用于加工曲轴的端部的机械装置及方法

1.用于加工曲轴(5)的端部的机械装置，包括：
两个加工头(1，2)，即第一加工头(1)和第二加工头(2)，所述第一加工头(1)和所述第二加工头(2)被配置以用于加工所述曲轴(5)的端部；
两个加工操作台(3，4)，即第一加工操作台(3)和第二加工操作台(4)，所述第一加工操作台(3)和所述第二加工操作台(4)被配置以接收和固定至少一个所述曲轴(5)，所述第一加工操作台(3)和第二加工操作台(4)被布置在所述第一加工头(1)和所述第二加工头(2)之间，
和控制装置；
其特征在于，安装在所述第一加工操作台(3)的至少一个所述曲轴(5)被放置为与安装在所述第二加工操作台(4)的至少一个所述曲轴(5)平行并成180°，其中所述第一加工头(1)和所述第二加工头(2)被设计，以被定位成面向所述第一加工操作台(3)和所述第二加工操作台(4)的所述曲轴(5)的端部；
并且，所述控制装置被设计以指令布置在所述第一加工操作台(3)的至少一个所述曲轴(5)的第一端和第二端的加工，直到在所述曲轴的第一端获得轴头形结构(8)并且在所述第二端获得法兰结构(9)；指令将至少一个曲轴(5)装载并安装至所述第二加工操作台(4)；指令，当布置在所述第一加工操作台(3)的所述曲轴(5)的所述第一端的加工获得轴头形结构(8)时，加工布置在所述第二加工操作台(4)的至少一个所述曲轴(5)的第一端，直到获得法兰结构(9)；指令，当布置在所述第一加工操作台(3)的所述曲轴(5)的所述第二端的加工获得法兰结构(9)时，加工布置在所述第二加工操作台(4)的至少一个所述曲轴(5)的第二端，直到获得轴头形结构(8)；此时，所述第一加工操作台(3)的所述曲轴(5)已经完成加工，因此当布置在所述第二加工操作台(4)的至少一个所述曲轴(5)正被加工时，指令卸载和拆除所述第一加工操作台(3)的至少一个所述曲轴(5)，将至少一个新曲轴(5)装载和安装至所述第一加工操作台(3)；指令，当布置在所述第二加工操作台(4)的所述曲轴(5)的第二端被加工获得轴头形结构(8)时，加工布置在所述第一加工操作台(3)的至少一个所述曲轴(5)的第二端，直到获得法兰结构(9)；当布置在所述第二加工操作台(4)的所述曲轴(5)的第一端被加工获得法兰结构(9)时，指令加工布置在所述第一加工操作台(3)的至少一个所述曲轴(5)的第一端，直到获得轴头形结构(8)；此时，所述第二加工操作台(4)的所述曲轴(5)已经完成加工，因此当布置在所述第一加工操作台(3)的至少一个所述曲轴(5)正被加工时，指令卸载和拆除所述第二加工操作台(4)的至少一个所述曲轴(5)，将至少一个新曲轴(5)装载和安装至所述第二加工操作台(4)。
2.如权利要求1所述的用于加工曲轴(5)的端部的机械装置，其特征在于：所述第一加工头(1)和所述第二加工头(2)被配置成可以在三个正交轴方向移动。
3.如权利要求1所述的用于加工曲轴(5)的端部的机械装置，其特征在于：所述第一加工头(1)和所述第二加工头(2)被配置成可以从面向所述第一加工操作台(3)的位置向面向所述第二加工操作台(4)的位置移动，反之亦然。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的用于加工曲轴(5)的端部的机械装置，其特征在于：所述第一加工头(1)和所述第二加工头(2)包括刀具存放处(6)。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的用于加工曲轴(5)的端部的机械装置，其特征在于：所述第一加工操作台(3)和所述第二加工操作台(4)包括至少一个用于紧固所述曲轴(5)的紧固元件(7)。
6.如权利要求5所述的用于加工曲轴(5)的端部的机械装置，其特征在于：所述紧固元件(7)的至少一端是可移动的。
7.用于加工曲轴(5)的端部的方法，包括以下阶段：
1)加工布置在第一加工操作台(3)的至少一个曲轴(5)的第一端和第二端，直到所述第一端获得轴头结构(8)，所述第二端获得法兰结构(9)；
2)当布置在所述第一加工操作台(3)至少一个曲轴(5)正被加工时，在第二加工操作台装载和安装至少一个曲轴(5)；
3)当布置在所述第一加工操作台(3)的所述曲轴(5)的第一端被加工获得轴头结构(8)时，加工布置在所述第二加工操作台(4)的至少一个所述曲轴(5)的第一端，直到获得法兰结构(9)；
4)当布置在所述第一加工操作台(3)的所述曲轴(5)的所述第二端被加工获得法兰结构(9)时，加工布置在所述第二加工操作台(4)的至少一个所述曲轴(5)的第二端，直到获得轴头结构(8)；
5)当所述第一加工操作台(3)的所述至少一个曲轴(5)已经完成加工，布置在所述第二加工操作台(4)的至少一个所述曲轴(5)正被加工时，卸载并拆除所述第一加工操作台(3)的至少一个所述曲轴(5)，将至少一个新曲轴(5)装载和安装至所述第一加工操作台(3)；
6)当布置在所述第二加工操作台(4)的所述曲轴(5)的第二端被加工获得轴头结构(8)时，加工布置在所述第一加工操作台(3)的至少一个所述曲轴(5)的第二端，直到获得法兰结构(9)；
7)当布置在所述第二加工操作台(4)的所述曲轴(5)的第一端被加工获得法兰结构(9)时，加工布置在所述第一加工操作台(3)的至少一个所述曲轴(5)的第一端，直到获得轴头结构(8)；
8)当所述第二加工操作台(4)的所述至少一个曲轴(5)已经完成加工，布置在所述第一加工操作台(3)的至少一个所述曲轴(5)正被加工时，卸载并拆除所述第二加工操作台(4)的至少一个所述曲轴(5)，将至少一个新曲轴(5)装载和安装至所述第二加工操作台(4)。
8.如权利要求7所述的用于加工曲轴(5)的端部的方法，其特征在于：进一步包括重复所述阶段3)-8)。

用于加工曲轴的端部的机械装置及方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于机床领域，特别地，本发明涉及一种用于加工曲轴的端部的机械装置及方法，使用该种方式加工曲轴的端部能够减少停工期并最大限度地提高生产率。\n背景技术\n[0002] 加工曲轴的端部可以通过两种可选方式实现。\n[0003] 在例如汽车工业的行业中盛行高产量需求。在这些领域中，主要使用专用的自动生产线，其高效，但在用于适应所加工曲轴的特性变化方面灵活性很低。因此，生产率高，但是对于曲轴加工中的变化的灵活性低。\n[0004] 但是，在另一些使用加工中心的领域，能获得高度的灵活性，其对于所加工的曲轴的特性变化具有快速的适应性，但是生产率低。\n[0005] 自动生产线是这样一种机器，零件从一个操作台被运输至另一操作台，并在每一操作台用机组加工该零件的任一侧，对曲轴的端部进行具体操作，由此曲轴的端部以整体方式被加工。\n[0006] 在加工中心，一端首先被加工，变换刀具来实现不同的加工操作；使用盘来旋转该零件以将刀具定位成与曲轴的另一端面对，并变换刀具，对另一端进行加工操作。\n[0007] 在以上两种情况下，一旦完成对曲轴的加工，必须将其卸载并拆除，以便随后装载并安装新的曲轴。该工序的持续时间尽管比加工时间短，但是也是不容忽视的，并且在设计加工机械装置时应该被考虑。\n[0008] 目前，汽车领域已经发生了变革，其中，在保持同样高水平生产率的同时，要求低生产率方案的固有的灵活性，以使生产适应市场需求。\n[0009] 关于灵活性和生产率问题的方案应该考虑对曲轴的端部的加工是不对称的，即，第一曲轴端或轴头端的加工时间少于第二曲轴端或法兰端的加工时间。两个时间之间的关系是轴头端的加工时间是法兰端加工时间的75％。由于曲轴每一端加工时间的差异，导致了大量停工期的存在。此外，如前所述，进行卸载/拆除和装载/安装的时间也必须被考虑，以将其对加工的总持续时间的影响减至最低。\n[0010] 在现有技术中，没有已知的方案能够以这样的方式加工曲轴，其中，该方式能够使生产率相对于自动生产线基本上不减少，同时将停工期减至最低。\n发明内容\n[0011] 第一方面，本发明涉及一种用于加工曲轴的端部的机械装置，其包括：两个加工头，第一加工头和第二加工头，所述第一加工头和第二加工头被配置以加工曲轴的端部；以及两个加工操作台，第一加工操作台和第二加工操作台，所述第一加工操作台和第二加工操作台被配置以接收和固定至少一个曲轴。这些元件的配置方式是将第一和第二加工操作台布置在第一加工头和第二加工头之间。以该种方式，第一加工头将加工被布置在第一或者第二加工操作台的曲轴的第一端，第二加工头将加工所述曲轴的第二端。该机械装置包括控制装置，其负责操控第一和第二加工头以及第一和第二加工操作台。\n[0012] 根据本发明，安装在第一加工操作台的至少一个曲轴被平行布置，与安装在第二加工操作台的至少一个曲轴成180°，同样，第一加工头和第二加工头被定位成面向第一加工操作台和第二加工操作台的曲轴的端部。第一加工头和第二加工头根据所要加工的曲轴可以被移动，使其面向第一加工操作台或第二加工操作台的曲轴。\n[0013] 本发明中的机械装置配备有两个加工操作台，其中，曲轴组件将被布置在其上，这样，如果在固定于第一加工操作台的第一曲轴组件中，第一加工头加工法兰端，在布置于第二加工操作台的第二曲轴组件中，第二加工头也将加工法兰端。这样，将单个加工头交替用于加工轴头端和法兰端可以消除因为那些配置导致的停工期，其中在那些配置中，在开始加工新轴头端之前必须等待，直到法兰端的加工结束。\n[0014] 控制装置作用，使得机械装置运行如下。最初，控制装置指示借助通过第一和第二加工头对布置在第一加工操作台的至少一个曲轴的第一端和第二端分别进行加工，直到在第一端获得轴头结构，第二端获得法兰结构。与该工序并行，控制装置指令在第二加工操作台装载安装至少一个曲轴。以该种方式，第二加工操作台将准备好加工至少一个已经装载安装的曲轴。在由布置在第一加工操作台的第一加工头完成对曲轴的第一端的加工而获得轴头结构时，控制装置将继续指令第一加工头加工布置在第二加工操作台的至少一个曲轴的第一端，直到获得法兰结构。当第二加工头结束对布置在第一加工操作台的曲轴的第二端的加工而获得法兰结构时，控制装置将指令第二加工头对布置在第二加工操作台的至少一个曲轴的第二端进行加工，直到获得轴头结构。此时，在第一加工操作台不进行工作，因此，利用这一事实，控制装置将指令卸载或者拆除所述加工操作台中已经被加工的至少一个曲轴，并且在该加工操作台装载并安装至少一个新的曲轴。在第一加工操作台进行卸载，拆除，装载和安装的同时，第二加工操作台正在加工装载并安装至所述加工操作台的至少一个曲轴。本发明的机械装置的优点之一在于，可以对已加工和未加工的曲轴进行卸载、拆除、装载和安装，而不是必需同时加工曲轴。这样，卸载、拆除、装载和安装的时间不被计入加工时间内，因此，减少了总的曲轴加工时间。\n[0015] 当第二加工头对布置在第二加工操作台的曲轴的第二端的加工获得轴头形结构时，控制装置将指令第二加工头加工布置在第一加工操作台的至少一个曲轴的第二端，直到获得法兰结构。一旦第一加工头完成布置在第二加工操作台的曲轴的第一端的加工，获得法兰结构时，控制装置将指令第一加工头加工布置在第一加工操作台的至少一个曲轴的第一端，直到获得轴头结构。同时，在第二加工操作台不进行任何工作，因此，此时控制装置将指令进行第二加工操作台的至少一个曲轴的卸载和拆除，以及将新的曲轴装载和安装至第二加工操作台。当执行此操作时，在第一加工操作台，至少一个被布置在其中的曲轴正被加工。如前所述，可以卸载和拆除已加工曲轴以及装载和安装未加工的曲轴，而不需要将其所需时间计入加工曲轴所需的时间内，是本发明中的机械装置的优点之一。\n[0016] 此外，第一加工操作台和第二加工操作台可以是固定的操作台。这些操作台可以被紧固在底板上，并因此不可移动。\n[0017] 第一加工头和第二加工头可以被配置成在三个正交轴方向上移动。这些运动将沿着第一“X”轴，用于加工头从第一加工操作台到第二加工操作台的水平运动；沿着第二“Y”轴，用于加工头的垂直运动，进行刀具变换；并且沿着第三“Z”轴，用于刀具加工进给。\n[0018] 第一加工头和第二加工头可以包括刀具存放处。在所述存放处内，可以存放用于加工曲轴的端部的加工头可能需要的刀具。\n[0019] 第一加工操作台和第二加工操作台可以包括至少一个曲轴紧固元件。所述紧固元件的至少一端可以移动。这些紧固元件允许加工操作台紧固其端部需要加工的任何类型的曲轴。\n[0020] 第二方面，本发明涉及加工曲轴的端部的方法。所述方法包括，对布置在第一加工操作台的至少一个曲轴的第一端和第二端进行加工，直到在第一端获得轴头结构，在第二端获得法兰结构。如前所述，第一端的加工将比第二端的加工耗费较少的时间。\n[0021] 当在第一加工操作台进行加工时，至少一个曲轴将被装载和安装至第二加工操作台。曲轴的数量通常与在第一加工操作台正被加工的曲轴数量相同，通常为两个，但是具有一个、三个或者四个曲轴的其他结构也可以。\n[0022] 一旦布置在第一加工操作台的至少一个曲轴的第一端获得轴头结构，布置在第二加工操作台的至少一个曲轴的第一端将被加工，直到在第一端获得法兰结构。因此该加工方法经历从短时间的加工轴头结构到长时间的加工法兰结构。交替变换两种结构，能够平衡曲轴两端的加工时间，如后文所示。\n[0023] 一旦完成了布置在第一加工操作台的至少一个曲轴的第二端的加工，即，当在所述端获得法兰结构时，布置在第二加工操作台的至少一个曲轴的第二端将被加工，直到在该第二端获得轴头结构。\n[0024] 此时，对布置在第一加工操作台的至少一个曲轴不需要进行任何加工，因此，第一加工操作台的至少一个曲轴能被卸载或者拆除，并且新曲轴能够被装载和安装至第一加工操作台。因此，进行卸载或者拆除以及装载和安装新曲轴的操作，将不会中断生产流程，因为该操作发生的同时，第二加工操作台正加工布置在所述加工操作台的至少一个曲轴，由此，减小了停工期并提高了生产率。\n[0025] 与在第一加工操作台的至少一个曲轴的加工工序类似，当加工布置在第二加工操作台的曲轴的第二端获得轴头结构时，布置在第一加工操作台的至少一个曲轴的第二端将被加工，直到获得法兰结构。类似地，当加工布置在第二加工操作台的曲轴的第一端获得法兰结构时，布置在第一加工操作台的至少一个曲轴的第一端被加工，直到获得轴头结构。\n[0026] 最终，第二加工操作台的至少一个曲轴将被卸载和拆除，并且至少一个新曲轴被装载和安装在第二加工操作台。当将新曲轴被装载和安装在第一加工操作台时，将进行第二加工操作台的新曲轴的装载和安装，此时，布置在第一加工操作台的至少一个曲轴正在所述加工操作台被加工。因此，在进行卸载、拆除、装载和安装工作时，第一加工操作台的至少一个曲轴正被加工。用于这一工作的时间并未被计入加工工序中，因此减少了加工时间。\n事实上加工头交替加工具有不同加工时间的法兰结构和轴头结构的端部，也减小了所需的加工时间。\n[0027] 该方法可以被无限重复，以达到连续获得曲轴的目的。\n[0028] 如本发明说明书通篇所述，所述的机械装置及方法使得曲轴的端部的加工，特别是用于汽车工业的曲轴的端部的加工，以这样的方式进行，即该机械装置在任何时间都不保持空闲，因为其使每个加工头交替执行轴头结构和法兰结构的端部加工。这样，基本上提高了现有技术中已知的用于加工曲轴的端部的技术手段的生产率。此外，如前所述，进行已加工曲轴的卸载和拆除工作以及将新曲轴装载和安装至加工操作台的工作的同时，该机械装置在另一加工操作台加工曲轴。因此，这些任务并不代表加工工序的延迟，因为在一个加工操作台实施这些操作时，另一个加工操作台正在进行加工。\n附图说明\n[0029] 为了完善对本发明所进行的描述且为了帮助更好的理解本发明特点，附加一组附图作为说明书的一个整体的部分，其中下述是出于说明而非限制的目的：\n[0030] 图1示出了本发明的机械装置的平面图。\n[0031] 图2示出了本发明的机械装置的侧视图。\n[0032] 图3示出了两个加工头之一的正视图。\n[0033] 图4A-4E示出了由本发明中的机械装置执行的用于加工曲轴的阶段顺序。\n具体实施方式\n[0034] 参考附图，以下描述了组成本发明目标的用于加工曲轴的端部的机械装置的优选实施例。\n[0035] 图1示出了两个加工操作台，第一加工操作台3和第二加工操作台4。为了适用于不同类型的曲轴5及其不同的长度，这些紧固元件7中的至少一端是可移动的。安装在第一加工操作台3和第二加工操作台4的曲轴将被紧固，使其保持彼此平行布置并成180°定位，即，第一加工头1和第二加工头2都将被定位成面向其中一对曲轴5的法兰端9和面向另一对曲轴5的轴头端8。\n[0036] 图1也示出了两个加工头，第一加工头1和第二加工头2。两个加工头1，2分别具有刀具存放处6，这样，随时可以选择用于加工曲轴的端部所需的刀具。用于执行所述刀具变换的运动沿“Y”轴进行。所述加工头1，2可以沿“X”轴从加工操作台3，4中的一个移动至另一个。沿Z轴的运动进行曲轴加工。在图2和3中可以更详细地被观察到，在图2中示出Z轴，图3中示出X和Y轴。\n[0037] 图4A-4E示出了根据本发明所述的方法进行曲轴加工时，加工头1，2的连续布局。\n[0038] 在早期阶段，图4A中，第一加工头和第二加工头都正在加工布置在第一加工操作台3的两个曲轴5。这一加工的目标是在由第一加工头1加工的曲轴5的第一端获得轴头端8和在由第二加工头2加工的曲轴5的第二端获得法兰端9。\n[0039] 如前所述，在第二加工头2结束其操作前，第一加工头1将结束其操作。当第一加工头结束操作时，将移动至第二加工操作台4，以加工法兰端9。如图4B中所示，其中，第二加工头2继续加工布置在第一加工操作台3的曲轴5的法兰端9。第二加工操作台4的两个曲轴5必须在第一加工操作台3的曲轴5的轴头端8的加工完成之前相应地定位。\n[0040] 图4C描述了第二加工头2已经结束了对布置在第一加工操作台3的曲轴5的法兰端9的加工，并因此向第二加工操作台4移动，以加工第二加工操作台4的曲轴5的轴头端8。此时，第一加工操作台3的曲轴5已经完成加工，因此，当第二加工操作台4的曲轴5正被加工时，第一加工操作台3的曲轴5可以被拆除，并且重新放置并安装新曲轴，以在其上进行加工。\n[0041] 图4D示出了一旦第二加工操作台4上的曲轴5的轴头端8完成加工，第二加工头\n2向第一加工操作台3移动，以加工法兰端9。同时，第一加工头1结束第二加工操作台4上的曲轴5的法兰端9的加工。\n[0042] 图4E中完成了循环。在该图中，第一加工头1已经完成了第二加工操作台4的曲轴5的法兰端9的加工，因此移动至第一加工操作台3，以加工轴头端8。在向第一加工操作台3移动时，第二加工操作台4的两个曲轴5可以被拆除，由新曲轴替换，安装和装载新曲轴5。因此，在此最后阶段循环结束，这个过程可以连续进行以获得两对新曲轴5。\n[0043] 基于上述描述和附图，本领域技术人员能理解根据其优选实施例对本发明进行描述，但是在不偏离本发明请求保护的目标范围内，所述优选实施例中可以引入多个不同变换。