用于对轴部件、特别是所构造的凸轮轴的管进行无心磨削的方法以及为此设置的由磨削盘与调节盘组成的配对件

摘要

提供一种用于对轴部件(9)进行无心磨削的方法，所述轴部件特别是所构造的凸轮轴的管，在所述方法中，需要磨削的、在其端侧具有轴向定中心部(11)的轴部件(9)按照无心磨削的方式通常在磨削盘(1)与调节盘(2)之间的间隔中被旋转驱动地磨削。磨削盘(1)和调节盘(2)具有至少等于轴部件(9)的长度的宽度。轴部件(9)在其端部区域(28)中首先同心于定中心部(11)地受到磨削，从而产生同心于定中心部(11)设计的磨面。接着，处在端部区域(28)之间的中间区域(29)受到磨削，接下来，以轴部件(9)的端部区域(28)上的与定中心部(11)同心设计的、平放在安放平尺(16)上的磨面为基础，将整个轴部件(9)根据尺寸和形状磨削到最终尺寸。为了执行所述方法，在无心磨削机中提供相应设定尺寸的由磨削盘和调节盘(1、2)组成的配对件，其中，在磨削盘和调节盘的端侧区域中，为了对轴部件(9)的端部区域(28)加以磨削，分别设置有直径扩大的区域，也就是相应的造型部。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于无心磨削轴部件的方法，具体特别是指所构造或 者说制造的凸轮轴的管；以及涉及一种无心磨削机中被设置用于执行上述 方法的由磨削盘与调节盘组成配对件，其中，轴部件具有关于工件纵轴线 同心延伸的处于端侧的定中心孔。

背景技术

通常在无心磨削中，工件在磨削盘与调节盘之间平放在安放标尺上并 且被旋转切削。在此，调节盘和磨削盘形成磨削缝隙，磨削缝隙在下方由 安放标尺以如下程度封闭，使得轴形的工件通过与调节盘、磨削盘以及安 放标尺的支撑面发生线状接触而得以闭合，进而就其纵轴线而言在位置方 面得到固定并且旋转。这种构造的目的在于，尽管发生旋转而且尚未磨削 的坯件不是圆的，位置仍然尽可能稳定不动。

需要磨削的坯件一般在其被加工成成品之前，经历过预先加工。在预 先加工之后，坯件具有形状偏差，特别是平直度偏差或非圆度偏差。当这 时使这种具有平直度偏差的工件经历无心磨削过程时，则工件在非圆度分 布最高的部位上首先受到磨削。基于这种形状偏差，工件在磨削时不能精 确地平放在安放标尺上。在对工件充分磨削之后，工件才在磨削缝隙中基 本上以整个长度平放在安放标尺上，并且如果需要的话，能够以受限定的 方式并且在尺寸和形状方面精确地得到磨削。

通常，就预加工而言，在需要磨削的工件的每个端面上加工出定中心 部，定中心部也被称为中心。定中心部应当限定出成品工件的纵轴线，跟 在预加工后面的中间加工以及成品加工应当以该纵轴线作为参照。当这时 对具有尺寸和形状偏差的工件基于利用传统的无心磨削方法的加工进行 磨削时，则安放方面的偏差或者说工件未完全沿纵向的安放的偏差在磨削 工件时总是传递到成品件上。而无心磨削的目标必须是，工件上的中心在 磨削之后应当对正中心地布置或者仅以非常窄的同心度公差发生偏离。在 进行已知的无心摩擦时，不能在磨削时确保中心在执行磨削后良好的同心 性。基于上述问题，这一方面由于工件在安放轨上有偏差的安放引起，另 一方面由于工件在预加工中的不精确性而引起。

在从无心磨削中获得的、在DD570中介绍的方法中，工件凭借存在 于安放棱柱形部的各边上的直线形接触而贴靠在棱柱形的槽中，并且借助 于推压滚轮在中部区域中得到保持并被压入棱柱形部中。已知的磨削方法 介绍的是对工件的两个轴颈状的端部区域的磨削。仅当工件事先已被精确 地同心磨削时(也就是恰好在其毛坯轮廓方面不能保持原状时)，轴颈才 能够具有足够的同心度。存在于端部区域中的轴颈借助于磨削盘磨削，而 在与磨削盘相对置的侧面上不存在支座。现今所需的同心性精确度利用这 种方法无法实现。

在DD119009中介绍了一种针对圆柱形部件的无心磨削的工件保持 装置，其中，按照已知方式由磨削盘、调节盘以及安放标尺限定出磨削缝 隙。在磨削缝隙中，在贯通磨削的过程中对非常长的圆柱形杆状形体进行 磨削。为了实现需要磨削的杆状圆棒的高同心度或圆柱形度，在安放标尺 上的安放借助于布置在那里的被加载压力介质的囊或喷嘴被以动液压的 方式支持。在此，压力加载依赖于各磨削阶段期间的负荷受控地设置。由 此，可能由预加工产生的非圆性或者非圆度在其对磨削过程的影响方面变 得最小，当存在出于预加工的平直度偏差时，所述方法不能实现所希望的 精确度。

在DD10308292B4中，介绍一种用于在制造硬质金属工具时进行 圆磨的方法以及一种用于在制造硬质金属工具时对圆柱形的初始形体进 行磨削的圆磨机。在此，工具由环状的、通过工件芯轴座的卡盘引导的硬 质金属在顶尖的尾座中制造出来。虽然这种方法不是无心磨削，但这种已 知的方法仍然尝试在杆状材料的情况下，在磨削后实现尽可能高的平直度 以及尽可能低的非圆度。而这以如下方式实现的是，在夹紧之后，磨削后 部固定座，当支撑在完成磨削的后部固定座上之后，才对杆状材料的在前 的端部区域进行圆磨磨削，这种方法即基于“运动的杆(vonderlaufenden Stange)”进行作业。

在DE2010010758A1中介绍了一种用于对杆状的工件进行无顶尖 的圆磨的方法以及一种用于磨削这种工件的无顶尖的圆磨机。在这种已知 的方法中，多个单独的调节盘和磨削盘在轴向上隔开间距地交替前后布 置，也就是分级排队(gestaffelt)地布置，具体说是以如下的轴向间距来 布置，使得按照交替布置的方式，将各磨削盘嵌入到相对置的调节盘之间 的间距中或者说将各调节盘嵌入到相对置的磨削盘之间的轴向间距中。通 过这种交替的布置方案，会使得需要磨削的轴部件的挠弯最小化。此外， 各磨削盘以如下方式布置，使得在朝向磨削设备的输出口的方向上，磨削 缝隙呈梯级状地变窄。由此，圆柱形的外轮廓借助于剥离磨削由各相应磨 削盘来磨削。在已知的圆磨机中，调节盘和磨削盘的宽度明显小于需要磨 削的工件的长度。通过所介绍的交替式布置，同时对整个工件长度进行磨 削。有针对性的磨削借助于预先定中心装置来实现，预先定中心装置沿着 需要磨削的工件的通过方向布置在输入口处。对端部区域进行的同心的磨 削(用以使坯件或中心定中心)在已知的方法中未作介绍。而是在设备的 输入口和输出口处分别设置有支撑盘，由于磨削盘错开布置进而不相同地 起作用，支撑盘用于进行力平衡。为了也能够实现力平衡，需要的是，一 方面调节盘的宽度大于磨削盘的宽度，另一方面针对调节盘和磨削盘的相 应芯轴根据力来设定尺寸，调节盘与磨削盘的相叠区域之间的轴向缝隙必 须实现得较小。

米克罗莎(Mikrosa)公司是为人所知的无心磨削盘的制造商。该公 司应用如下的方法，其中，在所谓的辅助顶尖直接对工件加以磨削，接下 来在松开顶尖之后，工件在相同的磨削站中平放在安放轨上，在磨削盘与 调节盘之间以无心的方式得到磨削制成。这种顶尖的技术构造还有对准过 程需要相对高的耗费，成套系统在精确度方面难于掌控。

发明内容

相反，本发明的目的在于，提供一种用于对轴部件(特别是所构造的 凸轮轴的孔)进行无心磨削的方法，以及在顾及到需要磨削的轴部件的几 何形状的情况下用于执行上述方法的由磨削盘和调节盘组成的配对件，利 用上述方法以及配对件，使出自预加工的轴坯件的形状缺陷相比于已知方 法以明显更低的程度影响到成品轴部件的精确性，同时实现了完成磨削的 轴部件的更高的精确度。

所述目的通过具有根据权利要求1的特征的方法以及通过根据权利 要求10的由磨削盘和调节盘组成的配对件来实现。有利的改进在从属权 利要求中得到限定。

在根据本发明的方法中，特别是凸轮轴孔应当以如下方式得到磨削， 即，仅出现最小程度的同心度偏差，具体而言，应当实现利用已知的无心 磨削方法无法达到的高同心度。

本发明所基于的基本设想在于，需要磨削的轴部件在其端部上首先以 无心磨削方法加以磨削，而磨削盘和调节盘在轴形部件的最高的非圆分布 的部位并未对其磨削。由此实现的是，轴部件首先在对正中心的区域中得 到精准磨削。由此，实现的是，轴部件的磨削区精准地处在中心上，也就 是处在轴部件的端部上的相应的定中心部上，从而关于相应的中心能够实 现对轴部件同心的磨削，从而在轴部件的端部上实现了轴部件的高同心 度。

在根据本发明的用于对轴部件(特别是所构造的凸轮轴的管)进行无 心磨削的方法中，如通常在无心磨削中所进行那样，需要磨削的、在其端 侧具有轴向定中心部的轴部件在磨削盘与调节盘之间被旋转驱动地磨削。 磨削盘和调节盘具有至少等于轴部件长度的宽度。这意味着，磨削盘和调 节盘具有至少恰好等于轴部件长度的宽度。而甚至常见的是，处于调节盘 中的磨削盘的宽度稍大于轴部件的长度。在对轴部件进行无心磨削的常见 构造中，磨削盘和调节盘在径向上彼此间的径向间隔在轴部件的端部区域 中比在轴部件的端部区域之间的区域(也就是所谓的中间区域)中更小。 对于磨削轴部件所需的磨削缝隙沿磨削盘与调节盘的轴向看来，被限定在 磨削盘与调节盘之间，朝向下方由安放标尺限定边界。磨削盘与调节盘沿 径向的间隔在轴部件的端部区域中比在轴部件的端部区域之间的中间区 域中更小。由此，轴部件的端部区域首先被磨削。接下来对处在端部区域 之间的中间区域加以磨削，跟着对整个轴部件根据尺寸和形状磨削到最终 尺寸，具体而言是以轴部件的端部区域上的与定中心部同心设计的、平放 在安放标尺上的磨面为基础进行磨削。在端部区域已被磨削之后，对整个 轴部件根据尺寸和形状加以磨削，这种磨削是以轴部件的端部区域上的与 定中心部同心设计的、平放在安放标尺上的磨面为基础，而即便一般在细 长的轴形构件中总是存在非圆度但由此仍然比常规的无心磨削的情况产 生相对于端部区域上的定中心部更高的同心度。

对于磨削盘与调节盘之间的径向间隔并不一定理解为是调节盘与磨 削盘之间径向上的最小间隔，而是在具有磨削盘和调节盘的两条纵轴线的 平面上方和下方的间隔，轴形工件布置在该平面中并且朝向下方由安放标 尺保持在磨削缝隙中。这种无心磨削的几何关系以基本结构在图7中示 出。平面在上方还是在下方的位置由在中心上方还是下方进行磨削来限 定。

根据第一实施例，磨削盘和调节盘以如下方式设计，磨削盘和调节盘 在其侧面(该侧面在磨削轴部件时对应于轴部件的端部区域)上造型或者 说形成轮廓并且具有比处于端部区域之间的中间区域更大的直径。通过在 对应轴部件的端部区域中相应更大的直径，使得磨削盘与调节盘之间的间 隔比中间区域中的间隔更小，从而在磨削时首先对轴部件的端部区域加以 磨削。在此，磨削盘和调节盘的较大直径的区域具有如下的直径，使得实 际上轴部件上的端部区域首先被磨削，之后磨削盘和调节盘才在轴部件的 最大非圆部位上与轴部件发生接触。通过设计这种在轴部件的端部区域上 通过磨削盘和调节盘的较大直径的区域加以磨削，产生了与轴部件的轴向 定中心部同心进行的磨削，并且这种磨削针对后续的根据尺寸和形状的磨 削可以说成为基础。由此，实现了在工件上更好的磨削结果。

而根据第二实施例，同样可行的是，用作根据本发明的无心磨削中的 轴部件在其端部区域中分别具有优选呈凸缘形式的、扩大的直径，由此， 同样首先在轴部件的端部区域上以相对于轴向定中心部更佳的同心度进 行磨削。而这仅当直径扩大的区域分别具有如下直径时才实现，所述直径 使得磨削盘和调节盘的介入首先仅在轴部件的端部区域上实现磨削，而在 轴部件的最大非圆偏差的区域中不发生磨削。这意味着，磨削盘和调节盘 在其对应于轴部件的中间区域的区域中具有使得轴部件的端部区域首先 受到磨削的直径。

为了进一步改善磨削后轴部件的精确度或同心度，根据另一实施例， 在具有一定程度较大的长度的轴部件中设置为：磨削盘和调节盘在处于轴 部件的端部区域之间的中间区域中(特别是在中心)具有较大直径的区域， 借助于这一区域除了对端部区域进行磨削之外，对轴部件上的同样与定中 心部同心的支撑座加以磨削。优选的是，需要磨削的支撑座布置在轴部件 的非圆偏差最大的区域中。支撑座优选以如下方式被磨削，即磨削盘和调 节盘分别在上述区域中具有直径扩大的区域。与对于轴部件的端部区域的 磨削以及磨削盘和调节盘的相应设计的造型或者说轮廓的侧面区域或者 轴部件的端部区域中扩大的直径相类似地，根据改进方案，轴部件本身也 可以优选在其中部区域或者说中间区域内具有直径扩大的区域，这一区域 首先要么在对端部区域磨削的同时与调节盘中的磨削盘发生接触，要么在 对端部区域磨削之后与调节盘中的磨削盘发生接触。

优选同样可行的是，根据需要磨削的轴部件的长度，还对另外的一个 或多个同心的支撑座加以磨削。

根据依照本发明的方法，当在轴部件上存在支撑座时，首先对轴部件 的端部区域磨削，接着对一个或多个支撑座磨削，之后，轴部件在其整个 长度上被磨削，或者端部区域和一个或多个支撑座同时受到磨削。

在此，在轴部件的端部区域中或者在中部区域中，间隔的尺寸(也就 是磨削盘和调节盘的造型或轴部件的尺寸)设定如下：该间隔如此小，使 得首先在端部区域上进行磨削，然后才在轴部件的最大的非圆区域中进行 磨削，这优选即便存在布置于端部区域之间的支撑座时仍然可行。

根据本发明的改进方案，磨削盘和调节盘在需要磨削的轴部件中处于 其端部区域之间的中间区域中以小尺寸造型。这种小尺寸造型包含的是： 在磨削盘还有调节盘中与成品轴部件上所需的针对构件(特别是凸轮)的 支座相同数目的对应的槽。这种凸轮座不是依照本发明的支撑座并且仅具 有比凸轮轴部件的余下区域大例如0.02-0.05mm的很小的直径扩大程度。 除此之外，这种用于对具有相应凸轮的轴部件加以固定的凸轮座同样依照 根据本发明的方法被无心磨削，从而相对于利用已知的无心磨削方法磨削 的轴部件，获得了相对于轴向定中心部而言提高的、也就是改善的同心度。 凸轮轴基体的同心度的较高精确度使得完成制造的凸轮轴在相应的马达 中获得更佳的运行和使用条件。

根据本发明的另一方面，提供一种由磨削盘和调节盘组成的配对件， 这种配对件用在用于执行根据本发明的方法的无心磨削机中，并且具有如 下的造型或者说轮廓：在磨削盘和调节盘的彼此面向的相应的侧面区域 上，存在相应直径较大的区域，从而在那里在磨削盘与调节盘之间相应存 在的径向间隔小于磨削盘和调节盘的在上述如此造型的侧面区域之间的 区域(也就是中间区域)中的径向间隔。利用这种由磨削盘和调节盘组成 的配对件，实现了对轴部件(特别是所构造的凸轮轴的管)以如下方式磨 削，使得首先在轴部件的端部区域上进行与轴向定中心部同心设计的磨 削，之后才能够对轴部件的处在端部区域之间的中间区域根据尺寸和形状 加以磨削。因此，利用这种根据本发明的由磨削盘和调节盘组成的配对件， 实现了完成磨削的轴部件的更高的同心度。

附图说明

根据本发明的方法或者根据本发明的由磨削盘和调节盘组成的配对 件的具体设计方案的其他优点和特殊细节在这里借助于下面的附图介绍。 其中：

图1示出磨削盘和调节盘连同具有非圆偏差的轴部件的原理构造，轴 部件在其端部区域中借助于相应在侧面得到造型的磨削盘和调节盘首先 受到磨削；

图2示出与图1相同的构造，但在端部区域之间的中间区域中具有用 于产生对应支撑座的另外的磨面的附加造型部，该附加造型部在非圆度最 大的区域中还未与轴部件发生接触；

图3示出根据图2的构造，其中，在轴部件的非圆度偏差最大的区域 中恰好与磨削盘发生接触，

图4示出如下的实施例，其中，磨削盘和调节盘具有基本上不变的直 径，而轴部件在其端部区域中分别具有直径扩大的区域，该区域被设置用 于根据本发明的磨削；

图5示出根据图4的实施例，其中，借助于磨削盘和调节盘在轴部件 的轴部件直径更大的相应区域中执行磨削，另外在非圆度偏差最大的区域 中，在工件上存在直径扩大的区域，该区域被设置用于产生对应支撑座的 磨面；

图6示出根据图5的设计方案，但其中，在工件上设置用于支撑座的、 直径扩大的区域恰好同样受到磨削；以及

图7沿磨削盘和调节盘的轴向示出磨削缝隙的原理结构，其中，示出 当在下方中部进行磨削并且由安放标尺支撑时，磨削缝隙中磨削盘与调节 盘之间的间隔。

图1至图6以根据图7的剖切面27的截面延伸在俯视图中示出原理 构造，其中，工件布置在磨削盘1与调节盘2之间。

具体实施方式

在图1中，在磨削盘1与调节盘2之间布置有轴部件9，轴部件在夸 大的图示中表现出弯曲，从而在中部区域中存在最大的非圆偏差。磨削盘 1还有调节盘2在其侧面端部区域中具有造型部3和4，所述造型部具有 磨削盘1直径较大的区域5以及调节盘2直径较大的区域6。直径加大的 区域5、6的直径在此以如下方式设定，使得在该直径下，在轴部件9的 在相应端侧加工出定中心部11的端部区域中实现磨削，之后磨削盘1和 调节盘2在轴部件9的非圆度偏差最大的区域中与轴部件发生接触。通过 磨削盘1和调节盘2的造型部3、4，使磨削盘1与调节盘2之间在轴部 件9的相应端部区域受到磨削的区域中的间隔比在中间区域29的处于端 部区域28之间的间隔8更小。在磨削盘1和调节盘2在轴部件9的与磨 削状态相关的端部区域28中的造型部3、4处，在轴部件的两个端部区域 28上执行定义的第一磨削，由此，实现了轴部件9的端部区域28关于在 端部区域28上加工出的定中心部11的高程度的同心度。

在图1中以及在图2至图6中都示出了需要磨削的轴部件9，轴部件 附加地具有轴环，轴环同样在无心磨削过程中被从外直径加以磨削。为此， 在磨削盘1还有调节盘2中设置有相应的槽。根据图2至图6的磨削盘1 和调节盘2的经造型的区域3、4在其尺寸设定方面与针对图1的设计方 案相同。附加于根据图1的实施例，根据图2，磨削盘1和调节盘2例如 在需要磨削的轴部件的非圆偏差最大的区域中具有附加的造型部30，该 造型部针对需要磨削的支撑座15具有间隔13(参见图3)。在根据图2 的图示中，针对支撑座的间隔13被以如下方式设定，使得首先是轴部件 9的端部区域28受到磨削盘1和调节盘2的造型部3、4的磨削，之后， 借助于存在于非圆偏差最大的区域中的造型部对支撑座15加以磨削。

在图3中示出根据图2的实施例，其中，在轴部件的非圆偏差最大的 区域中的造型部30在磨削盘1和调节盘2上恰好达到接合，轴部件9上 的端部区域28至少部分已被磨削。

图4示出根据本发明的另一实施例，其中，磨削盘1和调节盘2在关 于轴部件9的尺寸和形状方面具有直径恒定的主要区域。磨削盘1还有调 节盘2则除了针对轴部件9上的轴环12之外，在其边缘区域不具有造型 部。而轴部件9以如下方式设计，即轴部件在其端部区域中分别具有凸缘， 也就是直径较大的区域。根据图4，工件9同样以夸大的方式示出有弯曲 部，该弯曲部大致在其中部表现出最大的非圆偏差。磨削盘1和调节盘2 在图4中所示的状态下，还未与轴部件9接合。而可见的是，这是在临近 发生接合前。在此，接合根据本发明首先在凸缘的区域中发生，也就是在 轴部件9的端部区域上发生，这是因为磨削盘1与调节盘2之间在端部区 域中的间隔小于在中间区域(具体而言是在轴部件9的非圆偏差最大的区 域)中的间隔。

在图5中，示出另一实施例，其中，通过直径扩大的区域(也就是凸 缘14)在工件9的端部区域中执行磨削，其中，示出的状态恰好是磨削 盘1和调节盘2发生接合。在轴部件9的非圆偏差最大的区域中，设置有 处在轴部件上的直径扩大的区域31，也就是另一凸缘，该另一凸缘被设 置用于对附加的支撑座进行磨削。这种附加的支撑座主要在工件(也就是 轴部件)一定程度上具有较大长度时是有用的。而在根据图5的状态下， 设置用于支撑座的区域还未受到磨削。当在轴部件9的端部区域中执行了 足够程度的磨削时，磨削盘1和调节盘2才与工件上的中部凸缘发生接合， 以对支撑座加以磨削。

这种状态在图6中示出，图6在其细节方面除此之外都与根据图5 的图示相同。

在简化的图示中，在图7中以侧视图，也就是以朝向磨削盘1和调节 盘2的纵轴线方向的视图示出磨削盘和调节盘之间的间隔的布置方案连 同轴部件9在该间隔中(也就是在结合安放标尺16的磨削缝隙中)的布 置方案。轴形的部件或者轴部件9借助于沿转动方向21被驱动的磨削盘 1的接合而当安放在安放标尺6的安放面24上时沿转动方向23绕其纵轴 线19运动。相反，调节盘2沿其转动方向22同样与轴部件9保持接合并 且由此对轴部件9的旋转起到辅助作用，并且连同安放标尺的安放面24 一起形成支座，用于将磨削力从磨削盘1导入。磨削盘1绕其转动轴线 17转动，调节盘2绕其转动轴线18转动。根据工件即时的直径，磨削盘 1沿进给方向25进给，其中，调节盘的进给方向通过双箭头26来标示。 在此，对于进给方向分别标有正的或负的进给方向，这分别通过相应的双 箭头25或26示出。以附图标记27示出磨削盘1和调节盘2的剖切平面， 从而在图1至图6中示出的间隔是指关于剖切平面27而言的间隔。

利用根据本发明的方法以及为了实现所述方法而存在的、由磨削盘和 调节盘组成的配对件，实现了使轴形部件关于存在于端部区域上的轴向定 中心部产生更高的同心度。所述方法还有由磨削盘和调节盘组成的配对件 根据本发明防止了：在轴部件中一般总是存在的非圆偏差不利地影响到成 品构件的圆度精确度或同心度。

附图标记列表

1磨削盘

2调节盘

3磨削盘的造型部

4调节盘的造型部

5磨削盘的直径较大的区域

6调节盘的直径较大的区域

7磨削盘与调节盘之间在轴部件的端部区域中的间隔

8磨削盘与调节盘之间在轴部件的中间区域中的间隔

9轴部件/工件

10纵轴线/工件

11轴部件的端部区域中的定中心部

12轴部件的轴环

13磨削盘与调节盘之间针对支撑座的间隔

14轴部件的端部区域中的凸缘

15轴部件上的支撑座

16安放标尺

17磨削盘的转动轴线

18调节盘的转动轴线

19轴部件的转动轴线

21磨削盘的转动方向

22调节盘的转动方向

23轴部件的转动方向

24安放标尺上的安放面

25磨削盘的进给方向

26调节盘的进给方向

27剖切平面

28端部区域

29中间区域

30磨削盘和调节盘的上的针对支撑座的附加的造型部

31轴部件上的对应支撑座的直径较大的区域