EP2844429A2 - Finishing method and finishing device for finish machining of rotationally symmetrical workpiece sections - Google Patents

Finishing method and finishing device for finish machining of rotationally symmetrical workpiece sections

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Publication number
EP2844429A2
EP2844429A2 EP13718186.3A EP13718186A EP2844429A2 EP 2844429 A2 EP2844429 A2 EP 2844429A2 EP 13718186 A EP13718186 A EP 13718186A EP 2844429 A2 EP2844429 A2 EP 2844429A2
Authority
EP
European Patent Office
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finishing
workpiece
tool
finish
force signal
Prior art date
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Granted
Application number
EP13718186.3A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP2844429B1 (en
Inventor
Philip UTSCH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Original Assignee
Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH filed Critical Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Publication of EP2844429A2 publication Critical patent/EP2844429A2/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2844429B1 publication Critical patent/EP2844429B1/en
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B35/00Machines or devices designed for superfinishing surfaces on work, i.e. by means of abrading blocks reciprocating with high frequency
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load

Definitions

  • the invention relates to a finishing method for finish machining a rotationally symmetrical workpiece section on a workpiece in accordance with the preamble of claim 1 and to a finishing device configured to carry out the method according to the preamble of claim 9.
  • Finishing which is also referred to as superfinishing, is a machining process with indefinite cutting edges. Finishing can be used to machine workpiece surfaces of rotationally symmetric or non-rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces such as crankshafts, camshafts, gear shafts or other components for power and working machines to produce a desired surface fine structure.
  • a finishing tool finishing stone or finishing tape set with granular cutting material is pressed against the peripheral surface to be machined.
  • the workpiece is rotated about its workpiece axis.
  • a relative movement between the workpiece and the finishing tool resting against the peripheral surface is simultaneously generated parallel to the workpiece axis.
  • the machined workpiece section can be, for example, a main bearing or a crank bearing of a crankshaft or a camshaft bearing.
  • finishing is a thermally neutral processing method in which no soft skin interspersed with microcracks or surface tensions arises. Finishing is often used after a grinding process as the last machining process of a process chain to remove the soft skin, re-exposing the original microstructure, increasing the support of the roughened surface structure, and improving the component geometry in terms of roundness and shortwave errors in the axial and circumferential directions.
  • Grinding is the last shaping machining operation.
  • the geometry of the grinding tool of the machine control is known, so that the workpiece can be contoured by grinding in accordance with the tool guidance effected by the machine control.
  • a prerequisite for this shaping is the regular dressing or calibration of the grinding tools.
  • the grinding process is usually not able to achieve the achievable by the finish surface properties.
  • the advantageous surface properties by finishing are achieved, for example, during strip finishing by pressing an abrasive finishing strip against the workpiece section to be machined by a pressing device with a suitably designed hard, soft and / or flexible mold insert with a defined pressing force (eg between 50 N and 500 N) becomes.
  • the pressing force is controlled, for example, by specifying the hydraulic pressure of a hydraulic actuator. Due to the resulting specific surface pressure between finishing belt and workpiece surface (usually between 0.05 and 2 N / mm 2 ), the desired material removal and a fine surface structure come about.
  • the strip finish machining is force-controlled and time-lapse controlled, so that the process result is, inter alia, a function of the pressing force and the process time.
  • the resulting geometry of the processing site is essentially derived from pre-processing, i. dependent on the upstream grinding process. Both in axial and in tangential orientation, the global geometric shape shape is maintained, only ripples of higher order in the tangential and axial directions can be reduced if necessary.
  • the grinding process must therefore be designed so that at the end of the grinding process no errors that can not be eliminated by finishing remain, for example undulations of small orders, which are also referred to as polygons.
  • One way to avoid form errors during grinding and to obtain the final global runout required at the end of the grinding process is to limit the feed parameters to relatively low values during grinding. As a result, a relatively long pre-processing time usually has to be accepted.
  • the invention has for its object to provide a generic method for finish machining, which allows cost optimization of the process chain grinding - Finishen at least the same final quality of the machined workpieces. It is a further object to provide a finishing device suitable for carrying out the method. To achieve this object, the invention provides a finishing method having the features of claim 1. Furthermore, a finishing device with the features of claim 9 is provided.
  • a force signal proportional to the pressing force is determined, and a feed path of the finishing tool is controlled during at least one phase of the finishing process in response to the force signal.
  • feed here refers to a working movement of the finishing tool in the direction of the workpiece section to be machined or, on reversal of the direction of movement, a return movement to remove the finishing tool from the workpiece section.
  • the finish machining can be used to a certain extent not only for improving the micro-shape resulting from the pre-processing steps, but also for improving the macro-shape
  • microform here refers primarily to those shape deviations that can also be improved by conventional finishing methods, in particular the roundness, the short-wave or height wavy shape error and roughness.
  • the term “macro-form” also refers to low-wave shape errors in the circumferential direction (polygons), which conventionally could not be improved by means of finishing.
  • closed-loop control the continuous feedback of an output variable to the input of a regulator (control device) takes place.
  • a control open loop control
  • Both the controller and the controller include a targeted influencing a variable to be influenced, which can be referred to in a controller as a "control variable” and a control as a "controlled variable”.
  • the position of the finishing tool is controlled as a variable to be influenced. Since this control takes place as a function of the (position-dependent) force signal, which is fed back to the control device, a position control or travel control of the feed motion is realized.
  • the effective contours and the position of the finishing tool for controlling the finishing device are known at least in the final stage of finishing.
  • the finishing tool is approached to the tool section by a feed movement guided in the direction of the workpiece section, the force signal is monitored during the feed movement, and a first workpiece contact, ie the first Touch contact between finishing tool and workpiece section, occurring jump detected in the force signal and processed to control the delivery.
  • a first workpiece contact ie the first Touch contact between finishing tool and workpiece section
  • the so-called polygons during a feed movement of the finishing tool the force signal is monitored and the feed movement is stopped in a first position to which the force signal reaches a pre-determined first threshold value, and finish machining is then continued with delivery stopped in the first position. Until reaching the first position, the finishing tool is thus moved (delivered) in the direction of the workpiece section to be machined. In this feed motion, the force signal increases when the finishing tool is in contact with the workpiece portion. This feed movement is stopped at a predetermined pressing force.
  • the force signal is monitored when stopped in the first position delivery and the feed movement is continued when the force signal reaches a predetermined second threshold, which is lower than the first threshold.
  • a predetermined second threshold which is lower than the first threshold.
  • the feed movement is continued in such a way that the finishing tool is delivered by a predefined Weginkrement to a second position.
  • the pressing force and the proportional force signal rise again.
  • the second position is then held as a rule until the force signal reaches a predefinable third threshold, which may correspond to the second threshold or may differ from this.
  • the incremental infeed of the finishing tool over certain path increments may be repeated one or more times until the desired macro-shape is made by finishing. This point in time can be detected, for example, by monitoring fluctuations in the force signal during the rotation of the workpiece. If the fluctuation range drops below a certain threshold, the control automatically recognizes that roundness of the workpiece section within the tolerances is eliminated.
  • the delivery of the pressing device or of the finishing tool is regulated such that the pressing force remains substantially constant.
  • Such a force-controlled process may, for example, follow the above-described incremental delivery for the reduction of non-circularities.
  • the position or the path of the finishing tool usually changes relatively uniformly and relatively slowly, so that over the entire circumference of the workpiece section uniform surface properties can be achieved.
  • a return movement of the finishing tool is automatically initiated.
  • the return movement can be initiated, for example, after a defined processing time or after a defined diameter reduction on the machined workpiece section.
  • the invention also relates to a finishing device for finish machining circumferential surfaces of substantially rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces, which is designed to perform, inter alia, the finishing method according to the invention.
  • the finishing device has a rotating device for rotating the workpiece about a workpiece axis.
  • an oscillation device is furthermore provided for generating an axially oscillating relative movement between the finishing tool and the workpiece parallel to the workpiece axis, which can preferably optionally be switched on or switched off.
  • at least one Finish nie is provided which has at least one movably mounted finishing arm, which carries a pressing device for pressing a cutting tool occupied with a finishing tool to a workpiece section to be machined.
  • a finish arm drive unit coupled to the finish arm is connected to a control device of the finishing device and can be actuated by the control device for generating working movement of the finish arm. The movement of the finish arm causes the feed motion of the finishing tool.
  • machine axis generally refers to a movable device which can be moved by at least one drive in at least one mechanical degree of freedom, for example a translatory machine axis or a rotary machine axis.
  • a device for generating a pressing force proportional force signal is provided.
  • the force signal can be determined, for example, by evaluating the motor current of the individual finish arm drive unit. It is also possible to provide in the force flow of the finishing arm a force sensor connected to the control device, which generates a force signal proportional to the pressing force, which can be processed by the control device.
  • the control device is configured to process the force signal and to control a feed path of the finishing tool in dependence on the force signal. In this way, the Zustellachse can be used by means of the Finisharm- drive unit, if necessary, in a force-controlled operation.
  • the finish arm drive unit is an electromechanical drive unit, which is preferably connected to a is equipped with an electric servo motor.
  • the servo motor together with a servo drive, forms a servo drive, which makes it possible to operate the servomotor in a closed loop.
  • the operation can be torque-controlled, speed-controlled or position-controlled, with the possibility of position-controlled operation also being used in the described finishing process.
  • the invention also relates to a finishing unit which can be used to construct a finishing machine according to the invention and / or which is suitable for carrying out the finishing method described in this application.
  • a finishing unit which can be used to construct a finishing machine according to the invention and / or which is suitable for carrying out the finishing method described in this application.
  • Finishechen new finishing machines can be built or existing conventional finishing machines of suitable configuration (machine bed, workpiece holder, etc.) to be converted to finishing machines according to the invention.
  • the Finishech has at least one movably mounted finishing arm, which carries a pressing device for pressing a cutting tool occupied with a finishing tool to a machined workpiece section, wherein when pressing a certain pressing force can be applied.
  • a finish arm drive unit coupled to the finish arm is present, which can be connected to a control device of the finishing machine to be built up and can be activated by the control device for producing working movements of the finish arm.
  • the finish arm drive unit is an electromechanical drive unit that is configured to remotely move the finish tool over the finish arm drive unit.
  • a device for generating a force signal proportional to the pressing force of the finishing tool is provided on the finishing unit. For this purpose, if necessary, a connection to the drive unit is sufficient, at which a voltage proportional to the motor current is tapped can.
  • a separate force sensor may be provided, for example, very close to the finishing tool in a pressing device.
  • the claimed invention can be used in band finishing as well as in finishing with the aid of hard finishing tools, e.g. for tapeless finishing using finishing stones.
  • Fig. 1 shows schematically an embodiment of a belt finishing machine for finishing peripheral surfaces of substantially rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces such as crankshafts or camshafts;
  • Fig. 2 shows an embodiment of a finishing unit adapted for processing a workpiece section coaxial with the axis of rotation of the workpiece;
  • FIG. 3 shows an embodiment of a pivotally mounted finisher unit, which is set up for the machining of a workpiece section rotating eccentrically about the axis of rotation of the workpiece;
  • Fig. 4 shows schematically a cross-section through a workpiece portion with a three-wave shape error during finish machining;
  • FIG. 5 shows an infeed / force-time diagram for a process variant of finishing processing for eliminating low-order ripples.
  • FIG. 1 schematically shows a finishing device 100 set up as a band finishing machine for finishing peripheral surfaces of substantially rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces such as crankshafts or camshafts.
  • the belt finishing machine shown is adapted for machining a workpiece 1 10 in the form of a crankshaft.
  • the machine bed 120 of the belt finishing machine is constructed as a 45 ° slant bed and carries on the sloping top essential mechanical components of the finishing machine.
  • the workpiece 1 10 is received with horizontal workpiece axis in a workpiece holding device.
  • a workpiece holding device This comprises a fixedly mounted on the machine bed headstock 130 and a horizontally movable towing position tailstock 140.
  • the workpiece is clamped between tips of the headstock and the tailstock.
  • the headstock includes a rotary drive for rotating the workpiece about its workpiece axis and an oscillation drive for generating a workpiece movement to the workpiece axis oscillating short stroke.
  • These drive units are connected to a numerical control device 180.
  • the workpiece can be rotated about its workpiece axis and at the same time be offset in an axially short-stroke oscillating motion with strokes in the order of a few millimeters.
  • the finishing device 100 has a plurality of juxtaposed finishing units 200, 300, which are mounted on guide rails of the machine frame.
  • the finishing units which may also be referred to as finish modules, are shown in detail in FIGS. 2 and 3.
  • the finishing units are each very narrow, in order to be able to process adjacent rotationally symmetrical workpiece sections at the same time.
  • a plurality of first finishing units 200 are provided for processing the main bearings located coaxially with the workpiece axis and a plurality of second finishing units 300 located therebetween for machining connecting rod bearings of the crankshaft that are eccentric to the workpiece axis.
  • only two finishing units 200, 300 are shown; in fact, a separate customized finishing unit is provided for each workpiece section to be machined (main bearing or stroke bearing).
  • FIG. 2 diagrammatically shows a first finishing unit 200, which is set up for processing a workpiece section located coaxially with the workpiece axis, that is, for example, a main bearing of the crankshaft.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a second finishing unit 300, which is set up for processing a connecting rod bearing or lifting bearing.
  • the finishing unit is pivotably mounted about a pivot axis 390 running parallel to the workpiece axis, so that the finishing unit can follow the eccentric movement of the stroke bearing during workpiece rotation.
  • Each of the finishing units has two processing arms (finishing arms or pressure arms) which are pivotably mounted about mutually parallel pivot axes such that their free ends point inwards in the direction of the workpiece to be machined or outwardly from the workpiece. piece away in the manner of a pair of pliers are pivotable.
  • the first finisher unit 200 in FIG. 2 is shown in a configuration in which the finish arms 210, 220 are pivoted outward to the open position.
  • FIG. 3 shows the finish arms 310, 320 in a machining configuration in which the machining tongs are closed.
  • FIG. 3 shows that section of the base element 330 in which the pivot bearings for the finish arms 310, 320 are mounted.
  • the first finish arm 310 is pivotable about the horizontal pivot axis 312, while the second finish arm 320 is pivotable about the pivot axis 322 parallel thereto.
  • a first gear segment 314 is fixedly mounted, which is pivotable with the finish arm.
  • a second gear segment 324 is mounted, which is pivotable with the second finish arm.
  • first finish arm 210 and the second finish arm 220 of the finishing unit 200 are also mechanically positively coupled with each other.
  • the belt finishing device effects the material removal on the workpiece by means of a machining tool in the form of a finishing belt 340, which is shown in fragmentary form in FIG.
  • a finishing belt conveyor not shown in detail, provides the finishing belt 340 which is withdrawn from a supply roll toward the entry side of the finishing unit and, after use, is fed from the exit side of the finishing unit to a spent finishing belt take-up roll.
  • the finishing tape 340 comprises a large extent incompressible, low-stretch polyester film, which is occupied on its front side facing the workpiece 342 with bonded granular cutting means.
  • Other types of finishing tapes are also usable, for example finishing tapes with cutting means on fabric underlay or finishing tapes with cutting means on paper underlay. Any conventional cutting means may be used, for example, ceramic cutting grains of alumina or silicon carbide, diamond cutting grains or cubic boron nitride cutting grains or the like.
  • an exchangeable pressing device 315 or 325 which is designed in each case for the cutting belt 340 covered with cutting means respectively to the machined peripheral surface of the workpiece section so that the finishing tape is pressed against the peripheral surface over a wrap angle of, for example, 120 ° to 150 ° and provided for the machining operation pressing force.
  • the finishing belt rests during the material-removing machining, so that the cutting speed required for material removal is produced exclusively by the rotational movement of the workpiece, possibly in combination with the superimposed axial oscillatory movement.
  • the finisher unit 200 has an electromechanical finish arm drive unit 250, which is connected to the control device 180.
  • the finish arm drive unit has a servomotor mounted on top of the base member 230 which directly engages, via a ball screw, an upwardly projecting lever arm 219 which is secured to and pivotable with the first finish arm 210. If the servo motor is driven in such a way that the spindle nut moves in the direction of the first finish arm 210, a closing movement of the finish arms is thereby produced. When the direction of rotation is reversed, the processing tongs are opened.
  • the finish arm drive unit 350 connected to the control device 180 is located on the rear side of the base element 330 opposite the finish arms 310, 320.
  • the spindle nut 352 of the ball screw pivots a transmission element 356 mounted pivotably on the base element during a movement in the axial direction of the spindle 354 rotated by the drive , which is coupled via a rigid rod 358 with the lever arm 319 on the first finish arm 310.
  • a backlash-free orthogonal transmission is provided, which makes it possible to attach the finish arm drive unit to the opposite of the finish arms back of the base member 330. The advantages of the play-free coupling between the electromechanical drive and the finish arms are retained.
  • the pivotable second finishing units 300 for the stroke bearings according to FIG. 3 are arranged alternately with the non-pivotable first finishing units 200 according to FIG. 2 for the main bearings next to one another.
  • the finish arm drive units are thus alternately once above the respective basic elements (in the finishing units for the main bearings) and at the rear end of the basic elements (in the finishing units for the rod bearings). This makes it possible to use finish arm drive units whose width is greater than the relatively narrow width of the basic elements of the finishing units.
  • commercially available servo drives of suitable power can be used, whereby a cost-effective design is possible.
  • Each servo drive of this drive system can be individually controlled by the control device.
  • To detect the motor current of the individual servo drives devices are provided whose output signals can be processed in the controller. Since the motor current when pressing the Finistechnikmaschinee to the workpiece surface varies depending on the pressure force generated, these output signals can be used as the pressing force proportional force signals for the control.
  • finishing device By means of the finishing device, it is possible to carry out finishing processes in which a force signal proportional to the pressing force of the finishing tool is determined and the feed path of the finishing tool is controlled during at least one phase of the finishing process in dependence on the force signal.
  • This makes it possible, inter alia, to perform a finishing process that allows global shape errors in the circumferential direction to be machined on the workpiece sections to reduce by the strip finishing, so perform a shaping processing within certain limits with the help of the strip finishing.
  • This makes it possible to reduce the machining accuracy requirements of an upstream grinding process, allowing processes involving grinding and downstream finish machining to be performed faster and more cost effectively than heretofore with at least the same end product quality.
  • FIG. 4 shows a cross section through a substantially rotationally symmetrical workpiece section 410 of a workpiece, which may be, for example, a crankshaft or camshaft.
  • the work piece section shown is a main bearing, which is centered to the workpiece axis 412.
  • the workpiece portion 410 is after completion of the pre-processing (by grinding) before a significant roundness error.
  • the workpiece portion has an approximately polygonal cross-sectional shape, which corresponds to a three-wave shape error, which is characterized in that the radius of the workpiece varies in the circumferential direction three times between a smallest radius R1 and a largest radius R2.
  • FIG. 4 the locally occurring on the circumference material increases compared to an ideal round shape (radius Ri) are shown hatched.
  • Reference numeral 440 denotes the finishing belt, which is supported by a pressing device with C-shaped recess (tool shell), which is not shown, and is pressed by means of this pressing device with its front side 442 for material removal against the peripheral surface 414 of the workpiece section.
  • the pressing force F acts essentially radially to the axis of rotation 412 of the workpiece section.
  • the feed path S of the band finishing tool is plotted as the reciprocal distance of the band finishing tool to the rotational axis 412 of the workpiece as a dotted line and the pressing force F of the band finishing tool on the circumferential surface of the workpiece portion as a solid line over time t.
  • the finishing process runs through successively four immediately consecutive process phases I, II, III and IV.
  • the start-up phase ends at time t1.
  • time t1 i. immediately at the beginning of Phase II, a first-time touch contact between the strip finishing tool and the workpiece takes place. This results in a jump in the force signal at time t1.
  • the tool feed (the feed motion) is stopped when the force signal reaches a first threshold F1 during this jump.
  • the band finishing tool so not delivered, but holds the reached position, which is referred to here as the first position P1.
  • the workpiece rotation and, if appropriate, the superimposed axial workpiece oscillation are not interrupted.
  • This first position P1 corresponds to a radial distance of the machining tool from the axis of rotation 412 which is greater than the smallest radius R1 and which is not or only slightly smaller than the larger radius R2.
  • the pressing force and the corresponding force signal slowly decrease. If the force signal reaches a predefinable second threshold value F2, which is the case in the example at time t2, the belt finishing tool is delivered by a predefined path increment AS. This delivery takes place in the time interval between times t2 and t3. As a result of this delivery, the force signal rises again.
  • the second position P2 reached after delivery about the path increment AS is then held again and the cycle of "sparking out", ie the preferred material removal at the outwardly protruding material tips, is repeated, albeit at already lower radii
  • This process phase lies between the times t3 and t4 in FIG. 5.
  • This incremental delivery and subsequent processing with stopped delivery and interrupted cut can be done once or, as in the example, repeated again. It is also a multiple repetition possible.
  • the phase of incremental delivery may e.g. after a predetermined number of repetitions or depending on an information acquired during operation (e.g., fluctuation width of the force signal falls below a predetermined threshold value).
  • a force-controlled processing phase follows the described process control (incremental travel delivery, at least initially interrupted cut).
  • the feed path S changes due to the very small Zeitspanvolumens in this constant travel phase usually only slightly.
  • the radial distance between the finishing tool and the axis of rotation 412 decreases slowly.
  • the material removal is terminated in the embodiment when a predefinable return condition occurs.
  • the retraction of the band finishing tool can be initiated, for example, after a defined processing time or after a defined diameter reduction.
  • the return movement is initiated at the time t5 controlled over the residence time. In this case, the pressing force F drops virtually instantaneously to zero and the material removal is completed.
  • a particular potential of the process control illustrated by way of example with reference to FIGS. 4 and 5 lies in the first possibility of improving shape errors of smaller orders in the circumferential direction.
  • advantages in the sensitive, force-controlled process control compared to conventional force-controlled and residence-time-controlled process control can be expected.
  • the novel finishing machine or the novel finishing units allow u.a. the described cascaded position and force control in the belt finishing.
  • a determination of the relative position of the temporary process intervention by means of the evaluation of the force signal, e.g. via motor current or external force sensor is possible.
  • Measurement and evaluation of the process force during position-controlled strip finishing are possible.
  • the position-controlled process control during strip finishing allows a so-called "spark-out" during strip finishing to eliminate global geometry maxima on the workpiece circumference.Other process options result from the possibility of a stepwise (incremental) infeed during strip finishing, possibly in conjunction with force-controlled strip finishing.
  • a ribbon finishing with constant process force by force control is also possible.
  • Corresponding process variants can be used if, instead of a finishing tape, a finishing stone is used as a finishing tool.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

In a finishing method for finish machining a rotationally symmetrical workpiece section on a workpiece, the workpiece is rotated for the finish machining about a workpiece axis and, in a workpiece section to be machined, a finishing tool equipped with cutting means is pressed with a contact pressure force against a circumferential surface of the workpiece section. In the process, a force signal proportional to the contact pressure force is determined, and a feed path of the finishing tool is controlled during at least one phase of the finishing method on the basis of the force signal.

Description

Beschreibung  description
Finishverfahren und Finishvorrichtung zur Finishbearbeitung rotations- symmetrischer Werkstückabschnitte  Finishing process and finishing device for finish machining of rotationally symmetrical workpiece sections
HINTERGRUND BACKGROUND
Die Erfindung bezieht sich auf ein Finishverfahren zur Finishbearbeitung eines rotationssymmetrischen Werkstückabschnitts an einem Werkstück gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf eine zur Durchführung des Verfahrens konfigurierte Finishvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9. The invention relates to a finishing method for finish machining a rotationally symmetrical workpiece section on a workpiece in accordance with the preamble of claim 1 and to a finishing device configured to carry out the method according to the preamble of claim 9.
Das Finishen, das auch als Superfinishen bezeichnet wird, ist ein spanendes Feinbearbeitungsverfahren mit unbestimmten Schneiden. Durch Finishen können Werkstückoberflächen von rotationssymmetrischen o- der nicht-rotationssymmetrischen Werkstückabschnitten an Werkstücken wie Kurbelwellen, Nockenwellen, Getriebewellen oder anderen Bauteilen für Kraft- und Arbeitsmaschinen zur Erzeugung einer gewünschten Oberflächenfeinstruktur bearbeitet werden. Beim Finishen wird ein mit körnigem Schneidmittel besetztes Finishwerkzeug (Finishstein oder Finishband) an die zu bearbeitende Umfangsfläche angedrückt. Zur Erzeugung der für den Materialabtrag erforderlichen Schnittgeschwindigkeit wird das Werkstück um seine Werkstückachse gedreht. Bei manchen Verfahrensvarianten des Finishens wird gleichzeitig eine parallel zur Werkstückachse oszillierende Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem an der Umfangsfläche anliegenden Finishwerkzeug erzeugt. Durch die Kombination der Rotationsbewegung des Werkstückes und der überlagerten Oszillationsbewegung kann ein so genanntes Kreuzschliffmuster erzeugt werden, wodurch die bearbeiteten Werkstückoberflächen z.B. als Laufflächen für Gleitlager oder Wälzlager oder dergleichen besonders geeignet sind. Bei dem zu bear- beiteten Werkstückabschnitt kann es sich beispielsweise um ein Hauptlager oder ein Hublager einer Kurbelwelle oder um ein Nockenwellenlager handeln. Finishing, which is also referred to as superfinishing, is a machining process with indefinite cutting edges. Finishing can be used to machine workpiece surfaces of rotationally symmetric or non-rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces such as crankshafts, camshafts, gear shafts or other components for power and working machines to produce a desired surface fine structure. When finishing, a finishing tool (finishing stone or finishing tape) set with granular cutting material is pressed against the peripheral surface to be machined. To produce the cutting speed required for the material removal, the workpiece is rotated about its workpiece axis. In some process variants of finishing, a relative movement between the workpiece and the finishing tool resting against the peripheral surface is simultaneously generated parallel to the workpiece axis. By combining the rotational movement of the workpiece and the superimposed oscillation movement, a so-called cross-cut pattern can be produced, whereby the machined workpiece surfaces are particularly suitable, for example as running surfaces for slide bearings or roller bearings or the like. In the case of The machined workpiece section can be, for example, a main bearing or a crank bearing of a crankshaft or a camshaft bearing.
Im Unterschied zum Schleifen ist das Finishen ein thermisch neutrales Bearbeitungsverfahren, bei dem keine mit Mikrorissen oder Oberflächenspannungen durchsetzte Weichhaut entsteht. Das Finishen wird häufig nach einem Schleifprozess als letztes spanabhebendes Bearbeitungsverfahren einer Prozesskette eingesetzt, um die Weichhaut zu entfernen, die ursprüngliche Gefügestruktur wieder freizulegen, den Traganteil der aufgerauten Oberflächenstruktur zu erhöhen und die Bauteilgeometrie bezüglich Rundheit und kurzwelligen Fehlern in Axialrichtung und Umfangsrichtung zu verbessern. In contrast to grinding, finishing is a thermally neutral processing method in which no soft skin interspersed with microcracks or surface tensions arises. Finishing is often used after a grinding process as the last machining process of a process chain to remove the soft skin, re-exposing the original microstructure, increasing the support of the roughened surface structure, and improving the component geometry in terms of roundness and shortwave errors in the axial and circumferential directions.
Das Schleifen ist dabei die letzte formgebende Bearbeitungsoperation. Beim Schleifen ist die Geometrie des Schleifwerkzeugs der Maschinensteuerung bekannt, so dass das Werkstück entsprechend der durch die Maschinensteuerung bewirkten Werkzeugführung durch Schleifen kon- turiert werden kann. Eine Voraussetzung für diese Formgebung ist das regelmäßige Abrichten oder Einmessen der Schleifwerkzeuge. Der Schleifprozess ist aber in der Regel nicht in der Lage, die durch die Finishbearbeitung erzielbaren Oberflächeneigenschaften zu erzielen. Grinding is the last shaping machining operation. During grinding, the geometry of the grinding tool of the machine control is known, so that the workpiece can be contoured by grinding in accordance with the tool guidance effected by the machine control. A prerequisite for this shaping is the regular dressing or calibration of the grinding tools. However, the grinding process is usually not able to achieve the achievable by the finish surface properties.
Die vorteilhaften Oberflächeneigenschaften durch Finishen werden z.B. beim Bandfinishen dadurch erreicht, dass ein abrasives Finishband durch eine Andrückeinrichtung mit einem geeignet ausgelegten harten, weichen und/oder flexiblen Werkzeugformeinsatz mit einer definierten Andrückkraft (z.B. zwischen 50 N und 500 N) gegen den zu bearbeitenden Werkstückabschnitt gedrückt wird. Dabei wird die Andrückkraft z.B. über Vorgabe des Hydraulikdrucks eines hydraulischen Aktors gesteuert. Durch die hieraus resultierende spezifische Flächenpressung zwischen Finishband und Werkstückoberfläche (in der Regel zwischen 0.05 und 2 N/mm2) kommen der gewünschte Materialabtrag sowie eine feine Oberflächenstruktur zustande. Die Bandfinishbearbeitung erfolgt kraft- und verweilzeitgesteuert, so dass das Prozessergebnis u.a. eine Funktion der Andrückkraft und der Prozesszeit ist. The advantageous surface properties by finishing are achieved, for example, during strip finishing by pressing an abrasive finishing strip against the workpiece section to be machined by a pressing device with a suitably designed hard, soft and / or flexible mold insert with a defined pressing force (eg between 50 N and 500 N) becomes. In this case, the pressing force is controlled, for example, by specifying the hydraulic pressure of a hydraulic actuator. Due to the resulting specific surface pressure between finishing belt and workpiece surface (usually between 0.05 and 2 N / mm 2 ), the desired material removal and a fine surface structure come about. The strip finish machining is force-controlled and time-lapse controlled, so that the process result is, inter alia, a function of the pressing force and the process time.
Die resultierende Geometrie der Bearbeitungsstelle ist dagegen im Wesentlichen von der Vorbearbeitung, d.h. vom vorgeschalteten Schleifpro- zess abhängig. Sowohl in axialer als auch in tangentialer Orientierung bleibt die globale geometrische Formgestalt erhalten, lediglich Welligkeiten höherer Ordnung in tangentialer und axialer Richtung können ggf. reduziert werden. The resulting geometry of the processing site, on the other hand, is essentially derived from pre-processing, i. dependent on the upstream grinding process. Both in axial and in tangential orientation, the global geometric shape shape is maintained, only ripples of higher order in the tangential and axial directions can be reduced if necessary.
Der Schleifprozess muss daher so ausgelegt sein, dass am Ende des Schleifprozesses keine durch Finishen nicht eliminierbaren Formfehler übrigbleiben, beispielsweise Welligkeiten kleiner Ordnungen, die auch als Polygone bezeichnet werden. Eine Möglichkeit, Formfehler während der Schleifbearbeitung zu vermeiden und die final geforderte globale Rundlaufgüte am Ende des Schleifprozesses zu erhalten, besteht darin, die Vorschubparameter bei der Schleifbearbeitung auf relativ geringe Werte zu begrenzen. Dadurch muss in der Regel eine relativ lange Vorbearbeitungszeit in Kauf genommen werden. The grinding process must therefore be designed so that at the end of the grinding process no errors that can not be eliminated by finishing remain, for example undulations of small orders, which are also referred to as polygons. One way to avoid form errors during grinding and to obtain the final global runout required at the end of the grinding process is to limit the feed parameters to relatively low values during grinding. As a result, a relatively long pre-processing time usually has to be accepted.
AUFGABE UND LÖSUNG TASK AND SOLUTION
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Finishbearbeitung bereitzustellen, das eine Kostenoptimierung der Prozesskette Schleifen - Finishen bei mindestens gleichbleibender Endqualität der bearbeiteten Werkstücke ermöglicht. Es ist eine weitere Aufgabe, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Finishvorrichtung bereitzustellen. Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Finishverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird eine Finishvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 9 bereitgestellt. Against this background, the invention has for its object to provide a generic method for finish machining, which allows cost optimization of the process chain grinding - Finishen at least the same final quality of the machined workpieces. It is a further object to provide a finishing device suitable for carrying out the method. To achieve this object, the invention provides a finishing method having the features of claim 1. Furthermore, a finishing device with the features of claim 9 is provided.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.
Bei einem Finishverfahren gemäß der beanspruchten Erfindung wird ein der Andrückkraft proportionales Kraftsignal ermittelt und ein Zustellweg des Finishwerkzeugs wird während mindestens einer Phase des Finishverfahrens in Abhängigkeit von dem Kraftsignal gesteuert. In a finishing method according to the claimed invention, a force signal proportional to the pressing force is determined, and a feed path of the finishing tool is controlled during at least one phase of the finishing process in response to the force signal.
Der Begriff „Zustellung" bezeichnet hierbei eine Arbeitsbewegung des Finishwerkzeugs in Richtung des zu bearbeitenden Werkstückabschnitts bzw., bei Umkehr der Bewegungsrichtung, eine Rückzugsbewegung zur Entfernung des Finishwerkzeugs vom Werkstückabschnitt. Für diese Bewegung ist bei der beanspruchten Erfindung eine Wegregelung bzw. eine Positionsregelung vorgesehen. Dadurch ist es möglich, durch die Finishbearbeitung am zu bearbeitenden Werkstückabschnitt auch Formfehler geringerer Ordnungen in Umfangsrichtung zu reduzieren. Die Finishbearbeitung kann hierdurch in gewissem Umfang nicht nur zur Verbesserung von der aus den Vorbearbeitungsstufen resultierenden Mikro- form genutzt werden, sondern auch zur Verbesserung der Makroform, also zur Formgebung. Der Begriff„Mikroform" bezieht sich hierbei in erster Linie auf diejenigen Gestaltabweichungen, die auch durch herkömmliche Finishverfahren verbessert werden können, insbesondere also die Rundheit, die kurzwelligen bzw. höherwelligen Formfehler sowie die Rauheit. Der Begriff „Makroform" bezieht sich dagegen auch auf niederwellige Formfehler in Umfangsrichtung (Polygone), die herkömmlich mittels Finishen nicht verbessert werden konnten. Bekanntlich findet bei einer Regelung (closed loop control) die fortlaufende Rückkopplung einer Ausgangsgröße auf den Eingang eines Reglers (Regeleinrichtung) statt. Bei einer Steuerung (open loop control) fehlt eine derartige Rückkopplung. Sowohl die Steuerung als auch die Regelung umfassen eine gezielte Beeinflussung einer zu beeinflussenden Größe, die bei einer Steuerung als„Steuergröße" und bei einer Regelung als„Regelgröße" bezeichnet werden kann. Bei der beanspruchten Erfindung wird die Position des Finishwerkzeugs als zu beeinflussende Größe gesteuert. Da diese Steuerung in Abhängigkeit vom (positionsabhängigen) Kraftsignal erfolgt, welches an die Steuereinrichtung rückgekoppelt wird, wird eine Positionsregelung bzw. Wegregelung der Zustellbewegung realisiert. The term "infeed" here refers to a working movement of the finishing tool in the direction of the workpiece section to be machined or, on reversal of the direction of movement, a return movement to remove the finishing tool from the workpiece section. As a result, it is also possible to reduce shape errors of lesser orders in the circumferential direction by the finish machining on the workpiece section to be machined, whereby the finish machining can be used to a certain extent not only for improving the micro-shape resulting from the pre-processing steps, but also for improving the macro-shape The term "microform" here refers primarily to those shape deviations that can also be improved by conventional finishing methods, in particular the roundness, the short-wave or height wavy shape error and roughness. By contrast, the term "macro-form" also refers to low-wave shape errors in the circumferential direction (polygons), which conventionally could not be improved by means of finishing. As is known, in closed-loop control, the continuous feedback of an output variable to the input of a regulator (control device) takes place. In a control (open loop control) lacks such feedback. Both the controller and the controller include a targeted influencing a variable to be influenced, which can be referred to in a controller as a "control variable" and a control as a "controlled variable". In the claimed invention, the position of the finishing tool is controlled as a variable to be influenced. Since this control takes place as a function of the (position-dependent) force signal, which is fed back to the control device, a position control or travel control of the feed motion is realized.
Da ein gewisser Anteil der Formgebung von der Vorbearbeitung durch Schleifen in Richtung der Finishbearbeitung verlagert werden kann, können die Anforderungen an die durch Schleifen erzielbare Formgenauigkeit reduziert werden. Somit ist auch eine Reduzierung der Vorbearbeitungszeiten möglich, die heute einen erheblichen Anteil der Wertschöpfungskette der durch Schleifen und Finishen bearbeiteten Bauteile ausmachen. Dadurch kann sich eine Kostenersparnis für die gesamte Prozesskette ergeben, an deren Ende das Schleifen und das nachgeschaltete Finishen stehen. Since a certain proportion of the shaping can be shifted from the pre-machining by grinding in the direction of the finish machining, the requirements for the form accuracy obtainable by grinding can be reduced. Thus, a reduction of the pre-processing times is possible, which today make up a significant proportion of the value added chain of the components processed by grinding and finishing. This can result in a cost savings for the entire process chain, at the end of which the grinding and the downstream finishing are.
Für eine gezielte Formgebung durch Finishen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die wirksamen Konturen und die Position des Finishwerkzeugs für die Steuerung der Finishvorrichtung zumindest in der Endphase der Finishbearbeitung bekannt sind. Um dies zu erreichen, ist bei manchen Verfahrensvarianten vorgesehen, dass das Finishwerkzeug vor Beginn der Finishbearbeitung durch eine in Richtung des Werkstückabschnitts geführte Zustellbewegung an den Werkzeugabschnitt angefahren wird, das Kraftsignal während der Zustellbewegung überwacht wird und ein beim ersten Werkstückkontakt, also beim ersten Berührungskontakt zwischen Finishwerkzeug und Werkstückabschnitt, auftretender Sprung im Kraftsignal detektiert und zur Steuerung der Zustellung verarbeitet wird. Durch diese Auswertung des Kraftsignals im Sinne einer Anfahrerkennung wird die Position des erstmaligen Werkzeugkontakts mit dem Werkstück detektiert, so dass die Werkzeugposition relativ zum Werkstück ab diesem Zeitpunkt bzw. ab dieser Werkzeugposition für die Steuerung bekannt ist. Die nachfolgenden Phasen der Finishbearbeitung können in Abhängigkeit dieser Referenzierung gesteuert werden. So ist es möglich, sowohl mit Bandfinishwerkzeugen als auch mit Finishsteinen eine formgebende Finishbearbeitung zu realisieren, ohne dass vor der Bearbeitung die Geometrie des Finishwerkzeugs bekannt sein muss. For a targeted shaping by Finishen, it is considered advantageous if the effective contours and the position of the finishing tool for controlling the finishing device are known at least in the final stage of finishing. In order to achieve this, it is provided in some method variants that the finishing tool is approached to the tool section by a feed movement guided in the direction of the workpiece section, the force signal is monitored during the feed movement, and a first workpiece contact, ie the first Touch contact between finishing tool and workpiece section, occurring jump detected in the force signal and processed to control the delivery. As a result of this evaluation of the force signal in the sense of a start-up detection, the position of the first-time tool contact with the workpiece is detected, so that the tool position relative to the workpiece is known from this point in time or from this tool position for the control. The subsequent stages of finish machining can be controlled in dependence on this referencing. Thus, it is possible to realize a shaping finish machining both with band finishing tools and with finishing stones without having to know the geometry of the finishing tool prior to machining.
Bei einer Verfahrensvariante, die bei der Beseitigung von Formfehlern niedriger Ordnungen, den sogenannten Polygonen, besonders vorteilhaft sein kann, wird während einer Zustellbewegung des Finishwerkzeugs das Kraftsignal überwacht und die Zustellbewegung in einer ersten Position angehalten, an das Kraftsignal einen vorab vorgebbaren ersten Schwellwert erreicht, und die Finishbearbeitung wird dann bei in der ersten Position angehaltener Zustellung weitergeführt. Bis zum Erreichen der ersten Position wird das Finishwerkzeug somit in Richtung des zu bearbeitenden Werkstückabschnitts bewegt (zugestellt). Bei dieser Zustellbewegung steigt das Kraftsignal an, wenn das Finishwerkzeug in Kontakt mit dem Werkstückabschnitt steht. Diese Zustell bewe- gung wird bei einer vorbestimmten Andrückkraft gestoppt. Da die Werkstückdrehung und eine gegebenenfalls zusätzlich vorgesehene relative Oszillationsbewegung zwischen Werkstück und Finishwerkzeug in Axialrichtung weiterlaufen, findet ein Materialabtrag vorwiegend in den Bereichen statt, wo die höchste Andrückkraft auftritt. Hierdurch werden radial zur Werkstückachse weiter außerhalb liegende Umfangsabschnitte im Vergleich zu weiter innerhalb liegenden Umfangsabschnitten stärker ab- getragen, so dass Radienunterschiede reduziert werden und die Rundheit verbessert wird. In a variant of the method, which can be particularly advantageous in eliminating form errors of lower orders, the so-called polygons, during a feed movement of the finishing tool the force signal is monitored and the feed movement is stopped in a first position to which the force signal reaches a pre-determined first threshold value, and finish machining is then continued with delivery stopped in the first position. Until reaching the first position, the finishing tool is thus moved (delivered) in the direction of the workpiece section to be machined. In this feed motion, the force signal increases when the finishing tool is in contact with the workpiece portion. This feed movement is stopped at a predetermined pressing force. Since the workpiece rotation and an optionally additionally provided relative oscillatory movement between the workpiece and the finishing tool continue in the axial direction, a material removal takes place predominantly in the areas where the highest pressure force occurs. As a result, circumferential sections located radially outside the workpiece axis become more pronounced in comparison to peripheral sections located further inside. supported so that radii differences are reduced and the roundness is improved.
Vorzugsweise wird das Kraftsignal bei in der ersten Position angehaltener Zustellung überwacht und die Zustellbewegung wird fortgesetzt, wenn das Kraftsignal einen vorgebbaren zweiten Schwellwert erreicht, der niedriger als der erste Schwellwert ist. Die oben beschriebene Bearbeitung bei in der ersten Position angehaltenem Vorschub führt zu einem bevorzugten Materialabtrag in den am weitesten nach außen stehenden Bereichen, wodurch allmählich die Andrückkraft absinkt. Ist der zweite Schwellwert für das Kraftsignal erreicht, wird die Zustellung fortgesetzt, so dass die Andrückkraft danach wieder zunimmt und ein weiterer Materialabtrag erfolgen kann. Dabei wird dann weiteres Material abgetragen, bevorzugt wiederum in den weiter außen stehenden Bereichen, sofern solche noch vorhanden sind. Preferably, the force signal is monitored when stopped in the first position delivery and the feed movement is continued when the force signal reaches a predetermined second threshold, which is lower than the first threshold. The processing described above with feed stopped in the first position leads to a preferred removal of material in the outermost regions, whereby the pressing force gradually decreases. If the second threshold value for the force signal is reached, the delivery is continued, so that the pressure force then increases again and a further removal of material can take place. In this case, further material is removed, preferably again in the areas further out, if such are still present.
Vorzugsweise wird die Zustellbewegung in der Weise fortgesetzt, dass das Finishwerkzeug um ein vordefiniertes Weginkrement bis in eine zweite Position zugestellt wird. Dadurch steigen die Andrückkraft und das dazu proportionale Kraftsignal wieder an. Die zweite Position wird dann in der Regel so lange gehalten, bis das Kraftsignal einen vorgebbaren dritten Schwellwert erreicht, der dem zweiten Schwellwert entsprechen kann oder sich von diesem unterscheiden kann. Preferably, the feed movement is continued in such a way that the finishing tool is delivered by a predefined Weginkrement to a second position. As a result, the pressing force and the proportional force signal rise again. The second position is then held as a rule until the force signal reaches a predefinable third threshold, which may correspond to the second threshold or may differ from this.
Die schrittweise Zustellung des Finishwerkzeugs über gewisse Weg- inkremente kann einmal oder mehrfach wiederholt werden, bis die gewünschte Makroform durch Finishen hergestellt ist. Dieser Zeitpunkt kann beispielsweise dadurch detektiert werden, dass Schwankungen im Kraftsignal während der Drehung des Werkstücks überwacht werden. Wenn die Schwankungsbreite unter einen gewissen Schwellwert sinkt, erkennt die Steuerung automatisch, dass Unrundheiten des Werkstückabschnitts im Rahmen der Toleranzen beseitigt sind. Bei manchen Verfahrensvarianten wird während mindestens einer Konstantkraftphase die Zustellung der Andrückeinrichtung bzw. des Finishwerkzeugs derart geregelt, dass die Andrückkraft im Wesentlichen konstant bleibt. Ein solcher kraftgeregelter Prozess kann sich beispielsweise an die oben beschriebene inkrementale Zustellung zur Reduzierung von Unrundheiten anschließen. Bei einer Bearbeitung mit konstanter Andrückkraft ändert sich die Position bzw. der Weg des Finishwerkzeugs in der Regel relativ gleichmäßig und relativ langsam, so dass über den gesamten Umfang des Werkstückabschnitts gleichmäßige Oberflächeneigenschaften erzielt werden können. The incremental infeed of the finishing tool over certain path increments may be repeated one or more times until the desired macro-shape is made by finishing. This point in time can be detected, for example, by monitoring fluctuations in the force signal during the rotation of the workpiece. If the fluctuation range drops below a certain threshold, the control automatically recognizes that roundness of the workpiece section within the tolerances is eliminated. In some variants of the method, during at least one constant force phase, the delivery of the pressing device or of the finishing tool is regulated such that the pressing force remains substantially constant. Such a force-controlled process may, for example, follow the above-described incremental delivery for the reduction of non-circularities. When machining with a constant pressure force, the position or the path of the finishing tool usually changes relatively uniformly and relatively slowly, so that over the entire circumference of the workpiece section uniform surface properties can be achieved.
Vorzugsweise wird bei Eintritt einer vorgebbaren Rückfahrbedingung eine Rückfahrbewegung des Finishwerkzeugs automatisch eingeleitet. Es erfolgt somit eine Zustellung in entgegen gesetzter Richtung. Die Rückfahrbewegung kann beispielsweise nach einer definierten Bearbeitungszeit oder nach einer definierten Durchmesserreduzierung am bearbeiteten Werkstückabschnitt eingeleitet werden. Preferably, when a predefinable return condition occurs, a return movement of the finishing tool is automatically initiated. There is thus a delivery in the opposite direction. The return movement can be initiated, for example, after a defined processing time or after a defined diameter reduction on the machined workpiece section.
Die Erfindung betrifft auch eine Finishvorrichtung zur Finishbearbeitung von Umfangsflächen im Wesentlichen rotationssymmetrischer Werkstückabschnitte an Werkstücken, die dafür eingerichtet ist, unter anderem das erfindungsgemäße Finishverfahren durchzuführen. Die Finishvorrichtung hat eine Dreheinrichtung zur Drehung des Werkstücks um eine Werkstückachse. In der Regel ist weiterhin eine Oszillationseinrichtung zur Erzeugung einer axial oszillierenden Relativbewegung zwischen Finishwerkzeug und Werkstück parallel zur Werkstückachse vorgesehen, die vorzugsweise optional zugeschaltet oder abgeschaltet werden kann. Weiterhin ist mindestens eine Finisheinheit vorgesehen, die mindestens einen beweglich gelagerten Finisharm aufweist, der eine Andrückeinrichtung zum Andrücken eines mit Schneidmittel besetzten Finishwerkzeugs an einen zu bearbeitenden Werkstückabschnitt trägt. Eine mit dem Finisharm gekoppelte Finisharm-Antriebseinheit ist an eine Steuereinrichtung der Finishvorrichtung angeschlossen und ist durch die Steuereinrichtung zur Erzeugung von Arbeitsbewegung des Finisharms ansteuerbar. Die Bewegung des Finisharms verursacht die Zustellbewegung des Finishwerkzeugs. The invention also relates to a finishing device for finish machining circumferential surfaces of substantially rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces, which is designed to perform, inter alia, the finishing method according to the invention. The finishing device has a rotating device for rotating the workpiece about a workpiece axis. In general, an oscillation device is furthermore provided for generating an axially oscillating relative movement between the finishing tool and the workpiece parallel to the workpiece axis, which can preferably optionally be switched on or switched off. Furthermore, at least one Finisheinheit is provided which has at least one movably mounted finishing arm, which carries a pressing device for pressing a cutting tool occupied with a finishing tool to a workpiece section to be machined. A finish arm drive unit coupled to the finish arm is connected to a control device of the finishing device and can be actuated by the control device for generating working movement of the finish arm. The movement of the finish arm causes the feed motion of the finishing tool.
Die Eignung zur Durchführung des Verfahrens ergibt sich unter anderem dadurch, dass das Finishwerkzeug über die Finisharm-Antriebseinheit weggeregelt bzw. positionsgeregelt bewegt werden kann. Es wird also eine weggeregelte bzw. positionsgeregelte Maschinenachse bereitgestellt, die das Finishwerkzeug gegen die Bearbeitungsstelle drückt. Der Begriff„Maschinenachse" bezeichnet allgemein eine bewegliche Einrichtung, die durch mindestens einen Antrieb in mindestens einem mechanischen Freiheitsgrad bewegt werden kann. Es kann sich z.B. um eine translatorische Maschinenachse oder um rotatorische Maschinenachse handeln. The suitability for carrying out the method results inter alia from the fact that the finishing tool can be moved away via the finish arm drive unit or moved in a position-controlled manner. Thus, a position-controlled machine axis is provided which presses the finishing tool against the machining point. The term "machine axis" generally refers to a movable device which can be moved by at least one drive in at least one mechanical degree of freedom, for example a translatory machine axis or a rotary machine axis.
Weiterhin ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines der Andrückkraft proportionalen Kraftsignals vorgesehen. Das Kraftsignal kann beispielsweise durch Auswertung des Motorstroms der individuellen Finisharm- Antriebseinheit ermittelt werden. Es ist auch möglich, im Kraftfluss des Finisharms einen an die Steuereinrichtung angeschlossenen Kraftsensor vorzusehen, der ein der Andrückkraft proportionales Kraftsignal erzeugt, das von der Steuereinrichtung verarbeitet werden kann. Die Steuereinrichtung ist dazu konfiguriert, das Kraftsignal zu verarbeiten und einen Zustellweg des Finishwerkzeugs in Abhängigkeit von dem Kraftsignal zu steuern. Auf diese Weise kann die Zustellachse mittels der Finisharm- Antriebseinheit bei Bedarf auch in einem kraftgeregelten Betrieb verwendet werden. Furthermore, a device for generating a pressing force proportional force signal is provided. The force signal can be determined, for example, by evaluating the motor current of the individual finish arm drive unit. It is also possible to provide in the force flow of the finishing arm a force sensor connected to the control device, which generates a force signal proportional to the pressing force, which can be processed by the control device. The control device is configured to process the force signal and to control a feed path of the finishing tool in dependence on the force signal. In this way, the Zustellachse can be used by means of the Finisharm- drive unit, if necessary, in a force-controlled operation.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Finisharm-Antriebseinheit eine elektromechanische Antriebseinheit, welche vorzugsweise mit ei- nem elektrischen Servomotor ausgestattet ist. Der Servomotor bildet gemeinsam mit einem Servoregler einen Servoantrieb, der es ermöglicht, den Servomotor in einem geschlossenen Regelkreis zu betreiben. Der Betrieb kann grundsätzlich momentengeregelt, geschwindigkeitsgeregelt oder positionsgeregelt sein, wobei beim beschriebenen Finishverfahren vor allem auch die Möglichkeit des positionsgeregelten Betriebs genutzt wird. In preferred embodiments, the finish arm drive unit is an electromechanical drive unit, which is preferably connected to a is equipped with an electric servo motor. The servo motor, together with a servo drive, forms a servo drive, which makes it possible to operate the servomotor in a closed loop. In principle, the operation can be torque-controlled, speed-controlled or position-controlled, with the possibility of position-controlled operation also being used in the described finishing process.
Die Erfindung betrifft auch eine Finisheinheit, die zum Aufbauen einer erfindungsgemäßen Finishmaschine verwendet werden kann und/oder die zur Durchführung des in dieser Anmeldung beschriebenen Finishverfahrens geeignet ist. Bei Verwendung derartiger Finisheinheiten können neue Finishmaschinen aufgebaut oder bestehende herkömmliche Finishmaschinen geeigneter Konfiguration (Maschinenbett, Werkstückhal- terung etc.) zu erfindungsgemäßen Finishmaschinen umgerüstet werden. The invention also relates to a finishing unit which can be used to construct a finishing machine according to the invention and / or which is suitable for carrying out the finishing method described in this application. When using such Finisheinheiten new finishing machines can be built or existing conventional finishing machines of suitable configuration (machine bed, workpiece holder, etc.) to be converted to finishing machines according to the invention.
Die Finisheinheit hat mindestens einen beweglich gelagerten Finisharm, der eine Andrückeinrichtung zum Andrücken eines mit Schneidmittel besetzten Finishwerkzeugs an einen zu bearbeitenden Werkstückabschnitt trägt, wobei beim Andrücken eine bestimmte Andrückkraft aufgebracht werden kann. Weiterhin ist eine mit dem Finisharm gekoppelte Finisharm-Antriebseinheit vorhanden, die an eine Steuereinrichtung der aufzubauenden Finishmaschine anschließbar ist und durch die Steuereinrichtung zur Erzeugung von Arbeitsbewegungen des Finisharms ansteuerbar ist. Die Finisharm-Antriebseinheit ist eine elektromechanische Antriebseinheit, die so konfiguriert ist, dass das Finishwerkzeug über die Finisharm-Antriebseinheit weggesteuert bewegt werden kann. Weiterhin ist an der Finisheinheit eine Einrichtung zur Erzeugung eines der Andrückkraft des Finishwerkzeugs proportionalen Kraftsignals vorgesehen. Hierzu reicht ggf. ein Anschluss an der Antriebseinheit, an dem eine dem Motorstrom proportionale elektrische Spannung abgegriffen werden kann. Eventuell kann ein gesonderter Kraftsensor vorgesehen sein, z.B. sehr nahe am Finishwerkzeug in einer Andrückeinrichtung. The Finisheinheit has at least one movably mounted finishing arm, which carries a pressing device for pressing a cutting tool occupied with a finishing tool to a machined workpiece section, wherein when pressing a certain pressing force can be applied. Furthermore, a finish arm drive unit coupled to the finish arm is present, which can be connected to a control device of the finishing machine to be built up and can be activated by the control device for producing working movements of the finish arm. The finish arm drive unit is an electromechanical drive unit that is configured to remotely move the finish tool over the finish arm drive unit. Furthermore, a device for generating a force signal proportional to the pressing force of the finishing tool is provided on the finishing unit. For this purpose, if necessary, a connection to the drive unit is sufficient, at which a voltage proportional to the motor current is tapped can. Optionally, a separate force sensor may be provided, for example, very close to the finishing tool in a pressing device.
Die beanspruchte Erfindung kann beim Bandfinishen genauso genutzt werden wie beim Finishen mit Hilfe harter Finishwerkzeuge, z.B. beim bandlosen Finishen mittels Finishsteinen. The claimed invention can be used in band finishing as well as in finishing with the aid of hard finishing tools, e.g. for tapeless finishing using finishing stones.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous and protectable Can represent versions. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail below.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Bandfinishmaschine zur Finishbearbeitung von Umfangsflächen im Wesentlichen rotationssymmetrischer Werkstückabschnitte an Werkstücken wie Kurbelwellen oder Nockenwellen; Fig. 1 shows schematically an embodiment of a belt finishing machine for finishing peripheral surfaces of substantially rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces such as crankshafts or camshafts;
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Finisheinheit, die für die Bearbeitung eines koaxial mit der Rotationsachse des Werkstücks liegenden Werkstückabschnitts eingerichtet ist; Fig. 2 shows an embodiment of a finishing unit adapted for processing a workpiece section coaxial with the axis of rotation of the workpiece;
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer schwenkbar gelagerten Finisheinheit, die für die Bearbeitung eines exzentrisch um die Rotationsachse des Werkstücks umlaufenden Werkstückabschnitts eingerichtet ist; Fig. 4 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Werkstückabschnitt mit einem dreiwelligen Formfehler während der Finishbearbeitung; und 3 shows an embodiment of a pivotally mounted finisher unit, which is set up for the machining of a workpiece section rotating eccentrically about the axis of rotation of the workpiece; Fig. 4 shows schematically a cross-section through a workpiece portion with a three-wave shape error during finish machining; and
Fig. 5 zeigt ein Zustellbweg/Andrückkraft-Zeit-Diagramm für eine Prozessvariante einer Finishbearbeitung zur Beseitigung von Welligkeiten niedriger Ordnung. FIG. 5 shows an infeed / force-time diagram for a process variant of finishing processing for eliminating low-order ripples.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Die schrägperspektivische Darstellung in Fig. 1 zeigt schematisch eine als Bandfinishmaschine eingerichtete Finishvorrichtung 100 zur Finishbearbeitung von Umfangsflächen im Wesentlichen rotationssymmetrischer Werkstückabschnitte an Werkstücken wie Kurbelwellen oder Nockenwellen. Die gezeigte Bandfinishmaschine ist zur Bearbeitung eines Werkstücks 1 10 in Form einer Kurbelwelle eingerichtet. Das Maschinenbett 120 der Bandfinishmaschine ist als 45°-Schrägbett konstruiert und trägt an der schrägen Oberseite wesentliche mechanische Komponenten der Finishmaschine. The oblique perspective view in FIG. 1 schematically shows a finishing device 100 set up as a band finishing machine for finishing peripheral surfaces of substantially rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces such as crankshafts or camshafts. The belt finishing machine shown is adapted for machining a workpiece 1 10 in the form of a crankshaft. The machine bed 120 of the belt finishing machine is constructed as a 45 ° slant bed and carries on the sloping top essential mechanical components of the finishing machine.
Das Werkstück 1 10 ist mit horizontaler Werkstückachse in einer Werkstückhaltevorrichtung aufgenommen. Diese umfasst einen fest auf dem Maschinenbett montierten Spindelstock 130 und einen im Schleppbetrieb horizontal verfahrbaren Reitstock 140. Das Werkstück ist zwischen Spitzen des Spindelstocks und des Reitstocks eingespannt. Der Spindelstock enthält einen Drehantrieb zur Drehung des Werkstücks um seine Werkstückachse sowie einen Oszillationsantrieb zur Erzeugung einer parallel zur Werkstückachse kurzhubig oszillierenden Werkstückbewegung. Diese Antriebseinheiten sind an eine numerische Steuereinrichtung 180 angeschlossen. Mit Hilfe der Komponenten der Werkstückhalteeinrichtung kann das Werkstück um seine Werkstückachse gedreht und gleichzeitig in eine axial kurzhubig schwingende Bewegung mit Hüben in der Größenordnung einiger Millimeter versetzt werden. The workpiece 1 10 is received with horizontal workpiece axis in a workpiece holding device. This comprises a fixedly mounted on the machine bed headstock 130 and a horizontally movable towing position tailstock 140. The workpiece is clamped between tips of the headstock and the tailstock. The headstock includes a rotary drive for rotating the workpiece about its workpiece axis and an oscillation drive for generating a workpiece movement to the workpiece axis oscillating short stroke. These drive units are connected to a numerical control device 180. With the help of the components of the workpiece holding device, the workpiece can be rotated about its workpiece axis and at the same time be offset in an axially short-stroke oscillating motion with strokes in the order of a few millimeters.
Die Finishvorrichtung 100 hat mehrere nebeneinander angeordnete Finisheinheiten 200, 300, die auf Führungsschienen des Maschinengestells montiert sind. Die Finisheinheiten, die auch als Finishmodule bezeichnet werden können, sind in den Figuren 2 und 3 im Detail dargestellt. Die Finisheinheiten sind jeweils sehr schmal, um gleichzeitig nebeneinander liegende rotationssymmetrische Werkstückabschnitte bearbeiten zu können. Im eingerichteten Zustand sind mehrere erste Finisheinheiten 200 zur Bearbeitung der koaxial mit der Werkstückachse liegenden Hauptlager und mehrere jeweils dazwischen liegende zweite Finisheinheiten 300 zur Bearbeitung von exzentrisch zur Werkstückachse liegenden Pleuellagern der Kurbelwelle vorgesehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur zwei Finisheinheiten 200, 300 gezeigt, tatsächlich ist für jeden zu bearbeitenden Werkstückabschnitt (Hauptlager oder Hublager) eine eigene angepasste Finisheinheit vorgesehen. The finishing device 100 has a plurality of juxtaposed finishing units 200, 300, which are mounted on guide rails of the machine frame. The finishing units, which may also be referred to as finish modules, are shown in detail in FIGS. 2 and 3. The finishing units are each very narrow, in order to be able to process adjacent rotationally symmetrical workpiece sections at the same time. In the installed state, a plurality of first finishing units 200 are provided for processing the main bearings located coaxially with the workpiece axis and a plurality of second finishing units 300 located therebetween for machining connecting rod bearings of the crankshaft that are eccentric to the workpiece axis. For reasons of clarity, only two finishing units 200, 300 are shown; in fact, a separate customized finishing unit is provided for each workpiece section to be machined (main bearing or stroke bearing).
Fig. 2 zeigt schrägperspektivisch eine erste Finisheinheit 200, die für die Bearbeitung eines koaxial mit der Werkstückachse liegenden Werkstückabschnitts eingerichtet ist, also beispielsweise eines Hauptlagers der Kurbelwelle. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer zweiten Finisheinheit 300, die für die Bearbeitung eines Pleuellagers bzw. Hublagers eingerichtet ist. Hier ist die Finisheinheit um eine parallel zur Werkstückachse verlaufende Schwenkachse 390 verschwenkbar gelagert, so dass die Finisheinheit der Exzenterbewegung des Hublagers bei der Werkstückdrehung folgen kann. FIG. 2 diagrammatically shows a first finishing unit 200, which is set up for processing a workpiece section located coaxially with the workpiece axis, that is, for example, a main bearing of the crankshaft. FIG. 3 shows an embodiment of a second finishing unit 300, which is set up for processing a connecting rod bearing or lifting bearing. Here, the finishing unit is pivotably mounted about a pivot axis 390 running parallel to the workpiece axis, so that the finishing unit can follow the eccentric movement of the stroke bearing during workpiece rotation.
Jede der Finisheinheiten hat zwei Bearbeitungsarme (Finisharme bzw. Druckarme), die um zueinander parallele Schwenkachsen derart schwenkbar gelagert sind, dass ihre freien Enden nach innen in Richtung auf das zu bearbeitende Werkstück bzw. nach außen vom Werk- stück weg nach Art einer Zange verschwenkbar sind. Die erste Finisheinheit 200 in Fig. 2 ist in einer Konfiguration gezeigt, bei der die Finisharme 210, 220 in die geöffnete Position nach außen verschwenkt sind. Fig. 3 zeigt die Finisharme 310, 320 in einer Bearbeitungskonfiguration, in der die Bearbeitungszange geschlossen ist. Each of the finishing units has two processing arms (finishing arms or pressure arms) which are pivotably mounted about mutually parallel pivot axes such that their free ends point inwards in the direction of the workpiece to be machined or outwardly from the workpiece. piece away in the manner of a pair of pliers are pivotable. The first finisher unit 200 in FIG. 2 is shown in a configuration in which the finish arms 210, 220 are pivoted outward to the open position. FIG. 3 shows the finish arms 310, 320 in a machining configuration in which the machining tongs are closed.
Die Schwenkbewegungen der Finisharme sind nicht unabhängig voneinander, sondern über eine mechanische Einrichtung zwangsgekoppelt. Zur Erläuterung einer Realisierungsmöglichkeit zeigt die Detailfigur in Fig. 3 denjenigen Ausschnitt des Grundelements 330, in welchem die Schwenklager für die Finisharme 310, 320 angebracht sind. Der erste Finisharm 310 ist dabei um die horizontale Schwenkachse 312 verschwenkbar, während der zweite Finisharm 320 um die dazu parallele Schwenkachse 322 verschwenkbar ist. An dem ersten Finisharm 310 ist ein erstes Zahnradsegment 314 fest montiert, welches mit dem Finisharm verschwenkbar ist. An dem zweiten Finisharm 320 ist ein zweites Zahnradsegment 324 montiert, welches mit dem zweiten Finisharm verschwenkbar ist. Die Zähne der Zahnradsegmente greifen spielfrei ineinander, so dass eine Verschwenkbewegung des ersten Finisharms 310 zwangsläufig eine gegenläufige Verschwenkbewegung des zweiten Finisharms 320 bewirkt. Über eine entsprechende Konstruktion sind auch der erste Finisharm 210 und der zweite Finisharm 220 der Finisheinheit 200 mechanisch miteinander zwangsgekoppelt. The pivoting movements of the finishing arms are not independent of each other, but positively coupled via a mechanical device. To explain a possibility of realization, the detail figure in FIG. 3 shows that section of the base element 330 in which the pivot bearings for the finish arms 310, 320 are mounted. The first finish arm 310 is pivotable about the horizontal pivot axis 312, while the second finish arm 320 is pivotable about the pivot axis 322 parallel thereto. At the first finish arm 310, a first gear segment 314 is fixedly mounted, which is pivotable with the finish arm. On the second finish arm 320, a second gear segment 324 is mounted, which is pivotable with the second finish arm. The teeth of the gear segments engage with each other without backlash, so that a pivoting movement of the first finishing arm 310 inevitably causes an opposite pivoting movement of the second finishing arm 320. By way of a corresponding construction, the first finish arm 210 and the second finish arm 220 of the finishing unit 200 are also mechanically positively coupled with each other.
Die Bandfinishvorrichtung bewirkt den Materialabtrag am Werkstück mithilfe eines Bearbeitungswerkzeugs in Form eines Finishbands 340, das in Fig. 3 ausschnittsweise dargestellt ist. Eine nicht im Detail gezeigte Finishband-Fördereinrichtung stellt das Finishband 340 bereit, welches von einer Vorratsrolle in Richtung der Eintrittsseite der Finisheinheit abgezogen und nach Benutzung von der Austrittsseite der Finisheinheit in Austrittsrichtung zu einer Aufwickelrolle für verbrauchtes Finishband geführt wird. Das Finishband 340 umfasst einen weitgehend inkompressiblen, dehnungsarmen Polyesterfilm, der an seiner dem Werkstück zugewandten Vorderseite 342 mit gebundenen körnigen Schneidmitteln besetzt ist. Es sind auch andere Typen von Finishbändern verwendbar, beispielsweise Finishbänder mit Schneidmittel auf Gewebeunterlage oder Finishbänder mit Schneidmittel auf Papierunterlage. Alle üblichen Schneidmittel können verwendet werden, beispielsweise keramische Schneidkörner aus Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid, Diamantschneidkörner oder Schneidkörner aus kubischem Bornitrid oder dergleichen. The belt finishing device effects the material removal on the workpiece by means of a machining tool in the form of a finishing belt 340, which is shown in fragmentary form in FIG. A finishing belt conveyor, not shown in detail, provides the finishing belt 340 which is withdrawn from a supply roll toward the entry side of the finishing unit and, after use, is fed from the exit side of the finishing unit to a spent finishing belt take-up roll. The finishing tape 340 comprises a large extent incompressible, low-stretch polyester film, which is occupied on its front side facing the workpiece 342 with bonded granular cutting means. Other types of finishing tapes are also usable, for example finishing tapes with cutting means on fabric underlay or finishing tapes with cutting means on paper underlay. Any conventional cutting means may be used, for example, ceramic cutting grains of alumina or silicon carbide, diamond cutting grains or cubic boron nitride cutting grains or the like.
Wie in Fig. 3 gut zu erkennen ist, ist an jedem der Finisharme 310, 320 im Bereich des freien Endes auf der dem Werkstück zugewandten Seite eine auswechselbare Andrückeinrichtung 315 bzw. 325 befestigt, die jeweils dafür ausgelegt ist, das mit Schneidmittel besetzte Finishband 340 jeweils an die zu bearbeitende Umfangsfläche des Werkstückabschnitts so anzudrücken, dass das Finishband an die Umfangsfläche über einen Umschlingungswinkel von beispielsweise 120° bis 150° und einer für den Bearbeitungsvorgang vorgesehenen Andrückkraft angedrückt wird. Typischerweise ruht das Finishband während der Material abtragenden Bearbeitung, so dass die für den Materialabtrag erforderliche Schnittgeschwindigkeit ausschließlich durch die Rotationsbewegung des Werkstücks, ggf. in Kombination mit der überlagerten axialen Oszillationsbewegung, erzeugt wird. As can be clearly seen in FIG. 3, on each of the finishing arms 310, 320, in the region of the free end on the side facing the workpiece, there is fastened an exchangeable pressing device 315 or 325, which is designed in each case for the cutting belt 340 covered with cutting means respectively to the machined peripheral surface of the workpiece section so that the finishing tape is pressed against the peripheral surface over a wrap angle of, for example, 120 ° to 150 ° and provided for the machining operation pressing force. Typically, the finishing belt rests during the material-removing machining, so that the cutting speed required for material removal is produced exclusively by the rotational movement of the workpiece, possibly in combination with the superimposed axial oscillatory movement.
Für die Schwenkbewegung der Finisharme ist bei jeder der Finisheinheiten eine numerisch gesteuerte Maschinenachse vorgesehen, die einen weggeregelten bzw. positionsgeregelten Betrieb ermöglicht, so dass die Zustellbewegung der Finisharme bzw. des Finishwerkzeugs in Richtung auf das Werkstück bzw. davon weg weggesteuert bzw. positionsgesteuert durchgeführt werden kann. Hierzu hat die Finisheinheit 200 eine elektromechanische Finisharm- Antriebseinheit 250, die an die Steuereinrichtung 180 angeschlossen ist. Die Finisharm-Antriebseinheit hat einen an der Oberseite des Grundelements 230 montierten Servomotor, der über einen Kugelgewindetrieb direkt an einen nach oben abstehenden Hebelarm 219 angreift, welcher am ersten Finisharm 210 befestigt und mit diesem verschwenkbar ist. Wird der Servomotor so angesteuert, dass die Spindelmutter sich in Richtung des ersten Finisharms 210 bewegt, so wird dadurch eine Schließbewegung der Finisharme erzeugt. Bei umgedrehter Drehrichtung wird die Bearbeitungszange geöffnet. For the pivoting movement of the finishing arms a numerically controlled machine axis is provided in each of the finishing units, which allows a position-controlled or position-controlled operation, so that the feed movement of the finishing arms or the finishing tool in the direction of the workpiece or away therefrom or position-controlled can. For this purpose, the finisher unit 200 has an electromechanical finish arm drive unit 250, which is connected to the control device 180. The finish arm drive unit has a servomotor mounted on top of the base member 230 which directly engages, via a ball screw, an upwardly projecting lever arm 219 which is secured to and pivotable with the first finish arm 210. If the servo motor is driven in such a way that the spindle nut moves in the direction of the first finish arm 210, a closing movement of the finish arms is thereby produced. When the direction of rotation is reversed, the processing tongs are opened.
Im Weg des Kraftflusses zwischen dem Servoantrieb und dem Finisharm ist keine konstruktiv bedingte Nachgiebigkeit vorgesehen, so dass über die durch Weggeber ermittelbare Position des Servoantriebs die Zustellposition des Bearbeitungswerkzeugs (Finishband) unmittelbar vorgegeben werden kann. Anders ausgedrückt liegt zwischen dem elekt- romechanischen Antrieb und dem Bearbeitungswerkzeug eine starre, unnachgiebige Kopplung vor. In the path of the power flow between the servo drive and the finishing arm, no design-related flexibility is provided, so that the position of delivery of the processing tool (finishing belt) can be specified directly via the position of the servo drive that can be detected by the position sensor. In other words, there is a rigid, unyielding coupling between the electro-mechanical drive and the machining tool.
Bei der zweiten Finisheinheit 300 in Fig. 3 ist eine entsprechende Funktionalität realisiert. Hier befindet sich die an die Steuereinrichtung 180 angeschlossene Finisharm-Antriebseinheit 350 an der den Finisharmen 310, 320 gegenüberliegenden Rückseite des Grundelements 330. Die Spindelmutter 352 des Kugelgewindetriebs verschwenkt bei einer Bewegung in Achsrichtung der vom Antrieb gedrehten Spindel 354 ein am Grundelement schwenkbar gelagertes Getriebeelement 356, welches über eine starre Stange 358 mit dem Hebelarm 319 am ersten Finisharm 310 gekoppelt ist. Hierdurch wird ein spielfreies Orthogonalgetriebe geschaffen, welches es ermöglicht, die Finisharm-Antriebseinheit an der den Finisharmen gegenüberliegenden Rückseite des Grundelements 330 anzubringen. Die Vorteile der spielfreien Kopplung zwischen dem elektromechanischen Antrieb und den Finisharmen bleiben dabei erhalten. In the second finisher unit 300 in FIG. 3, a corresponding functionality is realized. Here, the finish arm drive unit 350 connected to the control device 180 is located on the rear side of the base element 330 opposite the finish arms 310, 320. The spindle nut 352 of the ball screw pivots a transmission element 356 mounted pivotably on the base element during a movement in the axial direction of the spindle 354 rotated by the drive , which is coupled via a rigid rod 358 with the lever arm 319 on the first finish arm 310. As a result, a backlash-free orthogonal transmission is provided, which makes it possible to attach the finish arm drive unit to the opposite of the finish arms back of the base member 330. The advantages of the play-free coupling between the electromechanical drive and the finish arms are retained.
Wie in Fig. 1 erkennbar ist, sind die verschwenkbaren zweiten Finisheinheiten 300 für die Hublager entsprechend Fig. 3 abwechselnd mit den nicht verschwenkbaren ersten Finisheinheiten 200 gemäß Fig. 2 für die Hauptlager nebeneinander angeordnet. Die Finisharm- Antriebseinheiten liegen also abwechselnd einmal oberhalb der jeweiligen Grundelemente (bei den Finisheinheiten für die Hauptlager) und am hinteren Ende der Grundelemente (bei den Finisheinheiten für die Hublager). Hierdurch ist es möglich, Finisharm-Antriebseinheiten zu verwenden, deren Baubreite größer ist als die relativ schmale Breite der Grundelemente der Finisheinheiten. Somit können handelsübliche Servoantriebe geeigneter Leistung verwendet werden, wodurch eine kostengünstige Konstruktion möglich wird. As can be seen in FIG. 1, the pivotable second finishing units 300 for the stroke bearings according to FIG. 3 are arranged alternately with the non-pivotable first finishing units 200 according to FIG. 2 for the main bearings next to one another. The finish arm drive units are thus alternately once above the respective basic elements (in the finishing units for the main bearings) and at the rear end of the basic elements (in the finishing units for the rod bearings). This makes it possible to use finish arm drive units whose width is greater than the relatively narrow width of the basic elements of the finishing units. Thus, commercially available servo drives of suitable power can be used, whereby a cost-effective design is possible.
Jeder Servoantrieb dieses Antriebssystems kann von der Steuereinrichtung individuell angesteuert werden. Zur Erfassung des Motorstroms der einzelnen Servoantriebe sind Einrichtungen vorgesehen, deren Ausgangssignale in der Steuerung verarbeitet werden können. Da der Motorstrom beim Andrücken der Finiswerkzeuge an die Werkstücküberfläche in Abhängigkeit von der erzeugten Andrückkraft variiert, können diese Ausgangssignale als der Andrückkraft proportionale Kraftsignale für die Steuerung genutzt werden. Each servo drive of this drive system can be individually controlled by the control device. To detect the motor current of the individual servo drives devices are provided whose output signals can be processed in the controller. Since the motor current when pressing the Finiswerkzeuge to the workpiece surface varies depending on the pressure force generated, these output signals can be used as the pressing force proportional force signals for the control.
Mithilfe der Finishvorrichtung ist es möglich, Finishprozesse durchzuführen, bei denen ein der Andrückkraft des Finishwerkzeugs proportionales Kraftsignal ermittelt wird und der Zustellweg des Finishwerkzeugs während mindestens einer Phase des Finishprozesses in Abhängigkeit von dem Kraftsignal gesteuert wird. Damit ist es unter anderem möglich, einen Finishprozess durchzuführen, der es ermöglicht, an den zu bearbeitenden Werkstückabschnitten globale Formfehler in Umfangsrichtung durch die Bandfinishbearbeitung zu reduzieren, also mithilfe der Bandfinishbearbeitung in gewissen Grenzen eine formgebende Bearbeitung durchzuführen. Dies wiederum erlaubt es, die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit eines vorgeschalteten Schleifprozesses zu reduzieren, wodurch Prozesse, die eine Schleifbearbeitung und eine nachgeschaltete Finish-Bearbeitung vorsehen, schneller und kostengünstiger als bisher bei mindestens gleich bleibender Qualität des Endprodukts durchgeführt werden können. By means of the finishing device, it is possible to carry out finishing processes in which a force signal proportional to the pressing force of the finishing tool is determined and the feed path of the finishing tool is controlled during at least one phase of the finishing process in dependence on the force signal. This makes it possible, inter alia, to perform a finishing process that allows global shape errors in the circumferential direction to be machined on the workpiece sections to reduce by the strip finishing, so perform a shaping processing within certain limits with the help of the strip finishing. This, in turn, makes it possible to reduce the machining accuracy requirements of an upstream grinding process, allowing processes involving grinding and downstream finish machining to be performed faster and more cost effectively than heretofore with at least the same end product quality.
Zur Erläuterung einer Variante einer Bandfinishbearbeitung zeigt Fig. 4 einen Querschnitt durch einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstückabschnitt 410 eines Werkstücks, bei dem es sich beispielsweise um eine Kurbelwelle oder Nockenwelle handeln kann. Der gezeigte Werkstückabschnitt ist ein Hauptlager, das zentrisch zur Werkstückachse 412 liegt. An dem Werkstückabschnitt 410 liegt nach Abschluss der Vorbearbeitung (mittels Schleifen) noch ein erheblicher Rundheitsfehler vor. Im Beispielsfall weist der Werkstückabschnitt eine annähernd polygonale Querschnittsform auf, die einem dreiwelligen Formfehler entspricht, der sich dadurch auszeichnet, dass der Radius des Werkstücks in Umfangsrichtung dreimal zwischen einem kleinsten Radius R1 und einem größten Radius R2 variiert. Die Verhältnisse sind zur Illustration stark überhöht dargestellt, ein Radienunterschied AR = R2 - R1 kann z.B. in der Größenordnung von wenigen Mikrometern liegen, z.B. im Bereich von 3 μητι bis 5 μητι. To illustrate a variant of a strip finishing machining, FIG. 4 shows a cross section through a substantially rotationally symmetrical workpiece section 410 of a workpiece, which may be, for example, a crankshaft or camshaft. The work piece section shown is a main bearing, which is centered to the workpiece axis 412. At the workpiece portion 410 is after completion of the pre-processing (by grinding) before a significant roundness error. In the example, the workpiece portion has an approximately polygonal cross-sectional shape, which corresponds to a three-wave shape error, which is characterized in that the radius of the workpiece varies in the circumferential direction three times between a smallest radius R1 and a largest radius R2. The ratios are shown greatly exaggerated for illustration, a radius difference AR = R2 - R1 may e.g. on the order of a few microns, e.g. in the range of 3 μητι to 5 μητι.
In Fig. 4 sind die am Umfang lokal auftretenden Materialüberhöhungen gegenüber einer ideal runden Form (Radius Ri) schraffiert dargestellt. Bezugszeichen 440 bezeichnet das Finishband, welches von einer nicht näher dargestellten Andrückeinrichtung mit C-förmiger Ausnehmung (Werkzeugschale) getragen wird und mittels dieser Andrückeinrichtung mit seiner Vorderseite 442 zum Materialabtrag an die Umfangsfläche 414 des Werkstückabschnitts angedrückt wird. Die Andrückkraft F wirkt dabei im Wesentlichen radial zur Rotationsachse 412 des Werkstückabschnitts. In Fig. 4, the locally occurring on the circumference material increases compared to an ideal round shape (radius Ri) are shown hatched. Reference numeral 440 denotes the finishing belt, which is supported by a pressing device with C-shaped recess (tool shell), which is not shown, and is pressed by means of this pressing device with its front side 442 for material removal against the peripheral surface 414 of the workpiece section. The pressing force F acts essentially radially to the axis of rotation 412 of the workpiece section.
Derartige Formfehler niedriger Ordnung in Umfangsrichtung können mit konventionellen Finish-Bearbeitungsprozessen, die mit fluidischer (hydraulischer oder pneumatischer) Zustellung arbeiten, nicht korrigiert werden, da bei diesen Prozessen das Finishwerkzeug dazu neigt, den niedrigwelligen Formfehlern zu folgen, so dass sich allenfalls kleine Verbesserungen der Rundheit ergeben. Such low-order shape errors in the circumferential direction can not be corrected with conventional finish machining processes using fluidic (hydraulic or pneumatic) infeed, since in these processes the finishing tool tends to follow the low-waveshaping errors, so that at most small improvements are made Roundness revealed.
Eine Prozessvariante zur Beseitigung der Materialüberhöhungen und damit zur Beseitigung von Welligkeiten niedriger Ordnung wird nun anhand des Diagramms von Fig. 5 näher erläutert. In diesem Diagramm ist der Zustellweg S des Bandfinishwerkzeugs als reziproker Abstand des Bandfinishwerkzeugs zur Rotationsachse 412 des Werkstücks als punktierte Linie und die Andrückkraft F des Bandfinishwerkzeugs auf die Um- fangsfläche des Werkstücksabschnitts als durchgezogene Linie über der Zeit t aufgetragen. A process variant for eliminating the material elevations and thus for eliminating ripples of low order will now be explained in more detail with reference to the diagram of FIG. In this diagram, the feed path S of the band finishing tool is plotted as the reciprocal distance of the band finishing tool to the rotational axis 412 of the workpiece as a dotted line and the pressing force F of the band finishing tool on the circumferential surface of the workpiece portion as a solid line over time t.
Der Finishprozess durchläuft zeitlich nacheinander vier unmittelbar aufeinander folgende Prozessphasen I, II, III und IV. In der zum Zeitpunkt tO beginnenden Anfahrphase I fährt das Bandfinishwerkzeug im lagegeregelten Betrieb auf das Werkstück zu, wobei jedoch noch kein Werkstückkontakt vorliegt. Dementsprechend wird noch keine Andrückkraft detektiert (F=0). Die Anfahrphase endet zum Zeitpunkt t1 . Im Zeitpunkt t1 , d.h. unmittelbar zu Beginn der Phase II, findet ein erstmaliger Berührungskontakt zwischen dem Bandfinishwerkzeug und dem Werkstück statt. Hieraus resultiert ein Sprung im Kraftsignal zum Zeitpunkt t1. The finishing process runs through successively four immediately consecutive process phases I, II, III and IV. In the starting phase I beginning at the time t0, the belt finishing tool moves towards the workpiece in position-controlled operation, but there is still no workpiece contact. Accordingly, no pressing force is detected (F = 0). The start-up phase ends at time t1. At time t1, i. immediately at the beginning of Phase II, a first-time touch contact between the strip finishing tool and the workpiece takes place. This results in a jump in the force signal at time t1.
Die Werkzeugzustellung (die Zustellbewegung) wird angehalten, wenn das Kraftsignal bei diesem Sprung einen ersten Schwellwert F1 erreicht. Im Zeitraum unmittelbar nach dem Sprung im Kraftsignal wird das Band- finishwerkzeug also nicht weiter zugestellt, sondern hält die erreichte Position, die hier als erste Position P1 bezeichnet wird. Die Werkstückdrehung und gegebenenfalls die dieser überlagerte axiale Werkstückoszillation werden nicht unterbrochen. The tool feed (the feed motion) is stopped when the force signal reaches a first threshold F1 during this jump. In the period immediately after the jump in the force signal, the band finishing tool so not delivered, but holds the reached position, which is referred to here as the first position P1. The workpiece rotation and, if appropriate, the superimposed axial workpiece oscillation are not interrupted.
Diese erste Position P1 entspricht einem radialen Abstand des Bearbeitungswerkzeugs von der Rotationsachse 412, der größer ist als der kleinste Radius R1 und der nicht oder nur geringfügig kleiner ist als der größere Radius R2. This first position P1 corresponds to a radial distance of the machining tool from the axis of rotation 412 which is greater than the smallest radius R1 and which is not or only slightly smaller than the larger radius R2.
Da nun bei in der ersten Position P1 angehaltenem Bearbeitungswerkzeug dieses mit einer Andrückkraft am Umfang des Werkstücksabschnitts anliegt, werden die äußeren Werkstückspitzen an der Umfangs- fläche im Bereich der Materialüberhöhungen abgetragen, da nur dort eine für den Materialabtrag ausreichende Andrückkraft vorliegt. In den zwischen den Werkstückspitzen liegenden Bereichen mit kleinerem lokalen Radius findet kein substantieller Materialabtrag statt. In der Phase II wird somit mit unterbrochenem Schnitt gearbeitet. Since, when the machining tool is stopped in the first position P1, it rests against the circumference of the workpiece section with a pressure force, the outer workpiece tips are removed on the peripheral surface in the area of the material elevations, since only there is a pressing force sufficient for material removal. There is no substantial material removal in the regions between the workpiece tips with a smaller local radius. In the phase II is thus worked with interrupted cut.
Mit zunehmendem Materialabtrag an den nach außen ragenden Werkstückspitzen sinken die Andrückkraft und das korrespondierende Kraftsignal langsam ab. Wenn das Kraftsignal einen vorgebbaren zweiten Schwellwert F2 erreicht, was im Beispielsfall zum Zeitpunkt t2 der Fall ist, wird das Bandfinishwerkzeug um ein vordefiniertes Weginkrement AS zugestellt. Diese Zustellung erfolgt im Zeitintervall zwischen den Zeiten t2 und t3. Als Folge dieser Zustellung steigt das Kraftsignal wieder an. Die nach Zustellung um das Weginkrement AS erreichte zweite Position P2 wird dann wieder gehalten und der Zyklus des„Ausfunkens", d.h. der bevorzugte Materialabtrag an den nach außen ragenden Materialspitzen, wiederholt sich, allerdings bei bereits geringeren Radien. Dabei sinkt die Andrückkraft mit zunehmendem Materialabtrag wieder ab. Diese Prozessphase liegt zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 in Fig. 5. Diese inkrementelle Zustellung und nachfolgende Bearbeitung bei angehaltener Zustellung und unterbrochenem Schnitt kann ein einziges Mal erfolgen oder, wie im Beispielsfall, noch einmal wiederholt werden. Es ist auch eine mehrfache Wiederholung möglich. With increasing material removal on the projecting workpiece tips, the pressing force and the corresponding force signal slowly decrease. If the force signal reaches a predefinable second threshold value F2, which is the case in the example at time t2, the belt finishing tool is delivered by a predefined path increment AS. This delivery takes place in the time interval between times t2 and t3. As a result of this delivery, the force signal rises again. The second position P2 reached after delivery about the path increment AS is then held again and the cycle of "sparking out", ie the preferred material removal at the outwardly protruding material tips, is repeated, albeit at already lower radii This process phase lies between the times t3 and t4 in FIG. 5. This incremental delivery and subsequent processing with stopped delivery and interrupted cut can be done once or, as in the example, repeated again. It is also a multiple repetition possible.
Die Phase der inkrementellen Zustellung kann z.B. nach einer vorgegebenen Anzahl von Wiederholungen oder in Abhängigkeit von einer während des Betriebs erfassten Information (z.B. Schwankungsbreite des Kraftsignals fällt unter vorgegebenen Schwellwert) beendet werden. The phase of incremental delivery may e.g. after a predetermined number of repetitions or depending on an information acquired during operation (e.g., fluctuation width of the force signal falls below a predetermined threshold value).
Häufig ist es günstig, wenn sich an die beschriebene Prozessführung (inkrementelle Wegzustellung, zumindest anfänglich unterbrochener Schnitt) eine kraftgeregelte Bearbeitungsphase anschließt. Während der Phase III der anhand von Fig. 5 erläuterten Prozessführung wird mit konstanter Andrückkraft (F = const) gefahren, so dass das Kraftsignal konstant bleibt. Der Zustellweg S ändert sich aufgrund des sehr kleinen Zeitspanvolumens in dieser Konstantfahrtphase in der Regel nur geringfügig. Dabei nimmt der radiale Abstand zwischen dem Finishwerkzeug und der Rotationsachse 412 langsam ab. It is often favorable if a force-controlled processing phase follows the described process control (incremental travel delivery, at least initially interrupted cut). During phase III of the process control explained with reference to FIG. 5, the drive is performed with a constant contact force (F = const), so that the force signal remains constant. The feed path S changes due to the very small Zeitspanvolumens in this constant travel phase usually only slightly. The radial distance between the finishing tool and the axis of rotation 412 decreases slowly.
Der Materialabtrag ist beim Ausführungsbeispiel dann beendet, wenn eine vorgebbare Rückfahrbedingung eintritt. Das Zurückfahren des Bandfinishwerkzeugs kann beispielsweise nach einer definierten Bearbeitungszeit oder nach einer definierten Durchmesserreduzierung eingeleitet werden. Bei dem Prozess aus Fig. 5 wird die Rückfahrbewegung zum Zeitpunkt t5 gesteuert über die Verweilzeit eingeleitet. Dabei fällt die Andrückkraft F praktisch instantan auf Null ab und der Materialabtrag ist beendet. The material removal is terminated in the embodiment when a predefinable return condition occurs. The retraction of the band finishing tool can be initiated, for example, after a defined processing time or after a defined diameter reduction. In the process of Fig. 5, the return movement is initiated at the time t5 controlled over the residence time. In this case, the pressing force F drops virtually instantaneously to zero and the material removal is completed.
Ein besonderes Potential der anhand der Fig. 4 und 5 beispielhaft dargestellten Prozessführung liegt in der erstmaligen Möglichkeit zur Verbesserung von Formfehlern kleinerer Ordnungen in Umfangsrichtung. Darüber hinaus können Vorteile in der sensitiven, kraftgeregelten Prozessführung gegenüber konventionellen kraftgesteuerten und verweil- zeitgesteuerten Prozessführungen erwartet werden. A particular potential of the process control illustrated by way of example with reference to FIGS. 4 and 5 lies in the first possibility of improving shape errors of smaller orders in the circumferential direction. In addition, advantages in the sensitive, force-controlled process control compared to conventional force-controlled and residence-time-controlled process control can be expected.
Die neuartige Finishmaschine bzw. die neuartigen Finisheinheiten ermöglichen u.a. die beschriebene kaskadierte Positions- und Kraftregelung bei der Bandfinishbearbeitung. Eine Ermittlung der Relativposition des temporären Prozesseingriffs mithilfe der Auswertung des Kraftsignals, z.B. über Motorstrom oder externen Kraftsensor, ist möglich. Messung und Auswertung der Prozesskraft während einer positionsgeregelten Bandfinishbearbeitung sind möglich. Die positionsgeregelte Prozessführung bei der Bandfinishbearbeitung erlaubt ein sogenanntes .Ausfunken" bei der Bandfinishbearbeitung zur Eliminierung globaler Geometriemaxima am Werkstückumfang. Weitere Verfahrensmöglichkeiten ergeben sich durch die Möglichkeit einer schrittweisen (inkremen- tellen) Zustellung bei der Bandfinishbearbeitung, ggf. in Verbindung mit einer kraftgeregelten Bandfinishbearbeitung. Eine Bandfinishbearbeitung mit konstanter Prozesskraft durch Kraftregelung ist ebenfalls möglich. The novel finishing machine or the novel finishing units allow u.a. the described cascaded position and force control in the belt finishing. A determination of the relative position of the temporary process intervention by means of the evaluation of the force signal, e.g. via motor current or external force sensor is possible. Measurement and evaluation of the process force during position-controlled strip finishing are possible. The position-controlled process control during strip finishing allows a so-called "spark-out" during strip finishing to eliminate global geometry maxima on the workpiece circumference.Other process options result from the possibility of a stepwise (incremental) infeed during strip finishing, possibly in conjunction with force-controlled strip finishing. A ribbon finishing with constant process force by force control is also possible.
Entsprechende Verfahrensvarianten können genutzt werden, wenn anstelle eines Finishbandes ein Finishstein als Finishwerkzeug verwendet wird. Corresponding process variants can be used if, instead of a finishing tape, a finishing stone is used as a finishing tool.

Claims

Patentansprüche claims
1. Finishverfahren zur Finishbearbeitung eines rotationssymmetrischen Werkstückabschnitts an einem Werkstück, worin A finishing method for finish machining a rotationally symmetrical workpiece section on a workpiece, wherein
das Werkstück für die Finishbearbeitung um eine Werkstückachse gedreht wird, und the workpiece for finishing machining is rotated about a workpiece axis, and
ein mit Schneidmittel besetztes Finishwerkzeug in einem zu bearbeitenden Werkstückabschnitt mit einer Andrückkraft an eine Umfangsflache des Werkstückabschnitts angedrückt wird, pressing a cutting tool with a finishing tool in a workpiece section to be machined with a pressing force against a peripheral surface of the workpiece section,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass ein der Andrückkraft proportionales Kraftsignal ermittelt und ein Zustellweg des Finishwerkzeugs während mindestens einer Phase des Finishverfahrens in Abhängigkeit von dem Kraftsignal gesteuert wird. in that a force signal proportional to the pressing force is determined and a feed path of the finishing tool is controlled during at least one phase of the finishing process as a function of the force signal.
2. Finishverfahren nach Anspruch 1 , worin das Finishwerkzeug vor Beginn der Finishbearbeitung durch eine in Richtung des Werkstückabschnitts geführte Zustellbewegung an den Werkzeugabschnitt angefahren wird, das Kraftsignal während der Zustellbewegung überwacht wird und ein bei einem ersten Werkstückkontakt auftretender Sprung im Kraftsignal detektiert und zur Steuerung der Zustellung verarbeitet wird. 2. Finishing method according to claim 1, wherein the finishing tool is approached before the finish machining by a guided in the direction of the workpiece section feed to the tool section, the force signal is monitored during the feed movement and detected at a first workpiece contact jump in the force signal and to control the Delivery is processed.
3. Finishverfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin während einer Zustellbewegung des Finishwerkzeugs das Kraftsignal überwacht wird, die Zustellbewegung in einer ersten Position (P1 ) angehalten wird, wenn das Kraftsignal einen vorgebbaren ersten Schwellwert (F1 ) erreicht, und die Finishbearbeitung bei in der ersten Position angehaltener Zustellung weitergeführt wird. 3. A finishing method according to claim 1 or 2, wherein during a feed movement of the finishing tool, the force signal is monitored, the feed movement in a first position (P1) is stopped when the force signal reaches a predetermined first threshold value (F1), and the finish machining in the first position of stopped delivery.
4. Finishverfahren nach Anspruch 3, worin das Kraftsignal bei in der ersten Position (P1 ) angehaltener Zustellung überwacht wird und die Zustellbewegung fortgesetzt wird, wenn das Kraftsignal einen vorgebba- ren zweiten Schwellwert (F1 ) erreicht, der niedriger ist als der erste Schwellwert. 4. Finishing method according to claim 3, wherein the force signal is monitored in the first position (P1) stopped delivery and the feed movement is continued when the force signal is a vorgebba reached second threshold (F1), which is lower than the first threshold.
5. Finishverfahren nach Anspruch 4, worin die Zustellbewegung fortgesetzt wird, indem das Finishwerkzeug um ein vordefiniertes Weg- inkrement (AS) bis in eine zweite Position (P2) zugestellt wird. 5. Finishing method according to claim 4, wherein the feed movement is continued by the finishing tool by a predefined Weg- increment (AS) to a second position (P2) is delivered.
6. Finishverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin während mindestens einer Konstantkraftphase die Zustellung der Andrückeinrichtung derart geregelt wird, dass die Andrückkraft im Wesentlichen konstant bleibt. 6. finishing method according to any one of the preceding claims, wherein during at least one constant force phase, the delivery of the pressing device is controlled such that the pressing force remains substantially constant.
7. Finishverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin bei Eintritt einer vorgebbaren Rückfahrbedingung eine Rückfahrbewegung des Finishwerkzeugs automatisch eingeleitet wird. 7. finishing method according to any one of the preceding claims, wherein upon the occurrence of a predefinable return condition, a return movement of the finishing tool is automatically initiated.
8. Finishverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin zusätzlich zur Drehung des Werkstücks eine parallel zur Werkstückachse oszillierende Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Finishwerkzeug erzeugt wird. 8. finishing method according to any one of the preceding claims, wherein in addition to the rotation of the workpiece a parallel to the workpiece axis oscillating relative movement between the workpiece and the finishing tool is generated.
9. Finishvorrichtung zur Finishbearbeitung von Umfangsflächen im Wesentlichen rotationssymmetrischer Werkstückabschnitte an Werkstücken (10), insbesondere zur Finishbearbeitung von Lagerstellen an Nocken- und Kurbelwellen, mit: 9. finishing device for finish machining peripheral surfaces of substantially rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces (10), in particular for finish machining of bearing points on camshafts and crankshafts, with:
einer Dreheinrichtung zur Drehung des Werkstücks um eine Werkstückachse; a rotating device for rotating the workpiece about a workpiece axis;
mindestens einer Finisheinheit (200, 300), die mindestens einen beweglich gelagerten Finisharm (210, 220, 310, 320) aufweist, der eine Andrückeinrichtung zum Andrücken eines mit Schneidmittel besetzten Finishwerkzeugs (340, 440) an einen zu bearbeitenden Werkstückabschnitt trägt, und eine mit dem Finisharm gekoppelte Finisharm-Antriebseinheit (250, 350), die an eine Steuereinrichtung (180) angeschlossen ist und durch die Steuereinrichtung zur Erzeugung von Arbeitsbewegungen des Finisharms ansteuerbar ist, at least one finishing unit (200, 300) having at least one movably mounted finishing arm (210, 220, 310, 320) carrying a pressing means for pressing a cutting tool-equipped finishing tool (340, 440) against a workpiece portion to be machined, and a finish arm drive unit (250, 350) coupled to the finish arm and coupled to a controller (180) and controllable by the control means for producing work motions of the finish arm;
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Finishwerkzeug über die Finisharm-Antriebseinheit (250, 350) weggesteuert bewegbar ist, in that the finishing tool is movable in a path-controlled manner via the finish arm drive unit (250, 350),
dass eine Einrichtung zur Erzeugung eines der Andrückkraft proportionalen Kraftsignals vorgesehen ist in that a device for generating a force signal proportional to the pressing force is provided
und dass die Steuereinrichtung (180) dazu konfiguriert ist, das Kraftsignal zu verarbeiten und einen Zustellweg des Finishwerkzeugs in Abhängigkeit von dem Kraftsignal zu steuern. and that the controller (180) is configured to process the force signal and control a feed path of the finishing tool in response to the force signal.
10. Finishvorrichtung nach Anspruch 9, worin die Finisharm- Antriebseinheit eine elektromechanische Antriebseinheit (250, 350) ist. A finishing apparatus according to claim 9, wherein the finish arm drive unit is an electromechanical drive unit (250, 350).
1 1. Finishvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 10, worin die Finishvorrichtung zur Durchführung des Finishverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 konfiguriert ist. 1 1. A finishing device according to any one of claims 9 to 10, wherein the finishing device for performing the finishing method is configured according to one of claims 1 to 8.
12. Finisheinheit (200, 300), insbesondere zur Verwendung an einer Finishmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12 und/oder zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit 12. finisher unit (200, 300), in particular for use on a finishing machine according to one of claims 9 to 12 and / or for carrying out the method according to one of claims 1 to 8, with
mindestens einem beweglich gelagerten Finisharm (210, 220, 310, 320), der eine Andrückeinrichtung zum Andrücken eines mit Schneidmittel besetzten Finishwerkzeugs (340, 440) an einen zu bearbeitenden Werkstückabschnitt mit einer Andrückkraft trägt, und at least one movably mounted finishing arm (210, 220, 310, 320), which carries a pressing device for pressing a cutting tool-equipped finishing tool (340, 440) against a workpiece section to be machined with a pressing force, and
einer mit dem Finisharm gekoppelten Finisharm-Antriebseinheit (250, 350), die an eine Steuereinrichtung (180) einer Finishmaschine anschließbar ist und durch die Steuereinrichtung zur Erzeugung von Arbeitsbewegungen des Finisharms ansteuerbar ist, a finish arm drive unit (250, 350) coupled to the finish arm and connectable to a control device (180) of a finishing machine and controllable by the control device to produce working movements of the finish arm;
dadurch gekennzeichnet, dass die Finisharm-Antriebseinheit eine elektromechanische Antriebseinheit (250, 350) ist, characterized in that the finish arm drive unit is an electromechanical drive unit (250, 350),
das Finishwerkzeug über die Finisharm-Antriebseinheit (250, 350) weggesteuert bewegbar ist, und the finishing tool is remotely movable via the finish arm drive unit (250, 350), and
an der Finisheinheit eine Einrichtung zur Erzeugung eines der Andrückkraft des Finishwerkzeugs proportionalen Kraftsignals vorgesehen ist. a device for generating a force signal proportional to the pressing force of the finishing tool is provided on the finishing unit.
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