CN1332664A - 用来加工圆筒形工件表面的磨削机械 - Google Patents

Abstract

用来加工圆筒形工件(28)的包覆表面的机械(10)包括一个带有纵长轴线的管状圆筒形壳体(13),其内有一从其第一端延伸的内部空间(14),该内部空间的轴线偏离壳体的轴线;一个可在所说内部空间(14)内角位移的轴,在该轴内设有一个凹腔,而在所说凹腔内有一电动机(25);一个偶联到所说电动机上的心轴(26),其上载有第一旋转工具(28);一个包围着所说壳体的可旋转的外壳(15);一个可与外壳一同旋转并沿径向延伸越过壳体的所说第一端的盖件(30),所说盖件有一具有周边表面的中心穿透孔;一个设在所说周边表面(32)上的第二旋转工具(33),和用来将所说工件夹持在这两个工具之间的支承设施(35)。所说轴被这样布置使所说第一工具能相对于所说第二工具进行径向位移。

Description

用来加工圆筒形工件表面的磨削机械

本发明涉及一种磨削机械，特别是从一基本为圆筒形工件的外表面上去除材料的磨削机械，该机械具有一个可旋转的从动工具。

众所周知，磨削机械如磨床、精研机、珩磨机、铣床等有许多略微不同的设计和实例。人们总是希望该机械尽可能地紧凑和节省空间。但在另一方面为了得到良好的加工效果，重要的是该机械的共同合作的部分要有一个高的共同刚度和一个低的振动倾向。为了做到这一点，通常使该机械具有一个笨重的床体和坚强可靠的设计，因此这两要求与对紧凑和节省空间性能的期望通常是有矛盾的。

已知瑞典专利申请9702587-8和9702588-6所提供的磨削机械至少部分具有上述性能。所说机械为一管状圆筒形壳体具有一个纵长的圆筒形内部空间。圆筒形内部空间的纵长轴线偏离壳体的纵长轴线。有一用来进行角位移的轴被布置在圆筒形内部空间内并有一个凹腔容纳着一个偶联到可转加工头上的电动机。该加工头连同夹紧设备被安排得可以夹持并转动要被处理的工件。壳体被一可旋转的从动外壳包围着，在外壳上牢固地连接着一个盖件，盖件上有一孔，在其内边上制有工具如磨轮。当所说轴被角位移时，加工头连同工件在一条路径上位移，使工件接近并接触工具的内周边。

在所说专利申请中公开的这种机械的构造意味着工件和工具可用极其稳固的方式支承，因为在工件和支承工件的轴之间只有极短的距离。另外，工件沿着盖件的内周边的布置也意味着工具可有高稳定性。结果，与具有长支承轴而容易受到振动和热影响的传统机械相比，这种机械能具有优异的精度。

按照所说瑞典专利申请的这种机械被设计成能够分别磨削环状工件的外表面和内表面，因为这种工件能被传统的夹紧设备夹紧。但对基本上为圆筒形的工件，由于不能合理地被传统的夹紧设备夹紧，就需要有一种机械能够用来去除圆筒形工件外表面上的材料。

本发明的目的就是要提供这种机械。按照本发明，所说机械具有：

一个环绕一条纵长轴线延伸的管状圆筒形壳体，所说壳体有一个从其第一端延伸的纵长圆筒形内部空间，所说圆筒形内部空间的纵长轴线偏离所说壳体的纵长轴线；

一个布置在所说内部空间内以便在其内进行角位移的轴，所说轴设有一个凹腔；

一个布置在所说凹腔内的电动机；

一个偶联到所说电动机上的心轴，所说心轴载有第一可旋转的从动工具；

一个沿周边包围着所说管状圆筒形壳体的可旋转的外壳；

一个连结在所说外壳上以便与它一同旋转的盖件，所说盖件沿径向越过所说管状圆筒形壳体的所说第一端的一个区域，所说盖件设有一个具有周边表面的中心穿透孔；

一个设置在所说盖件的所说中心穿透孔的所说周边表面上的第二可旋转的从动工具；及

用来在所说第一和第二可旋转的从动工具之间夹持所说工件的支承设施；

其时所说轴被这样布置在所说内部空间内，使当所说轴在所说内部空间内实行角位移时可使所说第一旋转的从动工具相对于所说第二旋转的从动工具实行径向位移。

本发明的较优实施例在从属权利要求中有详细说明。

下面将只是以举例方式结合附图所示实施例较详细地说明本发明，其中：

图1为按照本发明的磨削机械的第一实施例的概略的纵向剖视图；

图2为图1中磨削机械的一部分的放大图；

图3为图2所视实施例的端视图；

图4为按照本发明的磨削机械的第二实施例的、与图2相应的图；

图5为图4所示实施例的端视图；

图6为按照本发明的磨削机械的第三实施例的概略的纵向剖视图；

图7为图6所示实施例的端视图；

图8为按照本发明的磨削机械另一个实施例的、与图6相应的图。

如图1，机械10具有一个机架11被设计成为机械的床体，其上有一部分12用来支承一个悬臂壳体。悬臂壳体被设计成为环绕一条纵长轴线延伸的、外部为圆筒形的、基本上为管状的狭长的壳体。壳体13设有一个从其第一端延伸的、狭长的圆筒形内部空间14，其纵长轴线偏离圆筒形壳体13的纵长轴线。圆筒形壳体13最好-虽然并非必需-不旋转地连接到机架11上。

有一可旋转的外壳15或轮滑套可旋转地支承在圆筒形壳体13的外表面上，该外壳由装在壳体上的动力装置最好是电动机16驱动。在壳体的偏心的内部空间14内设有一个轴17，该轴能被转动或转换角度和沿轴向位移。在所示实施例中，轴17有一个直径缩小的部分18朝着机架11的支承部12的方向从壳体的内部空间14伸出。这样从壳体伸出的轴17的一部分18就被接纳在机架11的支承部12的空间19内，在该空间内设有用来转动轴17的设施，最好为转矩电动机，和用来使该轴作轴向位移的设施，最好为直线电动机21。轴的转动和轴向位移分别由一个或多个传感器22和23控制，这些传感器最好也被容纳在框架部12的空间19内。显然用来使该轴转动和轴向位移的设施并不一定要像如图那样布置，例如也可包含在该轴本身的凹腔内。

在直径缩小部分18的相反一端，轴17设有一个凹腔24，该凹腔基本上沿轴向延伸到轴17内，并适宜接纳一个动力装置例如一个电动机。电动机25设有一个从凹腔24伸出的心轴26。电动机被布置在凹腔内使该心轴26沿着一条与轴17的纵长轴线不是同心的轴线延伸。在其远离电动机25的一端，心轴26载有第一可旋转的从动工具28。

从图2和4可最清楚地看到，可旋转的外壳15或轮滑套沿轴向延伸到壳体13的第一端之外并终止在一周边的凸缘29上。有一盖件30通过该周边凸缘29被牢固地连接在外壳15上致使该盖件能与外壳一同旋转。盖件30沿径向延伸越过管状圆筒形壳体13的第一端而在中心设有一个具有周边表面32的穿透孔31。第二可旋转的从动工具33就设在所说周边表面32上。从图2、3和5可以看到，有一连接在轴17上的支承设施35将工件34夹持在第一和第二可旋转的从动工具28、33内。

按照本发明，轴17被布置在内部空间14内使当该轴在内部空间内作出角位移时便可使第一旋转从动工具28相对于第二旋转从动工具33作出径向位移。

在图1到5所示实施例中，磨削机械10被安排加工工件34的外包覆表面。其时，第一旋转从动工具28的作用为一控制轮，主要用来实现工件34的转动并将工件保持抵压在第二旋转从动工具33上。第二旋转从动工具33的作用为一磨轮。这样第一旋转从动工具28并不一定需要有一个能磨削的表面，但若该表面具有足够高的摩擦系数能够保证工件的转动也是有利的。第一旋转从动工具28的形状可根据要被加工的工件形状来选择。在一较优实施例中，第一旋转从动工具28具有一个沿着第一轴向距离延伸的、直径为第一直径的第一区域36和一个沿着第二轴向距离延伸的、直径为第二直径的第二区域37，第二直径大于第一直径。与此类似，第二旋转从动工具33可具有一个沿着第一轴向距离延伸的、直径为第一直径的第一区域38和一段沿着第二轴向距离延伸的、直径为第二直径的第二区域39，第一直径大于第二直径。有效的做法是使第一旋转从动工具28的第一和第二直径的差基本上等于第二旋转从动工具33的第一和第二直径的差。采用这种布置意味着，对于基本上为圆柱形的工件34，即使具有直径不同的各个区域，其整个包覆表面亦可同时加工。尽管这样，应该知道第一和第二旋转从动工具也可具有数目不同的直径不同的区域。虽然第一和第二旋转从动工具可具有不同的轴向延伸段，但要最大程度地利用第一和第二旋转从动工具的轴向表面，只有当第一旋转从动工具28的第一和第二轴向距离基本上分别等于第二旋转从动工具33的第一和第二轴向距离时才能做到。

为了确保工件34被赋予正确的形状，机械10具有一个第一修整工具40可用来修整第一旋转从动工具。在图2和3所示实施例中，第一修整工具40被装在盖件30上并且成环形。这样电动机25的心轴26便可延伸通过第一修整工具40。在图4和5所示的另一个实施例中，第一修整工具40的形式为一装在管状圆筒形壳体13上的臂。有效的做法是，机械10还具有一个第二修整工具41可用来修整第二旋转从动工具33，第二修整工具41的形式为装在电动机25心轴26上的圆盘。第一和第二修整工具40、41上最好具有金刚石基的磨料。

图6到8所示的磨削机械与图1到5所示的不同在于该机械被安排来加工工件34的内包覆表面。为此，第一旋转从动工具28用作磨轮并具有足够小的直径以便进入到工件内。而第二旋转从动工具33则用作控制轮。在图6和7所示的实施例中，用一连接在壳体13上的支承设施来防止工件在周边上迁移。而在图8的实施例中，支承设施不是从壳体13上伸出而是连接在机械的机架11上。如图7所示，用来加工内包覆表面的机械10可具有一个装在管状圆筒形壳体13上的第一修整工具40。或者第一修整工具可被装在盖件30上，其方式相应于图2所示。

具体参阅图3和5，加工外包覆表面的机械10按下列方式操作。

为了插入工件34，须使在管状圆筒形壳体13内的轴17按逆时针方向旋转，从而增加在第一和第二旋转从动工具28、33之间的距离，造成足够容纳工件的间隙。工件34在插入到这个间隙内后使它与支承设施35对接。然后按顺时针方向转动轴17使第一旋转从动工具28向第二旋转从动工具33接近一直到第一旋转从动工具接触到工件上为止。在工件插入和被加工时，可旋转的外壳15按逆时针方向以例如为1000rpm的转速旋转。由于盖件30被连接在外壳15上，致使第二旋转从动工具33以相同的转速旋转。在第二旋转从动工具33旋转的同时，第一旋转从动工具28按顺时针方向以比第二工具低的转速例如100rpm旋转。这两工具在转速和方向上的差异使工件的包覆表面在被加工时工件34能够压紧在支承设施35上并旋转。有效的做法是，至少第二旋转从动工具33具有像立方氮化硼那样的磨削材料使工件的包覆表面能被磨削。工件和两个旋转从动工具之间的接触力能被调整，办法是按顺时针向或逆时针向转动轴17，从而使两个工具之间的间隙变化。

一旦加工完毕，轴17便可按逆时针向角位移，使工件34能被取出，换上一个要被加工的新的工件。

参阅图6到8，用来加工内包覆表面的机械10按下列方式操作。

为了插入工件34，须将在管状圆筒形壳体13内的轴17沿轴向向图中的左边位移使第一旋转从动工具28在轴向上与第二旋转从动工具33间隔开，然后可将工件34放置在第二旋转从动工具33上并使它与支承设施35对接。再按顺时针向转动轴17，从而增加第一和第二旋转从动工具28、33之间的距离，使第一旋转从动工具28能够通过轴17向图中右边的位移插入到工件内而不碰撞工件。此后，按逆时针向转动轴17使第一旋转从动工具28向第二旋转从动工具33接近一直到第一和第二旋转从动工具之间的距离与工件34的壁厚相当为止。可旋转的外壳15按顺时针向以例如100rpm的转速旋转，由于盖件30被连接到外壳15上，使第二旋转从动工具33以相同的转速旋转。与此同时，第一旋转从动工具28按逆时针向以比第二工具高的转速例如30,000rpm旋转。当工件的内包覆表面被加工时，这两工具在转速和方向上的差异使工件34被紧压在支承设施35上并旋转。有效的做法是，至少第一旋转从动工具28具有像立方氮化硼那样的磨削材料使工件的内包覆表面能被磨削。工件和两个旋转从动工具之间的接触力能被调整，办法是按顺时针向或逆时针向转动轴17，从而使两个工具之间的间隙变化。

一旦加工完毕，按顺时针向使轴角位移，便可将工件取出并换上要加工的下一工件。

不管该机械10是用来加工内部或外部的包覆表面，第一和第二旋转从动工具的修整都以相同的方式进行。为了修整第一旋转从动工具28，可将轴17沿轴向位移到左边，如图2、4、6和8所示，使第一旋转从动工具抽出到由圆筒形壳体13和盖件30形成的空间内。转动轴17可使第一旋转从动工具28与第一修整工具40接触。自然，在图2的实施例中，修整是与盖件30一同进行的，因此修整工具40和第一旋转从动工具28都旋转，而在图4的实施例中，只有第一旋转从动工具旋转。

为了修整第二旋转从动工具33，可将轴17沿轴向位移到右边如图2、4、6和8所示，使第二修整工具41进入到盖件30的中央孔31内。转动轴17，可使第二修整工具41接近和接触第二旋转从动工具33。自然，修整是在第二修整工具和第二旋转从动工具33都旋转的情况下进行的。

本发明并不限于上面说明的实施例。相反地，在所附权利要求范围内的所有各种修改和变化都被认为应由本发明覆盖。例如曾经示出圆筒形的壳体13有一圆筒形的内部空间，但该空间不一定是圆筒形的，而轴17也可具有任何一种适当的横截面形状使它能在壳体的内部空间内转动或变换角度。被接纳在空间19内的轴17的一部分18不一定具有缩小的直径。另外还可设想用一个能够以适当方式使心轴转动或变换角度的铰接连杆系统或类似物来代替轴。

Claims (13)

1.一种磨削机械(10)，特别是从一基本为圆筒形的工件(34)的包覆表面上去除材料的磨削机械，所说机械具有：

一个环绕一条纵长轴线延伸的管状圆筒形壳体(13)，所说壳体有一个从其第一端延伸的、纵长的圆筒形内部空间(14)，所说圆筒形内部空间的纵长轴线偏离所说壳体(13)的纵长轴线；

一个布置在所说内部空间(14)内以便在其内进行角位移的轴(17)，所说轴设有一个凹腔；

一个布置在所说凹腔内的电动机(25)；

一个偶联到所说电动机(25)上的心轴(26)，所说心轴载有第一可旋转的从动工具(28)；

一个沿周边包围着所说管状圆筒形壳体(13)的可旋转的外壳(15)；

一个连结在所说外壳(15)上以便与它一同旋转的盖件(30)，所说盖件沿径向越过所说管状圆筒形壳体(13)的所说第一端的一个区域，所说盖件设有一个具有周边表面(32)的中心穿透孔(31)；

一个设置在所说盖件(30)的所说中心穿透孔(31)的所说周边表面(32)上的第二可旋转的从动工具(33)；及

用来在所说第一和第二可旋转的从动工具(28、33)之间夹持所说工件(34)的支承设施(35)；

其中，所说轴(17)被这样布置在所说内部空间(14)内，使当所说轴在所说内部空间内实行角位移时可使所说第一旋转从动工具(28)相对于所说第二旋转从动工具(33)实行径向位移。

2.根据权利要求1的机械，其特征为，所说第一旋转从动工具(28)适宜作用在工件(34)的外包覆表面上。

3.根据权利要求1的机械，其特征为，所说第一旋转从动工具(28)适宜作用在工件(34)的内包覆表面上。

4.根据以上权利要求中任一项的机械，其特征为，所说第一旋转从动工具(28)具有一个延伸第一轴向距离而直径为第一直径的第一区域(36)和一个延伸第二轴向距离而直径为第二直径的第二区域(37)，所说第二直径大于所说第一直径。

5.根据以上权利要求中任一项的机械，其特征为，所说第二旋转从动工具(33)具有一个延伸第一轴向距离而直径为第一直径的第一区域(38)和延伸第二轴向距离而直径为第二直径的第二区域(39)，所说第一直径大于所说第二直径。

6.根据权利要求4和5的机械，其特征为，所说第一旋转从动工具(28)在所说第一和第二直径之间的差异基本上等于所说第二旋转从动工具(33)在所说第一和第二直径之间的差异。

7.根据权利要求6的机械，其特征为，所说第一旋转从动工具(28)的所说第一轴向距离基本上等于所说第二旋转从动工具(33)的所说第一轴向距离，所说第一旋转从动工具(28)的所说第二轴向距离基本上等于所说第二旋转从动工具(33)的所说第二轴向距离。

8.根据以上权利要求中任一项的机械，其特征为，所说机械(10)具有一个第一修整工具(40)用来修整所说第一旋转从动工具(28)。

9.根据权利要求8的机械，其特征为，所说第一修整工具(40)装在所说盖件(30)上并成环形。

10.根据权利要求8的机械，其特征为，所说第一修整工具(40)装在所说管状圆筒形壳体(13)上。

11.根据以上权利要求中任一项的机械，其特征为，所说机械(10)具有一个第二修整工具(41)用来修整所说第二旋转从动工具(33)，所说第二修整工具装在所说心轴(26)上。

12.根据以上权利要求中任一项的机械，其特征为，所说机械(10)具有相对于所说管状圆筒型壳体沿径向位移所说轴(17)的设施(21)。

13.根据权利要求12的机械，其特征为，所说轴(17)设有传感器(22、23)以使用来控制所说轴(17)的旋转方向的和轴向的位移。

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