CN106061676A - 磨削机以及用于磨削具有轴向孔以及具有在两侧需要加工的平坦的外部面的工件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于在一部且为同一部机器上对工件、特别是变速器齿轮在两个平坦侧面上以及在中心孔内部进行成套加工的磨削机以及一种在所述磨削机上执行的方法。磨削机具有一个工件芯轴座和两个磨削芯轴座，其中，第一磨削芯轴座具有两个磨削芯轴，磨削芯轴分别具有用于磨削平坦的第一和第二外部面以及不平坦的外部面的磨削盘，第二磨削芯轴座具有如下的磨削芯轴，其带有用于磨削工件的中心孔的磨削盘。第二磨削芯轴座在根据设备方案的单元中，附加地具有特别是呈夹紧顶尖形式的夹紧装置，夹紧顶尖在孔磨削完成之后，在空中夹紧工件。磨削机在这时以如下方式设计，使得在工件的其中一侧上首先是平坦的第一外部面以及必要时存在的不平坦的外部面以及孔得到磨削，其中，孔和第一外部面至少有时在时间上并行地得到磨削，接下来，在孔中利用夹紧装置将工件夹紧。接着，释放借助于工件芯轴座的夹紧，使得能够在一部且为同一部磨削机中，利用第一芯轴座的磨削盘中的一个，对在这时露置的平坦的第二外部面进行磨削。利用安装在第二磨削芯轴座上的夹紧装置来执行夹紧，方式即为：夹紧装置的中轴与工件芯轴座的中轴精确地排成直线，由此，即便在磨削机中夹紧发生变换，仍实现位置精确的夹紧。

Description

磨削机以及用于磨削具有轴向孔以及具有在两侧需要加工的 平坦的外部面的工件的方法

技术领域

磨削机以及用于特别是对变速器的齿轮部件或者法兰部件加以磨削的方法是已知的，其中，在这种已知的磨削机和方法中，尽管在一部磨削机上执行多种操作或子操作过程，但是在一部且为唯一的磨削机上对这种工件进行完整加工的方案却不是已知的。

背景技术

由DE102012012331A1已知的是车削机和磨削机，借助于所述车削机和磨削机对工件执行外圆加工和端面加工。

在已知的车削机中，介绍了两个彼此相对置的工具座，工具座承载多个不同的工具并且在工件上实现外部加工。工件被第一工件芯轴保持，在该位置中，能够执行外部加工并且对工件的与夹紧部位相对置的端部部位进行加工。可以将工件从第一工件芯轴转交到与第一工件芯轴相对置的第二工件芯轴(也就是所谓的对位芯轴)，使得工件的首先被夹紧的第二端侧能够得到加工。当在对位芯轴中的夹紧不允许在端侧区域中的加工时，需要加工的工件可以借助于尾座顶尖在中心得到保持，尾座顶尖安装在工具保持装置或工具芯轴座的其中一个上。而在这种情况下，借助于第一工具芯轴座持续实现夹紧。

在所介绍的磨削机中，与工件芯轴座相对置地布置单独的尾座。具有磨削盘的磨削芯轴座可以执行外圆加工并且必要时也能够以其端面对工件法兰上的平坦侧面加以磨削，但不能在被尾座所保持的紧邻的端部上加以磨削。第二工具座关于磨削芯轴座相对置地布置并且设计为多功能单元。多功能单元例如承载有后刀架和测量传感器，以便执行在线测量。另外，多功能单元承载有校准单元，使得出自相对置的磨削芯轴座上的磨削盘能够得到校准。尾座和磨削芯轴座在此设计为分开的单元。安装在尾座上的尾座顶尖仅在事先已经将所谓的中心加工到工件中的情况下，被用于定中心。内磨削装置针对车削机还有磨削机都没有得到介绍。

在DE102005018959B3中，介绍了一种方法和一种磨削工具，用于对呈齿轮形式的工件执行内圆磨削和平面磨削。在此，实现了对孔的内圆磨削以及接下来利用一个且为同一磨削盘对齿轮的一侧上的至少一个平坦面的平面磨削，磨削盘以如下方式造型，两个不同的锥形区域被设置用于相应的磨削目的。前部的锥形区域对齿轮的内部孔加以磨削，而在该锥形区域后方断开的呈轴领状的磨削区域被用于齿轮上的外部平坦面。在此，磨削芯轴与圆锥角相对应地以如下方式倾斜设置，使得内孔的面与齿轮的中轴同轴地得到磨削。与针对平坦面的第二磨削区域的圆锥角相对应地，针对经造型的磨削盘选取如下的迎角，使得平坦面能够垂直于齿轮中轴地得到磨削。通过这样造型的磨削盘能够对孔的内部面和齿轮外侧上的平坦面仅先后加以磨削。夹紧情况还有用于对齿轮的与仅磨削的平坦侧面相对置的平坦侧面进行磨削的装置并未介绍。

在DE19753797C2中介绍了一种用于利用工件保持装置和至少一个磨削工具来磨削工件的装置。工件也可以是齿轮，其中，同样实现了对其端面的加工。工件被夹紧在工具保持装置的夹紧装置中，并且在其中先后实现了对内直径还有外轮廓(也就是平坦面)的加工过程。在对处在齿轮一侧上的平坦面还有内直径完成磨削之后，工件借助于转交装置从机器上卸下。在这种已知的机器中没有介绍对于相对的平坦面的磨削。

另外，在DE3628977A1中已知一种用于执行内圆磨削、平面磨削和外圆磨削的磨削机。在已知的磨削机中，将具有针对需要磨削的工件的夹紧卡盘的工件芯轴座设置为唯一的夹紧装置。

对孔、外面面和平坦外部面的磨削借助于相应的磨削盘来实现，这种磨削盘能够在独立的磨削芯轴座上以CNC(数控机床)控制的方式发生磨削接合。对一个且为同一工件的平坦侧面和相对的平坦侧面的磨削未作介绍。两个独立的磨削芯轴座的构造的有利方面在于，对外轮廓还有对孔的内圆磨削同时执行。

已知的磨削机和用于在这种磨削机上制造相应工件的方法的共同之处在于，需要磨削的工件在一部机器上不能得到完整成套的加工。

因为对于已知的磨削机而言，在一部且为同一磨削机上对前面介绍的工件进行成套的磨削加工是不可行的，所以为了对这种工件进行成套加工，必须提供其他机器或者至少是相应的其他磨削站。这种方案的不利之处在于，由此需要独立的工序，工件为此必须被送入其他工具机或其他站点中。为此，需要附加的输送装置。另外，由此产生的缺点是：工件直到被装载到第二机器还有第二站点之时，都必须再度经受不同的环境温度并且还有随之改变的环境影响，这样由于不同的热力学环境条件可能发生不同程度的膨胀，这可能对于稍后的制造精度产生直接影响。

另外，在DE19513963A1中介绍了一种数字控制的车削机，借助于这种车削机能够同时对处在工件芯轴上以及配对芯轴上的工件在内部以及在外部进行加工。在所谓的工件芯轴还有配对芯轴上，将需要加工的工件夹紧，并且能够分别利用钻孔工具设置内孔，其中，同时在外部也能够借助于布置在工具承载件上的工具执行磨削。在整个加工过程期间，工件以一个且为同一夹紧过程保持在相应的夹紧卡盘中，并且因此不能在夹紧区域中得到加工。

在DE60303672T2中介绍了一种工具机，借助于这种工具机能够在工件上加工出圆柱形的或平坦的外部面还有孔。为此，设置有一系列的工具芯轴座和工件芯轴座，使得能够在工件上执行不同的作业。完整成套的加工同样是无法实现的，因为工件当在工件芯轴座中需要执行多个加工过程时，保持夹紧在夹紧卡盘中。

在DE3817161A1中介绍了一种具有对卡盘工件和顶尖工件加以磨削的数控装置的圆磨机。借助于这种已知的圆磨机能够在顶尖之间以及利用顶尖和卡盘执行内磨削、外磨削、平面磨削。在加工所谓的卡盘工件的情况下，当加工工件时，将工件夹紧在夹紧卡盘中。在磨削所谓的顶尖工件时，虽然能够对工件的外部面基本上完整加工，但是在这种夹紧方案中，不能加工孔。

在已知的磨削方案中，同样不利的是，针对加工计划存在很大难度，需要较高的耗费来用于监控相应的加工步骤。这产生的高成本，因为必要时必须例如双倍地设置测量设备。

总之发现：在已知的磨削机或者在这样的磨削机上实现的过程中，现有的缺陷使得：工件一方面在高精度加工方面受到一定限制，另一方面在制造方面彼此更为复杂进而制造成本更高地制造。

发明内容

相应地，本发明的目的在于，提供一种根据权利要求1前序部分所述的磨削机以及一种利用这种磨削机实现的方法，利用所述磨削机和所述方法，能够在唯一的磨削机中对具有中心孔而且在两侧具有平坦和/或不平坦的外部面的工件(特别是用于变速器的齿轮)高精度而且成本低廉地执行成套磨削。

所述目的借助于具有根据权利要求1的特征的磨削机以及具有根据权利要求11的特征的方法来实现。适当的改进方案在相应的从属权利要求中加以限定。

利用按照本发明的磨削机实现了对工件的成套加工，工件具有至少一个中心孔以及在工件的两个端侧上的平坦和不平坦的外部面，工件例如是法兰轴或变速器的齿轮。按照本发明的磨削机具有：第一磨削芯轴座，其上布置有用于加工相应的工件外部面的外磨削盘；第二磨削芯轴座，其承载着用于加工孔内部面的内磨削盘；以及用于夹紧工件的工件芯轴座。需要磨削的工件夹紧在工件芯轴座的夹紧卡盘中，使得工件在未被夹紧卡盘遮挡的外部面上以及在孔的内部面中能够被磨削。也就是说，指向第二磨削芯轴座方向的平坦的还有不平坦的外部面以及孔能够被磨削。在工件芯轴座中，工件这时被以如下方式夹紧，使得工件就其空间布置而言，在第一夹紧位置中被固定在夹紧卡盘的中轴上。按照本发明，在第二磨削芯轴座上或其立面上布置有夹紧装置，也就是第二磨削芯轴座承载这种夹紧装置。夹紧装置与第二磨削芯轴座固定连接，这时也能够关于至少一个CNC轴线相对于磨削芯轴座独立控制地移动。对于按照本发明的磨削机，由磨削芯轴座承载的内磨削盘是加工工具，并且按照本发明，加工工具和夹紧机构按照组合单元的方式相互连接成固定的单元。

在原理上，首先显得不利的是，将附加的夹紧装置安装到磨削芯轴座上，因为这样的磨削芯轴座表现为非常复杂而且高成本的结构元件或者就成本而言昂贵的结构组件，也就是当夹紧装置起作用时，这种结构组件不总是能够用于自己真正的磨削任务。这意味着，当想要实现短周期时间时，需要设置至少两个磨削芯轴座，以便能够至少有时在时间上并行地处理一定的需要磨削的分段。由于当今在磨削时所需的而且必须实现的高精度，磨削芯轴座相应复杂而且高稳定性地构造。令人惊讶的是，在这里表明：高稳定性可以对于夹紧装置本身是需要的，但不必设置第二个必须同样具有高稳定性的夹紧装置。夹紧装置可以说基于磨削芯轴座的内部稳定性和刚度来造型。由此，也与工具和夹紧机构相组合地产生高精度工作的结构组件，借助于这种结构组件还提高了复杂工件的制造精度，并且这种工件能够在唯一的机器上，对其中心孔以及两侧上的平坦和不平坦的外部面进行成套加工。

承载夹紧装置的第二芯轴座在这时与夹紧装置的中轴相关地以如下方式移动，夹紧装置能够驶入工件的已经磨削的孔中，工件进而能够被夹紧第二夹紧位置中。在第二夹紧位置中，夹紧装置的中轴和夹紧卡盘的中轴彼此排成，其中，两个夹紧位置至少在一些时段上(有时)同时存在。在第一夹紧位置松开而第二夹紧位置表现为唯一的夹紧部时，则借助于外磨削盘对平坦的和/或不平坦的第二外部面来磨削，所述外部面指向工件芯轴座的方向。通过第一和第二夹紧位置以其中轴彼此排成直线并且在第一夹紧位置释放之后，需要磨削的工件的空间定位以高精度保持的方式，能够实现很高的磨削精度，具体而言对于第一平坦侧面和相对的、被理解为平坦的第二外部面的平坦侧面，该外部面指向工件芯轴座。

优选的是，夹紧装置是能够受CNC控制地沿轴向移动(特别是被旋转驱动)的夹紧顶尖。但也可以考虑如下的技术方案，其中，夹紧顶尖不一定要沿其纵轴线移动，而仅具有旋转驱动装置。要么在夹紧顶尖上要么通过第二磨削芯轴座借助于Z2轴来实现的轴向移动能力用于：使夹紧顶尖为了最佳的夹紧情况而以如下程度驶入工件的中心孔中，使得工件被可靠地而且不产生斜向夹紧部地夹紧，从而在工件芯轴中借助于那里的夹紧装置产生的中轴在转交给针对工件的夹紧顶尖之后仍然保持获得。

优选的是，夹紧顶尖设计为液压膨胀元件。这种液压膨胀元件具有能够被加载液压流体的区域，所述区域液压流体的较高压力作用下以如下方式发生变形，使得夹紧顶尖的外部面以如下的力贴合到孔的内部面上，所述力使得工件固定地夹紧在孔中。静液压作用的夹紧顶尖的优选主要在于，在短时间内产生夹紧作用并且能够在同样段的时间内解除夹紧作用。另外，液压膨胀夹紧元件在夹紧精度方面具有非常良好的数值。此外，夹紧力的大小能够借助于液压流体的压力大小加以控制。

优选的是，第一磨削芯轴座具有两个分别带有磨削盘的磨削芯轴单元，借助于磨削盘能够至少对工件上的平坦的第一和第二外部面加以磨削。磨削芯轴单元能够沿X1方向和Z1方向以CNC控制的方式移动，使得在X1-Z1平面中，能够与磨削条件相对应地以高精度行驶抵达每个位置。附加地，磨削芯轴座具有B轴，B轴同样以CNC控制，处在相对应的磨削芯轴上的相应的磨削盘利用B轴能够枢转到工件上的磨削接合位置中。这种将两个磨削芯轴布置在第一磨削芯轴座上的方式的优点在于，当通过在相应的磨削盘中做出修改来优化磨削耗费并且同时提高制造精度时，能够实现就需要磨削的外部面而言很高的灵活度。

根据另一实施例，第一磨削芯轴座设有校准芯轴，校准芯轴优选具有用于校准内磨削盘的金刚石校准盘。由此，有利之处在于，为按照本发明的磨削机所设置的两个磨削芯轴座以如下方式相配合工作，其中一个磨削芯轴座(第一)能够利用布置在此处的校准芯轴对另一磨削芯轴座(第二)的磨削盘加以校准，以便在发生相应的磨削盘磨损之后，能够对应高磨削精度再度实现所需要的磨削条件。

优选的是，第二磨削芯轴座连同布置于其上的磨削芯轴单元能够为了磨削孔的内部面而沿X2方向和Z2方向以CNC控制的方式移动。由此，第二磨削芯轴单元连同夹紧装置或夹紧顶尖能够在X2-Z2平面内以如下方式移动，使得能够行驶抵达工件上每个所需的点。

进一步优选的是，工件芯轴座具有两个分别带有夹紧卡盘的工件芯轴，夹紧卡盘以180°彼此相对置地布置。相应的工件芯轴可以借助于工件芯轴座上的转动单元从第一位置(在其中，能够对需要磨削的工件的平坦的第一外部面以及必要时还有不平坦的外部面以及孔的内部面加以磨削)枢转到第二位置(在其中，装载下一个工件)。还需要磨削的新的工件可以装载到工件芯轴座中，工件芯轴座接下来枢转180°进入磨削位置。

进一步优选，两个磨削芯轴座分别布置在十字滑座上，使得受CNC控制的可靠的运动能够在X1-Z1平面以及X2-Z2平面内执行。

因为在按照本发明的磨削机中存在两个磨削芯轴座，并且第一磨削芯轴单元是外磨削盘，第二磨削芯轴单元承载内磨削盘，所以进一步优选的是，两个磨削盘被以如下方式受控地送入磨削接合中，使得至少是平坦的第一外部面和孔至少在一些或者说某些时段上(有时)能够得到同时磨削。由此，可以缩短制造工件的周期时间，其中，通过对孔的内部面和平坦的及不平坦的外部面特别是借助于造型的磨削盘在时间上并行的磨削，能够使借助于相应的磨削盘引入的磨削力至少按照一定方式加以补偿，由此，能够提高磨削结果的精度。

按照本发明的第二方面，实现了用于在之前所介绍的磨削机上对工件、特别是变速器齿轮执行成套磨削的方法，所述工件具有中心孔、平坦及不平坦的外部面。在按照本发明的方法中，工件首先被夹紧在工件芯轴座中。在该夹紧位置中，利用外磨削盘首先对所夹紧的工件上的第一外部面加以磨削，并且至少在一些或者说某些时段上(有时)在时间上并行地借助于内磨削盘对工件的中心孔中的内部面加以磨削，以制成成品。接下来，与承载内磨削盘的磨削芯轴座一同形成固定的单元的夹紧装置被引入工件的孔中，并且至少在一些或者说某些时段上(有时)在时间上与在工具芯轴座中的夹紧并行地固定夹紧工件。借助于夹紧装置的固定夹紧在此以如下方式执行，使得工件芯轴座的夹紧卡盘的中轴与第二磨削芯轴座上的夹紧装置的中轴彼此排成直线。由此，工件在空间中的位置基于在工具芯轴座上的夹紧位置得到保持，具体而言，即便稍后从工具芯轴座上解除夹紧时，仍然保持。在接触工件芯轴座的夹紧之后，与工件上的第一外部面相对置并且由于夹紧在工具芯轴座中而首先不能得到磨削的第二外部面完成磨削。夹紧装置与磨削芯轴座的组合在这里提供了高精度的夹紧，也就是将首先利用工件芯轴座夹紧的工件过渡为借助于夹紧装置在工件的中心孔中执行的第二夹紧。由此，利用按照本发明的方法在一部且为同一部磨削机上能够实现对这种工件的成套加工。

优选的是，夹紧装置以液压的方式从其释放位置受控进入其夹紧位置，或者反过来也可以。出于夹紧以及从夹紧位置松开的目的而对夹紧装置进行的液压控制的优点在于，这仅借助于液压流体的压力就得以实现，由此在短时间内能够实现夹紧还有松开。

进一步优选的是，夹紧装置也能够按照机械、电或电磁的方式从其释放位置受控进入夹紧位置，或者反过来也可以。在此，对夹紧装置的控制方案的物理原理的方式根据相应的使用情形而定，其中，相应的物理控制原理的优点对于本领域技术人员是已知的。

优选的是，在工件已经被磨削完成之后，工件芯轴座从夹紧装置将工件保持在磨削位置中的位置出发，枢转进入装载位置中，磨削完成具体而言是指第一和第二外部面还有孔，因为工具芯轴座优选具有两个夹紧装置，所以将需要磨削的新工件从装载位置枢转返回到磨削位置中。由此，节约了周期时间，因为通过将需要磨削的工件输入到磨削位置中，也就是在第一夹紧位置中，不需要为夹紧下一个工件花费额外的时间。

按照本发明的另一优选设计方案，平坦的第二外部面按照直进刺入式的方式来磨削。这种方案主要当相对的平坦面不具有肩部或平台(肩部或平台具有不平坦的面并且优选必须利用造型的磨削盘来磨削)时，是具有优点的。借助于直进刺入式的方法的磨削优选以如下方式来实现，不同的磨削盘被用于工件其中一个侧面上的外部面以及用于工件的另一侧面上的外部面。优选的是，平坦的和不平坦的第一外部面借助于造型的磨削盘来磨削。造型的磨削盘实现了对所有需要磨削的第一外部面在时间上并行的磨削，由此，在制造工件时同样可以节约周期时间。

按照本发明的另一优选的构造方案，冷却润滑剂经工件芯轴座的内部输送给内磨削盘。由此，可行的是，在孔的内部面上最佳地执行磨削过程，而没有冷却润滑剂进管在磨削芯轴或内磨削盘的区域中起干扰作用。

所述方法优选如下方式设计，内磨削盘对孔首先执行预磨削，接下来磨削成成品。为此，内磨削盘具有两个磨削区域，这两个磨削区域彼此先后被送入与孔内部面的接合中。由此，取消了对其他情况下需要使用的预磨削盘和接下来使用的成品磨削盘的变换夹紧或者周期更换。

附图说明

本发明的其他优点、特征以及应用可行方案在这里借助于附图详细阐释。在图中：

图1以原理图示出按照本发明的磨削机的俯视图；

图2示出针对图1中的工件芯轴座的剖切平面A-A的部分剖视图；

图3以原理图示出第一磨削芯轴座的造型的磨削盘与第二磨削芯轴座的内磨削盘同时发生接合；

图4示出第二磨削芯轴座的如下位置，其中，夹紧装置关于工件芯轴座的夹紧装置的中轴对齐并且这时稍早于引入工件的孔中之时；

图5示出当夹紧装置移入工件的孔中并且处在夹紧位置中时，第二磨削芯轴座的接在根据图4的位置之后的位置；

图6示出借助于夹紧装置夹紧在孔中的工件，所述工件按照直进刺入式的方式在相对的平坦侧面上得到磨削；

图7示出借助于直进刺入式磨削盘对相对置的平坦侧面的磨削的放大图示；

图8示出借助于斜向刺入式磨削方法或斜向刺入式磨削盘对相对置的平坦侧面的磨削；

图9示出借助于具有预磨削区域和成品磨削区域的内磨削盘的工件的孔的内磨削，同时将冷却润滑剂经工件芯轴座输送至磨削部位；以及

图10示出利用具有预磨削区域和成品磨削区域的内磨削盘在按照刮削式磨削进行预磨削以及按照刺入式磨削方法进行成品磨削时，对孔执行的内磨削。

具体实施方式

在图1中以原理图示出按照本发明的磨削机的俯视图，这种磨削机也执行按照本发明的方法。在机床1上布置有第一磨削芯轴座2、第二磨削芯轴座17以及工件芯轴座9，这些部件彼此间按照定义的关系存在。第一磨削芯轴座2承载第一磨削芯轴3，磨削盘3.1布置在第一磨削芯轴上。在第一磨削芯轴座2上安装有另一磨削芯轴4，所述另一磨削芯轴接纳另一磨削盘4.1。另一磨削盘4.1被造型并且用于对工件14的平坦的第一外部面14.1和不平坦的外部面14.4加以磨削，所述工件被夹紧在第一工件芯轴10的夹紧装置12中，第一工件芯轴借助于以CNC控制的轴C1使工件14发生旋转。经造型的磨削盘4.1借助于第一磨削芯轴单元2的以CNC控制的轴X1和Z1在工件14上发生磨削接合。

第一磨削芯轴座2还具有在图页平面中垂直延伸的B轴，使得借助于绕磨削芯轴座2的B轴的枢转运动能够可选地将经造型的磨削盘4.1或者磨削盘3.1在工件上发生接合。磨削盘3.1被设置用于磨削工件上的平坦的第二外部面14.2。在图1中所示的图示中，平坦的第二外部面14.2被夹紧在工件芯轴10的夹紧装置12内部，并且因此在被夹紧期间无法磨削到。

经造型的磨削盘4.1在这时以如下方式构造且可以与需要磨削的外部型廓发生磨削接合，使得能够至少部分在时间上并行地将利用磨削芯轴19布置在第二磨削芯轴座17上的内磨削盘19.1引入工件14的孔14.3中，使得工件的孔14.3能够磨削成成品，而不会因此损失周期时间。与此相反，在根据现有技术的磨削机或方法中，在外部面上以及在内部面上先后执行磨削操作。

第二磨削芯轴座17设计为组合单元，方式为：在磨削芯轴座上装配有附加的夹紧装置20，夹紧装置一方面能够借助于CNC轴X2和Z2与磨削芯轴座17一起在X2-Z2平面内移动，其中，夹紧装置20能够附加地沿中轴20.1获得轴向移动21。

在平坦的外部面14.1和不平坦的外部面14.2以及孔14.3的内部面被磨削完成之后，磨削芯轴座17关于其中轴以如下程度沿X2方向移动，使得夹紧装置20的中轴20.1与工件芯轴座9的工件芯轴10的中轴10.1排成直线。在芯轴座17的上述位置中，夹紧装置20移入孔14.3中，并且以夹紧部的形式接纳工件。在此，在定义的、相对短的时间内，将工件夹紧在工件芯轴座9的夹紧装置中，还借助于夹紧装置20利用夹紧部来夹紧。在借助于夹紧装置20对工件14实现夹紧之后，工件芯轴座9的夹紧装置12松开，第二磨削芯轴座17移动。由此，平坦的第二外部面14.4被露置，使得借助于第一磨削芯轴座2能够使磨削盘3.1进入磨削位置中。磨削盘3.1设计为平坦磨削盘，使得平坦的第二外部面14.2按照直进刺入式磨削的方式产生。由此可行的是，特别是呈变速器齿轮形式的工件在一部且为同一部磨削机中，就前部外侧面还有后部外侧面还有孔的内部面而言磨削成成品。由此，可以确保：工件上各个经历磨削的部分彼此以很小的尺寸、位置和形状公差方面来制造。

工件芯轴座9在这时以如下方式设计，存在两个芯轴，这两个轴以180°的布置方式彼此相反地布置在工件芯轴座9上。在图页中右侧，工件芯轴座10带有中轴10.1和安装在中轴上的夹紧装置12地设置。在图1中左侧，第二工件芯轴11带有其中轴11.1和夹紧装置13地设置。工件芯轴以其夹紧装置12已经夹紧正在磨削的或者还有已经完成磨削的工件14，而利用第二工件芯轴11(也就是利用其夹紧装置13)已经夹紧还未被磨削的工件15。工件15可以由第二工件芯轴11借助于以CNC控制的轴C2来驱动。工件芯轴座9在这时以如下方式能够枢转地布置，使得首先在装载位置中新接纳的工件15能够被送入磨削位置中。这一过程由于在工件芯轴座9上双重设置有工件芯轴结构而在短时间内实现。由此实现的是，使磨削机中的非生产时间最少。

在工件芯轴座9上附加地安装带有校准盘16.1的校准芯轴16，借助于校准盘能够对第一磨削芯轴座的磨削盘3.1和4.1加以校准。第一磨削芯轴座2具有另一校准芯轴5，其带有金刚石校准盘6，借助于金刚石校准盘能够对也称为磨削顶尖的内磨削盘19.1加以校准。

除了磨削机的机床1之外，将坯料件输送给磨削机以及将成品件从夹紧顶尖20以及从磨削机中送出的过程利用未示出的操作***全自动地实现离开/送往送入带/送出带22，送入带/送出带在图1中在左侧布置在磨削机的机床1的旁边。为了将工件输送给磨削机或者从机器中卸下，在工件完成磨削之后，设置有专门的操作装置，所述操作装置在这里并未另作介绍，因为这种操作装置对于本发明并不是特别重要。通过将两个工件芯轴10、11布置在工件芯轴座9上，可行的是：在非生产时间内来装置设置有关于磨削的新的坯料工件15。坯料工件从装载位置中枢转出来的过程利用这里的工件芯轴座9持续例如少于2秒。装载到夹紧卡盘13中的过程就为此所需的时间而言相比于工件14完成成套磨削所需的磨削时间不太关键，在所有情况下以很短的时间就能实现装载到夹紧卡盘中的过程。在任何情况下利用夹紧以及相应的操作运动装载到夹紧卡盘中的过程通常在约8秒的时间内实现。因为这一过程在非生产时间内发生，也就是在不加工工件14的时间内发生，所以对于工件整体的周期时间进一步减少，这有益地影响工件的制造成本。

图2以沿图1中的平面A-A的部分剖面示出：两个工件芯轴10、11在工件芯轴座9上的布置方式。两个工件芯轴10、11能够借助于转动单元23从在图2中对应于工件14的布置的磨削位置枢转进入在图2中对应于工件15的装载位置中。两个工件芯轴10、11可以交替地被送入加工位置中。在工件芯轴座的部分剖视图A-A中示意地标绘出机床1。通过将工件芯轴10(也就是在图2中在下方的用于磨削工件14的内外轮廓的工件芯轴)在磨削接合期间更靠近机床地布置，尽可能消除了磨削机散发热量以及整个结构组件的刚度借助于改善的杠杆效应同样变大。由此，可以在磨削加工时，就在完成磨削的工件上所能达到的最大尺寸精度和形状精度而言，获得更大的精确度。如已经在本文中结合图1示出那样，当在工件14上进行磨削加工期间，给工件芯轴11或夹紧装置13装载新的坯料工件15。这意味着，装载在磨削加工期间发生。装载运动被以如下方式编制程序，装载周期例如不与在工件14上达到成品尺寸的时间点相重合。通过这种特殊的程序编制，能够在磨削机中对工件14上所能达到的质量进一步加以优化。工件的装载和卸载在所谓的非生产时间中执行。为了在工件14上执行真正的磨削过程，仅须占用较少的时间来将工件15枢转到工件14的根据图2的位置中。当工件上的磨削加工着手进行或者当磨削加工完全结束时，工件15可以说变成了工件14。由此，用于装载和卸载的真正的时间对于周期时间而言，是微不足道的，仅是从装载位置到磨削位置的枢转时间。

在图3中示出根据图1的磨削机的区域的放大部分视图，磨削机示出具有夹紧的工件14的工件芯轴座10，其中，磨削盘4.1与工件发生接合，内磨削盘19.1为了在第二磨削芯轴座19上对孔14.3的内部面加以磨削而同样发生接合。在加工期间，如在图中所示那样，工件14被固定夹紧在夹紧卡盘12中。为了使纵向位置在夹紧卡盘12中精确取向并且确定，工件14贴靠在夹紧卡盘中的止挡环24中。在这时凭借这种参照平面，借助于工件芯轴10夹紧在夹紧卡盘12中并且受CNC控制地旋转驱动的工件14就其呈平坦的第一外部面14.1和不平坦的外部面14.4形式的外部轮廓而言，借助于磨削芯轴4上的经造型的外磨削盘4.1加以磨削。同时，利用借助于安装在第二磨削芯轴座17上的磨削芯轴19旋转驱动的内磨削盘19.1对工件14的孔14.3加以磨削。这两个加工步骤可以至少部分地或者也完全地同时执行。同时执行的情形当然仅当加工时间对于两个加工过程而言例如同样长时适用。对外部面14.1和14.4以及孔14.3在时间上并行的加工使得加工时间或周期时间缩短，进而工件成本降低。因为用于外磨削盘4.1以及用于内磨削盘19.1的驱动装置受CNC控制地执行，所以两个过程的加工只要对于一定的工件是有利的，就也部分或完全在时间上彼此错开地执行。这虽然加长了周期时间，但是出于对一定工件的磨削技术方面的考量，是完全有利的。

在图3中，在磨削时，内磨削盘19.1或磨削销的进给方向沿箭头30示出。但原则上也可以具有优点的是，进给方向沿相反的方向进行。这大大取决于磨削机的结构设计方案。通过这种措施，能够积极地充分利用磨削机的刚度数值和温度漂移，使得磨削效果进一步就精确度而言得到优化。

在其上将磨削芯轴19固定在第二磨削芯轴座17上的同一壳体上，也安装有优选呈夹紧顶尖形式的夹紧装置20，这在芯轴座17的以部分剖视图示出的区域中示出。夹紧顶尖自动地沿轴向推移(21)并且被旋转驱动。基于第二磨削芯轴座17沿其X2轴和Z2轴能够运动地设计可行方案，夹紧顶尖20相对于工件芯轴10的中轴10.1以其中轴20.1排成直线地取向，并且在这种位置中，就工件在空间中的放置位置而言与借助于带夹紧卡盘12的工件芯轴10的夹紧实现相同的夹紧。按照这种方式，能够实现工件加工的高精度，因为对于两种夹紧中的每一种，就其在夹紧状态中的中轴而言，都实现工件的相同位置。

利用内磨削盘19.1还有外磨削盘4.1的磨削最多利用CBN(立方氮化硼)衬片实现，其中，优选使用按照陶瓷方式键合的CBN衬片。当然也可以考虑其他磨削材料，例如刚玉或者CBN衬片的其他键合方式，其中，相应的优选的磨削衬片根据加工目的选定。

在图3中所示的夹紧顶尖20(具体为图中左侧)，在其设置用于将工件14本身夹紧在孔14.3中的端部区域上示出夹紧元件25，夹紧元件自由借助于磨削程序打开或闭合，也就是夹紧。在这种情况下，示出液压膨胀夹紧元件。这种液压膨胀夹紧元件通过加载液压流体而膨胀，以便激活夹紧。为了解除负荷，相应地降低液压流体的压力。当然也可以考虑其他夹紧元件，例如夹紧钳或者甚至是内夹紧卡盘，也就是机械卡盘。

在图4中，在结束了对工件14的平坦的和不平坦的外部面14.1、14.4以及孔14.3的内部面的成品加工之后结束，并且磨削芯轴座17借助于其以CNC控制的轴以如下方式移动，使得内磨削盘19.1平行于工件芯轴的中轴10.1以如下方式布置，使得夹紧顶尖20处在稍前于工件14的孔14.3之处，以便最后对应其轴向移位21地为了夹紧而能够被送入孔14.3中。工件芯轴10还有用于内磨削盘19.1的磨削芯轴19的几何形状在此以如下方式选定，使得在工件芯轴座与磨削芯轴19或内磨削盘19.1之间不发生干扰。

为了即便在内磨削盘19.1或磨削销中当将冷却润滑剂经工件芯轴10输入时，仍然获得冷却润滑剂的改善的分布，有利的是，给磨削销设有锥形的伸长部19.2。

在图5中，在这时相对于图4示出如下时刻，其中，夹紧顶尖20在其沿轴线移位21之后被送入孔14.3中，工件14在其中被夹紧。在此，夹紧以如下方式实现，夹紧顶尖20.1的中轴与工件芯轴10的中轴10.1精确地排成直线。在这时，工件利用工件芯轴10的夹紧卡盘12还有利用磨削芯轴座17的夹紧顶尖20可以说双重地夹紧。当工件14借助于夹紧顶尖20被完全夹紧在孔14.3中时，夹紧卡盘12可以与工件14分开，磨削芯轴座17沿其CNC控制的轴移动，具体而言在图5中朝右移动。

工件14被夹紧卡盘12变换夹紧和转交到夹紧卡盘20上的过程可以在工件芯轴10停住或旋转时实行。当与旋转中的工件芯轴10变换夹紧时，则夹紧顶尖20也必须以相同的转速和相同的转动方向旋转。由此，能够优化变换夹紧过程的时间。

当磨削芯轴座17已与工件14一起移动时(参见图6)，平坦的第二外部面14.2利用保持在所对应的磨削芯轴3上并且由其驱动的外磨削盘3.1加以磨削，因为工件14在这时成套、可靠而且精确地通过液压膨胀夹紧元件25以夹紧顶尖20夹紧在工件的内孔中。当工件被夹紧顶尖20夹紧，夹紧顶尖使工件发生旋转，这通过右侧的圆形标示的箭头示出，在外磨削盘3.1同样被驱动时，平坦的第二外部面14.2被磨削。内磨削盘19.1以其磨削芯轴19在所述位置中可以说朝向侧面移动，并且已经断开接合。

夹紧顶尖以如下方式设计，其圆分布误差一般仅表现为几微米。由此，根据这种方法以及利用这种磨削机在一部且为同一部磨削机上，按照对工件成套加工的方式从两方面制造出高精度的工件。

根据工件14的设计，当然也可行的是，在相对的平坦侧面14.2上可以磨削出不平坦的外部面。在这种情况下，例如替代直进刺入式磨削盘3.1，使用经造型的磨削盘，具体而言，呈图3中所示的外磨削盘4.1的类型。

在图7中，以放大的图示示出根据图6的加工情形，其中，平坦的第二外部面14.2附加地还要设有平台。利用平面磨削盘3.1当然也能够可靠地磨削平坦的外部面14.2的两部分。

在图8中，类似于图6地示出用于磨削平坦的第二外部面14.2的位置，但借助于的是外磨削盘3.1，外磨削盘按照直进刺入式磨削方法来使用。外磨削盘3.1则在相应的构造中，以其磨削芯轴3布置在第一磨削芯轴座2上(在这里未示出)。利用这种设计，也可以磨削相对的平坦侧面上的不平坦的外部面，也就是例如在工件的第二侧面上的圆柱形或锥形的分段，为此，所示的外磨削盘3.1或经造型的磨削盘根据其在图3中提出的实施方式使用，但是布置或进给的角度不同。相对的平坦侧面是按照直进刺入式磨削还是斜向刺入式磨削，这根据所要求的磨削目的以及当然还有工件14的几何形状而定。按照本发明的磨削机就此方面可以相应地个别地与工件和磨削目的相匹配，而无需设计不同于图1中所示的原理结构。

在图9中示出当借助于内磨削盘19.1磨削工件14的孔14.3时，磨削机的另一优选实施方式。出于概览考虑，外磨削盘4.1(参见图3)在这里取消。内磨削盘19.1设计为磨削顶尖并且具有两个磨削区域19.1.1和19.1.2，其具有不同的磨削衬片。在前的第一磨削衬片19.1.1用于对孔14.3的内部面执行预磨削，在后的第二磨削衬片19.1.2用于将孔磨削成成品。因为第二磨削衬片19.1.2的直径大于第一磨削衬片19.1.1的直径，所以在结束借助于第一磨削衬片19.1.1的预磨削之后，磨削芯轴座17连同磨削芯轴19横向于中轴对应X2轴地移动，将第二磨削区域19.1.2移入孔中，以便完成成品磨削。第一磨削区域19.1.1则伸入工件芯轴10内部的自由空间中。

一般来说，预磨削盘应当如下设计，预磨削盘距芯轴支承部最远。这种分两个部分的内磨削盘19.1主要用于如下情形，即当工件14的孔14.3例如具有提高的磨削过盈量或者出自预加工的磨削过盈量剧烈波动时。预磨削也可以根据应当削去何种材料而具有优点。

同样在这里，为了磨削成产品，磨削衬片19.1.2带有陶瓷方式键合的CBN，使得相应地实现了良好的表面质量和高精度。针对预磨削，同样可以利用陶瓷方式键合的CBN来进行磨削，但也可以使用具有电镀的CBN衬层的磨削衬片19.1.1。具有电镀的CBN的磨削盘一般具有较高的磨削效率，由此特别是适合于预磨削过程。在这种两个部分的内磨削盘19.1中，能够对磨削过程加以优化，并且在机器设计方案相同的情况下获得可实现的精度。

需要的是，冷却润滑剂26在磨削期间被输送给处在接合中的磨削盘19.1。根据这种实施例，冷却润滑剂26经工件芯轴10的内部输送并且导送给真正的磨削接合部。为了获得冷却润滑剂26改善的分布，前部、也就是内磨削盘19.1的预磨削区域19.1.1可以具有锥形的套头，用于改善冷却润滑剂26的分布。而不一定要存在这种锥形的套头。这种锥形的套头27设置在内磨削盘19.1的前端上的优点在于，当向磨削部位输入时，减小冷却润滑剂26的涡流，由此改善了对磨削区的冷却润滑剂供给进而改善磨削条件。这样，积极地影响磨削结果的精度和完成磨削的工件的表面质量。

在图10中示出类似于图9所示的另一优选实施方式，其中，内磨削盘19.1同样分两部分设有在前的第一磨削区域19.1.1和在后的第二磨削区域19.1.2。在前的第一磨削区域19.1.1具有比在后的第二磨削区域19.1.2更大的直径。第一磨削区域19.1.1明显比第二磨削区域19.1.2更窄地实施，因为利用预磨削区域19.1.1按照刮削磨削的方式磨削相对较大的过盈量，其中，CBN适当地用作磨削衬片。当结束预磨削时，内磨削盘19.1以如下程度以其第二磨削区域19.1移入空中，使得按照内圆磨削的方式，特别是还有刺入式磨削的方式，能够将孔磨削成成品。在此，第一磨削区域19.1.1以如下程度移入工件芯轴10内部的自由空间，使得第二磨削区域19.1.2可以借助于磨削芯轴19的X2轴，朝向孔14.3的需要磨削的内部面进给。

内磨削盘19.1的前部的第一磨削区域19.1.1同样具有锥形的套头27，所述套头用于使针对相应磨削接合部位的冷却润滑剂的分布更为均匀。

在夹紧卡盘12中在夹紧颚板上标示的箭头应当表示：夹紧卡盘将工件14保持在夹紧的状态中，直到需要磨削的面得到加工。

在预磨削的实施方案中，可以借助于以第一磨削区域19.1.1沿内磨削盘19.1的前移方向朝向夹紧卡盘12方向在夹紧的工件14上的预磨削来以如下方式优化工件上的磨削时间，磨削销19.1的“移入运动”已经用于预磨削。这种实施方案允许：能够以非常低的磨削过盈尺寸，利用内磨削盘19.1的第二磨削区域19.1.2实现成品磨削。由此能够在整体上优化孔14.3的整体磨削时间。

通过将(这里用于内磨削的)磨削芯轴座和夹紧装置整合成唯一的设备单元，针对需要高精度的夹紧装置将本来需要高稳定性的磨削芯轴的优点用于组合式单元的两个部分。

附图标记列表

1 机床

2 第一磨削芯轴座

3 磨削芯轴单元

3.1 外磨削盘

4 磨削芯轴单元

4.1 外磨削盘

5 用于磨削顶尖的校准芯轴(孔的磨削)

6 金刚石校准盘

7 X1-/Z1-CNC轴

8 B轴

9 工件芯轴座

10 工件芯轴

10.1 中轴

11 工件芯轴

11.1 中轴

12 夹紧卡盘

13 夹紧卡盘

14 工件

14.1 平坦的第一外部面

14.2 平坦的第二外部面

14.3 孔

14.4 不平坦的外部面

15 工件

16 用于磨削盘的校准芯轴(外磨削)

17 第二磨削芯轴座

18 X2-/Z2-CNC轴

19 磨削芯轴单元

19.1 内磨削盘/磨削销

19.1.1 第一磨削区域

19.1.2 第二磨削区域

19.2 锥形的伸长部

20 夹紧顶尖

20.1 中轴

21 轴向移位

22 送入带/送出带

23 转动单元

24 止挡环

25 夹紧元件

26 冷却润滑剂

27 内磨削盘的前部的锥形套头

30 进给方向

Claims (22)

1.一种磨削机，用于对具有中心孔(14.3)、平坦的外部面(14.1、14.2)和不平坦的外部面(14.4)的工件(14)进行成套加工，所述磨削机具有：第一磨削芯轴座(2)，带有用于加工外部面(14.1、14.2、14.4)的外磨削盘(3.1、4.1)；用于夹紧工件(14、15)的工件芯轴座(9)；以及第二磨削芯轴座(17)，带有用于加工孔(14.3)的内部面的内磨削盘(19.1)，其中，工件(14)在第一夹紧位置中能够被夹紧在工件芯轴座(9)的夹紧卡盘(12)中，以便对工件的朝向第二磨削芯轴座(17)指向的平坦的外部面中的至少一个第一外部面(14.1)和处在中轴(10.1)上的孔(14.3)进行加工，

其特征在于，

第二磨削芯轴座(17)承载夹紧装置(20)，夹紧装置关于其中轴(20.1)以如下方式移动，使得夹紧装置能够移入工件(14)的已经得到磨削的孔(14.3)中，工件(14)能够利用夹紧装置(20)在第二夹紧位置中被如下夹紧：第二夹紧位置中的夹紧装置(20)的中轴(20.1)与第一夹紧位置中的夹紧卡盘(12)的中轴(10.1)排成直线，两个夹紧位置至少在一些时段上同时存在，其中，借助于外磨削盘(3.1)在第二夹紧位置中，在松开第一夹紧位置之后，能够对朝向工件芯轴座(9)的方向指向的平坦的外部面中的至少一个第二外部面(14.2)加以磨削。

2.根据权利要求1所述的磨削机，其特征在于，夹紧装置(20)能够沿轴向、特别是以CNC控制的方式移动。

3.根据权利要求1或2所述的磨削机，其特征在于，夹紧装置(20)是被旋转驱动的夹紧顶尖。

4.根据权利要求3所述的磨削机，其特征在于，夹紧顶尖(20)具有液压膨胀的元件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的磨削机，其特征在于，第一磨削芯轴座(2)具有两个磨削芯轴单元(3、4)，所述两个磨削芯轴单元分别具有用于加工平坦的第一外部面(14.1)和平坦的第二外部面(14.2)的磨削盘(3.1、4.1)，其中，磨削芯轴单元(3、4)能够在X1和Z1轴方向(7)上移动，磨削芯轴座(2)能够围绕B轴(8)受CNC控制地移动。

6.根据权利要求5所述的磨削机，其特征在于，第一磨削芯轴座(2)具有校准芯轴(5)，所述校准芯轴带有用于校准内磨削盘(19.1)的金刚石校准盘(6)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的磨削机，其特征在于，布置在第二磨削芯轴座(17)上的磨削芯轴单元(19)在X1和Z2轴方向(18)上受CNC控制地移动。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的磨削机，其特征在于，工件芯轴座(9)具有两个工件芯轴(10、11)，所述两个工件芯轴分别具有夹紧卡盘(12、13)，夹紧卡盘彼此相对置地布置且借助于转动单元(23)从第一位置枢转到第二位置中，在第一位置中，能够至少对需要磨削的工件(14)的平坦的第一外部面(14.1)以及孔(14.3)加以磨削，在第二位置中，完成磨削的工件处在装载位置中。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的磨削机，其特征在于，第一和第二磨削芯轴座(2、17)分别布置在十字滑座上。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的磨削机，其特征在于，内磨削盘(19.1)和外磨削盘(3.1、4.1)能够被以如下方式受控地送入磨削接合中，使得至少是平坦的第一外部面(14.1)和孔(14.3)至少在一些时段上同时得到磨削。

11.一种用于在具有根据权利要求1至10中任一项所述的特征的磨削机上对具有中心孔(14.3)、平坦以及不平坦的外部面(14.1、14.2、14.4)的工件(14、15)进行成套磨削的方法，其中，夹紧在工具芯轴座(9)中的工件(14)首先在其第一外部面(14.1、14.4)上借助于外磨削盘(3.1、4.1)磨削，以及至少在某些时段上在时间上并行地在孔(14.3)中借助于内磨削盘(19.1)基本上磨削成成品，接下来，布置在承载内磨削盘(19.1)的磨削芯轴座(17)上的夹紧装置(20)被引入孔(14.3)中，至少在一些时段上在时间上与借助于工件芯轴座(9)的夹紧并行地同样固定夹紧工件(14)，方式为：工件芯轴座(9)的夹紧卡盘(12)的以及第二磨削芯轴座(17)上的夹紧装置(20)的中轴(10.1、20.1)彼此排成直线，之后，借助于工件芯轴座(9)的夹紧被松开，然后基本上与第一外部面(14.1)相对置的第二外部面(14.2)得到磨削。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，夹紧装置(20)以液压的方式受控地从其释放位置进入其夹紧位置，或者从其夹紧位置进入其释放位置。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，夹紧装置(20)以机械的方式、电的方式或者电磁的方式受控地从其释放位置进入其夹紧位置，或者从其夹紧位置进入其释放位置。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，工件芯轴座(9)将被装载的工件(15)枢转进入磨削位置中。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中，平坦的第一和不平坦的第二外部面(14.1、14.4)借助于经造型的磨削盘(4.1)基本上在时间上并行地得到磨削。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中，平坦的第二外部面(14.2)以直进刺入式方法得到磨削。

17.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中，平坦的第二外部面(14.2)和附加的不平坦的外部面借助于磨削盘(3.1)按照斜向刺入式磨削方法基本上在时间上并行地得到磨削。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中，冷却润滑剂(26)经工件芯轴座(9)的内部输送给内磨削盘(19.1)。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其中，冷却润滑剂在内磨削盘(19.1)上借助于内磨削盘(19.1)的一端上的锥形的构造而在孔中得到分布。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，其中，内磨削盘(19.1)对孔(14.3)以第一磨削区域(19.1.1)进行预磨削，以第二磨削区域(19.1.2)磨削成成品。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，内磨削盘(19.1)以第一磨削区域(19.1.1)借助于刺入式磨削的方法对孔(14.3)进行预磨削。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，内磨削盘(19.1)以第一磨削区域(19.1.1)借助于刮削式磨削的方法对孔(14.3)进行预磨削。