偏差路徑上擺動(dòng)。
[0006]DE102008063945A1還涉及一種用于形成非圓鏜孔輪廓的處理，并且在該情況下集中于旨在用于接收軸承襯套的內(nèi)燃機(jī)的活塞的銷孔。在該處理中依靠旋轉(zhuǎn)以及線性可置換鉆桿發(fā)生機(jī)加工，鉆桿被引導(dǎo)通過銷孔并且接收在固定定心點(diǎn)和可移動(dòng)的定心點(diǎn)以及關(guān)聯(lián)切割工具之間。在該情況下可移動(dòng)的定心點(diǎn)被分派至電子成型大刀頭的搖桿臂，經(jīng)由電子成型大刀頭的搖桿臂，鉆桿是可移動(dòng)的以便在機(jī)加工操作期間擺動(dòng)和/或能夠樞轉(zhuǎn)有限程度以創(chuàng)建銷孔的幾何學(xué)上不同形狀的鏜孔輪廓。
[0007]DE102005020501A1描述了類似處理，用于依靠旋轉(zhuǎn)以及線性可置換鉆桿將非圓銷孔引入內(nèi)燃機(jī)的活塞。根據(jù)該方法，鉆桿將被安裝在固定中心以及移動(dòng)中心之間，待引入的非圓形式依靠搖桿操作桿被掃描并且被傳遞至鉆桿。
[0008]根據(jù)DE10308442B3中解釋的處理，與之相比，為了通過消減機(jī)加工生產(chǎn)成型的鏜孔，工具依靠在旋轉(zhuǎn)中可驅(qū)動(dòng)的磁性地安裝的芯軸被驅(qū)動(dòng)。通過徑向磁性地安裝的副芯軸將該工具安裝在工件的遠(yuǎn)離芯軸的一側(cè)。芯軸的徑向位置、軸向位置和角度位置由徑向傳感器、軸向傳感器以及角度位置編碼器感測(cè)，并且經(jīng)由調(diào)整系統(tǒng)被調(diào)整至可編程設(shè)定點(diǎn)值。工件和工具在軸向方向上相對(duì)于彼此是可移動(dòng)的。
[0009]最終，W02011/005498A2還應(yīng)該被知悉，所述文獻(xiàn)提議了用于成型銷孔以及對(duì)應(yīng)鉆孔系統(tǒng)的另一處理。在該情況下處理和設(shè)備包括緊固活塞至由滑塊支撐的保持件。然后，切割元件繞第一軸線旋轉(zhuǎn)，滑塊與保持件一起沿著第一軸線在切割元件的方向上移動(dòng)并且使活塞切割接觸切割元件。此外，保持件沿著均相對(duì)于第一軸線橫向延伸的第二和第三軸線移動(dòng)，切割元件切割期望的銷孔輪廓至活塞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]但是，這些公知方法的劣勢(shì)在于，工具芯軸攜帶的鉆孔工具的可能的擺動(dòng)，當(dāng)機(jī)加工小且深的鏜孔時(shí)這是主要風(fēng)險(xiǎn)。在這種程度上，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)執(zhí)行的工具芯軸的偏差，使得難以使用支撐該工具的套筒并且該套筒在圓鏜孔的情形下能夠使用而不產(chǎn)生用于額外支撐的問題。因此本發(fā)明基于的目的是提供一種工具芯軸，該工具芯軸防止操作期間鉆孔工具的過度擺動(dòng)。此外本發(fā)明具有創(chuàng)建對(duì)應(yīng)機(jī)床的目的。
[0011 ]這些目的的實(shí)現(xiàn)是通過具有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的工具芯軸以及具有根據(jù)權(quán)利要求12特征的機(jī)床。
[0012]因此本發(fā)明基于的基本構(gòu)思是修改所述偏差至這種程度，使得驅(qū)動(dòng)軸與接收在夾盤中的鉆孔工具一起，能夠繞固定點(diǎn)樞轉(zhuǎn)，固定點(diǎn)居中地位于鉆孔工具的遠(yuǎn)端且在其定心埋頭孔中。以該方式，雖然旋轉(zhuǎn)軸線的方位會(huì)相對(duì)于開始位置顯著地改變，但是甚至當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸樞轉(zhuǎn)時(shí)工具末端始終保持在其原始空間位置。
[0013]鉆孔工具的如此形成在端側(cè)定心埋頭孔中的固定點(diǎn)，現(xiàn)在允許接合在該定心埋頭孔中且定向在工具芯軸的方向上的套筒相對(duì)于工具芯軸支撐鉆孔工具并且以該方式大致穩(wěn)定鉆孔工具。當(dāng)后者以描述的方式樞轉(zhuǎn)時(shí)，在工具芯軸的操作中還能夠維持穩(wěn)定作用，因?yàn)樯踔猎诒旧暾?qǐng)中用作套筒的附接點(diǎn)的固定點(diǎn)基本不會(huì)改變其位置，以及能夠大致避免套筒不期望的滑出定心埋頭孔。因此，根據(jù)本發(fā)明依靠工具芯軸能夠得到甚至小且深的鏜孔的非圓或者球形形狀，同時(shí)套筒的接合同時(shí)能夠防止工具的過度擺動(dòng)。
[0014]驅(qū)動(dòng)軸的軸向安裝代表在該布置中的特定挑戰(zhàn)。在該程度上，為了在布置于對(duì)應(yīng)端點(diǎn)之間的鉆孔工具的切割邊緣的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)期望的偏差，位于與夾緊柄相當(dāng)大距離處的固定點(diǎn)在驅(qū)動(dòng)軸的部分上要求清楚的角度改變。在給定這些動(dòng)力學(xué)的特定情形下，常規(guī)軸向軸承達(dá)到其幾何學(xué)限制，在相當(dāng)大的程度上抵消期望的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。
[0015]在該背景下，本發(fā)明認(rèn)識(shí)到軸向安裝的形狀、尤其驅(qū)動(dòng)軸的部分上的軸向軸承的相對(duì)表面的形狀的實(shí)質(zhì)意義。在優(yōu)選實(shí)施例中，因此所述相對(duì)表面由徑向環(huán)繞軸向軸承的環(huán)形成，多個(gè)設(shè)計(jì)變型可以獲得用于所述環(huán)的幾何特征。
[0016]首先，考慮環(huán)的大致平面的實(shí)施例。除了根據(jù)本發(fā)明提供的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)，對(duì)應(yīng)工具芯軸還具有支撐的優(yōu)勢(shì)，鉆孔工具的僅平移運(yùn)動(dòng)垂直于其旋轉(zhuǎn)軸線，正如已經(jīng)對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的。此外，為了允許工具芯軸繞固定點(diǎn)樞轉(zhuǎn)，在該情況下有利的及大致甚至必要的是，提供環(huán)相對(duì)于軸向軸承的適當(dāng)軸承間隙以確保其移動(dòng)的足夠自由。
[0017]與之相比，在優(yōu)選實(shí)施例中，環(huán)不是平面的，而是沿固定點(diǎn)的方向彎折。為了實(shí)現(xiàn)給定樞轉(zhuǎn)軸線-延伸通過垂直于驅(qū)動(dòng)軸和鉆孔工具的共用旋轉(zhuǎn)軸線的固定點(diǎn)-在該情況下適當(dāng)?shù)爻尚陀糜诃h(huán)的軸向安裝的該表面，使得該表面與繞固定點(diǎn)的假想圓弧中的對(duì)應(yīng)樞轉(zhuǎn)平面交叉。
[0018]但是，因?yàn)槠谕麡修D(zhuǎn)移動(dòng)的若干自由度，所以推薦環(huán)表面的設(shè)計(jì)呈球冠形式，球冠的中心再次由布置的特性固定點(diǎn)形成。
[0019]夾緊在工具芯軸中的鉆孔工具的擺動(dòng)樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的偏差為大約IΟΟμπι，這特別適合于機(jī)加工活塞、轂、連接桿或者凸輪，此處具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)。例如通過常規(guī)控制器能夠帶來這種擺動(dòng)行為，為此，常規(guī)控制器電連接至實(shí)施為主動(dòng)磁體軸承的徑向軸承。
[0020]甚至在軸向軸承的情形下作為磁體軸承的實(shí)施例具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)?？上氲降膬?yōu)勢(shì)是無磨損，因而無灰塵旋轉(zhuǎn)操作，還降低軸向軸承的磨損，因此降低維修費(fèi)用。在該方法中還能夠省去軸向軸承的潤(rùn)滑，這又可防止任何潤(rùn)滑劑的蒸發(fā)或者化學(xué)反應(yīng)。此外低摩擦損失允許在驅(qū)動(dòng)軸的部分上實(shí)現(xiàn)特別高轉(zhuǎn)速范圍。軸向軸承和環(huán)之間的機(jī)械分離的積極結(jié)果通過這些熱及電絕緣進(jìn)行補(bǔ)充。最后，當(dāng)實(shí)施為主動(dòng)磁體軸承時(shí)，軸向軸承展示了對(duì)不期望擺動(dòng)及失衡進(jìn)行定向阻尼的可能性，在工具芯軸的操作中還展示了可變堅(jiān)硬度的可能性。
[0021]可替換地，例如驅(qū)動(dòng)軸在其軸向方向上的靜態(tài)或者空氣靜壓安裝是適當(dāng)?shù)?，相比于磁體實(shí)施例，前者的特征在于，降低的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、較小空間要求及輔助功率要求，同時(shí)具有潛在增加的力密度。
[0022]參考附圖能夠從從屬權(quán)利要求、附圖和關(guān)聯(lián)于附圖的說明中收集本發(fā)明的進(jìn)一步重要特征及優(yōu)勢(shì)。
[0023]毫無疑問，上述特征以及下文仍將解釋的特征不僅可以使用在每個(gè)情況下指定的組合中，而且能夠使用在其他組合中或者單獨(dú)使用，這并不超出本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0024]本發(fā)明的優(yōu)選示范實(shí)施例圖示于附圖并且更詳細(xì)地解釋在以下說明中，其中，相同附圖標(biāo)記指代相同或者類似或者功能相同的部件。
[0025]在附圖中，在每個(gè)情況下示意地，
[0026]圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的工具芯軸的縱截面，
[0027]圖2示出了根據(jù)第二實(shí)施例的工具芯軸的縱截面，
[0028]圖3示出了根據(jù)第三實(shí)施例的工具芯軸的縱截面，
[0029]圖4示出了根據(jù)第四實(shí)施例的工具芯軸的縱截面。
【具體實(shí)施方式】
[0030]圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例裝備有鉆孔工具2的相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)床15的基本結(jié)構(gòu)。在本文中，原則上鉆孔工具、鉆或者鉆頭應(yīng)該被理解為適合于在工件中通過機(jī)加工生產(chǎn)鏜孔的任何工具。圖1中存在的鉆孔工具2是鉆桿，鉆桿能夠裝備有不同的切割工具。此處合適的硬金屬能夠用作鉆孔工具2的材料。
[0031]圖1中，在細(xì)長(zhǎng)鉆孔工具2的端部能夠制造出設(shè)置用于對(duì)鉆孔工具2定心的定心埋頭孔4，其中，取決于內(nèi)容，術(shù)語“定心埋頭孔”能夠包括例如非常不同的錐形或者柱形鏜孔或者鉆孔工具2中的其他凹陷，其允許幾何接合套筒17、尾座或者互補(bǔ)形狀的一些其他定心點(diǎn)，以便支撐鉆孔工具2。
[0032]在鉆孔工具2的縱向方向上在與定心埋頭孔4相反的其端部區(qū)域，鉆孔工具2具有莫爾斯錐度形、柱形或者六邊形夾緊柄3，根據(jù)本發(fā)明鉆孔工具2依靠夾緊柄3被夾緊在機(jī)床15的工具芯軸I中，工具芯軸I攜帶鉆孔工具2。除了上述提到的套筒17和相反于套筒17布置的工具芯軸I，