用于加工组件的加工单元和方法技术

公开一种用于加工组件(2)的加工单元(1)，特别是用于加工轴承组件的加工单元(1)，所述加工单元(1)包括工业机器人(4)、至少一个磨具(6)以及控制器(12)，其中，所述至少一个磨具(6)联接到所述工业机器人(4)，其中，所述控制器(12)被配置为控制所述至少一个磨具(6)的运动路径(S)，使得所述磨具(6)的接触在所述组件的表面(18)的法线方向上。的表面(18)的法线方向上。的表面(18)的法线方向上。

【技术实现步骤摘要】
用于加工组件的加工单元和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于加工组件的加工单元，特别是用于加工轴承组件的加工单元。本专利技术还涉及一种用于加工组件的方法，特别是用于加工轴承组件的方法。

技术介绍

[0002]精加工轴承组件(bearing component)的一个步骤是使用磨具来提供光滑的组件表面的加工(/机加工)(machining)。这通常使用在轴承组件的表面上运动的珩磨石来实现。根据组件的尺寸，该工序可能相当耗时。此外，珩磨石相对于组件表面的取向(/定向/方向)(orientation)可能变化，使得珩磨石的材料去除容量(capacity)没有使用至全容量，这也可能导致较长的加工时间。
[0003]此外，即使珩磨石的轻微错位，也可能导致较低或较高的去除率，导致组件表面不平整。通常，珩磨石的运动路径必须手动调整，并且在适应不同运动路径方面不太灵活，这也可能导致较长的总加工时间。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的目的在于提供一种改进的用于加工组件的加工单元，其还允许在组件的加工中具有更大的灵活性。
[0005]该目的通过根据技术方案1的用于加工组件(特别是轴承组件)的加工单元以及根据技术方案11的用于加工组件(特别是轴承组件)的方法来解决。
[0006]在下文中，提供一种用于加工组件(特别是轴承组件)的加工单元。所述加工单元包括工业机器人、至少一个磨具(/研磨工具)(abrasive tool)以及控制器，其中，所述至少一个磨具联接到所述工业机器人。例如，所述组件可以是大轴承组件(诸如直径大于400mm的轴承圈)，或者是小轴承组件(诸如具有较小直径的滚动元件)。优选的是，所述至少一种磨具是磨石(abrasive stone)或磨带(abrasive belt)。此外，所述至少一个磨具可以被构造为在干燥条件和/或潮湿条件下操作，在潮湿条件下，使用水基或油基的切削液。
[0007]为了对组件提供更有效和灵活的加工，控制器被配置为控制至少一个磨具的运动路径，使得磨具的接触在组件的表面几何形状的法线方向上。这允许精确且有效地去除组件表面上的多余材料。更特别地，控制至少一个磨具的运动路径使得磨具的接触在组件的表面几何形状的法线方向上具有以下优点：磨具始终在组件表面的限定取向(orientation)上，这避免磨具去除更多或更少的材料(取决于磨具与表面之间的接触角)。例如，根据待加工的表面，由加工单元制造的轴承组件(特别是大直径滚动轴承)可以具有小于0.5μm的算术平均表面粗糙度Ra，优选地，由加工单元制造的轴承组件(特别是大直径滚动轴承)可以具有在0.05μm与0.5μm之间的算术平均表面粗糙度Ra。然而，其他表面类型(诸如倒角)可以具有更广泛的要求。换言之，所描述的加工单元允许改善的表面质量，这也引起改善的轴承组件外观。此外，可以改善组件中的压缩残余应力(compressive residual stress)。而且，加工单元在适应不同运动路径方面提供高灵活性，这可以减少组件的总加
工时间。
[0008]根据本专利技术的另一实施方式，加工单元还包括载荷传感器，载荷传感器被配置为测量由至少一个磨具施加到组件上的载荷。这具有以下优点：可以实现均匀的材料去除。例如，载荷传感器可以被配置为测量在三个独立轴上施加的载荷，并且基于组件的表面几何形状从这三个载荷测量计算在组件表面的法线方向上施加的载荷。
[0009]优选的是，控制器被配置为基于测量的载荷来控制工业机器人和至少一个磨具的运动。例如，控制器可以控制工业机器人和至少一种磨具，使得由至少一种磨具施加到组件上的力是恒定的。优选地，连续测量载荷，并且控制器被配置为将测量的载荷与存储在控制器中的存储装置中的参考载荷进行比较，并调整(/调配/适配)(adapt)施加的载荷，使得测量的载荷与参考载荷之间的差小于预定的阈值。参考载荷可以通过实验预先确定。例如，阈值可以是参考载荷的1％。这具有以下进一步的优点：可以补偿由组件表面的曲率变化引起的施加载荷的变化。优选地，根据组件和待加工的表面，轴承组件表面的制造形式偏差(produced form deviation)小于15μm，优选地，轴承组件表面的制造形式偏差在0μm与15μm之间。
[0010]此外，控制器可以被配置为基于计算的至少一个磨具的精加工时间t
f
和/或测量的去除材料的量来确定加工何时结束，其中，t
f
被计算为待去除的体积V与材料去除率MRR的商，t
f
＝V/MMR，其中，材料去除率MRR被计算为至少一个磨具的比材料去除率容量(specific material removal rate capacity)Q'与轴向接触宽度w
a
的乘积，MRR＝Q'*w
a
，其中，V是待去除的体积。对于旋转对称轴承组件，V由以下公式确定：
[0011][0012]其中，S(x)是组件表面上的参数化的运动路径，Δ是待去除的材料宽度，A和B是运动路径的起点和终点。控制加工何时结束具有以下优点：不存在去除过多或过少材料的风险。由此，使加工过程更有效并且允许在更短的时间内获得具有改善的表面完整性和/或减小的制造形式偏差的轴承组件。更特别地，如果必须去除在先前操作中加工的表面纹理(texture)以设置新纹理，则可能发生“过少”或不充分的材料去除。
[0013]根据另一实施方式，加工单元还包括被构造为保持组件的保持件，其中，保持件被构造为使组件旋转，并且控制器还被配置为控制组件的转速。特别是，保持件可以直接旋转组件和/或可以间接旋转组件，例如通过旋转保持组件的固定装置(fixture)。例如，保持件本身可以被构造为旋转。优选的是，至少一个磨具的运动路径指向(/朝向)组件绕着其旋转的旋转轴线。
[0014]优选的是，至少一个磨具被构造为包含旋转运动和/或旋转，其中，控制器被配置为控制至少一个磨具的转速和/或旋转方向。例如，旋转运动可以是磨带的旋转或通过偏心使珩磨石(honing stone)摆动(oscillation)的旋转。
[0015]根据另一实施方式，控制器被配置为控制组件的转速和至少一个磨具的转速，使得至少一个磨具的转速与组件的转速之比不等于整数或半整数(half integer)。优选地，至少一个磨具的转速的误差小于目标值的
±
0.5％，和/或组件的转速的误差小于目标值的
±
0.5％。这允许减少在周向方向上可能由于叠加效应(superposition effect)而被或多或少地加工的区域的出现，这提高组件的精加工表面的整体质量。特别地，可以减小组件的
制造形式偏差和算术平均表面粗糙度Ra。更特别地，制造形式偏差可以小于15μm，优选地在0μm与15μm之间，并且加工表面的算术平均表面粗糙度Ra可以小于0.5μm，优选地在0.05μm与0.5μm之间。其他表面可以具有更广泛的要求。
[0016]根据另一实施方式，加工单元还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于加工组件(2)的加工单元(1)，特别是用于加工轴承组件的加工单元(1)，所述加工单元(1)包括工业机器人(4)、至少一个磨具(6)以及控制器(12)，其中，所述至少一个磨具(6)联接到所述工业机器人(4)，其特征在于，所述控制器被配置为控制所述至少一个磨具(6)的运动路径(S)，使得所述磨具(6)的接触在所述组件的表面(18)的法线方向上。2.根据权利要求1所述的加工单元(1)，其特征在于，所述加工单元(1)还包括载荷传感器(20)，所述载荷传感器(20)被配置为测量由所述至少一个磨具(6)施加到所述组件(2)的载荷。3.根据权利要求2所述的加工单元(1)，其特征在于，所述控制器(12)被配置为基于所测量的载荷控制所述工业机器人(4)以及所述至少一个磨具(6)的运动，特别是使得由所述至少一个磨具(6)施加到所述组件(2)的力是恒定的。4.根据前述权利要求中的任一项所述的加工单元(1)，其特征在于，所述控制器(12)被配置为基于计算的至少一个磨具(6)的精加工时间t
f
和/或测量的去除材料(24)的量来确定加工何时结束，其中，t
f
＝V/MMR并且MRR＝Q'*w
a
，其中，w
a
是所述至少一个磨具的轴向接触宽度，Q'是所述至少一个磨具的比材料去除率容量，其中，V是待去除的体积。5.根据前述权利要求中的任一项所述的加工单元(1)，其特征在于，所述加工单元(1)还包括被构造为保持所述组件(2)的保持件(14)，其中，所述保持件(14)被构造为使所述组件(2)旋转，并且所述控制器(12)还被配置为控制所述组件(2)的转速。6.根据前述权利要求中的任一项所述的加工单元(1)，其特征在于，所述至少一个磨具(6)被构造为包含旋转运动，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：