专利名称：用于制造非圆柱形的钻孔面的机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于制造非圆柱形的钻孔面
的机床，优选珩磨机或钻床。 在此涉及一种用于加工钻孔的机床，这种钻孔在工作条件下在局部不同地以 已知的量变形。这种变形是相对于期望的理想的圆柱形状的改变。这种变形由于组 装预紧、热影响和动态力(参考K. Inline, Das GOETZEZylinderverzugme P system
Nr. 89 36 10_12/88der Fa. Goetze， sowie J. Schmid， Optimiertes Honverfahren fiir
Gusseisen-:Laufflachen，VDI-BerichteNr. 106， S. 217-235)而产生。这样的钻孔因此具 有非圆柱形的钻孔面，其而后由于在工作状态下形成的变形获得期望的圆柱形形状。具有 这种类型加工的钻孔面的钻孔导致改善的工作情况，例如在内燃机中通过活塞环的较小的 预紧导致较小的摩擦和较高的气密性。 图1以空间视图示出如此加工的钻孔面，其具有局部的成型部(Ausform皿g)或扩 宽部11和局部的收縮部22。这种形状是应当通过加工形成的额定形状并且其而后在工作 状态下的负载作用下变形成精确圆柱形的钻？L。这种与偏离圆柱形状的预轮廓定义为理想 圆柱形状的反转偏差并且例如通过有限元计算或实验确定。 用于制造这种类型的偏离圆柱形形状的钻孔面的方法例如由EP 1 321 229Al和 DE 4 007 121 A已知。此外日本专利JP2000-291487A描述一种銜磨刀具，其具有位于刀具 体和珩磨条(Honleiste)之间的压电的进给元件(参考附图6和7，附图标记22以及说明 书第35和36段)。在EP 1 169 154 Bl ( = WO 00/62962)中描述一种压电的调节机构，其 在刀具体中设置在彼此径向对置的刀刃之间。在EP 1 790 435 Al中描述一种刀具，其具 有用于全面地加工钻孔面的基础进给机构和附加的微进给机构用于制造偏离圆柱形状的 变形，所述微进给机构通过设置在刀条和支承条之间的压电元件构成。
为了进一步阐述任务，参考附图2。图2示出这种类型加工的钻孔面的横截面，其 具有通过在角度dphi内的变形ds定义的成型部ll。为了可以在这种类型的钻孔面中实现 有效的功能改善，必须产生具有直至8级傅立叶系数的圆柱翘曲。此外处于制造技术方面 的原因(减小加工时间)，刀具的转速应当能够选择成尽可能高。这需要进给动力学机构， 其可以相应快速地促成切削机构(例如珩磨条或钻孔刀片)期望的径向进给。根据所使用 的加工方法，例如珩磨或精密钻孔，需要定义径向的进给速度，其由所需要的、由切削机构 形成的切削速度得出。
发明内容
本发明的目的因此在于，提供一种用于制造非圆柱形的钻孔面的机床，其与已知 的机床相比构造简单并且因此造价低，并且具有改善的进给动力学机构。
背景技术：
上述目的通过在权利要求1中给出的特征实现。本发明此外涉及在各个从属权利 要求中定义的各个不同的有利的进一步构造。 在本发明中，其不仅涉及珩磨而且涉及所谓的精密钻孔，为了实现上述目的，做 出如下规定刀架单元——其包含轴向平行地直接作用的直线驱动装置形式的微进给机 构一构成为机床主轴并且因此机床——其在此是珩磨机或精密钻床——的不可更换的 部件，刀具单元一根据所需要的刀具——可更换地设置在所述刀架单元上。微进给机 构——在此优选是直线驱动装置——不是如同现有技术那样为每个刀具单独安装到刀具 单元内，而是仅仅在机床上设置一次，即设置在位于机床上的刀架单元中，在刀架单元上可 以连接不同的刀具单元，其必须包含实际的加工刀具和用于进给的转向机构，然而不再必 须包含相对贵的微进给机构。 在珩磨机中，其通过在珩磨条同时旋转时的上下运动以通常的方式产生十字磨削 图案，这种考虑当然同样类似地用于沿着钻孔轴线方向的运动分量。这种运动分量然而比 沿着圆周的运动分量稍快，从而对于径向进给改善的进给动力学机构在与轴向分量叠加的 情况下导致改善的结果。 除了该微进给之外，已知的作为粗进给的可调节性如上所述。 上述现有技术都没有示出这样的刀具，其设置在机床上的刀架单元构成机床的独 立组件，利用该刀架单元实现动态的进给并且在该刀架单元中整合到高度动态的、优选直 线工作的微进给驱动装置，其可暂时地经由多个轴向平行的进给杆彼此独立地促成优选多 个切削结构的进给运动。在上述现有技术中描述的刀具与在刀具内部的、具有与切削机构 尽可能小的间距的动态的微进给机构一起工作。由此对于它们而言仅仅较小的构造高度和 因此较小的进给路径可供使用。由此在这样的位置上仅仅可能安装用于具有较小的构造大 小和因此具有相对小的进给路径的微进给机构。 在本发明中可以设置一个或多个轴向平行地作用的直线驱动装置，用于彼此独立 地进给加工刀具或切削机构(珩磨条或钻孔刀刃)。直线驱动装置——其例如构成为压电 的直线致动器——通过电控制被激活并且产生推杆的具有规定的力和速度的轴向运动，该 推杆作用在用于径向进给加工刀具的切削机构的进给杆上。 从而例如可以实现，即在大约为25。的dphi角度内在径向进给长度为20iim并且 钻孔直径大约为80mm并且转速为4001/min时，用于切削机构的扩宽和撤出的时间大约为 10ms。 因此本发明规定，将刀具单元和具有直线驱动装置的刀架单元在结构上分离并且 给刀架单元和因此机床或与可更换的刀具单元独立的组件配备用于动态进给(微进给)的 直线驱动装置。在刀架单元地下端侧上可更换的设置刀具单元。刀具单元然而仅包含用于 将在机床上产生的行程运动转换成用于加工刀具的进给运动和必要时与之独立的用于导 引条的进给运动的转向元件，并且包含加工刀具和必要时导引条本身。 上述涉及这样的规定，即刀架单元构成为机床的一部分。这然而不排除刀架单元 作为独立的安装单元实现并且可被组装。 在刀具单元的刀具体中存在与刀架单元的直线驱动装置的推杆同轴的进给杆。推 杆施加一个朝向中心轴向平行的力至对齐设置的进给杆上。在推杆和进给杆的端面上，进 给力被传递至可径向移动的加工刀具上。端面如此构成，使得不可传递通常作用的剪切力。在进给杆的下端部上加工楔面，其将轴向运动转换成径向的进给运动。 利用本发明的刀架单元和刀具单元的设置和构造，可以制造反转的功能形状。通 过加工刀具的动态的微进给，在高的切削速度的情况下和小的变形分段的情况下以较大的 径向变形和精度(几个微米)达到期望的额定形状。 给切削机构配备粗进给改善了动态的进给特性，因为微进给仅仅应当在局部的变 形范围内工作。因为包含整合在其中的微进给机构的刀架单元与刀具单元在结构上分离， 所以仅仅需要在刀具单元内设置可非常简单地机械操纵的刀具，而无自身的进给驱动装 置。刀具单元对于不同的加工任务是可更换的。 此外，冷却润滑材料仅仅是直接地与刀具接触，而不是与在其中设置微进给机构 的刀架单元直接接触。直线驱动装置因此防止腐蚀性的液体的破坏作用。
本发明的各个实施例和其有利的进一步构造下面参考附图进行详细阐述。图中示 出 图1具有局部扩宽的钻孔面；
图2根据图1的钻孔面的横截面；
图3第一实施例； 图4a和图4b根据图3的直线驱动装置1_06的工作方式的描述；
图5第二实施例； 图5a沿着图5中的箭头Va-Va方向的视图；
图5b沿着图5中的箭头Vb-Vb方向的视图；
图5c沿着图5中的箭头Vc-Vc方向的视图；
图6第三实施例；
图7第四实施例；
图8第五实施例；
图9第六实施例； 图9a在图中的IXa处示出的细节的放大视图。
具体实施例方式
根据图3、4a和4b的第一实施例示出一个用于微进给的刀架单元l，其作为珩磨 机的一部分。它具有轴向平行的直接作用的各个直线驱动装置l-06，它们可以在四周布置 (也见附图5a)，在图3中仅仅示出其中一个直线驱动装置。刀具单元2可更换地设置在刀 架单元1上，刀具单元2具有实际的加工刀具——即设有切削镶片2-06的珩磨条2-05—— 以及径向对置示出的用于支承一个或多个珩磨条的一个或多个导引条2-04，以及配备的进 给杆1-03 (用于珩磨条)和2-02 (用于导引条)。刀具单元2以其端面2-09贴靠在刀架单 元1的端面1-02上。两者通过合适的机构1-16例如螺钉彼此连接。刀架单元2简单地构 成。它可以简单地不复杂地更换，无需也更换刀架单元l，在刀架单元中设置轴向平行的直 接作用的微进给机构——即直线驱动装置l-06。在使用贵的压电直线进给元件时意味着显 著的减小费用。
7
当接下来在描述实施例时提及直接作用的直线驱动装置时，如此认为，即首先不 考虑由于传动方式的变换引导的行程加大，其然而是可能的。 刀架单元1和刀具单元2以端面1-02和2-09彼此贴靠并且可轻易地彼此松开。 机构1-16为此在现有技术中是常见的并且因此仅仅示意示出。 刀架单元1位于壳体1-01内，壳体以其上端部与机床主轴5连接。如在珩磨中常 见的是，从机床将旋转运动、提升运动和进给运动进一步传递给刀架单元1。这种进给经由 用于导引条2-04的进给杆1-09和用于珩磨条2-05的粗进给的进给管1-10以双重模式工 作。进给杆1-09在进给管1-10中引导。进给管1-10与支架1-13连接。进给杆1-09和 进给管i-io两者是彼此独立的。两者为了进给，在轴向上彼此独立地通过珩磨或精密钻孔 机床的控制被向下推动，机床主轴5设置在所述过珩磨机或精密钻孔机床上。
进给管1-10的下端部与支架1-13的上部法兰1-14的上端部连接。在支架1-13 的两个法兰1-14之间设置用于珩磨条2-05的微进给的、在轴向方向上直接作用的直线驱 动装置1-06。它被两个法兰1-14的上部法兰的底侧向下推动并且作为调节机构操纵推杆 1-05。直线驱动装置1-06通过电缆1-07被供给驱动功率和控制信号。能量及控制信号的 馈给通过汇流环1-08实现。也可以应用无接触的感应的测距的传输系统。直线驱动装置 1-06例如以压电的方式工作，具有直至250 ii m的行程。这种压电致动器构成为在离心力方 面是安全的。根据柱塞圈或磁致伸縮、电流变或磁流变致动器的原理的电磁驱动装置也是 可能的。 总体上利用1-12表示的微进给机构通过至少一个直线驱动装置1-06构成(如所
示)。然而如上述业已参考附图5a指出，围绕系统的轴线在各法兰l-14之间也可以设置其
它的直线驱动装置，从而可以为每个珩磨条偏置一个单独的直线驱动装置。 壳体1-01具有空气阻断孔1-11，通过它在壳体内保持(其它方面产生的)较小的
过压并且因此阻止液体通过在外部存在的泄露位置的渗入。 直线驱动装置1-06如上所述在其下端部上设有推杆1-05作为调节机构，其直线 运动被传递至进给杆1-03。通过这种方式通过直线驱动装置l-06促成的微进给与在机床 上通过进给杆i-io预定的粗进给叠加。 直线驱动装置1-06的安装以无横向力的方式实现。无间隙的且无横向力的力传 输机构1-04仅仅示意地表示为球并且可构成为铰链、作为平面的或拱起的滑动面或以其 它方式构成。力传输机构必须无间隙地传递拉力和压力并且此外具有转动自由度，因此进 给杆1-03——其以在其下端部上的楔形的进给面1-031贴靠在珩磨条2-05的同样楔形的 进给面1-031上——可以在銜磨条的进给面1-031上完全贴靠地定向。它也必须在有些情 况下在力传递点1-04上被推杆1-05稍微翻转。当力传递点1-04不传递横向力时是这才 有可能。同样在推杆1-05和进给杆1-03之间的较小的轴线偏移可以被补偿。
通过压电元件构成的直线驱动装置可以将进给杆以大的力向下运动。为了复位， 仅给直线驱动装置l-06提供较小的力。这种复位因此被复位弹簧2-07支持或者甚至完全 由其实现。也可以设置两个直线驱动装置，它们其中一个用于进给，另外一个用于复位。
在刀具体2-01中存在设有两个圆锥形的进给面的进给杆2-02，进给杆1_09从上 方作用在该进给杆2-02上。圆锥形的进给面2-021和2-022与支承条2_03上的楔形的 进给面共同作用，在支承条上直接径向相邻地设置导引条2-04，从而通过这种方式进给杆
81- 09的轴向运动被转换成导引条的径向运动。沿着工件4的周边可以设置多个例如四个导 引条2-04，在它们之间沿着周边可以设置四个进给杆1-03。在刀架单元和刀具单元的足够 弯曲刚性的构造中，导引条可以去掉或在控制过程中不被操作。 在较小的钻孔的情况下进给力的同轴传递然而是不可能的。而后需要机械的力转 向装置例如弯曲铰链，其将进给力传递给以较小的径向间距设置的各进给杆上。
相应于直线驱动装置1-06在刀架单元1中的布置，进给杆1-03以同轴线的直线 的延长部存在。在进给杆1-03的端部上存在楔形的进给面1-031。在进给面1-031上贴靠 珩磨条2-05的同样楔形的进给面2-051。直接在珩磨条2-05的外侧上安装切削镶片2_06。 根据直线驱动装置1-06的控制，因此在珩磨条2-05上除了经由进给管1-10作用的粗进给 之外还形成轴向的微进给。两个进给运动在进给杆l-03上叠加地起作用并且在刀具单元 2中被转换成切削镶片2-06向钻孔面4-01的径向进给运动(见标出的箭头)。复位弹簧
2- 07支持在进给杆卸载(复位)时在直线驱动装置1-06和进给杆1-03之间的进给链中无 间隙的和无横向力的力传递1-04。为了快速进一步引导进给运动，进给杆1-03也可以由较 小密度的材料制成，从而由于较小的惯性，直线驱动装置的运动更加可靠地无延迟地被传 递。在布置传递压力的结构时如此构成复位弹簧2-07，使得在珩磨条卸载时利用弹簧力实 现向上定向的加速度，其至少等于推杆的向上定向的加速度，从而在进给杆和推杆之间确 保轴向的形锁合。 进给杆2-02如此构成，即它与进给杆1-03的倾斜面1_31构成一个角度，该角度 位于自动锁止的范围之外。 进给杆1-09在机床上轴向向下运动。它在此撞击进给杆2-02，通过进给杆2_02， 导引条2-04被靠向钻孔面4-01。相反，进给管1-10移动机构1-12的支架1-13用于微进 给并且由此将进给杆1-03轴向向下压并且因此将珩磨条2-05的切削镶片2-06压向构件4 的钻孔面4-01。从该位置出发，直线驱动装置l-06沿着钻孔的周边，即根据角度dphi和钻 孔的垂直的位置进行控制。在此每个珩磨条在每个位置配备给在该位置待获得的变形部。
通过将珩磨条设置在不同的高度位置，特别是通过设置短的珩磨条，也可能的是， 沿着钻孔的圆周轴线或纵向轴线在选定的位置加工变形部。通过各单个可彼此独立地进给 的珩磨条，特别是通过短的珩磨条，即使钻孔面4-01的非常短的轴向的纵向部段也可以被 加工，变形部分段通过这些纵向部段表征。在此而后类似于沿着待加工的表面的圆周的情 况，有利的是，珩磨条的长度小于变形部的纵向延伸。 銜磨条也可以安装在具有多个楔面的支承条上，如示例的导引条2-04和其在支 承条2-03上的布置。 未示出用于直径和形状测量的传感器。整合的尺寸、位置和形状测量装置在加工 过程中或者在加工过程之后在一个单独的测量行程中测得质量(为此也参见附图7和9中 的力传感器130)。 图4a示出在成型部11内部的进给力F时直线驱动装置1_06的工作方式。进给 力F在此如在图4a的上方示出，始终具有恒定值，即与进给量s无关。在变形部分段内每
摆渡(tberfahrung )—次，当前存在的成型部11'扩宽同样恒定的量ds。 直线驱动装置1-06的其它的工作方式在附图4b中示出。相应的功率加载如此控 制，即进给力F随着进给量s的增大而减小(见图表)，从而在加工开始时在每次摆渡时制
9成相对于大的成型部ll'。随着成型部的区域的摆渡数量的增大，径向进给量ds和因此径 向的材料去除量ds变小。 根据图5的实施例与根据图3的实施例的区别在于刀架单元1在壳体1-01内改善 的引导。这如此确保，即直线驱动装置1-06直接贴靠在支架1-13的上部的法兰1-14上并 且如此实现，即从直线驱动装置1-06的推杆1-05向进给杆1-03的力传递经由摩擦小的耐 磨的硬质金属板1-17实现。借助于进给管1-10的粗进给的行程长度利用1-15表示。微 进给的行程长度通过直线驱动装置1-06确定。 支架1-13的两个法兰1-14构成为相对厚的并且以其外部尺寸如此与壳体1-01 的圆柱形内表面l-18如此协调，使得支架l-13在其上下运动时可靠地且无间隙地在壳体 l-01中被引导。由此被引导的表面是稳定的。内表面l-18相应地加工为摩擦受载的引导 面。 此外，法兰1-14抗扭转地容纳在壳体1-03内。为此法兰1-14具有槽1-19，各一 个配合榫l-20(或销)径向伸入所述槽内，从而法兰1-14的纵向运动是可能的，然而转动 运动是不能的。这种布置用于支架1-13在壳体1-01中的抗扭转。 如由图5a可以看出，在根据图5a、5a-5c的实施例中沿着圆周(圆K)设置四个直 线驱动装置1-06。它们如在图5中的直线驱动装置1-06设置在支架1-13的上部的法兰 1-14的底侧上。设置在直线驱动装置1-06的下端部上的推杆1-05构成为尽可能短的，从 而可能出现的可能作用在直线驱动装置上的弯曲力矩尽可能小。硬质金属板1-17也确保 在持久的脉动运行时高的磨损安全性。 为了确保经由硬质金属板1-17的推杆l-05将进给力总是无横向力地传递至进给 杆l-03，进给杆1-03的端面构成为凸起，从而仅仅发生点接触(也见在根据图7的实施例 描述时的构造)。 直线驱动装置1-06可以经由力测量传感器调节力，经由应变测量条调节路径或 者在未调节的运行(进给路径与相应的应力成比例)。 在根据图6的实施例中，进给杆——其在至此描述的实施例中设有附图标记 1-03——现在通过两个进给杆部段1-30和1-31构成，它们构成为彼此分离的并且经由压 簧1-32彼此处于作用连接。由此直线驱动装置1-06作为力传输机构，不是直接作为调节 机构。机构管l-10在此如在图5中构成。它向下运动并且经由上部的法兰1-14的底侧将 直线驱动装置1-06向下推动并且因此经由进给杆部段1-30作用在进给杆部段1-31上的 压簧1-32上。由此压簧1-32的力将珩磨条2-05压紧在钻孔的圆柱形内表面上，这特别是 在弄平预加工的形状时实现。 根据图7的实施例规定合适的措施，以便接受反作用力，其在激活直线驱动装置 1-06时通过珩磨条2-05按压在工件4的钻孔的待加工的内表面4-01上形成并且在根据图 5的实施例中倾向于稍微将进给管1-10向上压。这通过止动装置实现。
止挡装置如此构成，使得珩磨条2-05的进给不再通过由机床可直接操作的进给 管(如根据附图3、5和6的进给管1-10)实现，而是经由进给马达lll实现，其设置在固定 设置在机床中的壳体112上。不旋转的壳体112接受所述的反作用力。壳体112包围刀架 单元1的可旋转的壳体1-01的上部件，其伸入壳体112内。进给马达111经由一个轴113 转动齿轮114，其与位于进给螺母116上的齿环115处于嵌接。进给螺母借助于轴承117支承在壳体112内。进给螺母116在内部设有梯形螺纹118，其与在主轴螺母120外侧上的 梯形螺纹119处于嵌接。此外，进给马达111的驱动装置转动进给螺母108并且通过两个 梯形螺纹118和119的传动嵌接在轴向方向上推动主轴螺母，如通过箭头所示。主轴螺母 120通过伸入钻孔129内的且设置在壳体112上的销129'防止主轴螺母120的一起转动。
—个进给套筒125借助于径向轴承125'和轴向轴承125〃可旋转地支承在主轴 螺母120内。进给套筒125在内部设有环形的槽126，在槽中容纳进给管128的法兰127， 其是进给管128的一体构件。进给管128在中间布置力测量传感器130的情况下作用在支 架1-13的上部的法兰1-14上。上部的法兰1-14在壳体1-03中通过槽-配合榫连接131 防止转动。 力测量传感器130用于后续调节粗进给，其与通过微进给的持续去除是需要的。 珩磨条因此总是加设恒定的力，其与局部作用的微进给的进给力叠加。
如果因此通过进给马达111的控制来推动支架l-13，那么上部的法兰1-14的下 表面压到直线驱动装置l-06上，在此仅仅示出一个直线驱动装置l-06，然而可以类似于图 5a围绕圆K的轴线例如设置四个直线驱动装置。直线驱动装置1-06的下端部经由硬质金 属板1-17无横向力地作用在进给杆1-03的进给销135的圆形的凸起136上，该进给杆设 有两个斜的进给面1-31，它们在轴向移位时与珩磨条2-05的相应构成的斜面共同作用，珩 磨条的斜面在径向上向外移动并且因此使得在其上设置的切削镶片2-06作用在工件4的 内表面4-01上，其中如所示，粗进给通过进给马达111实现，微进给通过直线驱动装置1-06 实现。在珩磨条2-05以切削镶片压靠在工件的钻孔4-01的内表面上时形成的反作用力被 设置在机床上的壳体112接受，因为两个相互嵌接的螺纹118和119构成为自锁的。由于 支架1-13在壳体1-01内的稳定的引导和无横向力的力传递，不会导致进给机构的构件的 变形，特别是不会出现弯曲力矩。 由图7也可见，刀架单元的壳体1-01被一个装置1-40包围，装置1-40通过防扭转 装置——如在1-41处示意示出——不可旋转地设置在机床框架上并且具有汇流环1-41， 其构成与设置在构件1-44上的汇流环1-43的电连接，构件1-44与刀架单元一起旋转。经 由汇流环连接实现直线驱动装置1-06的电控制和能量供给。
其它由图7可见的元件与其它的实施例具有相同的功能。 图8示出另外一个实施例，其中刀具单元构成为精密钻孔刀具3。在刀架单元l的 壳体1-01的端面1-02上贴靠在一个成型钻孔刀具3的端面3-06。微进给机构1-12的能 量输入和结构构造尽可能与根据图3的实施例相对应。进给杆1-03然而在该情况下操作 成型钻孔刀具——即具有定义的刀刃几何形状的切削机构。进给销3-05的进给面3-051贴 靠在楔形的进给面1-031上。在进给杆1-03轴向移动时，进给销3-05被径向向外压。在 此它撞到刀片保持架3-02，刀片保持架在3-07处与刀具体3-01拧接并且其下部段由于通 过弯曲缺口 3-03的材料弱化可弹性向外弯曲并且因此将刀片3-04尖端径向进给到工件4 的内表面4-01上。 刀刃的预设定类似于粗调节通过中心力实现，如在上述描述的实施例中，所述中 心力将微进给机构1-12向下移动并且因此将刀片3-04径向置入加工位置。各单个的局部 的变形部分段而后重新如此制造，即对于每个刀刃独立地在刀片正好处于的位置上实施微 进给。
11
利用在机床上可提供的用于加工刀具和导引条的进给、特别是双重进给，也可以 在下降行程中实现粗加工和在上升行程中实现精加工。在两个步骤期间可以激活动态的微 进给。 根据图9的实施例基本上如根据图7的实施例构造成一样的，然而具有这样的规 定，即与在图8中一样涉及容纳成型钻孔刀具的刀架单元。 如上所述，刀具在此情况下是通过进给杆1-10、进给套筒125和进给管128构成的 成型钻孔刀具3，其上部的旋转部分被未旋转的壳体112包围，在壳体112上设置一个进给 马达lll，其以上述的方式沿着轴向移动主轴螺母120，如通过标出的双箭头示出。因此进 给管128克服复位弹簧2-07的力推动直线驱动装置1-06并且经由硬质金属板1-17推动进 给销1-35以及进给杆1-03。在进给杆1-03的下端部上分别设置一个斜的进给面3-51 (见 图9a)，其将固定在刀具保持架300上的精密钻孔刀刃301在径向方向上向外压并且因此朝 向工件4中的钻孔面4-01进给。刀具保持架300与刀具体3-01固定连接，例如拧接在其 上。刀片3-04可以径向地和/或轴向地设置在不同的位置上。 两个实施例描述了用于在钻孔上制造成型部11和紧縮部22的刀具。在机床上设 置的具有整合的直线直接驱动装置的刀架单元中，仅仅需要刀具单元与相应的过程适配。附图标记清单ll成型部(扩宽部)11'当前的成型部22收縮部l刀架单元1-01壳体1-021的端面1-03进给杆1-0311-03的进给面1-04无横向力的力传递机构1-05推杆1-06直线驱动装置1-07电缆1-08汇流环传输1-09进给杆1-10进给管1-101在1-10上的法兰l-ll空气阻断孔1-12微进给机构1-13支架1-14在1-13上的上部的和下部的法兰1-15粗进给的行程长度1-16用于连接1和2或3的机构1-17硬金属板0098] 1-181-01的圆柱形的内表面
0099] 1-19槽
0100] 1-20配合榫
0101] l-30进给杆部段
0102] l-31进给杆部段
0103] 1-32压簧
0104] 1-40装置
0105] 1-411-40在机床框架上的防扭转位置
0106] 1-42汇流环
0107] 1-43汇流环
0108] 1-44构件
0109] 2成型銜磨刀具
0110] 2-01刀具体
0111] 2-02进给杆
0112] 2-021， 2-022圆锥形的进给面
0113] 2-03支承条
0114] 2-031进给面
0115] 2-04导引条
0116] 2-05銜磨条
0117] 2-0512-05的进给面
Cms] 2-06切削镶片
0119] 2-07复位弹簧
0120] 2-082的端面
0121] 2-092的端面
0122] 3成型钻孔刀具
0123] 3-01刀具体
0124] 3-02刀片保持架
0125] 3-03弯曲缺口
0126] 3-04刀片
0127] 3-05进给销
0128] 3-051进给面
0129] 3-063的端面
0130] 4工件
0131] 4-01钻孔面
0132] 5机床主轴
0133] lll进给马达
0134] 112壳体
0135] 113轴
0136] 114齿轮
117轴承 118梯形螺纹 119梯形螺纹 120主轴螺母 125进给套筒 125'径向轴承 125〃轴向轴承 126槽 127法兰 128进给管 129钻孔 129'销 130力测量传感器 131槽-配合榫连接 135进给销 136135的倒圆的凸起 300刀刃保持架 301精密钻孔刀刃
权利要求
用于制造非圆柱形的钻孔面的机床，包含可来回运动且可被旋转驱动的机床主轴(5)，在机床主轴上可连接至少一个加工刀具(2-06，3-04)，经由进给机构(1-10)将进给运动传递给所述加工刀具，该进给运动在转向后将加工刀具(3)径向朝向待加工的钻孔面(4-01)进给并且所述进给机构(1-10)的进给运动与微进给机构的进给运动相叠加，其特征在于，所述微进给机构设置在配备给机床主轴(5)的刀架单元(1)内并且通过轴向平行地作用的直线驱动装置(1-06)构成，所述直线驱动装置的调节机构(1-05)作用在进给杆(1-03)上，该进给杆与加工刀具(2-05，3-04)和用于进给运动的转向的机构(1-031，1-032)设置在可与刀架单元(1)可更换地连接的刀具单元(2，3)内。
2. 如权利要求l所述的机床，其特征在于，直线驱动装置(1-06)具有压电元件。
3. 如权利要求1或2所述的机床，其特征在于，在刀架单元(1)上设置汇流环(1-08) 或者无接触的传输装置用于将控制信号和/或电能量传输至直线驱动装置(1-06)。
4. 如上述权利要求1至3之一项所述的机床，其特征在于，直线驱动装置(1-06)设置 在支架(1-13)上，设置在机床上的进给机构(1-10)作用在所述支架上。
5. 如上述权利要求1至4之一项所述的机床，其特征在于，进给运动从直线驱动装置 (1-06)向进给杆(1-03)的传递通过传输机构实现，其无间隙地且无横向力地传递拉力和/ 或压力。
6. 如权利要求5所述的机床，其特征在于，通过设置在刀具单元(2)中的弹簧(2-07) 促成或支持进给杆(1-03)的复位。
7. 如权利要求6所述的机床，其特征在于，弹簧(2-07)在调节机构(2-05)复位时确保 形锁合。
8. 如上述权利要求1至7之一项所述的机床，其特征在于，微进给机构(1-12)的复位 通过第二直线驱动装置促成或支持。
9. 如上述权利要求1至8之一项所述的机床，其特征在于，加工刀具是珩磨条(2-05)。
10. 如上述权利要求1至9之一项所述的机床，其特征在于，至少一个珩磨条(2-05)的 沿钻孔(4)的轴线方向的长度小于待获得的变形部沿着钻孔(4)的轴线方向的长度。
11. 如上述权利要求1至10之一项所述的机床，其特征在于，加工刀具是成型钻孔刀具(3)。
12. 如权利要求12所述的机床，其特征在于，成型钻孔刀具(3)由设置在刀片保持架 (3-02)上的刀片(3-04)构成。
13. 如权利要求12所述的机床，其特征在于，刀片保持架(3-02)的支承刀片(3-03)的 区域通过弯曲缺口 (3-03)从刀片保持架(3-02)的其余的区域下沉。
14. 如权利要求13所述的机床，其特征在于，为了传递进给运动，可被进给杆(1-03)推 动的进给销(3-05)作用在刀片保持架(3-02)的支承刀片(3-04)的部段上。
15. 如上述权利要求1至14之一项所述的机床，其特征在于，进给运动向加工刀 具(2-05 ;3-03， 3-04)的传递如此实现，S卩加工刀具设有进给面(2-031)，设置在进给杆 (1-03)的端部上的进给面(1-031)作用在所述进给面(2-031)上。
16. 如上述权利要求1至15之一项所述的机床，其特征在于，设置在刀具单元(2)内的 进给杆(1-03)伸入刀架单元(1)内。
17. 如上述权利要求1至16之一项所述的机床，其特征在于，在刀具单元(2)除了珩磨条(2-06)之外，还设置可沿着径向移动的可贴靠在钻孔面(4-01)上的导引条(2-04)。
18. 如权利要求17所述的机床，其特征在于，导引条(2-04)通过设置在刀具单元(2) 中的进给杆(2-02)可沿着径向移动，设置在机床上的穿过刀架单元(1)引导的其它的进给 杆(1-09)作用在所述进给杆(2-02)上。
19. 如上述权利要求1至18之一项所述的机床，其特征在于，沿着刀具单元(2)的周边 设置多个导引条(2-04)和至少一个支承加工刀具(2-06，3-04)的保持机构(2_05，300)。
20. 如上述权利要求1至19之一项所述的机床，其特征在于，由首次提及的进给机 构(i-io)传递的进给运动用作粗进给，其与通过轴向平行地直接作用的直线驱动装置 (1-06)的微进给叠加。
21. 如上述权利要求1至20之一项所述的机床，其特征在于，沿着刀具单元(2)的周边 设置多个加工刀具(2-05， 3-04)，它们经由分别单独配备给它们的直线驱动装置(1-06)可 彼此独立地被控制。
22. 如上述权利要求1至21之一项所述的机床，其特征在于，被直线驱动装置(1-06) 的调节机构(1-05)作用的进给杆(1-03)由低密度的材料制成。
23. 用于安装在如上述权利要求1至22之一项所述的机床中的刀具单元，其特征在于， 在刀具单元中设置径向可移动的加工刀具(2-06，3-04)、轴向平行的各个进给杆和用于将轴向的进给运动转换成径向的进给运动的机构，然而在刀具单元中不设置微进给机构。
24. 如上述权利要求1至23之一项所述的机床，其特征在于，设置在刀架单元(1)中 的直线驱动装置(1-06)设置在支架(1-13)上，其可轴向移动以产生进给管(1-10)的粗进 给。
25.<image>image see original document page 0</image>
26. 如权利要求25所述的机床，其特征在于，支架(1-13)具有一个上部的和一个下部 的法兰(l-14)，法兰以其环绕的圆柱形的侧面在刀架单元(1)的壳体(1-01)的圆柱形内表 面(H8)上引导。
27. 如上述权利要求1至26之一项所述的机床，其特征在于，止动装置(18， 19)阻止， 通过在加工刀具(2-05 ;3-04)向待加工的工件表面(4-01)进给时产生的反作用力沿着与 进给方向相反的方向推动用于进给加工刀具的机构。
28. 如权利要求27所述的机床，其特征在于，止动装置如此构成，使得进给杆(1-10)被 容纳在进给套筒(125)内，进给套筒可旋转地容纳在主轴螺母(120)内，该主轴螺母经由自 锁的传动连接(118,119)可被进给螺母(116)轴向移动，进给螺母设置在一个不随同转动 的壳体(112)内并且被进给马达(111)通过转动调节。
29. 如权利要求28所述的机床，其特征在于，进给管(128)设有一法兰(127)，其被容 纳在进给套筒(125)内，并且进给套筒可旋转地支承在主轴螺母(120)内。
30. 如上述权利要求1至29之一项所述的机床，其特征在于，在用于粗进给的机构中， 优选在进给管(128)中，设置用于受控制地后续调节粗进给的力测量传感器(130)。
31. 如权利要求28所述的机床，其特征在于，进给螺母(116)可旋转地支承在不随同转 动的壳体(112)内。
32. 如上述权利要求1至31之一项所述的机床，其特征在于，在中间布置硬金属板 (1-17)的情况下，直线驱动装置(1-06)作用在用于珩磨条或精密钻孔刀具的进给杆上，硬 金属板自身作用在进给销(135)的被倒圆的凸起上，该凸起在轴向方向上与进给杆(1-03)親合o
33.如上述权利要求1至32之一项所述的机床，其特征在于，进给杆(1-03)由两个经 由弹簧彼此处于作用连接的进给杆部段(1-031， 1-032)构成。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造非圆柱形的钻孔面的机床，包含机床主轴(5)，在机床主轴上可连接加工刀具(2-06，3-04)，经由进给机构(1-10)将进给运动传递给所述加工刀具。为了微进给，在配备给机床主轴(5)的刀架单元(1)内设置轴向平行地直接作用的直线驱动装置(1-06)，所述直线驱动装置的调节机构(1-05)作用在进给杆(1-03)上，该进给杆与加工刀具(2-05，3-04)和用于进给运动的转向的机构(1-031，1-032)设置在可与刀架单元(1)可更换地连接的刀具单元(2，3)内。
文档编号B24B33/00GK101765480SQ200880020318
公开日2010年6月30日 申请日期2008年7月30日 优先权日2007年8月4日
发明者克劳斯·里蒂, 安德烈斯·多利亚, 尤里克·克林克, 格哈德·弗劳里斯 申请人:格灵技术有限公司