本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用于對多個工件的孔進行精密加工的方法以及一種用于執行該方法的機床單元。

背景技術：

在對工件的孔或襯套進行精準加工時，對本來的鉆削通常補充進行通過精密鉆削引起的精密加工和通過整平滑或滾光引起的超精密加工。為了精密鉆削使用精密鉆頭，其例如在AT 404 001 B中有所描述。整平滑可以借助整平滑刀具來進行，其例如在DE 10 2007 017 800 A1中公開。這種整平滑刀具具有球狀的整平滑體，其通過改型(Umformen)使待加工的表面，也就是說孔圓周壁部或襯套圓周壁部整平滑。

替選地，為了進行超精密加工可以使用滾光刀具，其如例如在WO 2012/107582中公開。在這種滾光刀具中，能轉動地支承的球體優選靜液壓地被壓向待加工的圓周面，從而通過改型來加工該圓周面。

在精密鉆削之后，經加工的表面仍具有一定的粗糙度，其尤其由刀刃幾何形狀、精密鉆削刀具的進給和轉速來決定。在隨后進行滾光時，(特別明顯表示出地)由于粗糙度構成的“凸部”朝凹部的方向改型，從而一方面減小了粗糙度并且另一方面使直徑稍微擴開。

在至今所公知的方法中，在通過精密鉆削的預加工之后進行孔直徑的測量。在經過精密加工的孔的直徑不在預先給定的公差之內的情況下，相應地進行對精密鉆削刀具的刀刃的校正。為了提高準確性，該校正只有在對多個經測定的工件進行分析之后才可以進行，其中，從這些測量結果中獲知趨勢并且進行相應的刀刃校正。

在該做法中成問題的是，在滾光時的直徑擴開尤其也與精密鉆削之后的粗糙度有關。因此，例如在刀刃磨損時提高了粗糙度，從而相應地在滾光時增大了直徑擴開。此外，尺寸精度在滾光時本身還有一定的不確定性，該不確定性仍在微米范圍內，該不確定性必須在預先鉆削時通過相應的公差來考慮到。

如上所實施地，因此在精密鉆削刀具的刀刃磨損時改變了表面結構，并且因此改變了由滾光所造成的擴開。這會導致的是，雖然在進行精密加工之后的測定表現出位于精密鉆削公差范圍之內的結果，但是在進行超精密加工(整平滑、滾光)之后，孔卻具有位于公差之外的直徑。在此尤其成問題的是，不能夠實現或只能夠困難地實現對滾光刀具的橫向進給，這是因為改型過程基本上通過靜液壓的壓力來決定，經由靜液壓的壓力使一個或多個球體向待加工的圓周面擠壓。

在WO 2008/009411 A1中公開了一種測量方法，在其中，在各個精密加工步驟之間，具體而言是精密鉆削加工與珩磨加工之間進行測量過程。

技術實現要素：

與之相應地，本發明的任務是，提供一種用于對孔進行精密加工的方法以及一種用于執行該方法的機床單元，通過它們在很少花費的情況下改善了孔的表面品質。

在方法方面，該任務通過權利要求1的特征來解決，而在機床單元方面通過權利要求9的特征來解決。

本發明的有利的改進方案是從屬權利要求的主題。

在根據本發明的用于對多個工件的孔進行精密加工的方法中，首先借助精密鉆削刀具/精密鉆頭進行對第一個工件的孔的精密鉆削。隨后，借助整平滑刀具或滾光刀具對孔進行超精密加工(整平滑或滾光)。只有在進行超精密加工之后才進行用于檢查工件的孔的尺寸精度的測量。在測定不處于預先給定的公差帶的范圍內的情況下，在對下一個工件進行加工之前對精密鉆頭的刀具調整進行校正。也就是說在這樣的后處理測量(Post-Prozess-Messung)中，依賴于超精密加工之后的測量結果來進行對精密鉆頭的調整，這背棄了開頭所述的在每次單個步驟之后進行測定的生產理念。在此，超精密加工優選被理解為通過改型，例如通過整平滑或滾光引起的加工。

表明的是，通過根據本發明的策略能夠使高水準的表面品質在整個制造過程期間于狹窄的界限內得以保持，從而不會出現開頭所述的在粗糙度方面的波動。

在本發明的實施例中設置的是，除了測量還執行對工件的光學檢查。該光學檢查也優選在超精密加工，優選整平滑/滾光之后且在對下一個工件進行加工之前進行。

經加工的工件可以是連桿、曲軸箱或工件的襯套。

對精密鉆頭的刀具調整在考慮整平滑、滾光時的擴開尺寸的情況下進行。

在本發明的實施例中，超精密加工優選通過滾光進行。

在本發明的變型方案中，除了在超精密加工之后進行測量之外，在超精密加工之前和精密鉆削之后的時間段內執行測量，然后相應地補償精密鉆削刀刃。因此，這不對工藝時間造成負擔。

當在超精密加工之后或在精密鉆削與超精密加工之間借助測量裝置來檢測孔的表面品質時，可以進一步改善制造品質。在此，獲知表征表面品質的參數，如例如粗糙度Ra或Rz，其中，這些結果也同樣可以引入到對刀刃的校正中。以該方式可以避免不準確性，這些不準確性(如上所實施地)由在經精密鉆削的孔的不同的粗糙度的情況下的不同的直徑擴開造成。

當在用于檢查孔的尺寸精度的測量步驟中使用了不僅檢測孔的直徑而且還檢測孔的與預先給定的孔形狀或預先給定的目標尺寸的軸向和徑向偏差的測量裝置時，可以進一步改善測量準確性。以該方式，可以在精密鉆削之后檢測孔的精確輪廓，并且可以通過對精密鉆削刀具的相應的驅控來補償可能的不期望的不準確性，如例如橢圓度或喇叭形狀。對此特別適用的是壓電精密鉆頭，經由該壓電精密鉆頭可以在精密鉆削期間補償這種尺寸偏差。這種壓電精密鉆頭例如在WO 2013/011072 A2中描述。

與之相應地，用于執行該方法的機床單元具有精密鉆削裝置、超精密加工裝置和集成的和/或外部的用于測定工件的測量站。如下這樣地設計機床單元的控制部，即，能夠依賴于測量單元的測量結果來對精密鉆削裝置進行調整。

優選地，如下這樣地實施控制部，即，也依賴于在整平滑時的擴開尺寸來進行對精密鉆削刀具的調整。

根據本發明的機床單元可以實施為具有測量裝置，其能夠實現對表面品質的檢測，例如對粗糙度參數，如Rz、Ra、Wt等的檢測。然后附加地依賴于這些所檢測到的表面品質來進行刀刃補償。

用于測定孔直徑的測量裝置可以如下這樣地構造，即，不僅檢測平均的孔直徑，而且也檢測與理想的柱體形狀的徑向和軸向的偏差。該測量裝置例如可以是塞規，其具有多個沿徑向和軸向方向分布的測量位置，這些測量位置例如能夠實現對各自的區域的感應測定。

與之相應地，機床單元的控制單元也可以被設計成用于能夠將前述的測量裝置的結果(表面品質或孔幾何形狀)引入到對精密鉆削刀具的驅控中。在此，例如可以進行刀刃補償，然而也能夠設想的是，改變精密鉆削刀具的進給或轉速，以便能夠調整所期望的表面品質并且/或者確保孔的尺寸精度。

機床單元優選實施為反向機器(Inversmaschine)，如其在WO 2013/038007 A2中有所描述。

附圖說明

下面結合示意性的圖示詳細闡述本發明的優選實施例。其中：

圖1示出用于對孔進行精密加工的方法步驟的原理圖；

圖2示出根據圖1的方法的變型方案；并且

圖3、4示出具有測量站的反向機床的視圖。

具體實施方式

圖1示出了用于說明根據本發明的用于對多個工件的孔，例如曲軸箱2的孔進行精密加工的方法的圖解。在中間示出了機床單元，其被構造為反向機器4。在根據反向設計的機床中，工件被引導為支承在機器框架上的工件。反向機器4具有至少一個精密鉆頭6或其他的適用于精密加工的刀具，其刀具刀刃8優選能夠沿徑向方向被調節，以便對曲軸箱2的孔10進行精密鉆削。該孔10首先根據傳統的加工方法，例如通過鉆削進行加工。此外，反向機器4實施有未示出的定心站，經由定心站在加工之前對工件2定心。

反向機器4還具有用于對孔10的被精密鉆削的圓周面進行超精密加工的滾光刀具12。反向機器4原則上可以實施有多個精密鉆頭和滾光刀具，從而相應地同時能夠加工多個工件。

在借助滾光刀具12對孔的圓周面進行超精密加工之后，將工件22輸送給測量站14(后處理測量)。該測量站14實施有測量裝置，以便測定孔10的尺寸精度。測量站14還實施有評估單元16(測量計算機)，在其中對測量值進行處理。如圖1中所示，測量站14可以附加地還實施有用于對工件或孔10進行光學檢查的站18。在各個站之間的運輸全自動地，例如借助適當的處理系統或機器人臂來進行。

經由評估單元16獲知的測量值與工件幾何形狀的預先給定的標定值作比較。在測量值與標定值有偏差的情況下，經由評估單元16獲知校正值，然后相應地經由機器控制部依賴于校正值來調節精密鉆削刀具6并且以該刀具調整來加工下一個工件或改變預先確定的工件數量。然后，又以前述的方式測定該工件或下一個、在改變了預先確定的工件數量之后出現的工件，并且必要時依賴于測量值對刀具進行調整。

與之相應地，在精密鉆削和超精密加工之后對刀具刀刃的校正基于在后處理測量中所獲知的數據來進行。在此，對精密鉆削刀具的調整依賴于孔在超精密加工時所出現的擴開來進行。該擴開尺寸在校正循環中被考慮，其中，力求在精密鉆削之后的直徑保持在公差窗口的上極限值之內，從而在滾光時改型較少的材料。

在圖1中所示的過程方式中，將用于光學檢查的站18集成到機器設計中。

圖2示出了如下變型方案，在其中，用于光學檢查的站18在未集成到反向機器中的獨特的SPC測量位上執行。除此之外，根據圖2的方法方式相應于圖1的那些方法方式，從而可以省略對圖2的進一步的闡述。

圖3和4示出了按照根據本發明的設計實施的機床的側視圖和俯視圖。該機床實施為反向機器4并且在最廣泛的意義下具有長方體形的框架，該框架圍攏工作空間20。在由框架梁所限界的界域處例如在一側布置有多個刀具22，如精密鉆削刀具6和滾光刀具12。工件被布置在至少能夠沿X和Y方向移行的工件載體24上，工件載體附加地還可以實施有至少一個旋轉軸線。

測量單元14和所配屬的評估單元16(測量計算機)被集成到機器設計中，并且經由測量單元和機床的共同的模塊信號連接。如所述的那樣，在反向機器4上至少設置有用于定心、精密鉆削、滾光和測量的站。顯然地，也可以設置有用于其他的加工步驟的刀具22。向反向機器4輸送工件和從中導出工件自動地進行。

在對這種反向機器的結構的另外的細節可以參考開頭所述的現有技術。

顯然地，也可以使用其他合適的用于對孔進行超精密加工的刀具，例如根據DE 10 2007 017 800 A1的整平滑刀具來代替滾光刀具。

如開頭所述，可以經由另外的(未示出的)測量裝置在精密鉆削之后或超精密加工(優選是滾光)之后緊接著檢測孔的表面品質，然后依賴于相應的測量結果(例如獲知趨勢之后)進行對精密鉆頭的驅控的相應的干預。因此例如執行刀刃補償(刀刃調節)。原則上也能夠設想到對進給和/或轉速的改變，以便保持預先確定的表面品質。表面品質例如可以由粗糙度參數Ra、Rz、Wt等來表示。

替選或附加地，如下這樣地實施測量裝置，即，沿軸向方向和徑向方向精確檢測孔的幾何形狀。

對此，例如可以使用塞規，塞規沿徑向方向和軸向方向具有多個測量位置，從而能夠檢測橢圓度、喇叭形狀或與理想的柱體形狀的其他的偏差。然后在精密鉆削中通過相應地驅控精密鉆頭，尤其是壓電精密鉆頭來補償這些偏差。

該測量裝置，例如測量探針可以是集成的或外部的用于測定工件的測量單元的一部分。

如開頭所述，除了在超精密加工之后的后處理測量之外，也可以在超精密加工之前和精密鉆削之后的時間段中執行測量，然后依賴于這些測量來執行對精密鉆削刀刃的補償。根據本發明的解決方案的重要優點是，不對工藝時間造成負擔地進行測量，從而能夠執行具有高效率的工件加工。

公開了用于對多個工件的孔進行精密加工的方法和機床單元，在其中，在精密鉆削加工和超精密加工，優選是滾光或整平滑之后進行后處理測量，并且依賴于該測量執行對精密鉆削刀具的調整。

附圖標記列表

2 曲軸箱

4 反向機器

6 精密鉆頭

8 刀具刀刃

10 孔

12 滾光刀具

14 測量站

16 評估單元

18 站

20 工作空間

22 刀具

24 工件載體