EP0997229A1 - Method and apparatusfor finishing cylindrical workpieces - Google Patents
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- EP0997229A1 EP0997229A1 EP99121202A EP99121202A EP0997229A1 EP 0997229 A1 EP0997229 A1 EP 0997229A1 EP 99121202 A EP99121202 A EP 99121202A EP 99121202 A EP99121202 A EP 99121202A EP 0997229 A1 EP0997229 A1 EP 0997229A1
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- B24B21/06—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor for grinding plane surfaces involving members with limited contact area pressing the belt against the work, e.g. shoes sweeping across the whole area to be ground
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- B24B35/00—Machines or devices designed for superfinishing surfaces on work, i.e. by means of abrading blocks reciprocating with high frequency
Definitions
- the invention relates to a method and an apparatus for fine machining of essentially cylindrical workpiece surfaces, especially workpiece outer surfaces.
- One from the German patent DE 30 08 606 known device for external honing of eccentrically rotating crankshaft crank pin has one Rotary drive for the crankshaft to be machined and one of the orbital revolving crankshaft crank pin Beam with two beam halves, which are above support members Support directly on the workpiece surface and with large Force can be pressed against this.
- One of the beam halves is used excluding the support, while the other half of the beam has a honing tool that supports itself press a support arm against the surface to be machined can and driven oscillatingly via a vibratory drive is.
- the halves of the carrier are adjustable in height relative to each other to train them so that they can move towards the Have the machined workpiece set.
- the device brings very good processing results. For one usually required multi-stage machining with honing and The carrier must be fully honed to replace the honing tool be opened. Then, if necessary, a new one Height adjustment may be required. The procedure until it is reached a desired surface quality can therefore be time consuming.
- the invention has for its object a method and propose a device of the type mentioned that it enable a desired surface quality quickly and to achieve reliably, especially with orbital circumferential workpiece surfaces.
- the invention proposes a method for solving this problem according to claim 1 and a device according to claim 11.
- At least one is directly connected to the Supporting member supporting the workpiece surface on the workpiece surface pressed.
- There will be at least two in Circumferential direction of the workpiece surface are supported directly or indirectly on a support member, independently operable pressure elements for Pressing on fine processing agents, especially sanding belts, provided on the workpiece surface. It will be one Relative movement of workpiece and finishing tool around a machining axis running coaxially with the workpiece surface generated, which preferably a short-stroke relative movement is superimposed in the axial direction.
- the pressure elements are operated in such a way that none of the pressure elements, one pressure element or several pressure elements Press the finishing agent onto the workpiece surface.
- the removal characteristics of the pressure elements are very variable adjustable. For example, it is possible that at least two different, preferably independent pressing elements that can be actuated from one another according to type and / or Grain or removal rate of different fine processing agents pressed simultaneously or alternately, which means that one previously not easily possible per circulation Mixed processing is made possible.
- a first fine machining means without interrupting the relative movement of the workpiece and finishing agents and / or without lifting off Support organs from the workpiece first by a first one Pressed a first fine machining means is that the first pressure element is then relieved of pressure, is withdrawn in particular and that thereafter by a second pressing element a second fine machining means is pressed, preferably another, in particular has a finer grain than the first finishing agent. It is possible pre-processing and finishing to achieve a workpiece in one operation without the device for changing fine machining means opened or the editing process in another way must be interrupted.
- At at least one pressure element preferably at least two independently operable pressure elements, Finishing agent, especially sanding belt, with a contact pressure varying in the axial direction of the workpiece and / or with a removal rate that varies in the axial direction is pressed.
- the variation is advantageously continuous or stepless, which means that the finished workpiece surface bumps running in the circumferential direction how grooves or steps can be avoided.
- the variation can be generated by e.g. Abrasive belt with in axial Pressed in the direction of varying elastic compliance becomes.
- a varying contact pressure in one direction Processing section offers the possibility, for example an undesired taper in a crankshaft bearing increased removal in the area of larger cross-section quickly and reliably eliminate or other deviations from a desired, for example cylindrical ideal shape remove.
- At least one Pressing element fine processing means such as sanding belt, is pressed in such a way that the contact pressure and / or the Material removal rate from a central area of the machining section to axial edge areas of the machining section, preferably continuous and / or symmetrical to Middle area increases or it can be used, for example, for reduction an undesirable crown so that the Contact pressure and / or the removal rate from the central area the edge areas preferably continuously and / or symmetrically decreases towards the central area.
- Pressing element fine processing means such as sanding belt
- a pressure control can be specified, continuously or discontinuously changing contact pressure is applied, which is particularly hydraulic, but possibly also piezoelectric, can be generated electromechanically and / or pneumatically.
- the pressure curve for example sinusoidal, rectangular or can be sawtooth-shaped and possibly the pulse frequency, e.g. can be between 2 and 100 pressing phases per revolution, can be customized.
- the pulse frequency e.g. can be between 2 and 100 pressing phases per revolution.
- pulsating pressure can, if necessary, even without complete pressure relief better rinsing of the finishing agent can be used.
- Another advantageous processing variant stands out characterized in that all pressure elements with rotating workpiece so relieved of pressure, in particular lifted off that only support elements are supported on the workpiece surface.
- This "idling" without pressing, material-removing, fine processing agents roughness tips the machined surface a little smoothed can, so that an even lower Ra value and a higher Load share can be achieved without measurable changes the macro shape of the processed area.
- the Shape and / or surface condition of the processed Workpiece surface during the relative movement by means of preferably emitting at least one sensor signal contactlessly operating sensor device is detected and that the contact pressure in at least one pressure element Dependence on the sensor signals is controlled.
- a pressure element particularly well as this as an adjusting element has a much smaller moving mass than, for example an entire print arm of a band finish or Honing machine and because of the contact pressure without any consideration the dynamic additional forces derived via the support member can be varied.
- the measurement control offers in connection with the support Another great advantage directly on the workpiece.
- the Measurement-controlled processing becomes conventional when it is reached Target dimension of the machining process canceled in that the respective device opened and thus the finishing agent is peeled off the surface.
- the processing process for one finished axial section can be finished by that the assigned pressure elements are relieved of pressure or be lifted off while associated support members continue to the workpiece surface remain pressed so that the device can follow the eccentric circumferential section. In this way it is e.g. possible when editing a crankshaft for each axial machining section separate processing when the target dimension is reached cancel while continuing in other places becomes.
- a device suitable for carrying out the method has at least one for direct support on the workpiece surface trained support member, at least two in Circumferential direction of the workpiece arranged offset to itself a support member directly or indirectly, separately or independently operable pressing elements for Pressing fine machining agent onto the workpiece surface and means for generating a relative movement between Workpiece and finishing tool to be coaxial with the Machining axis, the workpiece surface preferably a short-stroke relative movement in the axial direction is superimposed.
- a single support may be sufficient, one has preferred embodiment several, preferably evenly support members distributed around the circumference, each of which assigned at least one, preferably only one pressure element is. This allows a particularly uniform Achieve distribution of forces during machining.
- Machining axis opposite, essentially identical in shape and preferably essentially mirror-symmetrical can be arranged to a mirror plane of the device Support organs. These can be on a common, two-armed Carrier device may be arranged, for example for a workpiece change, can be swiveled open.
- a support member can extend over one or more support surface sections Support directly on the workpiece.
- the support surface preferably smooth or essentially non-abrasive, so that material-removing processing essentially only takes place where fine machining means through the Pressing elements is pressed onto the workpiece surface.
- the area of support elements can possibly be a material-displacing one and / or possibly solidifying the surface Surface treatment can be effected or it may be that with detached cutting grains with a lapping machining loose grain is effected.
- each support member at least one, preferably only one, the associated pressing element upstream and at least one, preferably only one support element downstream of the pressing element provided, the pressing element preferably symmetrical is arranged between the support elements.
- a support on both sides of the pressure element ensures a special anti-tip guide. It has proven itself when the support elements a circumferential angular distance of less than 150 ° and preferably have more than 90 °, with angular distances between 100 and 130 °, in particular of approximately 120 ° preferred are. These provide good support after all Directions without pinching the workpiece and offer on the other hand, enough space between the support areas Attach several if necessary offset in the circumferential direction and / or pressing elements which may be extended in the circumferential direction.
- the fine processing agent can be in the form of a pressure element sintered or soldered coating.
- the finishing tool is an abrasive belt that is relative is movable to the pressure element.
- the pressure element preferably forms a cylindrical section, for example Pressure surface of a predetermined shape, that of the desired one Shape of the finished workpiece surface is adjusted. It has proven particularly useful if the Pressure surface a circumferential angle of more than 60 °, preferably between 70 ° and 90 °, in particular about 80 °.
- a possible sanding belt wrap angle of more than 60 ° per pressing element makes it possible that short-wave Roundness errors of the workpiece automatically special can be effectively corrected.
- At least one Pressure element preferably at least two of each other independently actuate pressure elements so that through them fine processing agents, especially sanding belts, preferably in the axial direction of the workpiece continuously varying contact pressure and / or with in Axial direction preferably continuously varying Removal rate can be pressed, preferably the Contact pressure symmetrical to a central area of a machining section varies.
- This can be done, for example achieved that at least one pressing element Has pressing surface, in which a substantially cylindrical Curvature in the circumferential direction is a curvature in the axial direction is superimposed.
- the curvature preferably runs here in the axial direction continuously and / or symmetrically to one axial central area of the pressure surface. If the curvature in Axial direction to the workpiece surface is convex and the Pressure surface, for example in the middle area of the workpiece surface closest is so in this area Removal performance compared to the axial edge areas extraordinary big. Conversely, with a pressure element Pressure surface in the axial direction also from the workpiece surface concave away, so that for example in the middle the distance between the workpiece surface and the pressing surface compared to the edge areas is large and there there is a correspondingly lower removal rate.
- a particularly gently varying pressure distribution can be thereby achieve that on a pressure element Pressure-forming layer made of elastically compressible Material is arranged, the layer thickness in the axial direction, preferably continuously and / or symmetrically to one Middle area of the machining section varies. It can So one in the axial direction corresponding to the layer thickness of the elastic material varying elastic resilience the pressure surface can be created.
- the layer that may an essentially cylindrical section-shaped pressing surface can form, ensures that the pressure distribution in the axial direction softened compared to a rigid pressure surface is so that disadvantageous peaks of contact pressure and / or removal performance can be avoided.
- Some developments of the invention can also be applied to methods and devices may be advantageous in which in one Axial section only in a single circumferential section or several pressure elements are provided. They are in particular the pulsating pressing of at least one Pressing element, the temporary lifting of at least one Pressing element during the finishing, if necessary with it connected retraction of the sanding belt in a lifting phase and the described measurement-dependent control of the contact pressure and process variants thereby made possible, in particular the application of an axially varying contact pressure through a single pressing element and the selective termination of the machining process in individual axial machining sections continuing processing in other, not yet finished sections.
- Fig. 1 is a cylindrical bearing journal 1 in axial view a crankshaft 4 to be seen by a not shown Rotary drive is rotated about its longitudinal axis such that the journal in the direction of arrow 2 around its central Longitudinal axis 3 rotates. If the journal 1 a with the Crankshaft longitudinal axis is coaxial main bearing journal, so is Longitudinal axis 3 essentially stationary. It is Bearing journal 1, however, around an eccentric to the crankshaft longitudinal axis arranged crankshaft crank pin, so is the Rotational movement in direction 2 an orbital movement of the entire Bearing pin around the parallel to axis 3 Crankshaft longitudinal axis superimposed.
- the bearing journal 1 is made of two halves 5 and 6, respectively surrounded as the finishing arm support 7, the two arms 8 or 9.
- the two arms 8, 9 are not in one machine part shown pivotally mounted against each other.
- Via a hydraulic adjustment device for example the two arms can be used to install the workpiece in the Device opened and then closed in this way be that the two arms shown the workpiece in the Include Kind.
- Via an axial vibratory drive not shown can move the workpiece and / or the Carrier in the axial direction 3 a short-stroke axial relative movement between the entire support 7 and the workpiece 1 be generated.
- the entire device has to be used simultaneously Machining of main bearings and connecting rod bearings several in Axial direction arranged side by side, on a common Machine frame arranged finish units of the shown Art.
- the units are each very narrow (Fig. 2) to simultaneously process adjacent bearings can. Their dimensions are no longer than the length of the bearing plus the proportional (half) axial dimensions of the Crank webs.
- Each support half 5 or 6 has one at the lower end of the assigned arm firmly screwed support member 10 or 11, which has the basic shape of a narrow in the axial direction 3, upright cuboid (see FIG. 2) with a workpiece 1 facing, circular segment-shaped recess 12 or 13 has, which is why a support member as a shell or Finish bowl is called.
- the two support halves 5, 6 or support members 10, 11 are in the working position shown mirror image of one containing the longitudinal axis 3 Plane of symmetry 14 arranged. They are relative in height fixed to each other and to achieve the highest machining accuracy together concentrically in one device been ground out.
- a support member 11 has Area of its shell recess 13 two at a circumferential angle of approx. 120 ° to each other and at an angle of approx. 30 ° to the plane of symmetry 14 offset from this Guide strips 15, 16, each made of hard material, over the entire axial width of a support member extend and a substantially smooth, the workpiece contour have an adapted surface facing the workpiece. she ensure a jam-free, direct support of the support member across the workpiece surface in all directions to axis 3.
- the pressure element designed as a pressure shoe 20 provided that a cylindrically curved, the workpiece facing pressure surface 21 has a predetermined shape, that of the desired shape of the finished workpiece surface is adapted and over a circumferential angle of extends approx. 80 ° in compliance with the workpiece.
- the pressure surface can as in the example shown, essentially rigid, for example made of hard material, or also flexible be and for example from an elastically compressible Be piece of material formed. It can also be distributed over a large area elastic areas in addition to essentially rigid areas available.
- the pressure shoe 20 is seated in a recess 13 opened rectangular recess 17 of the support member 11 and is opposite this by means of two in cylindrical bores of the support member guided bolt 24 so linear movably guided that it is radial to the machining axis 3rd is movable.
- One the pressure shoe 20 in the direction of the pressing device pushing the workpiece or moving it away has two against the actuator or actuator Force of a spring 23 can be advanced in the direction of the workpiece, with the bolt identical hydraulic piston 24, which has a Hydraulic line 25 can be acted upon with fluid pressure.
- Actuating pistons are preferred, in principle also any other actuators, e.g. Piezo translators or solenoids can be used.
- any other actuators e.g. Piezo translators or solenoids can be used.
- one in the axial direction essentially even contact pressure of the shoe 20 causes to produce a varying in the axial direction
- Contact pressure of a pressure element also several in axially offset and / or attacking Actuators which can be operated independently of one another are provided be that can generate different forces to the Height of material removal in the axial direction of the workpiece controlled influence.
- a corresponding pressure shoe can, for example, in its associated support member approximately tangential to the workpiece surface and perpendicular vertical to the longitudinal direction of the workpiece (axis 3) Pivot axis be pivotally mounted.
- mirror-image pressure shoe 19 is in an analogous manner Interplay between hydraulic pressure and spring force can be pressed or retractable, the control via one of the line 25 separate hydraulic line 26 regardless of the control of the shoe 20.
- This is an arrangement with two circumferentially offset by 180 °, separately or independently pressure elements that can be actuated from one another.
- At other embodiments are several per support element, in particular two pressure elements which can be actuated independently of one another intended.
- versions with only one support element or with more than two, for example three or four, especially evenly distributed around the workpiece circumference Support organs are possible.
- the pressure shoe 20 presses in the illustration in FIG. 1 through a band guide 30 in the area of the pressure shoe guided grinding belt 31 to the workpiece surface.
- the Belt guide has a pair of im for each pressing element essentially tangential to the workpiece surface and perpendicular vertical to axis 3, also good in Fig. 2 recognizing oval tape guide openings 32, 33, which vertically from the vertical top or bottom of the support member into the area of the pressing element 20 extend and the workpiece side between pressure element and the associated guide strips 15 and 16 in the processing area flow out.
- the finish belt can pass through these recesses be guided in the shell so that the support strips 15, 16 can rest directly on the workpiece 1 and not be undermined by finishing tape.
- the axial width of the guide openings 32, 33rd is less than half as wide as the axial width of one Support element / pressure element combination or that of this width corresponding width of the sanding belt.
- the band 31 in the oval areas where it passed through the openings is turned in a U-shape, with the smooth side outside and the grinding side is inside.
- roller-shaped deflection elements 34, 35 and in The area of the pressing element 20 then has the band again taken up its straight, fully unfolded form in the axial direction.
- the course of the belt between the deflection rollers 34, 35 is essentially straight forward, which means trouble-free operation promotes.
- the two become independent pressure segments 19 which can be actuated hydraulically from one another, 20 of the same type of sanding belt. It is however possible, separate on the left and right Abrasive belts, especially with different grain sizes to use.
- the finishing process be carried out under measurement control.
- the Device at least one during the machining process operable, designed to emit sensor signals Sensor 40 for detecting the shape and / or surface quality the machined workpiece surface.
- a control device not shown, can transmit the sensor signals process and at least one actuator, for example the hydraulic actuator 23, 24, preferably several or all actuators depending on the sensor signals head for.
- the schematic top view in FIG. 3 shows an embodiment, which enables shape corrections to be made Perform workpiece in axial section.
- the diametrical Pressure elements 45, 46 are exactly like those of the embodiment 1 arranged and independent of each other radially displaceable on the workpiece surface or from this can be lifted off.
- the pressure elements are in the range of their workpiece-facing pressing surfaces 48, 49 provided, one between the pressing element and the workpiece surface carried out grinding belt 43, 44 to the workpiece surface to press.
- Each of the pressure elements has one essentially incompressible, rigid, half-shell-shaped metallic body 50, 51 with a workpiece facing Front surface 52, 53, on which a thin layer 54, 55 is made a relatively pressure-resistant, but slightly elastic compressible material, for example Vulcolan is applied.
- the coated front surfaces 52, 53 are circumferential essentially curved in the shape of a cylindrical section, wherein this curvature in an axial direction parallel to axis 3 another curvature overlaid.
- Pressure element 45 runs the continuous axial Curvature symmetrical to the axial central region 56 such that the front surface is concave from the workpiece in the axial direction is curved away and to the axial edge regions 57, 58 continuously approaches the workpiece surface.
- the Front surface 53 extends in the axial direction to the workpiece surface curved so that the front surface in the middle 59 is closer to the workpiece surface than to both axial Edge areas 60, 61.
- the layer thickness of the compressible The material varies axially for both pressure elements Direction continuous and is chosen so that the Workpiece or the abrasive belt facing pressure surfaces of the Layers essentially cylindrical, that is, in the axial direction just passed.
- the embodiment shown enables the described Correction of the shape of the machined workpiece surface a single linearly guided pressure element, without that this can be pivoted in the manner described above must be trained.
- the pressure elements are thus on both sides individually or in a specific pressing force or used in a specific chronological order.
- the interposition of an elastically flexible layer between the rigid body of the pressure element and the with the contact surface interacting with the grinding belt helps expedient to mitigate pressure force peaks and by the Shape of the rigid body specified pressure distribution to smooth out.
- the axial variation of the Contact pressure can be achieved even without elastic layers, for example by pressing them directly onto the sanding belt Pressure element body 50, 51, in which case their Front surfaces 52, 53 form the pressing surface.
- the axial middle or edge area of the pressure surfaces to be provided with a small step or shallow groove, whose depth can be very small. For example, one more or less clear "paragraph" in the machined workpiece surface generated to influence certain areas.
- Circumferential contour can these only take up part of the circumference. So can e.g. at the ends of the pressing element lying in the circumferential direction Areas in the (axial) center or the edge opposite the cylindrical contact surface should be slightly recessed.
- a different inclination of the pressure or Machining areas opposite the axis direction or a other asymmetry can be useful to consciously match Workpiece contours, e.g. Conicity, to generate or dismantle.
- Pressure elements with axially varying elastic compliance of the pressure surface can also Devices not according to the invention, e.g. with only one Pressure element, be advantageous.
- the advantages made possible by the invention come entirely especially when machining eccentric rotating Workpiece surfaces, such as crankshaft crank pins, for carrying, where it is possible thanks to the support elements, the mass forces or derive inertial forces via the support members and completely decouple from the pressure elements that regardless of the support organs with usually clearly lower contact pressure than the support members against that machining workpiece can be pressed. Because the Pressure elements completely freed from management tasks are, they can in the variable manner described pressed or lifted off to get the desired machining result to achieve quickly and with high quality.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberflächen, insbesondere Werkstückaußenflächen.The invention relates to a method and an apparatus for fine machining of essentially cylindrical workpiece surfaces, especially workpiece outer surfaces.
Die zunehmende Leistungssteigerung von Verbrennungsmotoren durch höhere Verdichtung und schnellere Drehzahlen bringt u.a. die Forderung nach Verschleißminderung von Lagerstellen, um bessere Laufqualitäten zu erhalten. Hierzu ist es beispielsweise bekannt, die im wesentlichen zylindrischen oder axial leicht gewölbten Hauptlager und Hublager von Kurbelwellen oder Nockenwellen nach dem Schleifen einer zusätzlichen Feinbearbeitungsbehandlung zu unterziehen, um die Oberfläche nach Struktur, Rauhigkeit und Traganteil noch weiter zu verfeinern. Hierfür haben sich besonders das Außenhonen und das Bandfinishen bewährt. Beim Honen werden als abrasive Feinbearbeitungsmittel Honsteine oder Diamantleisten eingesetzt, die an die relativ zum Feinbearbeitungsmittel drehend und kurzhubig axial bewegte Werkstückoberfläche angedrückt werden. Beim Bandfinishen wird ein Schleifband oder Polierband als Feinbearbeitungsmittel eingesetzt. Ein formgerecht ausgebildetes Andrückelement, das selbst keinem Verschleiß unterliegt, drückt das Schleifband über einen geeigneten Umschlingungswinkel an die drehende und axial oszillierende Werkstückoberfläche an.The increasing performance increase of internal combustion engines through higher compression and faster speeds i.a. the demand for wear reduction of bearings, to get better running qualities. For this it is for example known to be essentially cylindrical or axially slightly curved main bearing and pin bearing of crankshafts or camshafts after grinding an additional one Undergo finishing treatment to the Surface according to structure, roughness and percentage of load further refine. This is what they have in particular External honing and band finishing proven. When honing as an abrasive finishing agent honing stones or diamond strips used to the relative to the finishing agent rotating and short-stroke axially moving workpiece surface be pressed. A belt is used for belt finishing or polishing tape used as a finishing agent. A form-fitting pressure element that itself is not subject to wear, the sanding belt presses over a suitable wrap angle to the rotating and axially oscillating workpiece surface.
Es sind schon zahlreiche Vorschläge gemacht worden, wie bei
diesen Verfahren die Qualität der bearbeiteten Werkstückoberfläche
verbessert werden kann. Eine aus der Deutschen Patentschrift
DE 30 08 606 bekannte Vorrichtung zum Außenhonen von
exzentrisch umlaufenden Kurbelwellen-Hubzapfen hat einen
Drehantrieb für die zu bearbeitende Kurbelwelle und einen von
dem orbital umlaufenden Kurbelwellen-Hubzapfen mitgeführten
Träger mit zwei Trägerhälften, die sich über Abstützorgane
direkt an der Werkstückoberfläche abstützen und mit großer
Kraft an diese anpreßbar sind. Eine der Trägerhälften dient
ausschließlich der Abstützung, während die andere Trägerhälfte
ein Honwerkzeug aufweist, das sich unter Abstützung an
einem Trägerarm an die zu bearbeitende Oberfläche andrücken
läßt und über einen Schwingantrieb oszillierend antreibbar
ist. Zur Verbesserung der Oberflächenqualität wird vorgeschlagen,
die Hälften des Trägers relativ zueinander höhenverstellbar
auszubilden, damit sich diese exakt auf das zu
bearbeitende Werkstück einstellen lassen. Die Vorrichtung
bringt sehr gute Bearbeitungsergebnisse. Für eine üblicherweise
erforderliche mehrstufige Bearbeitung mit Vorhonen und
Fertighonen müssen die Träger zur Auswechslung des Honwerkzeuges
geöffnet werden. Anschließend kann ggf. eine erneute
Höhenverstellung erforderlich sein. Das Verfahren bis zum Erreichen
einer gewünschten Oberflächenqualität kann daher
zeitaufwendig sein.Numerous suggestions have already been made, such as
the quality of the machined workpiece surface
can be improved. One from the
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der genannten Art vorzuschlagen, die es ermöglichen, eine angestrebte Oberflächenqualität schnell und zuverlässig zu erreichen, insbesondere auch bei orbital umlaufenden Werkstückoberflächen.The invention has for its object a method and propose a device of the type mentioned that it enable a desired surface quality quickly and to achieve reliably, especially with orbital circumferential workpiece surfaces.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren
nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 11 vor.The invention proposes a method for solving this problem
according to
Erfindungsgemäß wird mindestens ein sich direkt an der Werkstückoberfläche abstützendes Abstützorgan an die Werkstückoberfläche angedrückt. Es werden mindestens zwei in Umfangsrichtung der Werkstückoberfläche versetzt angeordnete, sich direkt oder indirekt an einem Abstützorgan abstützende, unabhängig voneinander betätigbare Andrückelemente zum Andrücken von Feinbearbeitungsmittel, insbesondere Schleifband, an die Werkstückoberfläche bereitgestellt. Es wird eine Relativbewegung von Werkstück und Feinbearbeitungsmittel um eine koaxial mit der Werkstückoberfläche verlaufende Bearbeitungsachse erzeugt, der vorzugsweise eine kurzhubige Relativbewegung in Axialrichtung überlagert ist. Die Andrückelemente werden derart betätigt, daß wahlweise keines der Andrückelemente, ein Andrückelement oder mehrere Andrückelemente Feinbearbeitungsmittel an die Werkstückoberfläche andrücken.According to the invention, at least one is directly connected to the Supporting member supporting the workpiece surface on the workpiece surface pressed. There will be at least two in Circumferential direction of the workpiece surface are supported directly or indirectly on a support member, independently operable pressure elements for Pressing on fine processing agents, especially sanding belts, provided on the workpiece surface. It will be one Relative movement of workpiece and finishing tool around a machining axis running coaxially with the workpiece surface generated, which preferably a short-stroke relative movement is superimposed in the axial direction. The pressure elements are operated in such a way that none of the pressure elements, one pressure element or several pressure elements Press the finishing agent onto the workpiece surface.
Dieses Verfahren, bei dem sowohl Honsteine oder dergleichen, als auch Schleifband als Feinbearbeitungsmittel entweder alternativ oder in Kombination verwendbar sind, zeichnet sich durch eine hohe Variabilität der Prozeßführung aus, wodurch praktisch jede geforderte Oberflächenqualität schnell und zuverlässig erreicht werden kann. Durch das normalerweise mit großer Kraft erfolgende Andrücken von Abstützorganen an die Werkstückoberfläche kann erreicht werden, daß die auf das Feinbearbeitungsmittel wirkende Anpreßkraft, die durch ein sich am Abstützorgan oder an einem mit einem Abstützorgan fest verbundenen Teil der Vorrichtung abstützendes Andrückelement erzeugt wird, nicht durch dynamische Zusatzkräfte beeinflußt wird, wie sie insbesondere bei exzentrisch umlaufenden Werkstückabschnitten, wie Kurbelwellen-Hubzapfen, auftreten. Durch einen ungleichförmigen Verlauf der dynamischen Kräfte während einer Werkstückumdrehung können ohne entsprechende Abstützorgane auf der Werkstückoberfläche Zonen mit unterschiedlicher Anpreßkraft für das Feinbearbeitungsmittel entstehen, und damit auch unterschiedliche große Abträge. Durch die Abstützung auf der Werkstückoberfläche werden diese trägheitsbedingten dynamischen Zusatzkräfte von den Abstützorganen bzw. von die Abstützorgane tragenden Trägern aufgenommen, so daß die für die Bearbeitung erforderliche, durch die Andruckelemente aufzubringende Kraft von dynamischen Zusatzkräften unbeeinflußt bleibt. Damit ist auch bei höheren Werkstückdrehzahlen, die für eine schnelle Bearbeitung vorteilhaft sind, ohne Zusatzaufwand, beispielsweise ohne eine aktive Kompensation der Zusatzkräfte durch mechanische oder elektronische Meisterwellen, ein gleichmäßiger Werkstoffabtrag am Werkstückumfang gewährleistet.This process, in which both honing stones or the like, as well as sanding belt as a finishing agent either can be used alternatively or in combination through a high variability of the process control, whereby practically every required surface quality quickly and can be reliably achieved. Usually with that large force pressing of support organs against the Workpiece surface can be achieved that on the Finishing agent acting pressure, which by a itself on the support member or on a support member firmly connected part of the device supporting pressing element is generated, not by dynamic additional forces is influenced, as in particular with eccentrically rotating Workpiece sections, such as crankshaft crank pins, occur. Due to a non-uniform course of the dynamic Forces during a workpiece rotation can be without corresponding support elements on the workpiece surface zones with different contact pressure for the fine processing agent arise, and thus also different sizes Deductions. Through the support on the workpiece surface these inertia-related dynamic additional forces of the support members or from the support members Carriers added so that the necessary for processing, force to be applied by the pressure elements dynamic additional forces remains unaffected. That is also at higher workpiece speeds, which ensures a fast Editing are advantageous, for example, without additional effort without active compensation of the additional forces mechanical or electronic master waves, an even one Material removal guaranteed on the workpiece circumference.
Durch die Bereitstellung mehrerer im gleichen Axialbereich wirkender, jedoch in Umfangsrichtung der Werkstückoberfläche versetzt angeordneter, unabhängig voneinander betätigbarer Andruckelemente ist die Abtragscharakteristik sehr variabel einstellbar. So ist es beispielsweise möglich, daß durch mindestens zwei unterschiedliche, vorzugsweise unabhängig voneinander betätigbare Andrückelemente nach Art und/oder Körnung bzw. Abtragsleistung unterschiedliche Feinbearbeitungsmittel gleichzeitig oder abwechselnd angedrückt werden, wodurch pro Umlauf eine bisher nicht ohne weiteres mögliche Mischbearbeitung ermöglicht wird. Insbesondere ist es möglich, daß ohne Unterbrechung der Relativbewegung von Werkstück und Feinbearbeitungsmittel und/oder ohne Abheben von Abstützorganen von dem Werkstück zuerst durch ein erstes Andrückelement ein erstes Feinbearbeitungsmittel angedrückt wird, daß danach das erste Andrückelement druckentlastet, insbesondere zurückgezogen wird und daß danach durch ein zweites Andrückelement ein zweites Feinbearbeitsmittel angedrückt wird, das vorzugsweise eine andere, insbesondere feinere Körnung als das erste Feinbearbeitungsmittel hat. Es ist also möglich, eine Vorbearbeitung und Fertigbearbeitung eines Werkstückes in einem Arbeitsgang zu erreichen, ohne daß zum Wechseln von Feinbearbeitungsmittel die Vorrichtung geöffnet oder der Bearbeitungsvorgang auf andere Weise unterbrochen werden muß.By providing several in the same axial area more effective, but in the circumferential direction of the workpiece surface staggered, independently operable The removal characteristics of the pressure elements are very variable adjustable. For example, it is possible that at least two different, preferably independent pressing elements that can be actuated from one another according to type and / or Grain or removal rate of different fine processing agents pressed simultaneously or alternately, which means that one previously not easily possible per circulation Mixed processing is made possible. In particular, it is possible that without interrupting the relative movement of the workpiece and finishing agents and / or without lifting off Support organs from the workpiece first by a first one Pressed a first fine machining means is that the first pressure element is then relieved of pressure, is withdrawn in particular and that thereafter by a second pressing element a second fine machining means is pressed, preferably another, in particular has a finer grain than the first finishing agent. It is possible pre-processing and finishing to achieve a workpiece in one operation without the device for changing fine machining means opened or the editing process in another way must be interrupted.
Es ist möglich, daß ein Andrückelement während der Feinbearbeitung bzw. Relativbewegung zwischen Andrückphasen zeitweise vom Feinbearbeitungsmittel oder, bei am Andrückelement fest angebrachtem Feinbearbeitungsmittel, von der Werkstückoberfläche abgehoben wird. Hierdurch kann beispielsweise bei Verwendung von flüssigen Bearbeitungshilfsmitteln, wie Honöl, eine bessere Spülung des Feinbearbeitungsmittels erreicht werden, wodurch dessen Schneidfreudigkeit länger erhalten bleibt und höhere Abtragsleistungen erzielbar sind. Desweiteren können die bei herkömmlichen Verfahren bekannten Freispüleffekte stark reduziert werden, bei denen z.B. im Bereich von Schmierbohrungen in der Werkstückoberfläche eine intensivere Freispülung erfolgt, was dort zu lokal höheren Abträgen und damit zu Formfehlern führt. Während einer Phase mit abgehobenem Andrückelement kann das diesem zugeordnete Feinbearbeitungsmittel vorteilhaft auch mindestens teilweise durch anderes Feinbearbeitungsmittel, insbesondere unverbrauchtes Feinbearbeitungsmittel der gleichen Art, ersetzt werden, insbesondere durch Nachziehen von Finishband.It is possible that a pressure element during the finishing or relative movement between pressing phases at times from the finishing agent or, on the pressure element firmly attached fine machining agent, from the workpiece surface is lifted off. In this way, for example Use of liquid processing aids, such as honing oil, achieved a better rinsing of the finishing agent be obtained, making it easier to cut longer remains and higher stock removal rates can be achieved. Furthermore can the free-rinse effects known in conventional processes be greatly reduced, e.g. in the area of lubrication holes in the workpiece surface a more intense Flushing occurs, which results in locally higher erosion and thus leads to form errors. During a phase with lifted pressing element can be assigned to this Fine machining agents advantageously also at least partially by other finishing agents, especially unused ones Finishing agents of the same type, replaced especially by retightening the finishing tape.
Bei einer Weiterbildung kann vorgesehen werden, daß bei mindestens einem Andrückelement, vorzugsweise bei mindestens zwei voneinander unabhängig betätigbaren Andrückelementen, Feinbearbeitungsmittel, insbesondere Schleifband, mit einem in Axialrichtung des Werkstückes variierenden Anpreßdruck und/oder mit in Axialrichtung variierender Abtragsleistung angedrückt wird. Die Variation ist vorteilhaft kontinuierlich bzw. stufenlos, wodurch bei der fertig bearbeiteten Werkstückoberfläche in Umfangsrichtung verlaufende Unebenheiten wie Rillen oder Stufen vermieden werden können. Die Variation kann erzeugt werden, indem z.B. Schleifband mit in axialer Richtung variierender elastischer Nachgiebigkeit angedrückt wird. Ein in Axialrichtung variierender Anpreßdruck in einem Bearbeitungsabschnitt bietet die Möglichkeit, beispielsweise bei einem Kurbelwellenlager eine unerwünschte Konizität durch verstärkte Abtragung im Bereich größeren Querschnitts schnell und zuverlässig zu beseitigen oder andere Abweichungen von einer angestrebten, beispielsweise zylindrischen Idealform zu beseitigen. Andererseits wird es auch möglich, beispielsweise eine gewünschte Balligkeit eines Lagerabschnittes zu erzeugen, indem in den den Kurbelwangen nahen Randbereichen des Bearbeitungsabschnittes mit größerem Anpreßdruck bzw. höhere Abtragsleistung gearbeitet wird als im dazwischenliegenden Mittelbereich. Zur Erzeugung einer gewünschten Balligkeit kann es beispielsweise so sein, daß durch mindestens ein Andrückelement Feinbearbeitungsmittel, wie Schleifband, derart angedrückt wird, daß der Anpreßdruck und/oder die Abtragsleistung von einem Mittelbereich des Bearbeitungsabschnittes zu axialen Randbereichen des Bearbeitungsabschnittes, vorzugsweise kontinuierlich und/oder symmetrisch zum Mittelbereich zunimmt oder es kann beispielsweise zur Reduzierung einer unerwünschten Balligkeit so sein, daß der Anpreßdruck und/oder die Abtragsleistung vom Mittelbereich zu den Randbereichen vorzugsweise kontinuierlich und/oder symmetrisch zum Mittelbereich abnimmt. In a further training it can be provided that at at least one pressure element, preferably at least two independently operable pressure elements, Finishing agent, especially sanding belt, with a contact pressure varying in the axial direction of the workpiece and / or with a removal rate that varies in the axial direction is pressed. The variation is advantageously continuous or stepless, which means that the finished workpiece surface bumps running in the circumferential direction how grooves or steps can be avoided. The variation can be generated by e.g. Abrasive belt with in axial Pressed in the direction of varying elastic compliance becomes. A varying contact pressure in one direction Processing section offers the possibility, for example an undesired taper in a crankshaft bearing increased removal in the area of larger cross-section quickly and reliably eliminate or other deviations from a desired, for example cylindrical ideal shape remove. On the other hand, it also becomes possible, for example to produce a desired crowning of a bearing section, by in the edge areas of the Machining section with a larger contact pressure or higher Material removal rate is worked as in between Middle range. To create a desired crown it may be so, for example, that by at least one Pressing element fine processing means, such as sanding belt, is pressed in such a way that the contact pressure and / or the Material removal rate from a central area of the machining section to axial edge areas of the machining section, preferably continuous and / or symmetrical to Middle area increases or it can be used, for example, for reduction an undesirable crown so that the Contact pressure and / or the removal rate from the central area the edge areas preferably continuously and / or symmetrically decreases towards the central area.
Bei einer Weiterbildung ist es möglich, daß mindestens ein Andrückelement während der Feinbearbeitung mit einem durch eine Andrucksteuerung vorgebbaren, kontinuierlich oder diskontinuierlich wechselnden Anpreßdruck beaufschlagt wird, der insbesondere hydraulisch, ggf. aber auch piezoelektrisch, elektromechanisch und/oder pneumatisch erzeugt werden kann. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn mindestens ein Andrückelement während der Feinbearbeitung mit pulsierendem Anpreßdruck beaufschlagt wird, wobei der Druckverlauf beispielsweise sinusförmig, rechteckförmig oder sägezahnförmig sein kann und ggf. die Pulsfrequenz, die z.B. zwischen 2 und 100 Andrückphasen pro Umdrehung betragen kann, spezifisch angepaßt werden kann. Vorzugsweise können mehrere oder alle Andrückelemente gleichzeitig mit pulsierendem Anpreßdruck betrieben werden. Eine pulsierende Anpressung kann, ggf. auch ohne vollständige Druckentlastung, zur besseren Spülung des Feinbearbeitungsmittels genutzt werden.With further training it is possible that at least one Pressing element with a through during the fine machining a pressure control can be specified, continuously or discontinuously changing contact pressure is applied, which is particularly hydraulic, but possibly also piezoelectric, can be generated electromechanically and / or pneumatically. It has proven to be particularly advantageous if with at least one pressure element during finishing pulsating contact pressure is applied, the pressure curve for example sinusoidal, rectangular or can be sawtooth-shaped and possibly the pulse frequency, e.g. can be between 2 and 100 pressing phases per revolution, can be customized. Preferably several or all pressing elements simultaneously with pulsating Contact pressure operated. A pulsating pressure can, if necessary, even without complete pressure relief better rinsing of the finishing agent can be used.
Eine weitere vorteilhafte Bearbeitsvariante zeichnet sich dadurch aus, daß alle Andruckelemente bei drehendem Werkstück derart druckentlastet, insbesondere abgehoben werden, daß sich nur Abstützorgane auf der Werkstückoberfläche abstützen. Versuche zur Auswirkung der Abstützorgane auf die Oberflächenbeschaffenheit der bearbeiteten Werkstücke haben gezeigt, daß durch diesen "Leerlauf" ohne angedrückte, materialabtragende, Feinbearbeitungsmittel Rauheitsspitzen der bearbeiteten Oberfläche noch etwas geglättet werden können, so daß ein noch geringerer Ra-Wert und ein höherer Traganteil erreicht werden kann, ohne daß meßbare Veränderungen der Makroform des bearbeiteten Bereiches auftreten.Another advantageous processing variant stands out characterized in that all pressure elements with rotating workpiece so relieved of pressure, in particular lifted off that only support elements are supported on the workpiece surface. Experiments on the impact of the support elements on the surface quality of the machined workpieces shown that this "idling" without pressing, material-removing, fine processing agents roughness tips the machined surface a little smoothed can, so that an even lower Ra value and a higher Load share can be achieved without measurable changes the macro shape of the processed area.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Form und/oder Oberflächenbeschaffenheit der bearbeiteten Werkstückoberfläche während der Relativbewegung mittels mindestens einer Sensorsignale abgebenden, vorzugsweise berührungslos arbeitenden Sensoreinrichtung erfaßt wird und daß der Anpreßdruck mindestens eines Andrückelementes in Abhängigkeit von den Sensorsignalen gesteuert wird. Durch den Einsatz einer derartigen Inprozeß-Meßsteuerung, durch die beispielsweise die Höhe und/oder die Verteilung von Anpreßdrücken an unterschiedlichen Stellen entlang des Bearbeitungsumfangs unabhängig gesteuert werden kann, kann beispielsweise während der Bearbeitung das Rundheitsprofil eines Werkstückes aufgezeichnet und in der Weise ausgewertet werden, daß an den relativen Hochpunkten des Profils das Feinbearbeitungsmittel mit höherem Anpreßdruck angepreßt wird als an Tiefpunkten. Hierdurch lassen sich auch langwellige Rundheitsfehler korrigieren. Als Stellglied einer derartigen meßwertabhängigen Anpreßdrucksteuerung eignet sich ein Andrückelement besonders gut, da dieses als Stellelement eine wesentlich geringere bewegte Masse aufweist als beispielsweise ein gesamter Druckarm einer Bandfinish- oder Honmaschine und weil der Anpreßdruck ohne jede Rücksicht auf die über das Abstützorgan abgeleiteten dynamischen Zusatzkräfte variiert werden kann.In a preferred development it is provided that the Shape and / or surface condition of the processed Workpiece surface during the relative movement by means of preferably emitting at least one sensor signal contactlessly operating sensor device is detected and that the contact pressure in at least one pressure element Dependence on the sensor signals is controlled. By the Use of such an in-process measurement control through which for example the level and / or the distribution of contact pressures at different points along the scope of processing can be controlled independently, for example the roundness profile of a Workpiece recorded and evaluated in this way be that at the relative high points of the profile Fine machining agent pressed on with higher contact pressure is considered at rock bottom. This also allows long-wave Correct roundness error. As an actuator such a measurement-dependent contact pressure control is suitable a pressure element particularly well, as this as an adjusting element has a much smaller moving mass than, for example an entire print arm of a band finish or Honing machine and because of the contact pressure without any consideration the dynamic additional forces derived via the support member can be varied.
Die Meßwertsteuerung bietet in Verbindung mit der Abstützung direkt am Werkstück einen weiteren großen Vorteil. Beim meßwertgesteuerten Bearbeiten wird herkömmlich bei erreichtem Sollmaß der Bearbeitungsprozeß dadurch abgebrochen, daß die jeweilige Vorrichtung geöffnet und damit das Feinbearbeitungsmittel von der Oberfläche abgezogen wird. Beim Bearbeiten von exentrisch umlaufenden Lagerstellen, wie Hubzapfen, bedeutet dies jedoch, daß zuerst das Werkstück stillgesetzt werden muß, bevor die Vorrichtung geöffnet werden darf. Bei der Erfindung dagegen kann der Bearbeitungsprozeß für einen fertig bearbeiteten axialen Abschnitt dadurch beendet werden, daß die zugeordneten Andrückelemente druckentlastet bzw. abgehoben werden, während zugehörige Abstützorgane weiter an die Werkstückoberfläche angepreßt bleiben, so daß die Vorrichtung dem exzentrisch umlaufenden Abschnitt folgen kann. Auf diese Weise ist es z.B. möglich, bei der Bearbeitung einer Kurbelwelle für jeden axialen Bearbeitungsabschnitt gesondert bei Erreichen des Sollmasses die Bearbeitung abzubrechen, während sie an anderen Stellen noch weitergeführt wird.The measurement control offers in connection with the support Another great advantage directly on the workpiece. At the Measurement-controlled processing becomes conventional when it is reached Target dimension of the machining process canceled in that the respective device opened and thus the finishing agent is peeled off the surface. When editing of eccentrically rotating bearings, such as crank pins, however, this means that the workpiece is stopped first must be opened before the device can be opened. At the invention, however, the processing process for one finished axial section can be finished by that the assigned pressure elements are relieved of pressure or be lifted off while associated support members continue to the workpiece surface remain pressed so that the device can follow the eccentric circumferential section. In this way it is e.g. possible when editing a crankshaft for each axial machining section separate processing when the target dimension is reached cancel while continuing in other places becomes.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung hat mindestens ein zur direkten Abstützung auf der Werkstückoberfläche ausgebildetes Abstützorgan, mindestens zwei in Umfangsrichtung des Werkstückes versetzt angeordnete, sich an einem Abstützorgan direkt oder indirekt abstützende, separat bzw. voneinander unabhängig betätigbare Andrückelemente zum Andrücken von Feinbearbeitungsmittel an die Werkstückoberfläche und Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Werkstück und Feinbearbeitungsmittel um eine koaxial mit der Werkstückoberfläche verlaufende Bearbeitungsachse, der vorzugsweise eine kurzhubige Relativbewegung in Axialrichtung überlagert ist.A device suitable for carrying out the method has at least one for direct support on the workpiece surface trained support member, at least two in Circumferential direction of the workpiece arranged offset to itself a support member directly or indirectly, separately or independently operable pressing elements for Pressing fine machining agent onto the workpiece surface and means for generating a relative movement between Workpiece and finishing tool to be coaxial with the Machining axis, the workpiece surface preferably a short-stroke relative movement in the axial direction is superimposed.
Obwohl ein einziges Abstützorgan ausreichen kann, hat eine bevorzugte Ausführungsform mehrere, vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang verteilte Abstützorgane, von denen jedem mindestens ein, vorzugsweise nur ein Andrückelement zugeordnet ist. Hierdurch läßt sich eine besonders gleichmäßige Kräfteverteilung bei der Bearbeitung erzielen. Bevorzugt ist eine Ausführungsform mit zwei im Betrieb diametral zur Bearbeitungsachse gegenüberliegenden, im wesentlichen formidentischen und vorzugsweise im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene der Vorrichtung anordenbaren Abstützorganen. Diese können an einer gemeinsamen, zweiarmigen Trägervorrichtung angeordnet sein, die, beispielsweise für einen Werkstückwechsel, aufschwenkbar sein kann.Although a single support may be sufficient, one has preferred embodiment several, preferably evenly support members distributed around the circumference, each of which assigned at least one, preferably only one pressure element is. This allows a particularly uniform Achieve distribution of forces during machining. Is preferred an embodiment with two diametrically in operation Machining axis opposite, essentially identical in shape and preferably essentially mirror-symmetrical can be arranged to a mirror plane of the device Support organs. These can be on a common, two-armed Carrier device may be arranged, for example for a workpiece change, can be swiveled open.
Ein Abstützorgan kann sich über einen oder mehrere Abstütz-Oberflächenabschnitte direkt am Werkstück abstützen. Bevorzugt ist es, wenn es sich über mindestens ein, vorzugsweise mehrere, insbesondere auswechselbar an einem beispielsweise schalenförmigen Körper des Abstützorganes angebrachte gesonderte Abstützelemente direkt an der Werkstückoberfläche abstützt. Als Abstützelemente können Rollen oder Walzen vorgesehen sein. Bevorzugt sind Abstützelemente in Form axial verlaufender Führungsleisten, die zumindest in einem der Werkstückoberfläche zugewandten Oberflächenabschnitt aus einem harten, verschleißfesten Werkstoff bestehen, um einen dauerhaften Gleitkontakt zur Werkstückoberfläche unter großen Anpreßdruck standhalten zu können. Die in Berührungskontakt mit der Werkstückoberfläche tretende Abstützfläche ist vorzugsweise glatt bzw. wirkt im wesentlichen nicht-abrasiv, so daß eine materialabtragende Bearbeitung im wesentlichen nur dort stattfindet, wo Feinbearbeitungsmittel durch die Andrückelemente an die Werkstückoberfläche gedrückt wird. Im Bereich von Abstützelementen kann jedoch ggf. eine materialverdrängende und/oder ggf. die Oberfläche verfestigende Oberflächenbearbeitung bewirkt werden oder es kann sein, daß mit losgelösten Schneidkörnern eine läppende Bearbeitung mit losem Korn bewirkt wird.A support member can extend over one or more support surface sections Support directly on the workpiece. Prefers It is when it is at least one, preferably several, in particular interchangeable on one example cup-shaped body of the support member attached separately Support elements directly on the workpiece surface supports. Rollers or rollers can be used as supporting elements be provided. Support elements in the form of axial are preferred trending guide rails, which at least in one of the Surface section facing the workpiece surface a hard, wear-resistant material to make one permanent sliding contact to the workpiece surface under large To be able to withstand contact pressure. The one in touch with the workpiece surface that comes into contact with the support surface preferably smooth or essentially non-abrasive, so that material-removing processing essentially only takes place where fine machining means through the Pressing elements is pressed onto the workpiece surface. in the However, the area of support elements can possibly be a material-displacing one and / or possibly solidifying the surface Surface treatment can be effected or it may be that with detached cutting grains with a lapping machining loose grain is effected.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen, kontrollierten Oberflächenbearbeitung ist vorzugsweise bei jedem Abstützorgan mindestens ein, vorzugsweise nur ein dem zugeordneten Andrückelement vorgeschaltetes und mindestens ein, vorzugsweise nur ein dem Andrückelement nachgeschaltetes Abstützelement vorgesehen, wobei das Andrückelement vorzugsweise symmetrisch zwischen den Abstützelementen angeordnet ist. Eine Abstützung beidseitig des Andruckelementes sorgt für eine besonders kippsichere Führung. Es hat sich bewährt, wenn die Abstützelemente einen Umfangs-Winkelabstand von weniger als 150° und vorzugsweise mehr als 90° haben, wobei Winkelabstände zwischen 100 und 130°, insbesondere von ca. 120° bevorzugt sind. Diese sorgen für eine gute Abstützung nach allen Richtungen ohne Einklemmung des Werkstückes und bieten andererseits zwischen den Abstützbereichen genügend Raum zur Anbringung von ggf. mehreren in Umfangsrichtung versetzten und/oder ggf. in Umfangsrichtung ausgedehnten Andrückelementen.To achieve an even, controlled surface treatment is preferred for each support member at least one, preferably only one, the associated pressing element upstream and at least one, preferably only one support element downstream of the pressing element provided, the pressing element preferably symmetrical is arranged between the support elements. A support on both sides of the pressure element ensures a special anti-tip guide. It has proven itself when the support elements a circumferential angular distance of less than 150 ° and preferably have more than 90 °, with angular distances between 100 and 130 °, in particular of approximately 120 ° preferred are. These provide good support after all Directions without pinching the workpiece and offer on the other hand, enough space between the support areas Attach several if necessary offset in the circumferential direction and / or pressing elements which may be extended in the circumferential direction.
Das Feinbearbeitungsmittel kann in Form eines auf das Andrückelement aufgesinterten oder aufgelöteten Belages vorliegen. Bei einer zum Bandfinishen ausgebildeten Ausführungsform ist das Feinbearbeitungsmittel ein Schleifband, das relativ zu dem Andruckelement beweglich ist. Das Andruckelement bildet vorzugsweise eine beispielsweise zylinderabschnittsförmige Andruckfläche fest vorgegebener Form, die der gewünschten Form der fertig bearbeiteten Werkstückoberfläche angepaßt ist. Dabei hat es sich besonders bewährt, wenn die Andruckfläche einen Umfangswinkel von mehr als 60°, vorzugsweise zwischen 70° und 90°, insbesondere ca. 80° einschließt. Ein dadurch möglicher Schleifband-Umschlingungswinkel von mehr als 60° pro Andrückelement macht es möglich, daß kurzwellige Rundheitsfehler des Werkstückes selbsttätig besonders wirksam korrigiert werden können.The fine processing agent can be in the form of a pressure element sintered or soldered coating. In an embodiment designed for band finishing The finishing tool is an abrasive belt that is relative is movable to the pressure element. The pressure element preferably forms a cylindrical section, for example Pressure surface of a predetermined shape, that of the desired one Shape of the finished workpiece surface is adjusted. It has proven particularly useful if the Pressure surface a circumferential angle of more than 60 °, preferably between 70 ° and 90 °, in particular about 80 °. A possible sanding belt wrap angle of more than 60 ° per pressing element makes it possible that short-wave Roundness errors of the workpiece automatically special can be effectively corrected.
In manchen Bearbeitungssituationen, beispielsweise zur Erzeugung einer gewünschten Balligkeit eines Lagerabschnittes oder zur Beseitigung unerwünschter Konizität von idealerweise im wesentlichen zylindrischen Werkstückabschnitten ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, mindestens ein Andrückelement, vorzugsweise mindestens zwei voneinander unabhängig betätigbare Andrückelemente so auszubilden, daß durch sie Feinbearbeitungsmittel, insbesondere Schleifband, mit einem in Axialrichtung des Werkstückes vorzugsweise kontinuierlich variierenden Anpreßdruck und/oder mit in Axialrichtung vorzugsweise kontinuierlich variierender Abtragsleistung andrückbar ist, wobei vorzugsweise der Anpreßdruck symmetrisch zu einem Mittelbereich eines Bearbeitungsabschnittes variiert. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß mindestens ein Andrückelement eine Andrückfläche hat, bei der einer im wesentlichen zylindrischen Krümmung in Umfangsrichtung eine Krümmung in Axialrichtung überlagert ist. Vorzugsweise verläuft dabei die Krümmung in Axialrichtung kontinuierlich und/oder symmetrisch zu einem axialen Mittelbereich der Andrückfläche. Wenn die Krümmung in Axialrichtung zur Werkstückoberfläche konvex verläuft und die Andrückfläche beispielsweise im Mittelbereich der Werkstückoberfläche am nächsten ist, so ist in diesem Bereich die Abtragsleistung im Vergleich zu den axialen Randbereichen besonders groß. Umgekehrt kann bei einem Andrückelement die Andrückfläche in Axialrichtung auch von der Werkstückoberfläche weg konkav verlaufen, so daß beispielsweise im Mittelbereich der Abstand zwischen Werkstückoberfläche und Andrückfläche im Vergleich zu den Randbereichen groß ist und dort eine entsprechend niedrigere Abtragsleistung vorliegt.In some processing situations, for example for Generation of a desired crowning of a bearing section or ideally to remove unwanted taper is essentially cylindrical workpiece sections at a preferred embodiment provided at least one Pressure element, preferably at least two of each other independently actuate pressure elements so that through them fine processing agents, especially sanding belts, preferably in the axial direction of the workpiece continuously varying contact pressure and / or with in Axial direction preferably continuously varying Removal rate can be pressed, preferably the Contact pressure symmetrical to a central area of a machining section varies. This can be done, for example achieved that at least one pressing element Has pressing surface, in which a substantially cylindrical Curvature in the circumferential direction is a curvature in the axial direction is superimposed. The curvature preferably runs here in the axial direction continuously and / or symmetrically to one axial central area of the pressure surface. If the curvature in Axial direction to the workpiece surface is convex and the Pressure surface, for example in the middle area of the workpiece surface closest is so in this area Removal performance compared to the axial edge areas extraordinary big. Conversely, with a pressure element Pressure surface in the axial direction also from the workpiece surface concave away, so that for example in the middle the distance between the workpiece surface and the pressing surface compared to the edge areas is large and there there is a correspondingly lower removal rate.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn bei mehreren in Umfangsrichtung versetzten Andrückelementen der Verlauf der Andrückfläche in Axialrichtung unterschiedlich ist, so daß beispielsweise mindestens ein Andrückelement mit einer in Axialrichtung konvex gekrümmten Andrückfläche und mindestens ein unabhängig von diesem betätigbares Andrückelement mit einer in Axialrichtung konkav gekrümmten Andrückfläche vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, durch Andrücken der jeweils geeigneten Andrückelemente ein gewünschtes Andruckkraftprofil in Axialrichtung einzusetzen. Das jeweils nicht benötigte Andrückelement kann dabei druckentlastet, insbesondere zurückgezogen sein.It can be particularly advantageous if several in Circumferential direction offset pressing elements the course of the Pressing surface in the axial direction is different, so that for example at least one pressure element with an in Axial direction convexly curved pressure surface and at least a pressure element that can be actuated independently of this a pressing surface curved concavely in the axial direction is provided. This makes it possible to press the a suitable pressure force profile in each case suitable pressing elements to be used in the axial direction. Not that required pressure element can be relieved of pressure, in particular be withdrawn.
Eine besonders sanft variierende Druckverteilung läßt sich dadurch erreichen, daß auf einem Andrückelement eine die Andrückfläche bildende Schicht aus elastisch komprimierbarem Material angeordnet ist, deren Schichtdicke in Axialrichtung, vorzugsweise kontinuierlich und/oder symmetrisch zu einem Mittelbereich des Bearbeitungsabschnittes, variiert. Es kann also eine in Axialrichtung entsprechend der Schichtdicke des elastischen Materials variierende elastische Nachgiebigkeit der Andrückfläche geschaffen werden. Die Schicht, die ggf. eine im wesentlichen zylinderabschnittförmige Andrückfläche bilden kann, sorgt dafür, daß die Druckverteilung in Axialrichtung im Vergleich zu einer starren Andrückfläche abgemildert wird, so daß unvorteilhafte Spitzen von Anpreßdruck und/oder Abtragsleistung vermieden werden können.A particularly gently varying pressure distribution can be thereby achieve that on a pressure element Pressure-forming layer made of elastically compressible Material is arranged, the layer thickness in the axial direction, preferably continuously and / or symmetrically to one Middle area of the machining section varies. It can So one in the axial direction corresponding to the layer thickness of the elastic material varying elastic resilience the pressure surface can be created. The layer that may an essentially cylindrical section-shaped pressing surface can form, ensures that the pressure distribution in the axial direction softened compared to a rigid pressure surface is so that disadvantageous peaks of contact pressure and / or removal performance can be avoided.
Eine vorteilhafte Bandführung, die es ermöglicht, daß nur das Andrückelement, nicht aber auch das Abstützorgan durch ein Schleifband unterlaufen wird, wird im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.An advantageous tape guide that allows only that Pressing element, but not the support member by a Sanding belt is undermined, is associated with a preferred embodiment explained in more detail.
Einige Weiterbildungen der Erfindung können auch bei Verfahren und Vorrichtungen vorteilhaft sein, bei denen in einem Axialabschnitt nur in einem einzigen Umfangsabschnitt ein oder mehrere Andrückelemente vorgesehen sind. Es sind dies insbesondere das pulsierende Andrücken mindestens eines Andrückelementes, das zeitweise Abheben mindestens eines Andrückelementes während der Feinbearbeitung, das ggf. damit verbundene Nachziehen von Schleifband in einer Abhebephase sowie die beschriebene meßwertabhängige Steuerung des Anpreßdruckes und dadurch ermöglichte Verfahrensvarianten, insbesondere das Aufbringen eines axial variierenden Anpreßdruckes durch ein einzelnes Andrückelement und die selektive Beendigung des Bearbeitungsprozesses in einzelnen axialen Bearbeitungsabschnitten unter Weiterführung der Bearbeitung in anderen, noch nicht fertig bearbeiteten Abschnitten.Some developments of the invention can also be applied to methods and devices may be advantageous in which in one Axial section only in a single circumferential section or several pressure elements are provided. They are in particular the pulsating pressing of at least one Pressing element, the temporary lifting of at least one Pressing element during the finishing, if necessary with it connected retraction of the sanding belt in a lifting phase and the described measurement-dependent control of the contact pressure and process variants thereby made possible, in particular the application of an axially varying contact pressure through a single pressing element and the selective termination of the machining process in individual axial machining sections continuing processing in other, not yet finished sections.
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 oder auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine teilweise geschnittene Axialansicht einer Bandfinishvorrichtung, die insbesondere bei der Feinbearbeitung von Kurbelwellen-Lagerflächen einsetzbar ist und
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung und
- Fig. 3
- eine schematische Draufsicht auf ein Kurbelwellenlager mit zwei diametral gegenüberliegenden Andrückelementen zur Aufbringung eines in Axialrichtung variierenden Anpreßdruckes auf ein Schleifband.
- Fig. 1
- a partially sectioned axial view of a belt finishing device, which can be used in particular in the fine machining of crankshaft bearing surfaces and
- Fig. 2
- a plan view of the device shown in Fig. 1 and
- Fig. 3
- is a schematic plan view of a crankshaft bearing with two diametrically opposed pressure elements for applying a varying contact pressure in the axial direction on an abrasive belt.
In Fig. 1 ist in Axialsicht ein zylindrischer Lagerzapfen 1
einer Kurbelwelle 4 zu sehen, die von einem nicht gezeigten
Drehantrieb derart um ihre Längsachse gedreht wird, daß sich
der Lagerzapfen in Richtung des Pfeiles 2 um seine zentrale
Längsachse 3 dreht. Wenn der Lagerzapfen 1 ein mit der
Kurbelwellenlängsachse koaxialer Hauptlagerzapfen ist, so ist
Längsachse 3 im wesentlichen ortsfest. Handelt es sich bei
Lagerzapfen 1 dagegen um einen exzentrisch zur Kurbelwellenlängsachse
angeordneten Kurbelwellen-Hubzapfen, so ist der
Drehbewegung in Richtung 2 eine Orbitalbewegung des gesamten
Lagerzapfens um die parallelversetzt zur Achse 3 verlaufende
Kurbelwellenlängsachse überlagert.In Fig. 1 is a
Der Lagerzapfen 1 wird von zwei Hälften 5 bzw. 6 eines auch
als Finisharm bezeichneten Trägers 7 umgeben, der zwei Arme
8 bzw. 9 aufweist. Die beiden Arme 8, 9 sind in einem nicht
gezeigten Maschinenteil gegeneinander verschwenkbar gelagert.
Über eine beispielsweise hydraulische Verstelleinrichtung
können die beiden Arme zum Einbau des Werkstückes in die
Vorrichtung geöffnet und anschließend derart geschlossen
werden, daß die beiden Arme das Werkstück in der gezeigten
Art einschließen. Über einen nicht gezeigten Axial-Schwingantrieb
kann unter Bewegung des Werkstückes und/oder des
Trägers in Axialrichtung 3 eine kurzhubige axiale Relativbewegung
zwischen dem gesamten Träger 7 und dem Werkstück 1
erzeugt werden. Die Gesamtvorrichtung hat zur gleichzeitigen
Bearbeitung von Hauptlagern und Pleuellagern mehrere in
Axialrichtung nebeneinander angeordnete, an einem gemeinsamen
Maschinengestell angeordnete Finish-Einheiten der gezeigten
Art. Die Einheiten sind jeweils sehr schmal (Fig. 2), um
gleichzeitig nebeneinanderliegende Lager bearbeiten zu
können. Ihre Abmessungen sind nicht größer als die Lagerlänge
zuzüglich der anteiligen (halben) axialen Abmessungen der
Kurbelwangen.The
Jede Trägerhälfte 5 bzw. 6 hat ein am unteren Ende des
zugeordneten Armes fest angeschraubtes Abstützorgan 10 bzw.
11, das die Grundform eines in Axialrichtung 3 schmalen,
hochkantstehenden Quaders (vgl. Fig. 2) mit einer dem Werkstück
1 zugewandten, kreissegmentförmigen Ausnehmung 12 bzw.
13 hat, weswegen ein Abstützorgan auch als Schale oder
Finishschale bezeichnet wird. Die beiden Trägerhälften 5, 6
bzw. Abstützorgane 10, 11 sind in der gezeigten Arbeitsstellung
spiegelbildlich zu einer die Längsachse 3 enthaltenden
Symmetrieebene 14 angeordnet. Sie sind in der Höhe relativ
zueinander festgelegt und zur Erzielung höchster Bearbeitungsgenauigkeiten
in einer Vorrichtung gemeinsam konzentrisch
ausgeschliffen worden.Each
Am Beispiel der rechten Finishschale 11 wird der Aufbau eines
Abstützorgans näher erläutert. Ein Abstützorgan 11 hat im
Bereich seiner Schalenausnehmung 13 zwei in einem Umfangswinkel
von ca. 120° gegeneinander und in einem Winkel von ca.
30° zur Symmetrieebene 14 von dieser versetzt angeordnete
Führungsleisten 15, 16, die jeweils aus Hartstoff bestehen,
sich über die gesamte axiale Breite eines Abstützorganes
erstrecken und eine im wesentlichen glatte, der Werkstückkontur
angepaßte werkstückzugewandte Oberfläche haben. Sie
sorgen für eine klemmfreie, direkte Abstützung des Abstützorgans
auf der Werkstückoberfläche nach allen Richtungen quer
zur Achse 3.Using the example of the
Mittig zwischen den verschleißfesten Führungsleisten ist ein
als Andrückschuh 20 ausgebildetes Andrückelement aus Stahl
vorgesehen, das eine zylindrisch gekrümmte, dem Werkstück
zugewandte Andrückfläche 21 fest vorgegebener Form aufweist,
die der gewünschten Form der fertig bearbeiteten Werkstückoberfläche
angepaßt ist und sich über einen Umfangswinkel von
ca. 80° werkstückkonform erstreckt. Die Andrückfläche kann,
wie im gezeigten Beispiel, im wesentlichen starr, beispielsweise
aus hartem Werkstoff, oder auch elastisch nachgiebig
sein und beispielsweise aus einem elastisch kompressiblen
Materialstück gebildet sein. Es können auch flächig verteilt
elastische Bereiche neben im wesentlichen starren Bereichen
vorliegen. Der Andrückschuh 20 sitzt in einer zur Ausnehmung
13 geöffneten Rechteckausnehmung 17 des Abstützorgans 11 und
ist gegenüber diesem mittels zweier in zylindrischen Bohrungen
des Abstützorgans geführter Bolzen 24 derart linear
beweglich geführt, daß er radial zur Bearbeitungsachse 3
verschiebbar ist. Eine den Andrückschuh 20 in Richtung auf
das Werkstück drückende bzw. von diesem wegbewegende Andruckeinrichtung
hat als Stellantrieb bzw. Aktor zwei gegen die
Kraft einer Feder 23 in Richtung Werkstück vorschiebbare, mit
dem Bolzen identische Hydraulikkolben 24, die über eine
Hydraulikleitung 25 mit Fluiddruck beaufschlagbar sind.
Übersteigt der hydraulische Druck den durch die Feder aufgebrachten
Gegendruck, so wird der Andrückschuh zum Werkstück
vorgeschoben, bei schwächerem Hydraulikdruck wird der Schuh
durch die Rückholfeder 23 vom Werkstück abgehoben, ggf. bis
er mit seiner ebenen Rückseite am als Anschlag dienenden
Grund der ihn aufnehmenden Rechteckausnehmung 17 anliegt.There is a middle between the wear-resistant guide strips
Steel pressure element designed as a
Obwohl zum Erzeugen der Anpreßkraft ein oder mehrere hydraulisch
beaufschlagbare Kolben bevorzugt sind, können prinzipiell
auch beliebige andere Aktoren, wie z.B. Piezotranslatoren
oder Hubmagnete eingesetzt werden. Anstatt des gezeigten,
zentrisch angreifenden Aktors, der einen in Axialrichtung
im wesentlichen gleichmäßigen Anpreßdruck des Schuhs 20
bewirkt, können zur Erzeugung eines in Axialrichtung variierenden
Anpreßdruckes eines Andruckelementes auch mehrere in
axialer Richtung versetzt angeordnete und/oder angreifende,
unabhängig voneinander betreibbare Stellantriebe vorgesehen
sein, die unterschiedliche Kräfte erzeugen können, um die
Höhe des Materialabtrages in axialer Richtung des Werkstückes
gesteuert beeinflussen zu können. Ein entsprechender Andrückschuh
kann beispielsweise in seinem zugeordneten Abstützorgan
um eine etwa tangential zur Werkstückoberfläche und senkrecht
zur Werkstücklängsrichtung (Achse 3) verlaufende vertikale
Schwenkachse schwenkbar gelagert sein.Although one or more hydraulic to generate the contact pressure
Actuating pistons are preferred, in principle
also any other actuators, e.g. Piezo translators
or solenoids can be used. Instead of the one shown,
centrically acting actuator, one in the axial direction
essentially even contact pressure of the
Der diametral zur Bearbeitungsachse 3 gegenüberliegende,
spiegelbildliche Andrückschuh 19 ist in analoger Weise durch
Wechselspiel zwischen Hydraulikdruck und Federkraft andrückbar
bzw. zurückziehbar, wobei die Ansteuerung über eine von
der Leitung 25 separate Hydraulikleitung 26 unabhängig von
der Ansteuerung des Schuhes 20 ist. Damit ist eine Anordnung
mit zwei um 180° umfangsversetzten, separat bzw. unabhängig
voneinander betätigbaren Andrückelementen geschaffen. Bei
anderen Ausführungsformen sind pro Abstützelement mehrere,
insbesondere zwei unabhängig voneinander betätigbare Andrückelemente
vorgesehen. Auch Ausführungen mit nur einem Abstützorgan
oder mit mehr als zwei, beispielsweise drei oder vier,
insbesondere gleichmäßig um den Werkstückumfang verteilten
Abstützorganen sind möglich.The diametrically opposite to the
Der Andrückschuh 20 drückt bei der Darstellung in Fig. 1 ein
durch eine Bandführung 30 in den Bereich des Andrückschuhes
geführtes Schleifband 31 an die Werkstückoberfläche an. Die
Bandführung hat für jedes Andrückelement ein Paar von im
wesentlichen tangential zur Werkstückoberfläche und senkrecht
zur Achse 3 vertikal verlaufenden, auch in Fig. 2 gut zu
erkennenden, ovalen Bandführungsöffnungen 32, 33, die sich
jeweils vertikal von der vertikalen Oberseite bzw. Unterseite
des Abstützorganes bis in den Bereich des Andrückelementes 20
erstrecken und die werkstückseitig zwischen Andrückelement
und den zugeordneten Führungsleisten 15 bzw. 16 im Bearbeitungsbereich
münden. Das Finishband kann durch diese Ausnehmungen
in der Schale so geführt werden, daß die Stützleisten
15, 16 direkt auf dem Werkstück 1 aufliegen können und nicht
durch Finishband unterlaufen werden. In Fig. 2 ist zu erkennen,
daß die axiale Breite der Führungsöffnungen 32, 33
weniger als halb so breit ist wie die axiale Breite einer
Abstützorgan/Andrückelementkombination bzw. die dieser Breite
entsprechende Breite des Schleifbandes. Durch die dreifach
gestrichelt gezeichnete Aufweitung des Schleifbandes im
öffnungsbereich wird angedeutet, daß das Band 31 in den
ovalen Bereichen, in denen es durch die Öffnungen geführt
wird, U-förmig eingeschlagen wird, wobei die glatte Seite
außen und die Schleifseite innen liegt. Im Bereich der mit
Abstand oberhalb bzw. unterhalb der Bandführungsöffnungen 32,
33 angeordneten, walzenförmigen Umlenkelemente 34, 35 und im
Bereich des Andrückelementes 20 hat das Band dann wieder
seine in Axialrichtung gerade, voll entfaltete Form eingenommen.
Der Bandverlauf zwischen den Umlenkrollen 34, 35 ist
im wesentlichen geradlinig, was einen störungsfreien Betrieb
fördert.The
Bei der gezeigten Ausführungsform werden die beiden unabhängig
voneinander hydraulisch betätigbaren Andruckssegmente 19,
20 von dem gleichen Typ von Schleifband unterlaufen. Es ist
jedoch möglich, auf der linken und der rechten Seite getrennte
Schleifbänder, insbesondere mit unterschiedlicher Körnung
einzusetzen. Damit ist die Vor- und Fertigbearbeitung eines
Werkstückes in einem Arbeitsgang möglich, indem beispielsweise
zunächst bei abgehobenem linken Andrückelement 19 ein
Finishband grober Körnung durch das rechte Andrückelement 20
angedrückt wird, danach dann dieses druckentlastet wird, so
daß es durch die Kraft der Feder 23 vom Finishband abgehoben
wird, und daß anschließend durch das linke Andrückelement 19
ein Schleifband feinerer Körnung zur Fertigbearbeitung
angedrückt wird. Anschließend kann, wie bereits erwähnt, auch
das linke Finishband druckentlastet werden, so daß bei weiter
drehender Kurbelwelle nur die Führungsleisten noch auf der
Werkstückoberfläche abgleiten und diese ggf. noch durch
Materialverdrängung glätten und/oder verfestigen können. In the embodiment shown, the two become
Insbesondere ist es auch möglich, bei abgehobenem Andrückelement das zugeordnete Schleifband nachzuziehen, ohne vorher das Werkstück stillsetzen oder die Vorrichtung öffnen zu müssen. Hierdurch ergibt sich ein erheblicher Zeitvorteil, der sich insbesondere beim Bearbeiten harter Werkstücke und/oder Werkstücken mit großen Rundheitsfehlern bemerkbar macht, wo relativ viel Werkstoff abgetragen werden muß.In particular, it is also possible with the pressure element lifted off retighten the assigned sanding belt without first stop the workpiece or open the device have to. This results in a considerable time advantage especially when machining hard workpieces and / or workpieces with large roundness errors makes where relatively much material has to be removed.
Mit der gezeigten Ausführungsform kann der Feinbearbeitungsprozeß
meßwertgesteuert durchgeführt werden. Hierzu weist die
Vorrichtung mindestens einen während des Bearbeitsvorganges
betreibbaren, zur Abgabe von Sensorsignalen ausgebildeten
Sensor 40 zur Erfassung der Form und/oder Oberflächenbeschaffenheit
der bearbeiteten Werkstückoberfläche auf. Der nur
schematisch gezeigte und im Beispiel am rechten Abstützorgan
11 befestigte Sensor, der im angelegten Zustand des Finisharms
im Bereich der Symmetrieebene 14 angeordnet und radial
zur Oberfläche ausgerichtet ist, kann beispielsweise elektrisch,
elektromechanisch, optisch oder mit Hilfe von Fluidstrahlen
arbeiten. Obwohl auch die Materialoberfläche berührende
Sensoren, wie Taster, möglich sind, werden wegen der
Schonung der Oberfläche und des Sensors berührungslos arbeitende
Sensoren, beispielsweise Luftstrahlsensoren, bevorzugt.
Eine nicht gezeigte Steuereinrichtung kann die Sensorsignale
verarbeiten und mindestens einen Stellantrieb, beispielsweise
den hydraulischen Aktor 23, 24, vorzugsweise mehrere oder
alle Stellantriebe in Abhängigkeit von den Sensorsignalen
ansteuern. Dadurch werden die eingangs beschriebenen Vorteile
des meßwertgesteuerten Finishens erzielbar.With the embodiment shown, the finishing process
be carried out under measurement control. The
Device at least one during the machining process
operable, designed to emit
Werden beim meßgesteuerten Finishen mehrere in axialer Richtung des bearbeiteten Werkstückabschnittes verteilte Sensoren oder ein entsprechend linear ortsauflösender Sensor eingesetzt, so kann, beispielsweise mit der oben beschriebenen Ausführung eines mit axial variierendem Anpreßdruck beaufschlagbaren Andrückelementes, eine gezielte Formkorrektur des Werkstückes im Axialschnitt durchgeführt werden. Es läßt sich dadurch insbesondere eine unerwünschte Konizität korrigieren oder eine gewünschte Balligkeit erzeugen.When measuring controlled finishing, several are in axial Distributed direction of the machined workpiece section Sensors or a corresponding linearly spatially resolving sensor used, can, for example, with that described above Execution of one with axially varying contact pressure pressurizable element, a targeted shape correction of the workpiece in axial section. It this can result in an undesired conicity in particular correct or create a desired crown.
Die schematische Draufsicht in Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform,
die es ermöglicht, Formkorrekturen des zu bearbeitenden
Werkstückes im Axialschnitt durchzuführen. Die diametralen
Andrückelemente 45, 46 sind genau wie diejenigen der Ausführungsform
nach Fig. 1 angeordnet und unabhängig voneinander
radial auf die Werkstückoberfläche verschiebbar bzw. von
dieser abhebbar. Die Andrückelemente sind im Bereich von
deren werkstückzugewandten Andrückflächen 48, 49, dazu
vorgesehen, ein zwischen Andrückelement und Werkstückoberfläche
durchgeführtes Schleifband 43, 44 an die Werkstückoberfläche
anzudrücken. Jedes der Andrückelemente hat einen
im wesentlichen inkompressiblen, starren, halbschalenförmigen
metallischen Körper 50, 51 mit einer werkstückzugewandten
Vorderfläche 52, 53, auf der eine dünne Schicht 54, 55 aus
einem relativ druckfesten, jedoch elastisch geringfügig
komprimierbaren Material, beispielsweise Vulcolan, fest
aufgebracht ist.The schematic top view in FIG. 3 shows an embodiment,
which enables shape corrections to be made
Perform workpiece in axial section. The
Die beschichteten Vorderflächen 52, 53 sind in Umfangsrichtung
im wesentlichen zylinderabschnittförmig gekrümmt, wobei
sich dieser Krümmung in einer zur Achse 3 parallelen Axialrichtung
eine weitere Krümmung überlagert. Beim oben gezeigten
Andrückelement 45 verläuft die kontinuierliche axiale
Krümmung symmetrisch zum axialen Mittelbereich 56 derart, daß
in Axialrichtung die Vorderfläche konkav vom Werkstück
weggekrümmt ist und sich zu den axialen Randbereichen 57, 58
der Werkstückoberfläche kontinuierlich annähert. Beim unteren
Andrückelement 46 sind die Verhältnisse umgekehrt und die
Vorderfläche 53 verläuft in Axialrichtung zur Werkstückoberfläche
hin gekrümmt, so daß die Vorderfläche im Mittelbereich
59 der Werkstückoberfläche näher ist als an beiden axialen
Randbereichen 60, 61. Die Schichtdicke des komprimierbaren
Materials variiert bei beiden Andrückelementen in axialer
Richtung kontinuierlich und ist so gewählt, daß die dem
Werkstück bzw. dem Schleifband zugewandten Andrückflächen der
Schichten im wesentlichen zylindrisch, also in Axialrichtung
gerade verlaufen.The coated front surfaces 52, 53 are circumferential
essentially curved in the shape of a cylindrical section, wherein
this curvature in an axial direction parallel to
Es ist somit eine in Axialrichtung entsprechend der Schichtdicke
variierende elastische Nachgiebigkeit der Andrückfläche
geschaffen. Durch diese Gemoetrie kann erreicht werden, daß
das Schleifband durch das obere Andrückelement mit einem im
Mittelbereich 56 relativ schwächere Anpreßdruck angepreßt
wird, der symmetrisch zu beiden axialen Randbereichen 57, 58
kontinuierlich zunimmt. Bei Andrücken dieses Andrückelementes
und gleichzeitiger Druckentlastung bzw. Rückziehen des
gegenüberliegenden Andrückelementes kann eine gewisse Balligkeit
der bearbeiteten Oberfläche erreicht werden, bei der der
Durchmesser des Lagerzapfens im Mittelbereich geringfügig
größer ist als im Bereich nahe der Kurbelwangen. Bei Andrükken
des Schleifbandes mittels des gegenüberliegenden Andrückelementes
46 wird dagegen im Mittelbereich 59 ein vergleichsweise
großer Anpreßdruck erzeugt, der symmetrisch zu beiden
Randbereichen hin kontinuierlich abnimmt. Hierdurch kann eine
ggf. vorliegende Balligkeit vermindert werden.It is therefore one in the axial direction corresponding to the layer thickness
varying elastic compliance of the pressure surface
created. Through this geometry it can be achieved that
the sanding belt through the upper pressure element with a
Die gezeigte Ausführungsform ermöglicht die beschriebene Formkorrektur der bearbeiteten Werkstückoberfläche durch jeweils ein einziges linear geführtes Andrückelement, ohne daß dieses in der vorher beschriebenen Weise schwenkbar ausgebildet sein muß. Dadurch ist eine Formkorrektur auch mit relativ einfach aufgebauten Bearbeitungsvorrichtungen möglich. Da infolge der Führungsleisten 15, 16 der entsprechende Gegendruck auch dann gewährleistet ist, wenn gemäß diesem Erfindungsmerkmal nur ein Andrückelement im Schneideinsatz ist oder beide mit unterschiedlicher Andrückung und damit Schneidwirkung arbeiten, kann so manuell oder maßgesteuert oder -geregelt eine Formkorrektur auch bezüglich der axialen Kontur erreicht werden. Die Andrückelemente werden somit auf beiden Seiten einzeln oder in bestimmter Andrückkraftabstimmung oder in bestimmter zeitlicher Aufeinanderfolge eingesetzt.The embodiment shown enables the described Correction of the shape of the machined workpiece surface a single linearly guided pressure element, without that this can be pivoted in the manner described above must be trained. This means that a shape correction is also possible relatively simple constructed processing devices possible. Since the corresponding due to the guide rails 15, 16 Back pressure is guaranteed even if according to this Invention feature only a pressing element in the cutting insert is or both with different pressure and thus Cutting effect can work manually or dimensionally or -regulates a shape correction with respect to the axial Contour can be reached. The pressure elements are thus on both sides individually or in a specific pressing force or used in a specific chronological order.
Die Zwischenschaltung einer elastisch nachgiebigen Schicht
zwischen dem starren Körper des Andrückelementes und der mit
dem Schleifband zusammenwirkenden Andrückfläche hilft dabei
zweckmäßig, Andruckkraftspitzen abzumildern und die durch die
Formgebung des starren Körpers vorgegebene Anpreßdruckverteilung
zu glätten. Prinzipiell kann die axiale Variation des
Anpreßdruckes auch ohne elastische Schichten erreicht werden,
beispielsweise durch die direkt auf das Schleifband aufgedrückten
Andrückelementkörper 50, 51, wobei dann deren
Vorderflächen 52, 53 die Andrückfläche bilden. Es kann auch
ausreichen, den axialen Mittel- oder Randbereich der Andrückflächen
mit einer kleinen Stufe oder flachen Nut zu versehen,
deren Tiefe sehr gering sein kann. So kann z.B. ein mehr oder
weniger deutlicher "Absatz" in der bearbeiteten Werkstückfläche
erzeugt werden, um bestimmte Bereiche zu beeinflussen.
Statt einer um den von den Andrückflächen eingenommenen
Umfang umlaufenden Kontur (Nut, Stufe, Krümmung o. dgl.) kann
diese auch nur einen Teil des Umfangs einnehmen. So können
z.B. an den in Umfangsrichtung liegnden Enden des Andrückelementes
Bereiche in der (axialen) Mitte oder dem Rand gegenüber
der zylindrischen Andrückfläche etwas vertieft sein. The interposition of an elastically flexible layer
between the rigid body of the pressure element and the with
the contact surface interacting with the grinding belt helps
expedient to mitigate pressure force peaks and by the
Shape of the rigid body specified pressure distribution
to smooth out. In principle, the axial variation of the
Contact pressure can be achieved even without elastic layers,
for example by pressing them directly onto the sanding belt
Dadurch wird die Bearbeitungsfläche dort verkleinert bzw. der Bearbeitungsdruck variiert.As a result, the processing area there is reduced or Machining pressure varies.
Auch eine unterschiedliche Schrägstellung der Andrück- bzw. Bearbeitungsflächen gegenüber der Achsrichtung oder eine andere Unsymmetrie kann nützlich sein, um bewußt entsprechende Werkstückkonturen, z.B. Konizitäten, zu erzeugen oder abzubauen.A different inclination of the pressure or Machining areas opposite the axis direction or a other asymmetry can be useful to consciously match Workpiece contours, e.g. Conicity, to generate or dismantle.
Ggf. kann es ausreichen, auch nur ein Andrückelement entsprechend auszubilden. Andrückelemente mit axial variierender elastischer Nachgiebigkeit der Andrückfläche können auch bei nicht erfindungsgemäßen Vorrichtungen, z.B. mit nur einem Andrückelement, vorteilhaft sein.Possibly. it may be sufficient to use just one pressure element to train. Pressure elements with axially varying elastic compliance of the pressure surface can also Devices not according to the invention, e.g. with only one Pressure element, be advantageous.
Die durch die Erfindung ermöglichten Vorteile kommen ganz besonders bei der Bearbeitung von exzentrisch umlaufenden Werkstückoberflächen, wie Kurbelwellen-Hubzapfen, zum Tragen, bei denen es dank der Abstützorgane möglich ist, die Massekräfte bzw. Trägheitskräfte über die Abstützorgane abzuleiten und vollständig von den Andrückelementen zu entkoppeln, die unabhängig von den Abstützorganen mit normalerweise deutlich geringerem Anpreßdruck als die Abstützorgane gegen das zu bearbeitende Werkstück andrückbar sind. Dadurch, daß die Andrückelemente vollständig von Führungsaufgaben befreit sind, können diese in der beschriebenen, variablen Weise angedrückt oder abgehoben werden, um das gewünschte Bearbeitungsergebnis schnell und mit hoher Güte zu erzielen.The advantages made possible by the invention come entirely especially when machining eccentric rotating Workpiece surfaces, such as crankshaft crank pins, for carrying, where it is possible thanks to the support elements, the mass forces or derive inertial forces via the support members and completely decouple from the pressure elements that regardless of the support organs with usually clearly lower contact pressure than the support members against that machining workpiece can be pressed. Because the Pressure elements completely freed from management tasks are, they can in the variable manner described pressed or lifted off to get the desired machining result to achieve quickly and with high quality.
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