DE102014203018A1

DE102014203018A1 - Finish machining method and apparatus for finish machining

Info

Publication number: DE102014203018A1
Application number: DE102014203018.8A
Authority: DE
Inventors: Oliver Hildebrandt
Original assignee: Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Current assignee: Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2034-02-20
Also published as: DE102014203018B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Finishbearbeitungsverfahren, umfassend eine Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche (24) mittels der Wirkfläche eines Finishwerkzeugs (26) wobei die Werkstückoberfläche (24) relativ zu der Wirkfläche des Finishwerkzeugs (26) um eine Werkstückachse (20) gedreht und wobei der Relativbewegung von Werkstückoberfläche (24) und Wirkfläche mindestens eine oszillierende Zusatzbewegung überlagert wird, wobei über einen Umfang um die Werkstückachse (20) und/oder über eine zu der Werkstückachse (20) parallele Erstreckung der Werkstückoberfläche (24) hinweg ein mittels der Wirkfläche pro Zeiteinheit abgetragenes Materialvolumen variiert wird, indem während der Finishbearbeitung der Werkstückoberfläche (24) eine Oszillationsfrequenz und/oder eine Oszillationsamplitude und/oder eine Anpresskraft der mindestens einen Zusatzbewegung verändert wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung (10) zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche (24) mittels eines Finishwerkzeugs (26). The invention relates to a finish machining method, comprising a finish machining of a workpiece surface (24) by means of the effective surface of a finishing tool (26) wherein the workpiece surface (24) is rotated about a workpiece axis (20) relative to the effective surface of the finishing tool (26) and the relative movement of the workpiece surface (24) and the effective surface is superimposed at least one oscillating additional movement, wherein over a circumference about the workpiece axis (20) and / or over to the workpiece axis (20) parallel extension of the workpiece surface (24) across a material surface removed by means of the effective surface per unit of time varies is changed by during the finishing of the workpiece surface (24) an oscillation frequency and / or an oscillation amplitude and / or a contact pressure of the at least one additional movement is changed. The invention further relates to a device (10) for finishing a workpiece surface (24) by means of a finishing tool (26).

Description

Die Erfindung betrifft ein Finishbearbeitungsverfahren, umfassend eine Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche mittels der Wirkfläche eines Finishwerkzeugs, wobei die Werkstückoberfläche relativ zu der Wirkfläche des Finishwerkzeugs um eine Werkstückachse gedreht und wobei der Relativbewegung von Werkstückoberfläche und Wirkfläche mindestens eine oszillierende Zusatzbewegung überlagert wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche mittels eines Finishwerkzeugs, mit einer Drehantriebseinrichtung zur The invention relates to a finish machining method, comprising a finish machining of a workpiece surface by means of the effective surface of a finishing tool, wherein the workpiece surface is rotated about a workpiece axis relative to the effective surface of the finishing tool and wherein the relative movement of workpiece surface and effective surface is at least superimposed on an oscillating additional movement. The invention also relates to a device for finishing a workpiece surface by means of a finishing tool, with a rotary drive device for

Erzeugung einer Drehbewegung der Werkstückoberfläche relativ zu einer Wirkfläche des Finishwerkzeugs in einer Drehrichtung um eine Werkstückachse, wobei zur Überlagerung der Relativbewegung von Werkstückoberfläche und Wirkfläche ein Zusatzantrieb zur Erzeugung einer oszillierenden Zusatzbewegung vorgesehen ist. Generating a rotational movement of the workpiece surface relative to an active surface of the finishing tool in a rotational direction about a workpiece axis, wherein an additional drive for generating an oscillating additional movement is provided for superimposing the relative movement of workpiece surface and effective surface.

Finishbearbeitungsverfahren sind beispielsweise aus der DE 44 23 422 A1 und aus der EP 2 650 081 B1 bekannt. Diese Verfahren ermöglichen es, finishend bearbeitete Werkstückoberflächen herzustellen, welche eine hohe Oberflächengüte aufweisen. Finishing processes are for example from the DE 44 23 422 A1 and from the EP 2 650 081 B1 known. These methods make it possible to produce finish-machined workpiece surfaces which have a high surface quality.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche die Herstellung besonders hoher Oberflächengüten ermöglichen. On this basis, the present invention has the object to provide a method and an apparatus which allow the production of particularly high surface finishes.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass über einen Umfang um die Werkstückachse und/oder über eine zu der Werkstückachse parallele Erstreckung der Werkstückoberfläche hinweg ein mittels der Wirkfläche pro Zeiteinheit abgetragenes Materialvolumen variiert wird, indem während der Finishbearbeitung der Werkstückoberfläche eine Oszillationsfrequenz und/oder eine Oszillationsamplitude und/oder eine Anpresskraft der mindestens einen Zusatzbewegung verändert wird. This object is achieved in a method of the type mentioned in the present invention that over a circumference around the workpiece axis and / or a parallel to the workpiece axis extension of the workpiece surface is varied by means of the effective surface per unit time removed material volume by during the finishing of the Workpiece surface, an oscillation frequency and / or an oscillation amplitude and / or a contact pressure of the at least one additional movement is changed.

Erfindungsgemäß wird während der finishenden Bearbeitung eines Werkstücks mindestens ein Parameter einer oszillierenden Zusatzbewegung verändert, also beispielsweise ausschließlich eine Oszillationsfrequenz oder ausschließlich eine Oszillationsamplitude oder ausschließlich eine Anpresskraft oder sowohl eine Oszillationsfrequenz als auch eine Oszillationsamplitude oder sowohl eine Oszillationsfrequenz als auch eine Anpresskraft oder sowohl eine Oszillationsamplitude als auch eine Anpresskraft oder sowohl eine Oszillationsfrequenz als auch eine Oszillationsamplitude als auch eine Anpresskraft. Auf diese Weise kann vorzugsweise in derselben Werkstückeinspannung eine Materialabtragsrate variiert werden. Wenn in einem Teilabschnitt der Werkstückoberfläche weniger Material abgetragen werden soll, wird eine vergleichsweise niedrige Oszillationsfrequenz und/oder eine vergleichsweise niedrige Oszillationsamplitude und/oder eine vergleichsweise niedrige Anpresskraft gewählt. Für einen anderen Teilabschnitt der Werkstückoberfläche, in welchem ein höherer Materialabtrag erzielt werden soll, wird eine vergleichsweise höhere Oszillationsfrequenz und/oder eine vergleichsweise höhere Oszillationsamplitude und/oder eine vergleichsweise höhere Anpresskraft gewählt. Auf diese Weise kann der Materialabtrag über die Werkstückoberfläche hinweg variiert werden, sodass Werkstückoberflächen mit bestimmten Geometrien schneller bearbeitet werden können. According to the invention, at least one parameter of an oscillating additional movement is changed during finish machining of a workpiece, ie for example exclusively an oscillation frequency or exclusively an oscillation amplitude or exclusively a contact force or both an oscillation frequency and an oscillation amplitude or both an oscillation frequency and a contact pressure or both an oscillation amplitude also a contact force or both an oscillation frequency and an oscillation amplitude and a contact pressure. In this way, preferably in the same workpiece clamping a material removal rate can be varied. If less material is to be removed in a section of the workpiece surface, a comparatively low oscillation frequency and / or a comparatively low oscillation amplitude and / or a comparatively low contact pressure is selected. For a different section of the workpiece surface in which a higher material removal is to be achieved, a comparatively higher oscillation frequency and / or a comparatively higher oscillation amplitude and / or a comparatively higher contact pressure is selected. In this way, the material removal over the workpiece surface can be varied, so that workpiece surfaces can be processed faster with certain geometries.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die oszillierende Zusatzbewegung zu der Werkstückoberfläche senkrecht gerichtet. In a preferred embodiment, the oscillating additional movement is directed perpendicular to the workpiece surface.

In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Oszillationsfrequenz höher ist als 50 Hz, insbesondere höher als 100 Hz. In this case, it is preferable that the oscillation frequency is higher than 50 Hz, especially higher than 100 Hz.

Für eine Bearbeitung im Niederschallbereich ist es bevorzugt, dass die Oszillationsfrequenz niedriger ist als 20 kHz, vorzugsweise niedriger als 16 kHz, insbesondere niedriger als 1 kHz. For low-noise processing, it is preferable that the oscillation frequency is lower than 20 kHz, preferably lower than 16 kHz, more preferably lower than 1 kHz.

Es ist auch möglich, dass die zu der Werkstückoberfläche senkrechte oszillierende Zusatzbewegung eine Oszillationsfrequenz im Ultraschallbereich von 20 kHz oder mehr als 20 kHz hat. It is also possible that the oscillating additional movement perpendicular to the workpiece surface has an oscillation frequency in the ultrasonic range of 20 kHz or more than 20 kHz.

Unabhängig von der Oszillationsfrequenz der zu der Werkstückoberfläche senkrecht gerichteten Zusatzbewegung ist es bevorzugt, dass eine Oszillationsamplitude dieser Zusatzbewegung größer als 0,1 µm, vorzugsweise größer als ungefähr 5 µm ist. Ein bevorzugter Maximalwert für die Oszillationsamplitude beträgt ungefähr 200 µm. Irrespective of the oscillation frequency of the additional movement directed perpendicular to the workpiece surface, it is preferred that an oscillation amplitude of this additional movement is greater than 0.1 μm, preferably greater than approximately 5 μm. A preferred maximum value for the oscillation amplitude is approximately 200 μm.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die oszillierende Zusatzbewegung zu der Werkstückachse parallel gerichtet ist. Hierbei kann sich um eine ausschließliche Zusatzbewegung handeln oder um eine Zusatzbewegung, welche der vorstehend erläuterten, senkrecht zu der Werkstückoberfläche gerichteten Zusatzbewegung überlagert wird. In a further embodiment of the invention, it is provided that the oscillating additional movement is directed parallel to the workpiece axis. This may be an exclusive additional movement or an additional movement, which is superimposed on the above-explained, directed perpendicular to the workpiece surface additional movement.

Eine weiter verbesserte Steuerungsmöglichkeit eines lokal variierenden Materialabtrags ergibt sich dadurch, dass die parallel zu der Werkstückachse gerichtete Zusatzbewegung zwischen Werkstückoberfläche und Wirkfläche eine erste Amplitude aufweist und dass dieser Zusatzbewegung eine bezogen auf die erste Amplitude langhubige Zusatzoszillation parallel zu der Werkstückachse überlagert wird. Für eine solche langhubige Zusatzoszillation kann vorzugsweise ein Linearantrieb verwendet werden, welcher einen Vorschub des Finishwerkzeug parallel zu der Werkstückachse erzeugt. A further improved control possibility of a locally varying removal of material results from the fact that the additional movement directed parallel to the workpiece axis between the workpiece surface and active surface has a first amplitude and that this additional movement is superimposed on the auxiliary oscillation parallel to the workpiece axis with respect to the first amplitude. For such a long-stroke additional oscillation, a linear drive can preferably be used, which generates a feed of the finishing tool parallel to the workpiece axis.

Der lokal variierende Materialabtrag kann auch dadurch gesteuert werden, dass eine Frequenz und/oder Amplitude der vorstehend erörterten langhubigen Zusatzoszillation verändert wird. The locally varying material removal can also be controlled by changing a frequency and / or amplitude of the long-stroke additional oscillation discussed above.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zur lokalen Steuerung des abgetragenen Materialvolumens die Drehgeschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Werkstückoberfläche und Wirkfläche während der Finishbearbeitung der Werkstückoberfläche verändert wird. Dies ermöglicht eine schnelle Herstellung von Werkstückoberflächen mit unrunden Sollkonturen oder aber eine Verbesserung der Rundlaufwerte eines Werkstücks innerhalb einer kurzen Bearbeitungszeit. A further preferred embodiment provides that, for the local control of the removed material volume, the rotational speed of the relative movement between the workpiece surface and the effective surface is changed during the finish machining of the workpiece surface. This allows a rapid production of workpiece surfaces with non-round desired contours or an improvement in the concentricity values of a workpiece within a short processing time.

Unabhängig davon, ob einer parallel zu der Werkstückachse gerichteten Zusatzbewegung eine langhubige Zusatzoszillation überlagert wird, ist es möglich, dass die Wirkfläche mit einer Vorschubgeschwindigkeit relativ zu der Werkstückoberfläche in einer zu der Werkstückachse parallelen Richtung bewegt wird. In diesem Fall ist es möglich, dass eine lokale Steuerung des Materialabtragvolumens durch eine Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit erzielt wird. Regardless of whether an additional movement directed parallel to the workpiece axis is superimposed by a long-stroke additional oscillation, it is possible for the active surface to be moved at a feed rate relative to the workpiece surface in a direction parallel to the workpiece axis. In this case, it is possible that a local control of the material removal volume is achieved by a change in the feed rate.

Das erfindungsgemäße Finishbearbeitungsverfahren eignet sich im Prinzip für sämtliche finishend zu bearbeitenden Werkstückoberflächen. Das Finishwerkzeug kann in Form eines Finishsteins oder in Form eines Finishbands ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei der Werkstückoberfläche um die Laufbahn eines Wälzlagers, eines Kurbelwellenlagers oder Nockenwellenlagers oder um die Laufbahn einer Nocke. The finish machining method according to the invention is suitable in principle for all workpiece surfaces to be finish-machined. The finishing tool may be in the form of a finishing stone or in the form of a finishing tape. Preferably, the workpiece surface is the raceway of a rolling bearing, a crankshaft bearing or camshaft bearing or the raceway of a cam.

Im Vergleich zu herkömmlichen Finishverfahren besonders kurze Bearbeitungszeiten ergeben sich, wenn das abgetragene Materialvolumen so variiert wird, dass eine rotationssymmetrische, im Profil gekrümmte Werkstückfläche entsteht, also eine Werkstückfläche, welche im Profil konvex oder konkav gekrümmt ist. In comparison to conventional finishing methods, particularly short machining times result when the removed material volume is varied in such a way that a rotationally symmetrical workpiece surface curved in profile is produced, that is to say a workpiece surface which is convexly or concavely curved in the profile.

Unabhängig von einem Sollprofil der Werkstückoberfläche kann das abgetragene Materialvolumen so variiert werden, dass die Rundlaufwerte der Werkstückoberfläche nach der erfindungsgemäßen Finishbearbeitung eine kleinere Toleranz aufweisen als vor der erfindungsgemäßen Finishbearbeitung. Irrespective of a desired profile of the workpiece surface, the removed material volume can be varied so that the concentricity values of the workpiece surface have a smaller tolerance after the finish machining according to the invention than before the finish machining according to the invention.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird eine besonders hohe Oberflächengüte eines Werkstücks erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass eine Steuereinrichtung zur Steuerung und Veränderung einer Oszillationsfrequenz und/oder einer Oszillationsamplitude des Zusatzantriebs in Abhängigkeit einer Position der Wirkfläche relativ zu der Werkstückoberfläche vorgesehen ist. In a device of the type mentioned in the introduction, a particularly high surface quality of a workpiece is made possible by providing a control device for controlling and changing an oscillation frequency and / or an oscillation amplitude of the auxiliary drive as a function of a position of the effective surface relative to the workpiece surface.

Vorteile und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zum Teil bereits vorstehend unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Finishbearbeitungsverfahren beschrieben. Auf diese Beschreibung wird für die Vorteile und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung Bezug genommen. Advantages and embodiments of the device according to the invention have in part already been described above with reference to the finish machining method according to the invention. In this description, reference is made to the advantages and embodiments of the device according to the invention.

Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens eine der nachstehend beschriebenen Einrichtungen, mittels welchen die Position und/oder Lage von Teilabschnitten der zu bearbeiteten Werkstückoberfläche erfasst werden kann. Preferably, the device according to the invention comprises at least one of the devices described below, by means of which the position and / or position of subsections of the workpiece surface to be machined can be detected.

Beispielsweise umfasst die Vorrichtung eine Winkelerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Drehwinkels des Werkstücks um die Werkstückachse. Auf diese Weise können im Vergleich zu einer Sollkontur erhöhte oder abgesenkte Teilabschnitte der Werkstückoberfläche bestimmten Drehwinkeln des Werkstücks zugeordnet werden. For example, the device comprises an angle detection device for detecting a rotation angle of the workpiece about the workpiece axis. In this way, in comparison to a desired contour, raised or lowered sections of the workpiece surface can be assigned to specific angles of rotation of the workpiece.

Ferner kann mindestens eine Positionserfassungseinrichtung vorgesehen sein, die eine Position eines Teilabschnitts der Werkstückoberfläche in einer zu der Werkstückachse parallelen und/oder senkrechten Richtung erfasst. Auf diese Weise können für eine bestimmte Drehlage des Werkstücks Teilabschnitte entlang des Profils der Werkstückoberfläche definiert werden. Furthermore, at least one position detection device can be provided which detects a position of a subsection of the workpiece surface in a direction parallel to and / or perpendicular to the workpiece axis. In this way, it is possible to define partial sections along the profile of the workpiece surface for a specific rotational position of the workpiece.

Schließlich ist es bevorzugt, wenn mindestens eine Messeinrichtung zur Erfassung eines Abstands zwischen einem Teilabschnitt der Werkstückoberfläche und der Werkstückachse vorgesehen ist. Dies ermöglicht es, für einen bestimmten Teilabschnitt der Werkstückoberfläche festzustellen, ob er im Vergleich zu einer Sollkontur einen zu großen, einen passenden oder einen zu kleinen Abstand zu der Werkstückachse aufweist. Finally, it is preferred if at least one measuring device is provided for detecting a distance between a partial section of the workpiece surface and the workpiece axis. This makes it possible to determine, for a particular section of the workpiece surface, whether it has too large, a suitable or a too small distance to the workpiece axis compared to a desired contour.

Die Messeinrichtung kann separat von dem Zusatzantrieb vorgesehen sein. The measuring device may be provided separately from the auxiliary drive.

Es ist aber auch möglich, dass der Zusatzantrieb einen Piezoaktor mit mindestens einem Piezoelement umfasst, welches zur Erfassung eines Abstands zwischen einem Teilabschnitt der Werkstückoberfläche und der Werkstückachse als Druckmesselement wirksam ist. Auf diese Weise kann der Zusatzantrieb nicht nur zur Erzeugung einer vorzugsweise zu der Werkstückoberfläche senkrechten Zusatzbewegung genutzt werden, sondern im Zuge der Vorbereitung einer finishenden Bearbeitung eines Werkstücks als Abstandssensor verwendet werden. But it is also possible that the additional drive comprises a piezoelectric actuator having at least one piezoelectric element, which is effective for detecting a distance between a portion of the workpiece surface and the workpiece axis as a pressure measuring element. In this way, the additional drive can be used not only to produce a preferably perpendicular to the workpiece surface additional movement, but in the course of Preparation of a finishing machining a workpiece can be used as a distance sensor.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of preferred embodiments.

In den Zeichnungen zeigen: In the drawings show:

1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche; 1 a side view of an embodiment of a device for finish machining a workpiece surface;

2 einen in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung; 2 one in 1 with II designated section in an enlarged view;

3 eine Vorderansicht des Ausschnitts gemäß 2; 3 a front view of the cutout according to 2 ;

4 ein der 2 entsprechender Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche; 4 one of the 2 corresponding section of another embodiment of a device for finish machining a workpiece surface;

5 eine der 3 entsprechende Ansicht des Ausschnitts gemäß 4; 5 one of the 3 corresponding view of the section according to 4 ;

6 eine schematische Ansicht einer mittels eines Ausschnitts einer finishend bearbeiteten Werkstückoberfläche; 6 a schematic view of a means of a section of a finish-machined workpiece surface;

7a eine Ansicht eines Teils eines Werkstücks, welches ein Lager mit einer finishend zu bearbeitenden Laufbahn in einem Ausgangszustand aufweist; 7a a view of a part of a workpiece, which has a bearing with a finish end to be machined raceway in an initial state;

7b eine Ansicht, bei welcher über die Erstreckung der Laufbahn des Werkstücks gemäß 7a hinweg eine Sollkontur und ein mit der Sollkontur korrespondierender Materialabtrag dargestellt ist; 7b a view in which the extension of the track of the workpiece according to 7a a desired contour and a material removal corresponding to the desired contour are shown;

7c eine Ansicht, bei welcher über die Erstreckung der Laufbahn hinweg eine Oszillationsfrequenz und/oder eine Oszillationsamplitude einer ersten oszillierenden Zusatzbewegung eines Finishwerkzeugs dargestellt ist; 7c a view in which over the extension of the raceway an oscillation frequency and / or an oscillation amplitude of a first oscillating additional movement of a finishing tool is shown;

7d eine der 7c entsprechende Ansicht, bei welcher eine Vorschubgeschwindigkeit des Finishwerkzeugs dargestellt ist; 7d one of the 7c corresponding view in which a feed rate of the finishing tool is shown;

7e eine der 7c entsprechende Ansicht, bei welcher eine Oszillationsfrequenz und/oder eine Oszillationsamplitude einer zweiten oszillierenden Zusatzbewegung eines Finishwerkzeugs dargestellt ist; 7e one of the 7c corresponding view, in which an oscillation frequency and / or an oscillation amplitude of a second oscillating additional movement of a finishing tool is shown;

8 eine Ansicht eines Werkstücks, welches ein rotationssymmetrisches Lager mit einer finishend zu bearbeitenden Laufbahn in einem Ausgangszustand aufweist, wobei ein unrunder Ausgangszustand und ein runder Sollzustand der Laufbahn dargestellt sind; 8th a view of a workpiece, which has a rotationally symmetrical bearing with a finish end to be machined raceway in an initial state, wherein a non-circular initial state and a round nominal state of the track are shown;

9a eine Ansicht, bei welcher der unrunde Ausgangszustand der Laufbahn über einen Rotationswinkel des Werkstücks gemäß 8 aufgetragen ist; 9a a view in which the non-circular initial state of the track over a rotation angle of the workpiece according to 8th is applied;

9b eine Ansicht, bei welcher auf die Rotationswinkel bezogene Materialabtragsraten dargestellt sind, mittels welchen die Laufbahn von dem Ausgangszustand in den Sollzustand gebracht wird; 9b a view in which on the rotation angle related material removal rates are shown, by means of which the track is brought from the initial state to the desired state;

10 eine der 8 entsprechende Ansicht eines Werkstücks, welches ein nockenförmiges Lager mit einer finishend zu bearbeitenden Laufbahn aufweist; und 10 one of the 8th corresponding view of a workpiece, which has a cam-shaped bearing with a finishend to be machined raceway; and

11 eine der 9b entsprechende Ansicht mit einer Darstellung von für das Werkstück gemäß 10 geeigneten Materialabtragsraten. 11 one of the 9b corresponding view with a representation of the workpiece according to 10 suitable material removal rates.

In 1 ist eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung einer Werkstückoberfläche insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Maschinengestell 12 zum Aufstellen der Vorrichtung 10 auf einer Aufstellfläche 14. An dem Maschinengestell 10 ist eine Werkstückaufnahme 16 zur Aufnahme eines finishend zu bearbeiteten Werkstücks 18 vorgesehen. In 1 is a device for finish machining a workpiece surface as a whole with the reference numeral 10 designated. The device 10 includes a machine frame 12 for setting up the device 10 on a footprint 14 , On the machine frame 10 is a workpiece holder 16 for receiving a finishend to be machined workpiece 18 intended.

Das Werkstück 18 weist eine zentrale Werkstückachse 20 auf. Bei dem Werkstück 18 handelt es sich beispielsweise um einen Lagerring eines Wälzlagers. The workpiece 18 has a central workpiece axis 20 on. At the workpiece 18 it is, for example, a bearing ring of a rolling bearing.

Die Vorrichtung 10 umfasst eine Drehantriebseinrichtung 22 zum Drehantrieb des an der Werkstückaufnahme 16 gehaltenen Werkstücks 18 um die Werkstückachse 20. Die Werkstückachse 20 verläuft koaxial zu der Drehachse der Drehantriebseinrichtung 22. The device 10 comprises a rotary drive device 22 for the rotary drive of the workpiece holder 16 held workpiece 18 around the workpiece axis 20 , The workpiece axis 20 is coaxial with the axis of rotation of the rotary drive device 22 ,

Das Werkstück 18 weist eine insbesondere konzentrisch zu der Werkstückachse 20 verlaufende Werkstückoberfläche 24 auf, welche mit einem nachfolgend beschriebenen Finishwerkzeug 26 finishend bearbeitet wird. The workpiece 18 has a particular concentric to the workpiece axis 20 running workpiece surface 24 on, which with a finish tool described below 26 finishing is processed.

Bei dem Finishwerkzeug 26 handelt es sich um ein Finishband oder – wie nachfolgend dargestellt – um einen Finishstein 28. Das Finishwerkzeug 26 ist an einem Finishwerkzeughalter 30 gelagert und entlang einer ersten Zusatzbewegungsachse 32 (vergleiche 2) relativ zu dem Finishwerkzeughalter 30 oszillierend antreibbar. Hierdurch wird eine der Werkstückoberfläche 24 zugewandte Wirkfläche 34 des Finishwerkzeugs 26 in Richtung auf die Werkstückoberfläche 24 und hierzu entgegengesetzt bewegt. At the finishing tool 26 it is a finishing tape or - as shown below - a finishing stone 28 , The finishing tool 26 is on a finish tool holder 30 stored and along a first additional movement axis 32 (see 2 ) relative to the finish tool holder 30 oscillating drivable. This will be one of Workpiece surface 24 facing active surface 34 of the finishing tool 26 in the direction of the workpiece surface 24 and moved in opposite directions.

Zur Erzeugung der Bewegung des Finishwerkzeugs 26 umfasst die Vorrichtung 10 einen ersten Zusatzantrieb 36, insbesondere in Form eines Piezoaktors 38. Der erste Zusatzantrieb 36 erzeugt eine oszillierende Bewegung der Wirkfläche 34 entlang der ersten Zusatzbewegungsachse 32. To generate the movement of the finishing tool 26 includes the device 10 a first auxiliary drive 36 , in particular in the form of a piezoelectric actuator 38 , The first auxiliary drive 36 generates an oscillating movement of the effective surface 34 along the first additional movement axis 32 ,

Zur Bewegungskopplung des ersten Zusatzantriebs 36 und des Finishwerkzeugs 26 ist beispielsweise ein Übertragungselement 40 vorgesehen, welches mit einer Einspanneinrichtung 42 verbunden ist. For motion coupling of the first auxiliary drive 36 and the finishing tool 26 is for example a transmission element 40 provided, which with a clamping device 42 connected is.

Die Einspanneinrichtung 42 umfasst beispielsweise eine Hülse 44, welche mittels des Übertragungselements 40 von dem ersten Zusatzantrieb 36 bewegungsbeaufschlagt ist. Die Hülse 44 ist entlang der ersten Zusatzbewegungsachse 32 verschiebbar in einem Gehäuse 46 des Finishwerkzeughalters 30 aufgenommen. The clamping device 42 includes, for example, a sleeve 44 , which by means of the transmission element 40 from the first auxiliary drive 36 is moved. The sleeve 44 is along the first additional movement axis 32 slidable in a housing 46 of the finish tool holder 30 added.

Die Einspanneinrichtung 42 umfasst ferner ein Einspannelement 48, welches mittels einer Schraubverbindung mit der Hülse 44 verbunden ist, sodass der Finishstein 28 mittels Einspannelement 48 und Hülse 44 einspannbar ist. The clamping device 42 further comprises a clamping element 48 , which by means of a screw connection with the sleeve 44 connected, so the finishing stone 28 by means of clamping element 48 and sleeve 44 is clamped.

Der Finishwerkzeughalter 30 ist mittels einer Vorschubeinrichtung 50 entlang einer Vorschubachse 52 relativ zu dem Gestell 12 positionierbar (vergleiche 1). Die Vorschubachse 52 verläuft parallel zu der Werkstückachse 20. Die Vorschubeinrichtung 50 umfasst einen an dem Gestell 12 längs einer Zustellachse 53 bewegbaren Halter 54, an welchem ein entlang der Vorschubachse 52 bewegbar angetriebener Schlitten 56 gelagert ist. The finishing tool holder 30 is by means of a feed device 50 along a feed axis 52 relative to the frame 12 positionable (compare 1 ). The feed axis 52 runs parallel to the workpiece axis 20 , The feed device 50 includes one on the frame 12 along an infeed axis 53 movable holder 54 , on which one along the feed axis 52 movably driven carriage 56 is stored.

Der Schlitten 56 und der Finishwerkzeughalter 30 sind so miteinander verbunden, dass der Finishwerkzeughalter 30 in zu der Werkstückachse 20 senkrechter Richtung relativ zu dem Schlitten 56 positionierbar ist. Hierfür ist eine Finishwerkzeugführung 57 vorgesehen, mittels welcher der Finishwerkzeughalter 30 parallel zu einer Zustellachse 59 positionierbar ist. Dies ermöglicht eine Verschleißkompensation des Finishwerkzeugs 26 und eine einfache Handhabung des Finishwerkzeugs 26 im Rahmen von Einrichtungs- oder Werkzeugwechselvorgängen. The sled 56 and the finish tool holder 30 are connected together so that the finish tool holder 30 in to the workpiece axis 20 vertical direction relative to the carriage 56 is positionable. For this purpose, a finishing tool guide 57 provided by means of which the finishing tool holder 30 parallel to an infeed axis 59 is positionable. This allows wear compensation of the finishing tool 26 and easy handling of the finishing tool 26 in the context of facility or tool change operations.

Der Schlitten 56 und der Finishwerkzeughalter 30 können so miteinander verbunden sein, dass der Finishwerkzeughalter 30 in zu der Werkstückachse 20 paralleler Richtung nicht relativ zu dem Schlitten 56 bewegbar ist. Alternativ hierzu umfasst die Vorrichtung 10 einen zweiten Zusatzantrieb in Form eines Oszillationsantriebs 58 zur Erzeugung einer zweiten Zusatzbewegung, nämlich einer Hin- und Herbewegung des Werkzeughalters 30 und des daran gehaltenen Finishwerkzeugs 26 in einer zu der Werkstückachse 20 parallelen Richtung. The sled 56 and the finish tool holder 30 can be connected together so that the finish tool holder 30 in to the workpiece axis 20 parallel direction not relative to the carriage 56 is movable. Alternatively, the device comprises 10 a second auxiliary drive in the form of an oscillation drive 58 for generating a second additional movement, namely a reciprocating movement of the tool holder 30 and the finishing tool held thereon 26 in one to the workpiece axis 20 parallel direction.

Der Oszillationsantrieb 58 weist beispielsweise einen an sich bekannten und daher nicht näher erläuterten Exzenter 60 auf, welcher um eine Exzenterachse 62 drehbar angetrieben ist und eine mit Doppelpfeil 64 bezeichnete zweite Zusatzbewegung in Form einer Oszillationsbewegung eines Abtriebselements 66 erzeugt. Das Abtriebselement 66 ist fest mit dem Finishwerkzeughalter 30 verbunden, sodass eine Oszillationsbewegung des Abtriebselements 66 auf den Finishwerkzeughalter 30 und somit auch auf das Finishwerkzeug 26 und auf dessen Wirkfläche 34 übertragen wird. The oscillation drive 58 has, for example, a known per se and therefore not explained in more detail eccentric 60 which is about an eccentric axis 62 is rotatably driven and one with double arrow 64 designated second additional movement in the form of an oscillatory movement of an output element 66 generated. The output element 66 is fixed with the finish tool holder 30 connected, so that an oscillating movement of the output element 66 on the finish tool holder 30 and thus also on the finishing tool 26 and on its effective surface 34 is transmitted.

Alternativ zu einer in 2 und 3 dargestellten (hydrodynamischen oder hydrostatischen) Gleitlagerung der Hülse 44 in dem Gehäuse 46 kann die Einspanneinrichtung 42 auch mittels mindestens einer Linearwälzführung in dem Gehäuse 46 gelagert sein. Alternatively to a in 2 and 3 shown (hydrodynamic or hydrostatic) plain bearing of the sleeve 44 in the case 46 can the clamping device 42 also by means of at least one linear roller guide in the housing 46 be stored.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Einspanneinrichtung 42 mittels mindestens eines Membranelements 68 relativ zu dem Gehäuse 46 des Finishwerkzeughalters 30 bewegbar zu lagern (vergleiche 4 und 5). Das Membranelement 68 erstreckt sich vorzugsweise in zu der Zusatzbewegungsachse 32 senkrechter Richtung. Vorzugsweise ist das Membranelement 68 in Form einer Ringscheibe ausgebildet, welche radial außen mit dem Gehäuse 46 und radial innen mit der Hülse 44 verbunden ist. Another possibility is the clamping device 42 by means of at least one membrane element 68 relative to the housing 46 of the finish tool holder 30 movable to store (compare 4 and 5 ). The membrane element 68 preferably extends in to the additional movement axis 32 vertical direction. Preferably, the membrane element 68 formed in the form of an annular disc, which radially outward with the housing 46 and radially inward with the sleeve 44 connected is.

Vorzugsweise sind zwei Membranelemente 68 vorgesehen, welche bezogen auf die Zusatzbewegungsachse 32 an einander abgewandten Seiten der Hülse 44 angeordnet sind. Preferably, two membrane elements 68 provided, which related to the additional movement axis 32 on opposite sides of the sleeve 44 are arranged.

Zur Finishbearbeitung des Werkstücks 18 mittels der Wirkfläche 34 des Finishwerkzeugs 26 wird die Werkstückoberfläche 24 mittels der Drehantriebseinrichtung 22 um die Werkstückachse 20 gedreht. Gleichzeitig kann die Wirkfläche 34 mittels des Oszillationsantriebs 58 in einer zu der Werkstückachse 20 parallelen Richtung oszillierend angetrieben werden. Hierdurch entsteht eine für eine Finishbearbeitung charakteristische Kreuzschliffstruktur 70, welche in 6 schematisch dargestellt ist. Die Kreuzschliffstruktur 70 umfasst eine Mehrzahl von zumindest in Teilbereichen zueinander im Wesentlichen parallelen Riefen 72 und sich hiermit kreuzende Riefen 74. For finish machining of the workpiece 18 by means of the active surface 34 of the finishing tool 26 becomes the workpiece surface 24 by means of the rotary drive device 22 around the workpiece axis 20 turned. At the same time, the effective area 34 by means of the oscillation drive 58 in one to the workpiece axis 20 be driven in an oscillating parallel direction. This results in a characteristic of a finish cross-cut structure 70 , what a 6 is shown schematically. The cross-cut structure 70 comprises a plurality of grooves, which are substantially parallel to one another at least in partial regions 72 and hereby intersecting grooves 74 ,

Bei der erfindungsgemäßen Finishbearbeitung wird die Drehbewegung des Werkstücks 18 von mindestens einer oszillierenden Zusatzbewegung überlagert. Bei dieser Zusatzbewegung kann es sich ausschließlich um die vorstehend genannte erste Zusatzbewegung (senkrecht zu der Werkstückoberfläche 24 unter Verwendung des ersten Zusatzantriebs 36) oder ausschließlich um die vorstehend genannte zweite Zusatzbewegung (parallel zu der Werkstückachse 20 unter Verwendung des zweiten Zusatzantriebs in Form des Oszillationsantriebs 58) handeln. Alternativ hierzu wird der Drehbewegung des Werkstücks 18 sowohl die erste Zusatzbewegung als auch die zweite Zusatzbewegung überlagert. In the finish machining according to the invention, the rotational movement of the workpiece 18 superimposed by at least one oscillating additional movement. In this additional movement can it is exclusively the aforementioned first additional movement (perpendicular to the workpiece surface 24 using the first auxiliary drive 36 ) or only to the above-mentioned second additional movement (parallel to the workpiece axis 20 using the second auxiliary drive in the form of the oscillation drive 58 ) act. Alternatively, the rotational movement of the workpiece 18 superimposed on both the first additional movement and the second additional movement.

Die Vorrichtung 10 umfasst eine Steuereinrichtung 76, welche zur Ansteuerung des ersten Zusatzantriebs 36 und/oder zur Ansteuerung des zweiten Zusatzantriebs in Form des Oszillationsantriebs 58 dient. Die Steuereinrichtung 76 dient vorzugsweise auch zur Ansteuerung der Drehantriebseinrichtung 22 und zur gezielten Steuerung und Veränderung der Drehgeschwindigkeit des Werkstücks 18 und/oder zur Ansteuerung der Vorschubeinrichtung 50 und zur gezielten Steuerung und Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit des Finishwerkzeugs 26 entlang der Vorschubachse 52. The device 10 comprises a control device 76 , which for driving the first auxiliary drive 36 and / or for controlling the second auxiliary drive in the form of the oscillation drive 58 serves. The control device 76 preferably also serves to control the rotary drive device 22 and for the targeted control and change of the rotational speed of the workpiece 18 and / or for controlling the feed device 50 and for targeted control and change the feed rate of the finishing tool 26 along the feed axis 52 ,

Um die Geometrie einer finishend zu bearbeitenden Werkstückoberfläche 24 erfassen zu können, ist eine Erfassungseinrichtung 78 vorgesehen. Diese umfasst einen Tastkörper 80, welcher an einem Messkopf 81 angeordnet ist. Der Messkopf 81 ist an einem Schlitten 82 befestigt, welcher an einer Schlittenführung 84 in einer Richtung parallel zu der Werkstückachse 20 bewegbar ist. Die Position des Schlittens 82 entlang der Schlittenführung 84 wird mittels einer ersten Positionserfassungseinrichtung 86 erfasst. Around the geometry of a finish to be machined workpiece surface 24 to capture is a detection device 78 intended. This includes a probe body 80 , which on a measuring head 81 is arranged. The measuring head 81 is on a sled 82 attached, which on a carriage guide 84 in a direction parallel to the workpiece axis 20 is movable. The position of the carriage 82 along the carriage guide 84 is by means of a first position detection device 86 detected.

Die Schlittenführung 84 ist ihrerseits an einem Halter 88 befestigt. Der Halter 88 ist entlang einer zu der Werkstückachse 20 senkrechten Führung 90 verschiebbar. Die Position des Halters 88 entlang der Führung 90 wird mittels einer zweiten Positionserfassungseinrichtung 92 erfasst. The slide guide 84 is in turn to a holder 88 attached. The holder 88 is along one to the workpiece axis 20 vertical guide 90 displaceable. The position of the holder 88 along the guide 90 is by means of a second position detection device 92 detected.

Eine Auslenkung des Tastkörpers 80 relativ zu dem Messkopf 81 in einer zu der Werkstückachse 20 senkrechten Richtung und in einer zu der Werkstückachse 20 parallelen Richtung wird mittels des Messkopfs 81 erfasst; der Messkopf 81 bildet somit eine Messeinrichtung zur Erfassung eines jeweiligen Abstands zwischen einem Teilabschnitt der Werkstückoberfläche 24 und der Werkstückachse 20 entlang einer zu der Werkstückachse 20 parallelen Messlinie. Bei dem Messkopf 81 mit dem Tastkörper kann es sich beispielsweise um eine Messeinrichtung des Typs "OMP400" der Renishaw GmbH, 72124 Pliezhausen, Deutschland, handeln. A deflection of the probe body 80 relative to the measuring head 81 in one to the workpiece axis 20 vertical direction and in one to the workpiece axis 20 parallel direction is by means of the measuring head 81 detected; the measuring head 81 thus forms a measuring device for detecting a respective distance between a section of the workpiece surface 24 and the workpiece axis 20 along one to the workpiece axis 20 parallel measuring line. At the measuring head 81 with the probe can, for example, a measuring device of the type "OMP400" Renishaw GmbH, 72124 Pliezhausen, Germany, act.

Schließlich ist es bevorzugt, wenn die Vorrichtung 10 eine Winkelerfassungseinrichtung 94 umfasst, um eine Drehlage des Werkstücks 18 um die Werkstückachse 20 erfassen zu können. Finally, it is preferable if the device 10 an angle detection device 94 includes a rotational position of the workpiece 18 around the workpiece axis 20 to be able to capture.

Das erfindungsgemäße Finishbearbeitungsverfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 7a bis 7e erläutert und unter Bezugnahme auf ein Werkstück 18 beispielsweise in Form einer Kurbelwelle. Das Werkstück 18 weist ein Kurbelwellenlager 96 mit einer Laufbahn 98 auf. Die Laufbahn 98 erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Werkstückachse 20 und parallel zu der Werkstückachse 20 gesehen zwischen einer ersten Begrenzungsfläche 100 und einer zweiten Begrenzungsfläche 102. The finish machining method of the present invention will be described below with reference to FIG 7a to 7e explained and with reference to a workpiece 18 for example in the form of a crankshaft. The workpiece 18 has a crankshaft bearing 96 with a career 98 on. The career 98 extends circumferentially about the workpiece axis 20 and parallel to the workpiece axis 20 seen between a first boundary surface 100 and a second boundary surface 102 ,

In einem mittels der Erfassungseinrichtung 78 erfassbaren Ausgangszustand der Laufbahn 98 ist diese beispielweise, wie in 7a dargestellt, kreiszylindrisch. Die Laufbahn 98 soll für das nachfolgend erläuterte Ausführungsbeispiel so bearbeitet werden, dass sich eine in 7b dargestellte Sollkontur 104 ergibt. Diese Sollkontur 104 weist ein insgesamt konvex gekrümmtes Profil auf, bei welchem in zu den Begrenzungsflächen 100, 102 benachbarten Teilabschnitten 106, 108 mehr Material abgetragen werden muss als in einem mittigen Teilabschnitt 110. Ausgehend von dem Ausgangszustand 98 gemäß 7a ist über die Erstreckung der Laufbahn 98 hinweg also ein Materialabtrag 112 erforderlich, welcher in zu den Begrenzungsflächen 100, 102 benachbarten Teilabschnitten 106, 108 höher ist als in dem mittigen Teilabschnitt 110. In one by means of the detection device 78 detectable initial state of the career 98 is this example, as in 7a shown, circular cylindrical. The career 98 should be edited for the embodiment described below so that a in 7b illustrated nominal contour 104 results. This nominal contour 104 has an overall convex curved profile, in which in to the boundary surfaces 100 . 102 adjacent subsections 106 . 108 more material must be removed than in a central section 110 , Starting from the initial state 98 according to 7a is about the extension of the career 98 away so a material removal 112 required, which in to the boundary surfaces 100 . 102 adjacent subsections 106 . 108 is higher than in the central section 110 ,

Um die Materialabtragsraten entsprechend einem in 7b mit 112 bezeichneten, gewünschten Verlauf zu erzeugen, werden während der finishenden Bearbeitung der Laufbahn 98 nachfolgend beschriebene Bearbeitungsparameter, oder zumindest eine Teilmenge dieser Bearbeitungsparameter, variiert. To the material removal rates according to a in 7b With 112 designated to produce the desired course, be during finishing process the career 98 Processing parameters described below, or at least a subset of these processing parameters, varies.

Bei dem Bearbeitungsparameter 114 (vgl. 7c) handelt es sich um die Oszillationsfrequenz und/oder Oszillationsamplitude einer ersten oszillierenden Zusatzbewegung eines Finishwerkzeugs 26, wobei die erste oszillierende Zusatzbewegung mittels des ersten Zusatzantriebs 36 (vergleiche 1) erzeugt wird und senkrecht zu der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche 24 verläuft. At the machining parameter 114 (see. 7c ) is the oscillation frequency and / or oscillation amplitude of a first oscillating additional movement of a finishing tool 26 , wherein the first oscillating additional movement by means of the first auxiliary drive 36 (see 1 ) is generated and perpendicular to the workpiece surface to be machined 24 runs.

Bei dem zweiten Bearbeitungsparameter 116 (vgl. 7d) handelt es sich um die parallel zu der Werkstückachse 20 gerichtete Vorschubgeschwindigkeit des Finishwerkzeugs 26, also um die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubeinrichtung 50 längs der Vorschubachse 52. At the second processing parameter 116 (see. 7d ) are parallel to the workpiece axis 20 directed feed rate of the finishing tool 26 , So to the feed speed of the feed device 50 along the feed axis 52 ,

Bei dem dritten Bearbeitungsparameter 118 (vgl. 7e) handelt es sich um die Oszillationsfrequenz und/oder die Oszillationsamplitude einer zweiten oszillierenden Zusatzbewegung des Finishwerkzeugs 26, wobei diese zweite oszillierende Zusatzbewegung mittels des zweiten Zusatzantriebs in Form des Oszillationsantriebs 58 erzeugt wird und parallel zu der Werkstückachse 20 verläuft. At the third processing parameter 118 (see. 7e ) is the oscillation frequency and / or the oscillation amplitude of a second oscillating additional movement of the finish tool 26 , This second oscillating additional movement by means of the second auxiliary drive in the form of the oscillation drive 58 is generated and parallel to the workpiece axis 20 runs.

Die die Oszillationsfrequenzen und/oder Oszillationsamplituden betreffenden Bearbeitungsparameter 114 und 118 sind in den zu den Begrenzungsflächen 100, 102 benachbarten Teilabschnitten 106, 108 der Werkstückoberfläche 24 erhöht und in dem mittigen Teilabschnitt 110 niedriger als in den Teilabschnitten 106, 108. Auf diese Weise kann der Materialabtrag in den Teilabschnitten 106, 108 im Vergleich zu dem mittigen Teilabschnitt 110 erhöht werden. The processing parameters relating to the oscillation frequencies and / or oscillation amplitudes 114 and 118 are in the to the boundary surfaces 100 . 102 adjacent subsections 106 . 108 the workpiece surface 24 increased and in the central section 110 lower than in the sections 106 . 108 , In this way, the material removal in the sections 106 . 108 in comparison to the central section 110 increase.

Zur weiteren Beschleunigung der Finishbearbeitung der Laufbahn 98 ist vorgesehen, dass der Bearbeitungsparameter 116 (Vorschubgeschwindigkeit) so gewählt wird, dass in den Teilabschnitten 106, 108 vergleichsweise niedrige Vorschubgeschwindigkeiten gewählt sind und in dem mittigen Teilabschnitt 110 eine erhöhte Vorschubgeschwindigkeit gewählt wird. To further accelerate the finishing of the raceway 98 is provided that the machining parameters 116 (Feed rate) is selected so that in the subsections 106 . 108 comparatively low feed speeds are selected and in the central portion 110 an increased feed rate is selected.

In 8 ist ein Werkstück 18 mit einer Laufbahn eines rotationssymmetrischen Lagers einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle dargestellt, wobei ein unrunder Ausgangszustand (übertrieben dargestellt) mit dem Bezugszeichen 120 und ein runder Sollzustand der Laufbahn mit dem Bezugszeichen 122 bezeichnet ist. Der Ausgangszustand 120 der Laufbahn kann durch eine kombinierte Anwendung der Winkelerfassungseinrichtung 94 und der Messeinrichtung 81 erfasst werden. Bei Auftrag des Ausgangszustands 120 über den Umfang des Werkstücks 18 um die Werkstückachse 20 entsprechend 9a ergibt sich beispielsweise, dass die Werkstückoberfläche 24 auf Höhe der Drehwinkel 0°, 120° und 240° Teilabschnitte mit abzutragenden Materialspitzen aufweist. Dieser Materialabtrag erfolgt durch Wahl und Steuerung der Bearbeitungsparameter so, dass ein in 9b dargestellter Materialabtragsverlauf erzeugt wird, bei welchem also jeweils den Materialspitzen der Teilabschnitte bei 0°, 120°, 240° der Werkstückoberfläche 24 zugeordnet ein besonders hoher Materialabtrag erfolgt. Diese erhöhten Materialabtragsraten können beispielsweise durch erhöhte Oszillationsfrequenzen- und/oder Amplituden mindestens einer Zusatzbewegung erzeugt werden, vorzugsweise in Kombination mit einer niedrigen Rotationsgeschwindigkeit. In 8th is a workpiece 18 shown with a track of a rotationally symmetrical bearing of a crankshaft or a camshaft, wherein a non-circular initial state (exaggerated) with the reference numeral 120 and a round desired state of the track by the reference numeral 122 is designated. The initial state 120 the raceway can by a combined application of the angle detection device 94 and the measuring device 81 be recorded. When ordering the initial state 120 over the circumference of the workpiece 18 around the workpiece axis 20 corresponding 9a For example, the result is that the workpiece surface 24 Has at the height of the rotation angle 0 °, 120 ° and 240 ° sections with ablated material tips. This material removal takes place by selecting and controlling the processing parameters such that an in 9b shown Materialabtragsverlauf is generated, in which therefore each of the material peaks of the sections at 0 °, 120 °, 240 ° of the workpiece surface 24 assigned a particularly high material removal takes place. These increased material removal rates can be generated for example by increased oscillation frequencies and / or amplitudes of at least one additional movement, preferably in combination with a low rotational speed.

10 zeigt ein Werkstück 18 in Form einer Nocke 122, welche eine Laufbahn 124 aufweist. 10 shows a workpiece 18 in the form of a cam 122 which is a career 124 having.

Bei finishender Bearbeitung der Laufbahn 124 (Werkstückoberfläche 24) mittels eines in 10 schematisch dargestellten Finishwerkzeugs 26 in Form eines kraftbeaufschlagten Steins und bei Drehung der Nocke 122 um die Werkstückachse 20 ist es bevorzugt, wenn Materialabtragsraten 112 (vergleiche 11) entlang des Verlaufs der Laufbahn 124 um die Werkstückachse 20 verändert werden. Ausgehend von 0° (vergleiche 10) ist es bevorzugt, wenn entlang eines ersten Teilabschnitts der Werkstückoberfläche 24 in Form einer ersten geraden Nockenfläche hohe Materialabtragsraten gewählt werden, um dann im Bereich eines Teilabschnitts der Nockenspitze bei 90° verminderte Materialabtragsraten zu wählen und um anschließend im Bereich eines Teilabschnitts bis 180° wieder stark erhöhte Materialabtragsraten zu wählen, um dann im Teilabschnitt zwischen 180° und 360° (gleich 0°) mittlere Materialabtragsraten zu wählen. At finishing machining of the raceway 124 (Workpiece surface 24 ) by means of an in 10 schematically illustrated finishing tool 26 in the form of a force-loaded stone and with rotation of the cam 122 around the workpiece axis 20 it is preferred if material removal rates 112 (see 11 ) along the course of the career 124 around the workpiece axis 20 to be changed. Starting at 0 ° (compare 10 ), it is preferable if along a first portion of the workpiece surface 24 high material removal rates are selected in the form of a first straight cam surface in order then to select reduced material removal rates in the region of a section of the cam tip at 90 ° and then again to select greatly increased material removal rates in the region of a subsection up to 180 °, in order then to reach 180 ° in the subsection and to select 360 ° (equal to 0 °) average material removal rates.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4423422 A1 [0003]
EP 2650081 B1 [0003]

Claims

Finish machining method comprising finish machining a workpiece surface ( 24 ) by means of the effective surface ( 34 ) of a finishing tool ( 26 ) the workpiece surface ( 24 ) relative to the effective area ( 34 ) of the finishing tool ( 26 ) about a workpiece axis ( 20 ) and wherein the relative movement of workpiece surface ( 24 ) and effective area ( 34 ) is superimposed on at least one oscillating additional movement, characterized in that over a circumference about the workpiece axis ( 20 ) and / or one to the workpiece axis ( 20 ) parallel extension of the workpiece surface ( 24 ) by means of the active surface ( 34 ) per unit of time removed material volume is varied by during the finishing of the workpiece surface ( 24 ) an oscillation frequency and / or an oscillation amplitude and / or a contact pressure of the at least one additional movement is changed.

Finishing method according to claim 1, characterized in that the oscillating additional movement to the workpiece surface ( 24 ) is directed vertically.

Finishing method according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillating additional movement to the workpiece axis ( 24 ) is directed in parallel.

Finishing method according to claim 3, characterized in that parallel to the workpiece axis ( 20 ) directed additional movement between workpiece surface ( 24 ) and effective area ( 34 ) has a first amplitude and that this additional movement has a long stroke with respect to the first amplitude additional oscillation parallel to the workpiece axis ( 20 ) is superimposed.

Finishing method according to claim 4, characterized in that a means of the active surface ( 34 ) per unit of time removed material volume is varied by during the finishing of the workpiece surface ( 24 ) a frequency and / or amplitude of the additional oscillation is changed.

Finishing method according to one of the preceding claims, characterized in that a by means of the active surface ( 34 ) per unit of time removed material volume is varied by during the finishing of the workpiece surface ( 24 ) the rotational speed of the relative movement between the workpiece surface ( 24 ) and effective area ( 34 ) is changed.

Finishing method according to one of the preceding claims, characterized in that the active surface ( 34 ) at a feed rate relative to the workpiece surface ( 24 ) in one to the workpiece axis ( 20 ) is moved parallel direction.

Finishing method according to claim 7, characterized in that a means of the active surface ( 34 ) per unit of time removed material volume is varied by during the finishing of the workpiece surface ( 24 ) the feed speed is changed.

Finishing method according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece surface ( 24 ) the career path ( 98 ) of a rolling bearing, a crankshaft bearing ( 96 ) or camshaft bearing or the raceway ( 124 ) a cam ( 122 ).

Finishing method according to one of the preceding claims, characterized in that the ablated material volume is varied so that a rotationally symmetrical, curved in the profile workpiece surface is formed.

Finishing method according to one of the preceding claims, characterized in that the removed material volume is varied so that the concentricity values of the workpiece surface ( 24 ) have a smaller tolerance after finish machining than before finish machining.

Contraption ( 10 ) for finishing a workpiece surface ( 24 ) by means of a finishing tool ( 26 ), in particular for carrying out a method according to one of the preceding claims, with a rotary drive device ( 22 ) for generating a rotational movement of the workpiece surface ( 24 ) relative to an effective area ( 34 ) of the finishing tool ( 26 ) in a direction of rotation about a workpiece axis ( 20 ), wherein for superposition of the relative movement of workpiece surface ( 24 ) and effective area ( 34 ) an auxiliary drive ( 36 ) is provided for generating an oscillating additional movement, characterized by a control device ( 76 ) for controlling and changing an oscillation frequency and / or an oscillation amplitude and / or a contact force of the auxiliary drive ( 36 ) depending on a position of the effective area ( 34 ) relative to the workpiece surface ( 24 ).

Contraption ( 10 ) according to claim 12, characterized in that the device ( 10 ) an angle detection device ( 94 ) for detecting a rotation angle of the workpiece ( 18 ) around the workpiece axis ( 20 ).

Contraption ( 10 ) according to claim 12 or 13, characterized in that the device ( 10 ) at least one position detection device ( 86 . 92 ) containing a position of a subsection ( 106 . 108 . 110 ) of the workpiece surface ( 24 ) in one to the workpiece axis ( 20 ) parallel and / or vertical direction.

Contraption ( 10 ) according to one of claims 12 to 14, characterized in that the device ( 10 ) at least one measuring device ( 81 ) for detecting a distance between a subsection ( 106 . 108 . 110 ) of the workpiece surface ( 24 ) and the workpiece axis ( 20 ).

Contraption ( 10 ) according to claim 15, characterized in that the measuring device ( 81 ) separately from the auxiliary drive ( 36 ) is provided.

Contraption ( 10 ) according to claim 15 or 16, characterized in that the auxiliary drive ( 36 ) a piezoelectric actuator ( 38 ) comprising at least one piezo element which is used to detect a distance between a section ( 106 . 108 . 110 ) of the workpiece surface ( 24 ) and the workpiece axis ( 20 ) is effective as a pressure measuring element.