WO2012065949A1 - Method and device for finish machining curved workpiece surfaces on workpieces by means of a finish belt - Google Patents

Method and device for finish machining curved workpiece surfaces on workpieces by means of a finish belt Download PDF

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WO2012065949A1
WO2012065949A1 PCT/EP2011/070056 EP2011070056W WO2012065949A1 WO 2012065949 A1 WO2012065949 A1 WO 2012065949A1 EP 2011070056 W EP2011070056 W EP 2011070056W WO 2012065949 A1 WO2012065949 A1 WO 2012065949A1
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tape
finishing
workpiece
belt
roll
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PCT/EP2011/070056
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Phillip Utsch
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Nagel Maschinen- Und Werkzeugfabrik Gmbh
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B35/00Machines or devices designed for superfinishing surfaces on work, i.e. by means of abrading blocks reciprocating with high frequency
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/08Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section
    • B24B19/12Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section for grinding cams or camshafts
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    • B24B21/00Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
    • B24B21/02Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor for grinding rotationally symmetrical surfaces

Definitions

  • the invention relates to a method for finishing curved workpiece surfaces on workpieces according to the preamble of claim 1 and to a device for finishing curved workpiece surfaces on workpieces according to the preamble of claim 11. Furthermore, the invention relates to a finishing unit according to the preamble of claim 15.
  • Finishing which is also referred to as superfinishing, is a machining process with indefinite cutting edges.
  • workpieces such as crankshafts, camshafts, transmission shafts or other components for power and working machines can be edited to produce a desired surface fine structure.
  • a machining tool finishing stone or finishing tape set with granular cutting material is pressed against the peripheral surface to be machined.
  • the workpiece is rotated about its workpiece axis.
  • a relative movement between the workpiece and the machining tool resting against the peripheral surface is simultaneously generated parallel to the workpiece axis.
  • a so-called cross-cut pattern can be generated, whereby the machined workpiece surfaces, for example, as running surfaces for plain bearings or bearings or the like are particularly suitable.
  • the workpiece section to be machined may be, for example, a main bearing or a crank bearing of a crankshaft or a camshaft bearing. Even rotationally asymmetric workpiece surfaces, such as the outer surfaces of cams, can be machined by means of finishing. Finishing procedures without oscillating relative movement are also possible.
  • finishing is a thermally neutral processing method in which no soft skin interspersed with microcracks or surface tensions arises. Finishing is often used after a grinding process as the last machining process of a processing chain to remove the soft skin, to expose the original microstructure again, to increase the carrying portion of the roughened surface structure and to improve the component geometry.
  • bonded grain processing tools are used so that washing operations and facilities for the disposal of lapping slurry can be eliminated.
  • a finishing belt is used as a processing tool.
  • a finishing belt has a band-shaped flexible carrier in which cutting grains are applied on the front side facing the workpiece with the aid of a binder.
  • One class of tape finishing method involves the use of a finite (non-continuous) finishing tape, the tape ends of which are each secured to a tape roll.
  • the fresh, still unused finishing belt is held on a supply roll and guided by means of tape guide devices over the engagement area on the workpiece to a driven tape roll, which receives the used finishing tape.
  • the tape feed is over - Achieved a drive of this tape roll, which pulls the tape through the entrance area.
  • the reel with the fresh finishing belt acts as a band brake and maintains the belt tension.
  • the finishing belt rests during processing, so that the cutting speed is generated exclusively by the rotational movement of the workpiece and possibly also by the superimposed axial oscillating relative movement between the workpiece and finishing belt.
  • a used finishing belt section is replaced with a fresh finishing belt section by advancing the finishing belt by a predetermined belt advance distance in a processing break with unloaded finishing belt.
  • process variants with a slow tape feed during the machining operation in order to achieve that as uniform as possible engagement conditions prevail with each fresh cutting grain.
  • Devices and methods for carrying out these variants of strip finishing are disclosed, for example, in WO 2009/049868 A1 or DE 199 25 077 A1.
  • the workpiece is also rotated about its axis of rotation. Similar to a belt sander, a continuously driven, endless finishing belt is used which partially wraps around a workpiece surface (peripheral surface) of the workpiece to be machined during machining and rests flat against the workpiece in a region predetermined by the wrap angle. Examples of such methods are given in EP 1 514 640 B1 or EP 1 514 643 B1. This process is known in the art as "CAB process", where the abbreviation CAB stands for "Continuous Abrasive Belt”.
  • CAB process the abbreviation CAB stands for "Continuous Abrasive Belt”.
  • the finishing belt running over pulleys should be able to adapt flexibly to the geometry of the rotating workpiece and ensure high surface quality. As a rule, circumferential machining marks are generated.
  • a high belt advance speed can be achieved so that a reduced peripheral speed of the machined workpiece surface, which may be due to the workpiece geometry, can be compensated. At the same time can be achieved by the surface contact a high removal rate.
  • endless circumferential finishing tapes the conditions of engagement are not constant in principle, since the rotating finishing belt can wear out with increasing processing time and / or become clogged with abrasion. The varying engagement conditions can lead to a steadily increasing - - Reducing material removal and, depending on the pre-processing, possibly lead to a deterioration of the process result.
  • the invention has for its object to provide a method for finishing curved workpiece surfaces on workpieces, a suitable for performing the method finishing equipment and a Finishech thereby used, with which nen finishing machining in a variety of workpieces of different geometry with high productivity and simultaneously largely constant high processing quality is possible.
  • the invention provides a method with the features of claim 1 and a device with the features of claim 1 1 ready.
  • a finisher unit with the features of claim 15 is provided.
  • the tape feed of the finishing belt contributes significantly to the decisive for the chip removal cutting speed on the machined workpiece surface.
  • high removal rates are possible even if the workpiece, for example, can only be rotated relatively slowly due to its geometry and / or if only relatively low peripheral speeds can be realized even with relatively large workpiece speeds due to a relatively small diameter of a workpiece section to be machined.
  • the use of finite finishing tapes with large overall length can ensure that too - When finishing large workpiece series always finishing belt with relatively uniform Schneidfreudtechnik or uniform cutting behavior is available, so that a largely constant quality machining is possible.
  • a wear-related replacement of finishing tapes is therefore much less necessary than when using endless finishing tapes, which machine downtime can be reduced and the productivity of finish machining can be improved. Furthermore, a finishing tape can be used in two opposite directions for material removal. As a result, wear-related quality losses can be reduced.
  • the finishing belt is moved during the processing of a single workpiece surface at least once in the direction of the first roll of tape and after a reversal of the direction of movement in the direction of the second roll of tape.
  • the finite finishing tape is thus used here once or several times in opposite directions for the removal of material when machining a single workpiece surface.
  • the tape consumption per machined workpiece surface can be reduced. Under certain circumstances, this reversing operation can lead to better machining results, even with special workpiece geometries.
  • the direction of rotation of the workpiece is reversed in the reversal of the direction of movement of the finishing belt, so that a machined workpiece surface can always move in opposite directions to the feed direction of the finishing belt.
  • particularly high cutting speeds can be achieved, whereby the cycle times can be shortened.
  • a variant of the method is characterized in that the finishing belt cyclically first moves during the first movement phase by a first feed length in the direction of the first tape roll during processing of a workpiece surface and after reversing the direction of movement during a second movement phase by a second feed length in the direction of second tape roll is moved, wherein the second feed length is greater than the first feed length by a defined feed length difference.
  • This special process kinematics is also referred to below as the "pilgrim step method".
  • cyclic in this context means that the machining of the workpiece surface is carried out in one or more movement cycles, wherein a movement cycle contains movement phases in both possible directions of advance, in that the second feed length is greater than the defined feed length difference
  • First feed length it can be achieved that at the beginning of a subsequent cycle of motion is always a schneidfreudiger tape section is available .Thus largely continuous engagement conditions for the finish machining can be ensured, so that even at very high quantities - - Without tape exchange over long processing times a very high quality processing can be ensured.
  • the finishing belt is preferably brought out of engagement with the workpiece after reaching the initial belt position before the first movement phase in such a way that the finishing belt does not undergo material-removing engagement with the workpiece during the feed by the feed length difference.
  • the finishing belt is then each a fresh, previously unused finishing tape section available.
  • the feed lengths and the feed speeds in the two opposite directions of movement are matched to a desired removal on the workpiece surface such that the workpiece surface is processed during the duration of a single movement cycle.
  • the complete processing stage for the workpiece surface then has only one movement cycle.
  • the movement phase of the fresh-tape feed can be synchronized with the workpiece change at the end of the second movement phase of a movement cycle, whereby the cycle times per processed workpiece surface can be kept short.
  • the finishing belt is moved with a feed rate that is substantially uniform (outside of unavoidable acceleration phases) in order to arrive at - - uniform component rotation to achieve a uniform cutting speed.
  • various measured variables can be detected individually or in combination and fed back to the control device for the purpose of controlling the motion profiles.
  • a measurement of the drive torque of a first roller drive and / or a second roller drive can be carried out with the aid of suitable sensors.
  • sensors for winding diameter determination a measurement of the tape winding diameter at the first tape roll and / or on the second tape roll can be performed.
  • a measurement of the angular velocity of a rotation of the first belt roll and / or the second belt roll can be carried out.
  • It is also possible to provide a direct measurement of the tape feed speed eg with a mechanical measuring device (eg with a measuring wheel which rolls on the finishing belt) or with an optical measuring device, which may have a laser, for example.
  • a variant of the method is characterized in that in the first movement phase, the first tape roll is driven by a first roller drive and pulls finishing tape from the second tape roll and the second tape roll by means of a second roller drive generates a braking torque to produce a belt tension. In the opposite movement in the second phase of movement then the roles of the tape rolls are reversed.
  • the tape feed is thus achieved by driving the tape rolls.
  • a tape feeding device separate from the tape rolls, which has for example in front of and behind the engaging region counter-rotating pairs of driving rollers each defining a gap through which the finishing belt to be conveyed is passed.
  • the invention also relates to a device for finish machining of curved workpiece surfaces on workpieces by means of a finite finishing belt coated with cutting means.
  • the device has a rotating device for generating a rotational movement of the workpiece about a workpiece axis and at least one finishing unit, a first tape roll for receiving a first end portion of a finishing tape, a second tape roll for receiving a first end portion opposite the second end portion of the finishing tape and a pressure device for pressing the finishing tape to a workpiece surface to be machined.
  • the device has a first roller drive coupled to the first belt reel for reversibly rotating the first belt reel, a second reel drive coupled to the second belt reel for reversibly rotating the second reel and a control device for coordinated activation of the first and second reel drives.
  • the device for carrying out these variants can be configured by means of suitable settings or programming of the control device. If necessary, however, conventional belt finishing methods can also be carried out with the aid of the device.
  • the device may be programmed so that the roller drives during the processing of a workpiece surface do not drive the tape rolls, so that the finishing tape rests during processing. By activating the roller drives, the finishing belt can then be advanced during processing breaks for the supply of fresh belt. It is also possible to create a long - - To produce seed tape feed, which makes virtually no contribution to the effective cutting speed on the workpiece.
  • the invention also relates to a finishing unit which can be used in this device or in other devices.
  • the finishing unit has a first tape roll for receiving a first end portion of a finishing tape, a second tape roll for receiving a second end portion of the finishing tape opposite the first end portion, and a pressing means for pressing the finishing tape against a workpiece surface to be processed.
  • the finisher unit has a first roller drive coupled to the first belt reel for reversibly rotating the first belt reel and a second reel drive coupled to the second belt reel that can be controlled separately from the first roller drive for reversibly rotating the second belt reel.
  • the roller drives can be connected or connected to a control device for coordinated activation of the first and the second roller drive. This control device can be integrated into the finisher unit.
  • the finisher unit does not have its own control device, but is set up, for example, by means of suitable interfaces (eg connection sockets, plugs, etc.) for interacting with an external control unit, for example the control unit of a processing machine.
  • the first and the second roll of tape as well as elements of the first and the second roller drive and the pressure device can be arranged on a common carrier element, so that they can be exchanged and replaced in the manner of a belt module.
  • Such a finisher unit can have a fastening device for fastening the finisher unit to a processing machine, which in turn has a workpiece holding device and a rotary drive for workpiece rotation.
  • the finishing unit may be constructed so that it can be mounted on a lathe. In this way, the lathe can be converted to a belt finishing machine.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a belt finishing machine with a plurality of finishing units
  • Fig. 2 shows a plan view of an embodiment of a Finishech with two separately and each driven in two directions of rotation tape rolls
  • Fig. 3 shows a side view of the finisher unit of Fig. 2;
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a Finishech with means for controlling the movements of the tape rolls
  • 5 shows a schematic diagram for explaining the time course of the tape feed in a variant of a vocational step method
  • FIG. 6 shows a schematic diagram for illustrating the cutting ability of the finishing strip, which varies stepwise along a finishing belt
  • Fig. 7 shows an embodiment of a pressure device with a pressure roller
  • Fig. 8 shows an embodiment of a pressure device with two band deflection rollers.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device 100 hereinafter referred to as a strip finishing machine 100 for finishing curved workpiece surfaces of workpiece sections on workpieces by means of abrasive, flexible finishing tapes.
  • the band finishing machine is set up in the example for a simultaneous finish machining of a plurality of axially adjacent cylindrical and non-cylindrical peripheral surfaces of a workpiece 110 in the form of a camshaft. Workpiece surfaces on other wave-shaped workpieces, for example on crankshafts, can also be machined with such a belt finishing machine.
  • the workpiece 1 10 is clamped with a horizontal workpiece axis 1 12 in a workpiece holding device, whose elements are arranged on the top of the machine inenbetts 102 of the belt finishing machine.
  • the workpiece holding device comprises a rotating device 122 with a horizontally oriented workpiece spindle, which has at its end a clamping device for clamping one end of the workpiece. The opposite end of the workpiece is held by the tip of a tail stock 124.
  • the rotating device is designed for a reversing operation, so that the workpiece can be rotated in two opposite directions of rotation with infinitely adjustable speed.
  • an optionally switchable oscillation device with which the workpiece can be displaced as needed in an axially short-stroke oscillating movement with strokes in the order of a few millimeters.
  • the oscillator has a drive independent of the workpiece rotation, which, e.g. may contain a pneumatic or electromechanical vibrator.
  • an optionally switchable oscillation device can be provided, which can set a finisher unit or a part of a finishing unit in an oscillation running parallel to the workpiece axis, so that a relative oscillation contributing to the cutting speed results between the finishing belt and the workpiece surface.
  • the belt finishing device has a plurality (seven in the example in the example) juxtaposed finishing units 150, which are arranged in series above the workpiece holding device and the workpiece clamped therein.
  • FIGS. 2 to 6 show schematically details of the finishing units.
  • the finishing units are secured to two vertically spaced, horizontal support rods 104A, 104B, the ends of which are attached to vertical uprights 106A, 106B mounted on the machine bed 102.
  • the axial positions of the interchangeable finishing units on the handrails are infinitely adjustable to adapt to different workpiece geometries.
  • the finishing units 150 are each very narrow, so that it is possible to machine all the peripheral surfaces of the camshaft to be machined at the same time by the finishing units threaded onto the support rods 104A, 104B, both the Rotationsunsymmetrischen cams, and the rotationally symmetric cam bearing surfaces. - -
  • Each of the finishing units is arranged to use a finite (i.e., non-continuous) finishing tape 15.
  • the finite length of the finishing belt is normally several meters, for example more than 10 meters or more than 50 meters.
  • the length can be 100 m to 150 m or more, for many applications belt lengths up to 300 m are sufficient.
  • the bandwidth can be on the order of one or a few centimeters, possibly even less. In general, the bandwidth is in the range of 2 mm to 150 mm, in particular in the range of 4 mm to 100 mm.
  • a finisher unit 150 has a flat, substantially plate-shaped and vertically mounted support element 152 made of steel, which has in the reinforced center section two overlying through-holes 154A, 154B for passing through the support bars 104A, 104B.
  • a finisher unit 150 has a flat, substantially plate-shaped and vertically mounted support element 152 made of steel, which has in the reinforced center section two overlying through-holes 154A, 154B for passing through the support bars 104A, 104B.
  • two tape rollers 155- 1, 155-2 are rotatably mounted with parallel axes of rotation.
  • a first tape roll 155-1 serves to receive a first end portion of the finishing tape.
  • the first end portion may be attached to the roll core or fixed non-slip by firm winding.
  • the second end portion opposite to the tape direction is wound on the roll core of a second tape roll 155-2 so that the finishing tape passes between the first tape roll and the second tape roll.
  • Elements of a pressure device 160 are mounted on the carrier element 152 in the middle between the belt rollers and underneath the through-holes 154A, 154B.
  • the pressure device is used for pressing the finishing tape to a peripheral surface of the workpiece to be machined such that the occupied with bonded cutting grains front - -
  • the finishing belt can finish the peripheral surface under a defined contact pressure or with a defined surface pressure.
  • the pressure device 160 has a single pressure roller 162, which is rotatably mounted on the carrier element 152 and can be displaced vertically to a limited extent against the force of a spring device.
  • the finishing belt runs between the pressure roller and the peripheral surface of the workpiece to be machined, with a more or less narrow, substantially linear engagement region for the material removal between the abrasive front side of the finishing belt and the workpiece outer surface.
  • the tape rolls 155-1, 155-2 can be driven separately in each case in two directions of rotation.
  • a first roller drive 158-1 is provided for reversibly rotating the first belt roller 155-1 and a second roller drive 158-2 for reversibly rotating the second belt roller 155-2.
  • the mutually movable parts of the electric drives are each housed within the roll core of the respective roll of tape.
  • servomotors with particularly high torque are used as roller drives.
  • the roller drives are connected via electrical lines to the control device 180 of the band finishing machine (FIG. 4). As a result, a coordinated control of the first and the second roller drive is possible.
  • Each of the belt rollers 155-1, 155-2 is assigned its own measuring device M1 or M2 for determining the current torque of the roller drive.
  • in addition to the roller drive to each of the tape rolls also includes a Drehieremesssys- system with sensors W1 and W2 to determine the current angular velocity or speed of the respective roll of tape and a sensor D1 or D2 for measuring the diameter of each on the core - - The tape roll wound tape roll.
  • These measuring devices and the control device 180 belong to a control device, which allows control of the feed rate during finish machining.
  • the finisher unit forms a relatively easily replaceable belt module.
  • the band finishing machine can be adapted very flexibly to different workpiece types and workpiece geometries.
  • one of the tape rolls can specify a desired speed for the machining, so that the finishing tape is moved in the direction of this tape roll with a feed rate suitable for substantial material removal, where it is rolled up or wound up there.
  • This tape roll may also be referred to as a pull roll or drive roll.
  • the other reel simultaneously tensions the finishing belt by producing a defined braking torque.
  • This tape roll can also be referred to as a brake roller.
  • the first tape roll 155-1 serves as a pull roll, by the roller drive 158-1 of which a continuous tape feed in the direction of the first tape roll is produced.
  • the second strip roll 158-2 or its roller drive generates the counter-moment or braking torque. - Ment in such a way that the desired finish band tension is maintained.
  • the dashed line represents the finishing belt before the start of the winding on the first roll of tape, the solid line the course of the finishing belt after complete winding on the first roll of tape.
  • the tape feed takes place from right to left, ie from the second tape roll in the direction of the first tape roll.
  • Both roller drives are designed for a Reversier horrinsky horrinsky horrinsky satu satusky satusky satusky satusky satusky satusky satusky satusky satusky satusky satusky satusky satusky satusky satusky satusky satusky sat.
  • the maximum feed rates may be on the order of at least 0.5 m / s, for example in the range of 0.5 m / s to 4 m / s.
  • maximum feed rates in the range of 1 m / s to 2 m / s are advantageous.
  • the feed rates are infinitely adjustable, which can be used if necessary, with higher feed rates up to, for example, 3 m / s or even 4 m / s.
  • the tape speed (feeding speed) can be kept substantially constant throughout a winding operation by gradually reducing the number of revolutions of the tape roll used as a drawing roll as the diameter of the tape roll on the drawing roll gradually increases.
  • the measurement of the drive torque that is, the torque on the tape roll serving as a tension roller, can be used, for example, to detect the end of the tape, ie the moment from which no further tape should or can be unwound from the trailing brake roller.
  • a reversal of the direction of pull roller and brake roller can be automatically effected.
  • the detection of the output torque ie the torque applied to the brake roller
  • the driven-side tape roll diameter (tape roll diameter at the serving as a brake roller tape roll) can be used for tape consumption level control.
  • the drive-side angular velocity or rotational speed that is to say the angular velocity or rotational speed of the tension roller, can be processed for the belt feed control.
  • the output side angular velocity or speed can also be used in the context of tape feed control and possibly also for tape breakage control.
  • the finish belt advance is represented by the zigzag line where the top-to-bottom sections have a tape feed in the forward direction (arrow "V") and in time
  • a tape feed in the opposite reverse direction (arrow "R") ie reversing operation
  • the oblique arrow VSM represents the time-averaged tape feed.
  • the abscissa represents the parameter FBZ describing the finishing tape within one cycle of motion.
  • the ordinate corresponds to the parameter KTZ, which describes the contact time over which a corresponding finishing band section has already been in a machining contact with a workpiece surface.
  • Tape wear is also sometimes quantified with the parameter "Coverage Level", which represents the number of already existing cutting overflows of a strip section.
  • “Coverage Level” represents the number of already existing cutting overflows of a strip section.
  • This forward direction runs in the example in the direction of the first roll of tape, which serves as a pull roll, but also the umgege- - - reversed variant (second tape roll as a pull roll) is possible.
  • the second tape roll serves as a tension roller and the first tape roll maintains the tape tension.
  • the feed rate of the finishing belt is in each case so large that the tape feed makes a substantial contribution to the material removal.
  • the feed rate may be, for example, in the order of 0.5 m / s to 2 m / s.
  • the tape feed ratio of feed to return ie the ratio of the first feed length in the direction of the first tape roll and the second feed length in the direction of the second tape roll, is preferably adjusted so that at the beginning of processing, ie at the beginning of processing a new peripheral surface, always fresh grain or A previously unused section of tape is available.
  • This is realized in that the finishing strip is disengaged from the workpiece immediately after processing (at time t3) and that the finishing strip is then advanced by a defined band length amount until time t4. It is therefore nachgePolt before the start of processing on the next workpiece WS2, which is at time t4, a defined piece of fresh tape.
  • This strip length corresponds to the strip consumption of the strip finishing device per cycle and results from the fact that the feed length conveyed during the second movement phase is greater by a defined feed length difference than that in the first movement phase (between - - t1 and t2) used first feed length.
  • the feed length difference AVS in this case corresponds to the tape consumption per cycle.
  • the total time between the start of the processing of a peripheral surface at the time t1 to the end of the second movement phase (feed in the reversing direction) of the processing of this peripheral surface at the time t4 is referred to as a "movement cycle.”
  • the first movement cycle Z1 is the processing of the associated with the first workpiece section WS1.
  • a subsequently machined second workpiece section WS2 is processed in a second processing cycle Z2, which immediately follows the first movement cycle.
  • the processing begins again with a fresh, unused section of tape, since in the previous first cycle Z1 in the final phase (between times t3 and t4) a fresh piece of tape was nachge organizert.
  • this band section is adjoined by an adjacent band section, which was already used during the processing of the preceding workpiece section. This is followed by a band section which has already been used in the machining of two preceding workpiece sections and so on.
  • the machining time already provided by a finishing belt section which is represented in FIG. 6 by the contact time KTZ and which can alternatively also be described by the parameter covering degree, starts from the beginning of a movement cycle until the belt reversal point, ie until the feed direction is reversed the time too. As shown in Fig. 6, this increase in jumps, wherein the plateau length of the respective stages (with step height ⁇ ) the predefined amount of freshly tracked finishing tape per processing, ie the tape consumption of - -
  • substantially identical engagement conditions prevail.
  • substantially the same machining quality can be realized on all machined peripheral surfaces.
  • the vocational step kinematics can thus on the one hand provide high removal rates and, on the other hand, at the same time substantially constant removal conditions. Even for problematic components, such as components with very small diameters and / or components with non-circular peripheral sections, high cutting speeds can be realized.
  • the finished finishing belt has the same belt state for each processing cycle in view of the overflows already made (contact time), whereby a constant quality of processing can be ensured.
  • the high consistency of the quality of the machined peripheral surfaces even for very large series of workpieces, represents a major technological advantage of this special process kinematics over conventional belt finishing methods.
  • the feed length difference AVS is usually only a small fraction of the total length of the finite finishing tape, for example less than 1 percent or even less than 5 parts per thousand. In this way, many movement cycles can be performed with a single finishing belt of finite length before an exchange must be made.
  • the strip feed progression shown schematically in FIG. 5 corresponds to the retracted operation of the strip finishing device.
  • adjustment possibilities are provided on the control device in order, if necessary, to apply contact factors and / or tape feed speeds with correction factors. As a result, largely equivalent machining results can also be achieved in the run-in mode.
  • the belt speed can be controlled by means of the return of the angular diameter in favor of a continuous tape feed speed.
  • the pressure device can be designed differently depending on the type and geometry of a workpiece section to be machined.
  • the pressure device 160 has a single pressure roller 162, by means of which the finishing belt is pressed against the peripheral surface of the workpiece section.
  • the engaging surface which is decisive for the material removal is narrow in a linear manner.
  • Pressure device with a pressure roller can both in the processing of rotationally symmetrical peripheral surfaces (see FIG ..
  • FIG. 7 for example, the processing of the peripheral surface of a cam 11 is shown.
  • the non-circular peripheral surface of the cam is curved convexly everywhere in the illustrated example.
  • pressure rollers and rotationally asymmetric peripheral surfaces can be edited, which are curved in sections concave, in which case the radius of the pressure roller should be smaller than the smallest radius of curvature of a concave peripheral portion.
  • a cam or other device is provided in the region of the pressure roller, which converts the rotational movement of the (otherwise non-driving) pressure roller caused by the movement of the finishing belt into a movement that oscillates parallel to the axis of rotation of the pressure roller.
  • the embodiment of a pressure device 660 shown schematically in FIG. 8 has two guide rollers 664, 666 mounted on the carrier element 652 and rotating the finishing belt between the two belt rollers in such a way that a freely stretched belt section remains between the deflection rollers, as long as the finishing belt is not is engaged with a workpiece peripheral surface.
  • the finishing belt lies flat against the workpiece outer surface over a certain circumferential angular range, so that surface contact with increased removal rate can be achieved.
  • the pressure force can be specified via the belt tension. If necessary, an additional, mechanically acting on the band back pressure device provided in the wrap - - be.
  • Numerous configurations of pressure devices are possible, for example, pressure devices according to International Patent Application Publication No. WO 2009/049868 A1, the relevant disclosure content of which is incorporated by reference into the content of this description.
  • the exemplary embodiments explained in conjunction with the figures are designed for machining curved workpiece surfaces (peripheral surfaces) on the outside.
  • the finish band width may correspond approximately to the axial width of the peripheral surfaces to be machined (e.g., bearing surfaces, cam outer surfaces).
  • the finishing tape is then pressed against the inner surface by means of a separate pressure device, e.g. by means of a pressure roller.
  • finishing unit Since, in the case of the finishing unit, a significant proportion of the cutting speed acting on the workpiece surface in the engagement area results from the tape feed speed, it is also possible, if necessary, to machine a workpiece resting during machining by finishing. It is also possible in principle to machine a plane surface, ie a flat workpiece surface, by means of a finishing unit with two actively reversibly drivable tape rolls.
  • the Finishech example stand firmly while the workpiece by means of a cross table or the like. is linearly advanced in one or more directions and a pinch roller presses the moving at high speed finite finishing tape on the plane to be machined plane.
  • the plan finish machining can be performed with or without relative oscillation between finishing belt and workpiece surface.
  • a belt finishing machine may have a single finishing unit or multiple finishing units as needed and machining task.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for finish machining curved workpiece surface on workpieces, wherein an endless finish belt provided with a cutting means is used, wherein said belt runs between a first belt roller and a second belt roller. One end of the finish belt is attached to one belt roller, and the other end to the other belt roller. The finish belt is pressed against the workpiece surface of the workpiece at an engagement area and the workpiece is rotated about a workpiece axis. The finish belt is first displaced by a first feed length in the direction of the first belt roller during a first motion phase at a first feed rate suitable for removing material, and after reversing the direction of motion is displaced by a second feed length in the direction of the second belt roller during a second motion phase at a second feed rate suitable for removing material. Material removal can take place in both feed directions at a high cutting speed.

Description

Beschreibung  description
Verfahren und Vorrichtung zur Finishbearbeitung gekrümmter Werk- Stückoberflächen an Werkstücken mittels Finishband Method and device for finishing curved workpiece surfaces on workpieces by means of finishing tape
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Finishbearbeitung gekrümmter Werkstückoberflächen an Werkstücken gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung gekrümmter Werkstückoberflächen an Werkstücken gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 1 . Weiterhin betrifft die Erfindung eine Finisheinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15. The invention relates to a method for finishing curved workpiece surfaces on workpieces according to the preamble of claim 1 and to a device for finishing curved workpiece surfaces on workpieces according to the preamble of claim 11. Furthermore, the invention relates to a finishing unit according to the preamble of claim 15.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Das Finishen, das auch als Superfinishen bezeichnet wird, ist ein spanendes Feinbearbeitungsverfahren mit unbestimmten Schneiden. Durch Finishen können Werkstückoberflächen von rotationssymmetrischen oder nicht-rotationssymmetrischen Werkstückabschnitten an Werkstücken wie Kurbelwellen, Nockenwellen, Getriebewellen oder anderen Bauteilen für Kraft- und Arbeitsmaschinen zur Erzeugung einer gewünschten Oberflächenfeinstruktur bearbeitet werden. Beim Finishen wird ein mit körnigem Schneidmittel besetztes Bearbeitungswerkzeug (Finishstein oder Finishband) an die zu bearbeitende Umfangsfläche angedrückt. Zur Erzeugung der für den Materialabtrag erforderlichen Schnittgeschwindigkeit wird das Werkstück um seine Werkstückachse gedreht. Bei manchen Verfahrensvarianten des Finishens wird gleichzei- tig eine parallel zur Werkstückachse oszillierende Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem an der Umfangsfläche anliegenden Bearbeitungswerkzeug erzeugt. Durch die Kombination der Rotationsbe- - - wegung des Werkstückes und der überlagerten Oszillationsbewegung kann ein so genanntes Kreuzschliffmuster erzeugt werden, wodurch die bearbeiteten Werkstückoberflächen z.B. als Laufflächen für Gleitlager oder Wälzlager oder dergleichen besonders geeignet sind. Bei dem zu bearbeiteten Werkstückabschnitt kann es sich beispielsweise um ein Hauptlager oder ein Hublager einer Kurbelwelle oder um ein Nockenwellenlager handeln. Auch rotationsunsymmetrische Werkstückoberflächen, wie z.B. die Außenflächen von Nocken, können mittels Finishen bearbeitet werden. Finishverfahren ohne oszillierende Relativbewegung sind ebenfalls möglich. Finishing, which is also referred to as superfinishing, is a machining process with indefinite cutting edges. By finishing work surfaces of rotationally symmetric or non-rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces such as crankshafts, camshafts, transmission shafts or other components for power and working machines can be edited to produce a desired surface fine structure. When finishing, a machining tool (finishing stone or finishing tape) set with granular cutting material is pressed against the peripheral surface to be machined. To produce the cutting speed required for the material removal, the workpiece is rotated about its workpiece axis. In some process variants of finishing, a relative movement between the workpiece and the machining tool resting against the peripheral surface is simultaneously generated parallel to the workpiece axis. Due to the combination of rotation - Movement of the workpiece and the superimposed oscillatory motion, a so-called cross-cut pattern can be generated, whereby the machined workpiece surfaces, for example, as running surfaces for plain bearings or bearings or the like are particularly suitable. The workpiece section to be machined may be, for example, a main bearing or a crank bearing of a crankshaft or a camshaft bearing. Even rotationally asymmetric workpiece surfaces, such as the outer surfaces of cams, can be machined by means of finishing. Finishing procedures without oscillating relative movement are also possible.
Im Unterschied zum Schleifen ist das Finishen ein thermisch neutrales Bearbeitungsverfahren, bei dem keine mit Mikrorissen oder Oberflächenspannungen durchsetzte Weichhaut entsteht. Das Finishen wird häufig nach einem Schleif prozess als letztes spanendes Bearbeitungsverfahren einer Bearbeitungskette eingesetzt, um die Weichhaut zu entfernen, die ursprüngliche Gefügestruktur wieder freizulegen, den Traganteil der aufgerauten Oberflächenstruktur zu erhöhen und die Bauteilgeometrie zu verbessern. Anders als beim Läppen kommen Bearbei- tungswerkzeuge mit gebundenem Korn zum Einsatz, so dass Waschoperationen und Einrichtungen zur Entsorgung von Läppschlamm entfallen können. In contrast to grinding, finishing is a thermally neutral processing method in which no soft skin interspersed with microcracks or surface tensions arises. Finishing is often used after a grinding process as the last machining process of a processing chain to remove the soft skin, to expose the original microstructure again, to increase the carrying portion of the roughened surface structure and to improve the component geometry. In contrast to lapping, bonded grain processing tools are used so that washing operations and facilities for the disposal of lapping slurry can be eliminated.
Beim Bandfinishen wird ein Finishband als Bearbeitungswerkzeug ge- nutzt. Ein Finishband hat einen bandförmigen flexiblen Träger, bei dem mit Hilfe eines Bindemittels Schneidkörner auf der dem Werkstück zuzuwendenden Vorderseite aufgebracht sind. Bei einer Klasse von Verfahren des Bandfinishens wird ein endliches (nicht endloses) Finishband verwendet, dessen Bandenden jeweils an einer Bandrolle befestigt sind. Das frische, noch unbenutzte Finishband wird auf einer Vorratsrolle vorgehalten und mit Hilfe von Bandführungseinrichtungen über den Eingriffsbereich am Werkstück zu einer angetriebenen Bandrolle geführt, die das verbrauchte Finishband aufnimmt. Der Bandvorschub wird über - - einen Antrieb dieser Bandrolle erreicht, welche das Band durch den Eingangsbereich hindurch zieht. Die Bandrolle mit dem frischen Finishband wirkt als Bandbremse und erhält die Bandspannung aufrecht. Bei manchen Varianten dieser Klasse von Bandfinishverfahren ruht das Finishband während der Bearbeitung, so dass die Schnittgeschwindigkeit ausschließlich durch die Drehbewegung des Werkstücks und ggf. zusätzlich durch die überlagerte axial oszillierende Relativbewegung zwischen Werkstück und Finishband erzeugt wird. In regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitintervallen wird ein gebrauchter Finishbandabschnitt durch einen frischen Finishbandabschnitt ersetzt, indem in einer Bearbeitungspause mit entlastetem Finishband das Finishband um eine vorbestimmte Bandvorschubstrecke vorgeschoben wird. Es gibt auch Verfahrensvarianten mit einem langsamen Bandvorschub während des Bearbeitungseingriffs, um zu erreichen, dass möglichst gleichmäßige Eingriffsbedingungen mit jeweils frischem Schneidkorn vorherrschen. In jedem Fall können durch die kontinuierliche oder diskontinuierliche Zufuhr von frischen, unverbrauchten Finishbandabschnitten auch bei großen Serien von Werkstücken gut reproduzierbare Bearbeitungsergeb- nisse erzielt werden. Vorrichtungen und Verfahren zum Durchführen dieser Varianten des Bandfinishens sind beispielsweise in der WO 2009/049868 A1 oder der DE 199 25 077 A1 offenbart. During strip finishing, a finishing belt is used as a processing tool. A finishing belt has a band-shaped flexible carrier in which cutting grains are applied on the front side facing the workpiece with the aid of a binder. One class of tape finishing method involves the use of a finite (non-continuous) finishing tape, the tape ends of which are each secured to a tape roll. The fresh, still unused finishing belt is held on a supply roll and guided by means of tape guide devices over the engagement area on the workpiece to a driven tape roll, which receives the used finishing tape. The tape feed is over - Achieved a drive of this tape roll, which pulls the tape through the entrance area. The reel with the fresh finishing belt acts as a band brake and maintains the belt tension. In some variants of this class of belt finishing process, the finishing belt rests during processing, so that the cutting speed is generated exclusively by the rotational movement of the workpiece and possibly also by the superimposed axial oscillating relative movement between the workpiece and finishing belt. At regular or irregular time intervals, a used finishing belt section is replaced with a fresh finishing belt section by advancing the finishing belt by a predetermined belt advance distance in a processing break with unloaded finishing belt. There are also process variants with a slow tape feed during the machining operation, in order to achieve that as uniform as possible engagement conditions prevail with each fresh cutting grain. In any case, by the continuous or discontinuous supply of fresh, unused finishing tape sections, even with large series of workpieces, well reproducible machining results can be achieved. Devices and methods for carrying out these variants of strip finishing are disclosed, for example, in WO 2009/049868 A1 or DE 199 25 077 A1.
Bei bestimmten Bauteilgeometrien sind diese herkömmlichen Bandfi- nishverfahren hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit begrenzt. Werden beispielsweise zylindrische Bauteile mit relativ kleinen Durchmessern bearbeitet oder Bauteile mit über den Umfang variierendem Radius (z.B. Nocken einer Nockenwelle), so ist der Beitrag der Werkstückrotation zur Schnittgeschwindigkeit begrenzt, weil im ersten Fall auch bei hohen Drehzahlen nur relativ geringe Umfangsgeschwindigkeiten erzielbar sind und im zweiten Fall die Werkstückdrehzahl relativ niedrig gehalten werden muss, um ausreichend konstante Eingriffsbedingungen zu gewähr- - - leisten. Diese Limitierungen können durch eine überlagerte Oszillation bzw. durch Steigerung der Oszillationsgeschwindigkeit und/oder längere Finishzeiten nur teilweise kompensiert werden, so dass ein Kompromiss zwischen ausreichender Oberflächengüte und Effektivität des Bearbei- tungsprozesses gefunden werden muss. For certain component geometries, these conventional banding methods are limited in their performance. If, for example, cylindrical components with relatively small diameters are machined or components with circumferentially varying radius (eg cams of a camshaft), the contribution of workpiece rotation to the cutting speed is limited, because in the first case, even at high speeds, only relatively low circumferential speeds can be achieved and second case, the workpiece speed must be kept relatively low in order to ensure sufficiently constant engagement conditions. - - Afford. These limitations can only be partially compensated by a superposed oscillation or by increasing the oscillation speed and / or longer finishing times, so that a compromise between sufficient surface quality and effectiveness of the processing process must be found.
Bei einer anderen Klasse von Verfahren zur Finishbearbeitung von Werkstückoberflächen an Werkstücken wird das Werkstück ebenfalls um seine Rotationsachse rotiert. Ähnlich wie bei einem Bandschleifge- rät wird ein kontinuierlich angetriebenes, endloses Finishband verwendet, welches eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche (Umfangsflä- che) des Werkstückes während der Bearbeitung teilweise umschlingt und in einem durch den Umschlingungswinkel vorgegebenen Bereich flächig am Werkstück anliegt. Beispiele für derartige Verfahren sind in der EP 1 514 640 B1 oder der EP 1 514 643 B1 angegeben. Dieses Verfahren ist in Fachkreisen auch unter der Bezeichnung„CAB-Verfahren" bekannt, wobei das Kürzel CAB für„Continuous Abrasive Belt" steht. Das über Umlenkrollen laufende Finishband soll sich flexibel an die Geometrie des rotierenden Werkstücks anpassen und für hohe Oberflä- chengüte sorgen. Dabei werden in der Regel umlaufende Bearbeitungsspuren erzeugt. In another class of methods for finishing workpiece surfaces on workpieces, the workpiece is also rotated about its axis of rotation. Similar to a belt sander, a continuously driven, endless finishing belt is used which partially wraps around a workpiece surface (peripheral surface) of the workpiece to be machined during machining and rests flat against the workpiece in a region predetermined by the wrap angle. Examples of such methods are given in EP 1 514 640 B1 or EP 1 514 643 B1. This process is known in the art as "CAB process", where the abbreviation CAB stands for "Continuous Abrasive Belt". The finishing belt running over pulleys should be able to adapt flexibly to the geometry of the rotating workpiece and ensure high surface quality. As a rule, circumferential machining marks are generated.
Durch den Einsatz eines umlaufenden Endlos-Finishbandes kann eine hohe Bandvorschubgeschwindigkeit erreicht werden, so dass eine ge- gebenenfalls durch die Werkstückgeometrie bedingte reduzierte Umfangsgeschwindigkeit der bearbeiteten Werkstückoberfläche kompensiert werden kann. Gleichzeitig kann durch den Flächenkontakt eine hohe Abtragsleistung erzielt werden. Allerdings sind bei Verwendung von endlos umlaufenden Finishbändern die Eingriffsbedingungen prinzipbe- dingt nicht konstant, da sich das umlaufende Finishband bei zunehmender Bearbeitungsdauer abnutzen und/oder mit Abrieb zusetzen kann. Die variierenden Eingriffsbedingungen können zu einer sich stetig ver- - - mindernden Abtragsleistung und, je nach Vorbearbeitung, gegebenenfalls zu einer Verschlechterung des Prozessergebnisses führen. By using a continuous endless finishing belt, a high belt advance speed can be achieved so that a reduced peripheral speed of the machined workpiece surface, which may be due to the workpiece geometry, can be compensated. At the same time can be achieved by the surface contact a high removal rate. However, with the use of endless circumferential finishing tapes, the conditions of engagement are not constant in principle, since the rotating finishing belt can wear out with increasing processing time and / or become clogged with abrasion. The varying engagement conditions can lead to a steadily increasing - - Reducing material removal and, depending on the pre-processing, possibly lead to a deterioration of the process result.
AUFGABE UND LÖSUNG TASK AND SOLUTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Finishbearbeitung gekrümmter Werkstückoberflächen an Werkstücken, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Finishbearbeitung und eine dabei verwendbare Finisheinheit bereitzustellen, mit de- nen eine Finishbearbeitung bei einer Vielzahl von Werkstücken unterschiedlicher Geometrie mit hoher Produktivität und gleichzeitig weitestgehend konstanter hoher Bearbeitungsgüte möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 1 bereit. Weiterhin wird eine Finisheinheit mit den Merkmalen von Anspruch 15 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Inhalt sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. The invention has for its object to provide a method for finishing curved workpiece surfaces on workpieces, a suitable for performing the method finishing equipment and a Finisheinheit thereby used, with which nen finishing machining in a variety of workpieces of different geometry with high productivity and simultaneously largely constant high processing quality is possible. To achieve this object, the invention provides a method with the features of claim 1 and a device with the features of claim 1 1 ready. Furthermore, a finisher unit with the features of claim 15 is provided. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The content of all claims is incorporated herein by reference.
Bei dem Verfahren trägt der Bandvorschub des Finishbandes erheblich zu der für den Spanabtrag maßgeblichen Schnittgeschwindigkeit an der bearbeiteten Werkstückoberfläche bei. Dadurch sind bei Bedarf hohe Abtragsleistungen auch dann möglich, wenn das Werkstück z.B. aufgrund seiner Geometrie nur relativ langsam gedreht werden kann und/oder wenn sich aufgrund eines relativ kleinen Durchmessers eines zu bearbeitenden Werkstücksabschnittes auch bei relativ großen Werkstückdrehzahlen nur relativ geringe Umfangsgeschwindigkeiten realisieren lassen. Gleichzeitig kann durch die Verwendung von endlichen Finishbändern mit großer Gesamtlänge sichergestellt werden, dass auch - - bei der Bearbeitung von großen Werkstückserien immer Finishband mit relativ gleichmäßiger Schneidfreudigkeit bzw. gleichmäßigem Schneidverhalten zur Verfügung steht, so dass eine weitgehend konstante Bearbeitungsqualität möglich ist. Ein verschleißbedingter Austausch von Finishbändern ist daher deutlich seltener nötig als bei Verwendung von Endlos-Finishbändern, wodurch Maschinenstillstandzeiten vermindert werden können und die Produktivität der Finishbearbeitung verbessert werden kann. Weiterhin kann ein Finishband in zwei gegenläufigen Richtungen für den Materialabtrag genutzt werden. Dadurch können verschleißbedingte Qualitätseinbußen reduziert werden. In the method, the tape feed of the finishing belt contributes significantly to the decisive for the chip removal cutting speed on the machined workpiece surface. As a result, if necessary, high removal rates are possible even if the workpiece, for example, can only be rotated relatively slowly due to its geometry and / or if only relatively low peripheral speeds can be realized even with relatively large workpiece speeds due to a relatively small diameter of a workpiece section to be machined. At the same time, the use of finite finishing tapes with large overall length can ensure that too - When finishing large workpiece series always finishing belt with relatively uniform Schneidfreudigkeit or uniform cutting behavior is available, so that a largely constant quality machining is possible. A wear-related replacement of finishing tapes is therefore much less necessary than when using endless finishing tapes, which machine downtime can be reduced and the productivity of finish machining can be improved. Furthermore, a finishing tape can be used in two opposite directions for material removal. As a result, wear-related quality losses can be reduced.
Bei einer Weiterbildung wird das Finishband während der Bearbeitung einer einzigen Werkstückoberfläche mindestens einmal in Richtung der ersten Bandrolle und nach einer Umkehr der Bewegungsrichtung in Richtung der zweiten Bandrolle bewegt. Das endliche Finishband wird also hier bei der Bearbeitung einer einzigen Werkstückoberfläche einmal oder mehrfach in gegenläufigen Richtungen zum Materialabtrag verwendet. Hierdurch kann der Bandverbrauch pro bearbeiteter Werkstückoberfläche reduziert werden. Durch diesen reversierenden Betrieb kön- nen unter Umständen auch bei besonderen Werkstückgeometrien bessere Bearbeitungsergebnisse erzielt werden. Beispielsweise kann es bei Nockenflächen, die nur in einer Bearbeitungsrichtung gefinisht werden, zu sogenannten Schatteneffekten kommen, wenn bei einem Umfangs- abschnitt während der Werkstücksrotation der lokale Radius abnimmt und dadurch gegebenenfalls die Andruckkraft des Finishbandes ungleichmäßig wird. Werden derartige Umfangsabschnitte auch mit gegenläufigem Bandvorschub bearbeitet, kann die Gleichmäßigkeit des Bearbeitungsergebnisses über den Umfang verbessert werden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass eine komplette Werkstückoberfläche oder mehrere aufeinanderfolgend bearbeitete Werkstückoberflächen nur mit einer Bewegungsrichtung des Finishbandes - - bearbeitet werden und dass dann nach einer Bewegungsrichtungsum- kehr eine oder mehrere danach bearbeitete andere Werkstückoberflächen mit der gegenläufigen Bewegungsrichtung bearbeitet werden. In der Regel wird bei der Umkehr der Bewegungsrichtung des Finishbandes auch die Drehrichtung des Werkstücks umgekehrt, so dass sich eine bearbeitete Werkstückoberfläche immer gegenläufig zur Vorschubsrichtung des Finishbandes bewegen kann. Hierdurch können besonders hohe Schnittgeschwindigkeiten erzielt werden, wodurch die Taktzeiten verkürzt werden können. In a further development, the finishing belt is moved during the processing of a single workpiece surface at least once in the direction of the first roll of tape and after a reversal of the direction of movement in the direction of the second roll of tape. The finite finishing tape is thus used here once or several times in opposite directions for the removal of material when machining a single workpiece surface. As a result, the tape consumption per machined workpiece surface can be reduced. Under certain circumstances, this reversing operation can lead to better machining results, even with special workpiece geometries. For example, in the case of cam surfaces which are finished only in one machining direction, so-called shadow effects may occur if the local radius decreases during a circumferential section during the workpiece rotation and, as a result, the pressing force of the finishing belt becomes uneven. If such peripheral portions are also processed with opposite tape feed, the uniformity of the processing result can be improved over the circumference. In principle, however, it is also possible that a complete workpiece surface or several successively machined workpiece surfaces only with a direction of movement of the finishing belt - - be machined and that then after a reversal of direction one or more then machined other workpiece surfaces are processed with the opposite direction of movement. In general, the direction of rotation of the workpiece is reversed in the reversal of the direction of movement of the finishing belt, so that a machined workpiece surface can always move in opposite directions to the feed direction of the finishing belt. As a result, particularly high cutting speeds can be achieved, whereby the cycle times can be shortened.
Eine Verfahrensvariante zeichnet sich dadurch aus, dass das Finishband während der Bearbeitung einer Werkstückoberfläche zyklisch zunächst während der ersten Bewegungsphase um eine erste Vorschub- länge in Richtung der ersten Bandrolle bewegt und nach der Umkehr der Bewegungsrichtung während einer zweiten Bewegungsphase um eine zweite Vorschublänge in Richtung der zweiten Bandrolle bewegt wird, wobei die zweite Vorschublänge um eine definierte Vorschublängendifferenz größer als die erste Vorschublänge ist. Diese besondere Pro- zesskinematik wird im Folgenden auch als„Pilgerschrittverfahren" bezeichnet. A variant of the method is characterized in that the finishing belt cyclically first moves during the first movement phase by a first feed length in the direction of the first tape roll during processing of a workpiece surface and after reversing the direction of movement during a second movement phase by a second feed length in the direction of second tape roll is moved, wherein the second feed length is greater than the first feed length by a defined feed length difference. This special process kinematics is also referred to below as the "pilgrim step method".
Der Begriff „zyklisch" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Bearbeitung der Werkstückoberfläche in einem oder mehreren Bewe- gungszyklen durchgeführt wird, wobei ein Bewegungszyklus jeweils Bewegungsphasen in beide möglichen Vorschubrichtungen enthält. Dadurch, dass die zweite Vorschublänge um eine definierte Vorschublängendifferenz größer ist als die erste Vorschublänge, kann erreicht werden, dass zu Beginn eines nachfolgenden Bewegungszyklus immer ein schneidfreudiger Bandabschnitt zur Verfügung steht. Dadurch können weitestgehend kontinuierliche Eingriffsbedingungen für die Finishbearbeitung sichergestellt werden, so dass auch bei sehr hohen Stückzahlen - - ohne Bandaustausch über lange Bearbeitungszeiten eine sehr hohe Bearbeitungsqualität sichergestellt werden kann. The term "cyclic" in this context means that the machining of the workpiece surface is carried out in one or more movement cycles, wherein a movement cycle contains movement phases in both possible directions of advance, in that the second feed length is greater than the defined feed length difference First feed length, it can be achieved that at the beginning of a subsequent cycle of motion is always a schneidfreudiger tape section is available .Thus largely continuous engagement conditions for the finish machining can be ensured, so that even at very high quantities - - Without tape exchange over long processing times a very high quality processing can be ensured.
Vorzugsweise wird dabei das Finishband während der zweiten Bewe- gungsphase nach Erreichen der vor der ersten Bewegungsphase vorliegenden Ausgangs-Bandposition derart außer Eingriff mit dem Werkstück gebracht, dass das Finishband bei dem Vorschub um die Vorschublängendifferenz nicht in einem materialabtragenden Eingriff mit dem Werkstück steht. Zu Beginn der unmittelbar folgenden Bewegungsphase steht dann jeweils ein frischer, vorher noch nicht genutzter Finishbandabschnitt zur Verfügung. During the second movement phase, the finishing belt is preferably brought out of engagement with the workpiece after reaching the initial belt position before the first movement phase in such a way that the finishing belt does not undergo material-removing engagement with the workpiece during the feed by the feed length difference. At the beginning of the immediately following movement phase is then each a fresh, previously unused finishing tape section available.
Es ist möglich, dass bei der Bearbeitung einer einzigen Werkstückoberfläche mehrere Bewegungszyklen mit gegenläufigen Bewegungsrich- tungen und zwischenzeitlicher Bewegungsrichtungsumkehr durchlaufen werden. Bei manchen Verfahrensvarianten werden die Vorschublängen und die Vorschubgeschwindigkeiten in den beiden gegenläufigen Bewegungsrichtungen derart auf einen gewünschten Abtrag an der Werkstückoberfläche abgestimmt, dass die Werkstückoberfläche während der Dauer eines einzigen Bewegungszyklus bearbeitet wird. Die komplette Bearbeitungsstufe für die Werkstückoberfläche hat dann nur einen einzigen Bewegungszyklus. Dadurch kann die Bewegungsphase der Frischbandzufuhr am Ende der zweiten Bewegungsphase eines Bewegungszyklus mit dem Werkstückwechsel synchronisiert werden, wo- durch die Taktzeiten pro bearbeiteter Werkstückoberfläche kurz gehalten werden können. It is possible that during the processing of a single workpiece surface several motion cycles with opposite directions of movement and intermediate movement direction reversal are passed through. In some variants of the method, the feed lengths and the feed speeds in the two opposite directions of movement are matched to a desired removal on the workpiece surface such that the workpiece surface is processed during the duration of a single movement cycle. The complete processing stage for the workpiece surface then has only one movement cycle. As a result, the movement phase of the fresh-tape feed can be synchronized with the workpiece change at the end of the second movement phase of a movement cycle, whereby the cycle times per processed workpiece surface can be kept short.
Bei manchen Verfahrensvarianten wird das Finishband beispielsweise in der ersten Bewegungsphase und der zweiten Bewegungsphase mit ei- ner (außerhalb von unvermeidlichen Beschleunigungsphasen) im Wesentlichen gleichmäßigen Vorschubgeschwindigkeit bewegt, um bei - - gleichmäßiger Bauteilrotation eine gleichmäßige Schnittgeschwindigkeit zu erzielen. In some variants of the method, for example, in the first movement phase and the second movement phase, the finishing belt is moved with a feed rate that is substantially uniform (outside of unavoidable acceleration phases) in order to arrive at - - uniform component rotation to achieve a uniform cutting speed.
Es ist möglich, eine reine Steuerung (open loop control) der Vorschub- geschwindigkeit nach einem vorbestimmten Steuerprogramm vorzunehmen. Vorzugsweise wird mittels einer Regeleinrichtung eine Regelung der Vorschubgeschwindigkeit (feedback control) während der Finishbearbeitung durchgeführt. Dadurch sind die Vorschubgeschwindigkeiten bzw. deren ggf. gewünschte Änderungen während der Bewe- gungsphasen sowie Zeitpunkte für eine Bewegungsrichtungsumkehr unter wechselnden Prozessbedingungen besonders genau einzustellen und aufrecht zu erhalten. Es können beliebige Bewegungsprofile vorgegeben werden, die bei Bedarf Phasen mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit und/oder Phasen mit definiert variierender Vorschubge- schwindigkeit haben können. It is possible to perform a pure control (open loop control) of the feed rate according to a predetermined control program. Preferably, a regulation of the feed rate (feedback control) during finish machining is carried out by means of a control device. As a result, the feed rates or their possibly desired changes during the phases of movement and times for a reversal of the direction of movement under changing process conditions must be set and maintained particularly accurately. It is possible to specify any motion profiles which, if necessary, can have phases with a constant feed rate and / or phases with a defined varying feed rate.
Im Rahmen der Regelung können verschiedene Messgrößen einzeln oder in Kombination erfasst und zum Zwecke der Steuerung der Bewegungsprofile zur Steuereinrichtung zurückgeführt werden. Beispielswei- se kann mit Hilfe geeigneter Sensoren eine Messung des Antriebsmoments eines ersten Rollenantriebs und/oder eines zweiten Rollenantriebs durchgeführt werden. Mit Hilfe von Sensoren zur Wickeldurchmesserermittlung kann eine Messung des Bandwickeldurchmessers an der ersten Bandrolle und/oder an der zweiten Bandrolle durchgeführt werden. Mit Hilfe eines Drehzahlmesssystems kann eine Messung der Winkelgeschwindigkeit einer Drehung der ersten Bandrolle und/oder der zweiten Bandrolle durchgeführt werden. Es kann auch eine direkte Messung der Bandvorschubgeschwindigkeit vorgesehen sein, z.B. mit einer mechanischen Messeinrichtung (z.B. mit einem am Finishband abrollen- den Messrad) oder einer optischem Messeinrichtung, die z.B. einen Laser aufweisen kann. - - As part of the scheme, various measured variables can be detected individually or in combination and fed back to the control device for the purpose of controlling the motion profiles. By way of example, a measurement of the drive torque of a first roller drive and / or a second roller drive can be carried out with the aid of suitable sensors. With the help of sensors for winding diameter determination, a measurement of the tape winding diameter at the first tape roll and / or on the second tape roll can be performed. With the aid of a rotational speed measuring system, a measurement of the angular velocity of a rotation of the first belt roll and / or the second belt roll can be carried out. It is also possible to provide a direct measurement of the tape feed speed, eg with a mechanical measuring device (eg with a measuring wheel which rolls on the finishing belt) or with an optical measuring device, which may have a laser, for example. - -
Die für die Verfahrensvarianten erforderlichen Bewegungen des Finishbandes können konstruktiv auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. Eine Verfahrensvariante zeichnet sich dadurch aus, dass in der ersten Bewegungsphase die erste Bandrolle mittels eines ersten Rollenantriebs angetrieben wird und Finishband von der zweiten Bandrolle zieht und die zweite Bandrolle mittels eines zweiten Rollenantriebs ein Bremsmoment zur Erzeugung einer Bandspannung erzeugt. Bei der gegenläufigen Bewegung in der zweiten Bewegungsphase sind dann die Rollen der Bandrollen vertauscht. Der Bandvorschub wird also durch Antreiben der Bandrollen erreicht. Dadurch kann auf von den Rollenantrieben gesonderte Antriebe oder Bremsen verzichtet werden. Es ist auch möglich, eine von den Bandrollen gesonderte Bandvorschubeinrichtung vorzusehen, die beispielsweise vor und hinter dem Eingriffsbereich jeweils gegenläufig drehende Paare von Antriebsrollen hat, die jeweils einen Spalt begrenzen, durch den das zu fördernde Finishband hindurchgeführt wird. The required for the process variants movements of the finishing belt can be constructively produced in different ways. A variant of the method is characterized in that in the first movement phase, the first tape roll is driven by a first roller drive and pulls finishing tape from the second tape roll and the second tape roll by means of a second roller drive generates a braking torque to produce a belt tension. In the opposite movement in the second phase of movement then the roles of the tape rolls are reversed. The tape feed is thus achieved by driving the tape rolls. As a result, it is possible to dispense with separate drives or brakes from the roller drives. It is also possible to provide a tape feeding device separate from the tape rolls, which has for example in front of and behind the engaging region counter-rotating pairs of driving rollers each defining a gap through which the finishing belt to be conveyed is passed.
Im Rahmen des Verfahrens ist es möglich, ohne eine parallel zur Werkstückachse wirksame oszillierende Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Finishband zu arbeiten. Dabei können an der bearbeiteten Werkstückoberfläche drallfrei umlaufende Bearbeitungsspuren erzeugt werden. Dies kann beispielsweise dann gewünscht sein, wenn eine bearbeitete Werkstückoberfläche im bestimmungsgemäßen Gebrauch im Zusammenwirken mit einer Gegenfläche als Dichtfläche genutzt werden soll. Bei anderen Verfahrensvarianten wird eine parallel zur Werkstückachse oszillierende Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Finishband erzeugt. Dadurch können im Bedarfsfall Texturen an der bearbeiteten Werkstückoberfläche gebrochen werden, wodurch für bestimmte Anwendungsfälle die Oberflächenstruktur im Hinblick auf die gewünschte Funktion beim bestimmungsgemäßen Gebrauch verbessert werden kann. Beispielsweise kann an einer Werkstückoberfläche eine Oberflächenstruktur mit gekreuzten Bearbeitungs- - - spuren (Kreuzschliff) erzeugt werden, was besonders bei tribologisch beanspruchten Lagerflächen vorteilhaft sein kann. Within the scope of the method, it is possible to work without an oscillating relative movement between the workpiece and the finishing strip that is parallel to the workpiece axis. In this case, rotating machining tracks can be generated on the machined workpiece surface. This may be desirable, for example, when a machined workpiece surface is intended to be used as a sealing surface in intended use in cooperation with a mating surface. In other variants of the method, a relative movement oscillating parallel to the workpiece axis is generated between the workpiece and the finishing belt. As a result, textures can be broken on the machined workpiece surface, if necessary, which can be improved for certain applications, the surface structure in terms of the desired function when used as intended. For example, on a workpiece surface, a surface structure with crossed machining - - Traces (cross-grinding) are generated, which can be particularly advantageous in tribologically stressed storage areas.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung ge- krümmter Werkstückoberflächen an Werkstücken mittels eines mit Schneidmittel belegten endlichen Finishbandes. Die Vorrichtung hat eine Dreheinrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung des Werkstückes um eine Werkstückachse und mindestens einer Finisheinheit, die eine erste Bandrolle zur Aufnahme eines ersten Endabschnitts eines Finish- bandes, eine zweite Bandrolle zur Aufnahme eines dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitts des Finishbandes und eine Andruckeinrichtung zum Andrücken des Finishbandes an eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche aufweist. Die Vorrichtung hat einen mit der ersten Bandrolle gekoppelten ersten Rollenantrieb zum re- versierbaren Drehen der ersten Bandrolle, eine mit der zweiten Bandrolle gekoppelten zweiten Rollenantrieb zum reversierbaren Drehen der zweiten Bandrolle und eine Steuereinrichtung zur koordinierten Ansteue- rung des ersten und des zweiten Rollenantriebs. Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist es möglich, alle der vorstehend und nachfolgend beschriebenen Verfahrensvarianten des Bandfinishens durchzuführen. Hierzu kann die Vorrichtung für die Durchführung dieser Varianten durch geeignete Einstellungen oder Programmierung der Steuereinrichtung konfiguriert werden. Mit Hilfe der Vorrichtung sind bei Bedarf jedoch auch konventionelle Bandfinishverfahren durchführbar. Beispielsweise kann die Vorrichtung so programmiert werden, dass die Rollenantriebe während der Bearbeitung einer Werkstückoberfläche die Bandrollen nicht antreiben, so dass das Finishband während der Bearbeitung ruht. Durch Ansteuern der Rollenantriebe kann dann das Finish- band in Bearbeitungspausen zur Zufuhr von frischem Band vorgeschoben werden. Es ist auch möglich, während der Bearbeitung einen lang- - - samen Bandvorschub zu erzeugen, der praktisch keinen Beitrag zur am Werkstück wirksamen Schnittgeschwindigkeit leistet. The invention also relates to a device for finish machining of curved workpiece surfaces on workpieces by means of a finite finishing belt coated with cutting means. The device has a rotating device for generating a rotational movement of the workpiece about a workpiece axis and at least one finishing unit, a first tape roll for receiving a first end portion of a finishing tape, a second tape roll for receiving a first end portion opposite the second end portion of the finishing tape and a pressure device for pressing the finishing tape to a workpiece surface to be machined. The device has a first roller drive coupled to the first belt reel for reversibly rotating the first belt reel, a second reel drive coupled to the second belt reel for reversibly rotating the second reel and a control device for coordinated activation of the first and second reel drives. With the aid of this device, it is possible to carry out all of the method variants of strip finishing described above and below. For this purpose, the device for carrying out these variants can be configured by means of suitable settings or programming of the control device. If necessary, however, conventional belt finishing methods can also be carried out with the aid of the device. For example, the device may be programmed so that the roller drives during the processing of a workpiece surface do not drive the tape rolls, so that the finishing tape rests during processing. By activating the roller drives, the finishing belt can then be advanced during processing breaks for the supply of fresh belt. It is also possible to create a long - - To produce seed tape feed, which makes virtually no contribution to the effective cutting speed on the workpiece.
Die Erfindung betrifft auch eine bei dieser Vorrichtung oder bei anderen Vorrichtungen verwendbare Finisheinheit. Die Finisheinheit hat eine erste Bandrolle zur Aufnahme eines ersten Endabschnitts eines Finishbandes, eine zweite Bandrolle zur Aufnahme eines dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitts des Finishbandes und eine Andruckeinrichtung zum Andrücken des Finishbandes an eine zu bear- beitende Werkstückoberfläche aufweist. Weiterhin hat die Finisheinheit einen mit der ersten Bandrolle gekoppelten ersten Rollenantrieb zum reversierbaren Drehen der ersten Bandrolle und eine mit der zweiten Bandrolle gekoppelten, separat vom ersten Rollenantrieb ansteuerbaren zweiten Rollenantrieb zum reversierbaren Drehen der zweiten Bandrolle. Die Rollenantriebe können mit einer Steuereinrichtung zur koordinierten Ansteuerung des ersten und des zweiten Rollenantriebs verbunden werden oder verbunden sein. Diese Steuereinrichtung kann in die Finisheinheit integriert sein. Es ist auch möglich, dass die Finisheinheit keine eigene Steuereinrichtung hat, sondern beispielsweise mittels ge- eigneter Schnittstellen (z.B. Anschlussbuchsen, Stecker etc) für das Zusammenwirken mit einer externen Steuereinheit, z.B. der Steuereinheit einer Bearbeitungsmaschine, eingerichtet ist. Die erste und die zweite Bandrolle sowie Elemente des ersten und des zweiten Rollenantriebs und der Andruckeinrichtung können an einem gemeinsamen Trägerele- ment angeordnet sein, so dass sie nach Art eines Bandmoduls gemeinsam ein- und ausgewechselt werden können. Eine solche Finisheinheit kann eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen der Finisheinheit an einer Bearbeitungsmaschine haben, welche wiederum eine Werkstückhaltevorrichtung und einen Drehantrieb für die Werkstückdrehung auf- weist. Beispielsweise kann die Finisheinheit so konstruiert sein, dass sie an einer Drehmaschine montiert werden kann. Auf diese Weise kann die Drehmaschine zu einer Bandfinishmaschine umgerüstet werden. - - The invention also relates to a finishing unit which can be used in this device or in other devices. The finishing unit has a first tape roll for receiving a first end portion of a finishing tape, a second tape roll for receiving a second end portion of the finishing tape opposite the first end portion, and a pressing means for pressing the finishing tape against a workpiece surface to be processed. Furthermore, the finisher unit has a first roller drive coupled to the first belt reel for reversibly rotating the first belt reel and a second reel drive coupled to the second belt reel that can be controlled separately from the first roller drive for reversibly rotating the second belt reel. The roller drives can be connected or connected to a control device for coordinated activation of the first and the second roller drive. This control device can be integrated into the finisher unit. It is also possible that the finisher unit does not have its own control device, but is set up, for example, by means of suitable interfaces (eg connection sockets, plugs, etc.) for interacting with an external control unit, for example the control unit of a processing machine. The first and the second roll of tape as well as elements of the first and the second roller drive and the pressure device can be arranged on a common carrier element, so that they can be exchanged and replaced in the manner of a belt module. Such a finisher unit can have a fastening device for fastening the finisher unit to a processing machine, which in turn has a workpiece holding device and a rotary drive for workpiece rotation. For example, the finishing unit may be constructed so that it can be mounted on a lathe. In this way, the lathe can be converted to a belt finishing machine. - -
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 Unter- kombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. These and other features are apparent from the claims and from the description and the drawings, the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous and for can represent protectable designs. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail below.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Bandfinishmaschine mit mehreren Finisheinheiten; Fig. 1 shows an embodiment of a belt finishing machine with a plurality of finishing units;
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Finisheinheit mit zwei separat und jeweils in zwei Drehrichtungen antreibbaren Bandrollen; Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Finisheinheit von Fig. 2; Fig. 2 shows a plan view of an embodiment of a Finisheinheit with two separately and each driven in two directions of rotation tape rolls; Fig. 3 shows a side view of the finisher unit of Fig. 2;
Fig. 4 zeigt eine Schemadarstellung einer Finisheinheit mit Einrichtungen zur Regelung der Bewegungen der Bandrollen; Fig. 5 zeigt ein schematisches Diagram zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufs des Bandvorschubs bei einer Variante eines Pilgerschrittverfahrens; Fig. 4 shows a schematic representation of a Finisheinheit with means for controlling the movements of the tape rolls; 5 shows a schematic diagram for explaining the time course of the tape feed in a variant of a pilgrim step method;
Fig. 6 zeigt ein schematisches Diagram zur Veranschaulichung der ent- lang eines Finishbandes stufenweise variierenden Schneidfreudigkeit des Finishbandes; - - 6 shows a schematic diagram for illustrating the cutting ability of the finishing strip, which varies stepwise along a finishing belt; - -
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform einer Andruckeinrichtung mit einer Andruckrolle; und Fig. 7 shows an embodiment of a pressure device with a pressure roller; and
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform einer Andruckeinrichtung mit zwei Bandumlenkrollen. Fig. 8 shows an embodiment of a pressure device with two band deflection rollers.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE Die schematische, schrägperspektivische Darstellung in Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer im Folgenden als Bandfinishmaschine 100 bezeichneten Vorrichtung 100 zur Finishbearbeitung gekrümmter Werkstückoberflächen von Werkstückabschnitten an Werkstücken mit Hilfe von abrasiven, flexiblen Finishbändern. Die Bandfinishmaschine ist im Beispielsfall für eine gleichzeitige Finishbearbeitung von mehreren axial nebeneinander liegenden zylindrischen und nicht-zylindrischen Um- fangsflächen eines Werkstücks 1 10 in Form einer Nockenwelle eingerichtet. Auch Werkstückoberflächen an anderen wellenförmigen Werkstücken, beispielsweise an Kurbelwellen, können mit einer derarti- gen Bandfinishmaschine bearbeitet werden. DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS The diagrammatic oblique perspective view in FIG. 1 shows an embodiment of a device 100 hereinafter referred to as a strip finishing machine 100 for finishing curved workpiece surfaces of workpiece sections on workpieces by means of abrasive, flexible finishing tapes. The band finishing machine is set up in the example for a simultaneous finish machining of a plurality of axially adjacent cylindrical and non-cylindrical peripheral surfaces of a workpiece 110 in the form of a camshaft. Workpiece surfaces on other wave-shaped workpieces, for example on crankshafts, can also be machined with such a belt finishing machine.
Das Werkstück 1 10 ist mit horizontaler Werkstückachse 1 12 in einer Werkstückhaltevorrichtung eingespannt, deren Elemente auf der Oberseite des Masch inenbetts 102 der Bandfinishmaschine angeordnet sind. Die Werkstückhaltevorrichtung umfasst eine Dreheinrichtung 122 mit einer horizontal ausgerichteten Werkstückspindel, die an ihrem Ende eine Spanneinrichtung zum Einspannen eines Endes des Werkstücks aufweist. Das gegenüberliegende Ende des Werkstückes wird durch die Spitze eines Reitstocks 124 gehalten. Die Dreheinrichtung ist für einen Reversierbetrieb ausgelegt, so dass das Werkstück in zwei gegenläufigen Drehrichtungen mit stufenlos einstellbarer Drehzahl gedreht werden kann. - - The workpiece 1 10 is clamped with a horizontal workpiece axis 1 12 in a workpiece holding device, whose elements are arranged on the top of the machine inenbetts 102 of the belt finishing machine. The workpiece holding device comprises a rotating device 122 with a horizontally oriented workpiece spindle, which has at its end a clamping device for clamping one end of the workpiece. The opposite end of the workpiece is held by the tip of a tail stock 124. The rotating device is designed for a reversing operation, so that the workpiece can be rotated in two opposite directions of rotation with infinitely adjustable speed. - -
Weiterhin ist eine optional zuschaltbare Oszillationseinrichtung vorgesehen, mit der das Werkstück bei Bedarf in eine axial kurzhubig schwingende Bewegung mit Hüben in der Größenordnung einiger Millimeter versetzt werden kann. Die Oszillationseinrichtung hat hierzu einen von der Werkstückdrehung unabhängigen Antrieb, der z.B. einen pneumatischen oder elektromechanischen Schwinger enthalten kann. Furthermore, an optionally switchable oscillation device is provided, with which the workpiece can be displaced as needed in an axially short-stroke oscillating movement with strokes in the order of a few millimeters. For this purpose, the oscillator has a drive independent of the workpiece rotation, which, e.g. may contain a pneumatic or electromechanical vibrator.
Alternativ oder zusätzlich kann eine optional zuschaltbare Oszillations- Vorrichtung vorgesehen sein, die eine Finisheinheit oder einen Teil einer Finisheinheit in eine parallel zur Werkstückachse verlaufende Oszillation versetzen kann, so dass sich eine zur Schnittgeschwindigkeit beitragende relative Oszillation zwischen dem Finishband und der Werkstückoberfläche ergibt. Alternatively or additionally, an optionally switchable oscillation device can be provided, which can set a finisher unit or a part of a finishing unit in an oscillation running parallel to the workpiece axis, so that a relative oscillation contributing to the cutting speed results between the finishing belt and the workpiece surface.
Die Bandfinishvorrichtung hat mehrere (im Beispielsfall sieben) nebeneinander angeordnete Finisheinheiten 150, die oberhalb der Werkstückhaltevorrichtung und des darin eingespannten Werkstücks in Reihe angeordnet sind. Die Fig. 2 bis 6 zeigen schematisch Details der Finish- einheiten. Die Finisheinheiten sind an zwei mit Abstand vertikal übereinanderliegenden, horizontalen Haltestangen 104A, 104B befestigt, deren Enden an vertikalen Ständern 106A, 106B befestigt sind, welche auf dem Maschinenbett 102 montiert sind. Die axialen Positionen der auswechselbaren Finisheinheiten auf den Haltestangen sind zur Anpassung an unterschiedliche Werkstückgeometrien stufenlos verstellbar. The belt finishing device has a plurality (seven in the example in the example) juxtaposed finishing units 150, which are arranged in series above the workpiece holding device and the workpiece clamped therein. FIGS. 2 to 6 show schematically details of the finishing units. The finishing units are secured to two vertically spaced, horizontal support rods 104A, 104B, the ends of which are attached to vertical uprights 106A, 106B mounted on the machine bed 102. The axial positions of the interchangeable finishing units on the handrails are infinitely adjustable to adapt to different workpiece geometries.
Wie besonders gut in der Seitenansicht von Fig. 3 zu erkennen ist, sind die Finisheinheiten 150 jeweils sehr schmal, so dass es möglich ist, durch die an den Trägerstangen 104A, 104B aufgefädelten Finisheinhei- ten gleichzeitig alle zu bearbeitenden Umfangsflächen der Nockenwelle zu bearbeiten, und zwar sowohl die rotationsunsymmetrischen Nocken, als auch die rotationssymmetrische Nockenlagerflächen. - - As can be seen particularly well in the side view of FIG. 3, the finishing units 150 are each very narrow, so that it is possible to machine all the peripheral surfaces of the camshaft to be machined at the same time by the finishing units threaded onto the support rods 104A, 104B, both the Rotationsunsymmetrischen cams, and the rotationally symmetric cam bearing surfaces. - -
Jede der Finisheinheiten ist für die Verwendung eines endlichen (d.h. nicht endlosen) Finishbandes 1 15 eingerichtet. Die endliche Länge des Finishbandes beträgt normalerweise mehrere Meter, beispielsweise mehr als 10 m oder mehr als 50 m. Die Länge kann 100 m bis 150 m oder mehr betragen, für viele Anwendungen sind Bandlängen bis zu 300 m ausreichend. Die Bandbreite kann in der Größenordnung von einem oder wenigen Zentimetern liegen, ggf. auch darunter. In der Regel liegt die Bandbreite im Bereich von 2 mm bis 150 mm, insbesondere im Be- reich von 4 mm bis 100 mm. Each of the finishing units is arranged to use a finite (i.e., non-continuous) finishing tape 15. The finite length of the finishing belt is normally several meters, for example more than 10 meters or more than 50 meters. The length can be 100 m to 150 m or more, for many applications belt lengths up to 300 m are sufficient. The bandwidth can be on the order of one or a few centimeters, possibly even less. In general, the bandwidth is in the range of 2 mm to 150 mm, in particular in the range of 4 mm to 100 mm.
Eine Finisheinheit 150 hat ein flaches, im Wesentlichen plattenförmiges und im montierten Zustand vertikal ausgerichtetes Trägerelement 152 aus Stahl, welches im verstärkten Mittelabschnitt zwei übereinanderlie- gende Durchgangsbohrungen 154A, 154B zum Hindurchstecken der Trägerstangen 104A, 104B aufweist. Dadurch ist eine einfache Montage an beliebigen Axialpositionen sowie eine einfache Auswechslung der Finisheinheiten an der Bandfinishmaschine möglich. An der in Fig. 2 sichtbaren Vorderseite des Trägerelementes sind zwei Bandrollen 155- 1 , 155-2 mit parallelen Drehachsen drehbar gelagert. Eine erste Bandrolle 155-1 dient zur Aufnahme eines ersten Endabschnitts des Finishbandes. Der erste Endabschnitt kann am Rollenkern befestigt oder durch festes Aufwickeln rutschfest fixiert sein. Der in Bandrichtung gegenüberliegende zweite Endabschnitt ist auf dem Rollenkern einer zwei- ten Bandrolle 155-2 aufgewickelt, so dass das Finishband zwischen der ersten Bandrolle und der zweiten Bandrolle verläuft. A finisher unit 150 has a flat, substantially plate-shaped and vertically mounted support element 152 made of steel, which has in the reinforced center section two overlying through-holes 154A, 154B for passing through the support bars 104A, 104B. As a result, a simple assembly at any axial positions and a simple replacement of the finishing units on the belt finishing machine is possible. At the visible in Fig. 2 front of the support member two tape rollers 155- 1, 155-2 are rotatably mounted with parallel axes of rotation. A first tape roll 155-1 serves to receive a first end portion of the finishing tape. The first end portion may be attached to the roll core or fixed non-slip by firm winding. The second end portion opposite to the tape direction is wound on the roll core of a second tape roll 155-2 so that the finishing tape passes between the first tape roll and the second tape roll.
Mittig zwischen den Bandrollen sowie unterhalb der Durchgangslöcher 154A, 154B sind Elemente einer Andruckeinrichtung 160 am Trägerele- ment 152 angebracht. Die Andruckeinrichtung dient zum Andrücken des Finishbandes an eine zu bearbeitende Umfangsfläche des Werkstückes derart, dass die mit gebundenen Schneidkörnern belegte Vorderseite - - Elements of a pressure device 160 are mounted on the carrier element 152 in the middle between the belt rollers and underneath the through-holes 154A, 154B. The pressure device is used for pressing the finishing tape to a peripheral surface of the workpiece to be machined such that the occupied with bonded cutting grains front - -
1 16 des Finishbandes die Umfangsfläche unter einem definierten Anpressdruck bzw. mit definierter Flächenpressung feinbearbeiten kann. Die Andruckeinrichtung 160 hat im Beispielsfall von Fig. 2 eine einzige Andruckrolle 162, die am Trägerelement 152 drehbar gelagert und ge- gen die Kraft einer Federeinrichtung im begrenzten Maße vertikal verschiebbar ist. Während der Bearbeitung verläuft das Finishband zwischen der Andruckrolle und der zu bearbeitenden Umfangsfläche des Werkstückes, wobei sich zwischen der abrasiven Vorderseite des Finishbandes und der Werkstückaußenfläche ein mehr oder weniger schmaler, im Wesentlichen linienhafter Eingriffsbereich für den Materialabtrag ergibt. 1 16 of the finishing belt can finish the peripheral surface under a defined contact pressure or with a defined surface pressure. In the example of FIG. 2, the pressure device 160 has a single pressure roller 162, which is rotatably mounted on the carrier element 152 and can be displaced vertically to a limited extent against the force of a spring device. During the processing, the finishing belt runs between the pressure roller and the peripheral surface of the workpiece to be machined, with a more or less narrow, substantially linear engagement region for the material removal between the abrasive front side of the finishing belt and the workpiece outer surface.
Die Bandrollen 155-1 , 155-2 können separat voneinander jeweils in zwei Drehrichtungen angetrieben werden. Hierzu ist ein erster Rollenantrieb 158-1 zum reversierbaren Drehen der ersten Bandrolle 155-1 sowie ein zweiter Rollenantrieb 158-2 zum reversierbaren Drehen der zweiten Bandrolle 155-2 vorgesehen. Die gegeneinander beweglichen Teile der elektrischen Antriebe (Stator und Rotor) sind jeweils innerhalb des Rollenkerns der jeweiligen Bandrolle untergebracht. Bei manchen Ausfüh- rungsformen werden Servomotoren mit besonders hohem Drehmoment (Torque-Motoren) als Rollenantrieb eingesetzt. The tape rolls 155-1, 155-2 can be driven separately in each case in two directions of rotation. For this purpose, a first roller drive 158-1 is provided for reversibly rotating the first belt roller 155-1 and a second roller drive 158-2 for reversibly rotating the second belt roller 155-2. The mutually movable parts of the electric drives (stator and rotor) are each housed within the roll core of the respective roll of tape. In some embodiments, servomotors with particularly high torque (torque motors) are used as roller drives.
Die Rollenantriebe sind über elektrische Leitungen mit der Steuereinrichtung 180 der Bandfinishmaschine verbunden (Fig. 4). Dadurch ist eine koordinierte Ansteuerung des ersten und des zweiten Rollenantriebs möglich. Jeder der Bandrollen 155-1 , 155-2 ist eine eigene Messeinrichtung M1 bzw. M2 zur Ermittlung des aktuellen Drehmoments des Rollenantriebs zugeordnet. Beim Ausführungsbeispiel gehört zusätzlich zum Rollenantrieb zu jeder der Bandrollen auch ein Drehzahlmesssys- tem mit Sensoren W1 bzw. W2 zur Ermittlung der aktuellen Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der jeweiligen Bandrolle sowie ein Sensor D1 bzw. D2 zur Messung des Durchmessers des jeweils auf dem Kern - - der Bandrolle aufgewickelten Bandwickels. Diese Messeinrichtungen sowie die Steuereinrichtung 180 gehören zu einer Regeleinrichtung, welche eine Regelung der Vorschubgeschwindigkeit während der Finishbearbeitung ermöglicht. The roller drives are connected via electrical lines to the control device 180 of the band finishing machine (FIG. 4). As a result, a coordinated control of the first and the second roller drive is possible. Each of the belt rollers 155-1, 155-2 is assigned its own measuring device M1 or M2 for determining the current torque of the roller drive. In the exemplary embodiment, in addition to the roller drive to each of the tape rolls also includes a Drehzahlmesssys- system with sensors W1 and W2 to determine the current angular velocity or speed of the respective roll of tape and a sensor D1 or D2 for measuring the diameter of each on the core - - The tape roll wound tape roll. These measuring devices and the control device 180 belong to a control device, which allows control of the feed rate during finish machining.
Da die erste und die zweite Bandrolle sowie mit Ausnahme der elektrischen Zuleitungen alle Elemente der ersten und der zweiten Rollenantriebe inklusive der Sensoren und auch die mechanischen Elemente der Andruckeinrichtung an dem gemeinsamen Trägerelement 152 ange- bracht sind, bildet die Finisheinheit ein relativ einfach auswechselbares Bandmodul. Durch Auswechseln unterschiedlich konfigurierter Bandmodule und/oder durch Kombination gleichartiger und/oder unterschiedlicher Bandmodule kann die Bandfinishmaschine sehr flexibel an unterschiedliche Werkstücktypen und Werkstückgeometrien angepasst wer- den. Since the first and the second roll of tape and, with the exception of the electrical leads, all elements of the first and second roller drives, including the sensors and also the mechanical elements of the pressure device are attached to the common carrier element 152, the finisher unit forms a relatively easily replaceable belt module. By exchanging differently configured band modules and / or by combining similar and / or different band modules, the band finishing machine can be adapted very flexibly to different workpiece types and workpiece geometries.
Ein möglicher Betriebsmodus einer derartigen Finisheinheit wird anhand von Fig. 4 erläutert. Für die Bearbeitung kann eine der Bandrollen eine für die Bearbeitung gewünscht Drehzahl vorgeben, so dass das Finish- band mit einer für einen substantiellen Materialabtrag geeigneten Vorschubgeschwindigkeit in Richtung dieser Bandrolle bewegt und dort aufgerollt bzw. aufgewickelt wird. Diese Bandrolle kann auch als Zugrolle oder Antriebsrolle bezeichnet werden. Die andere Bandrolle spannt gleichzeitig das Finishband dadurch, dass ein definiertes Bremsmoment erzeugt wird. Diese Bandrolle kann auch als Bremsrolle bezeichnet werden. A possible mode of operation of such a finisher unit will be explained with reference to FIG. 4. For processing, one of the tape rolls can specify a desired speed for the machining, so that the finishing tape is moved in the direction of this tape roll with a feed rate suitable for substantial material removal, where it is rolled up or wound up there. This tape roll may also be referred to as a pull roll or drive roll. The other reel simultaneously tensions the finishing belt by producing a defined braking torque. This tape roll can also be referred to as a brake roller.
In der durch die in Drehrichtung der Bandrollen verlaufenden Pfeile dargestellten Bewegungsphase dient die erste Bandrolle 155-1 als Zugrolle, durch deren Rollenantrieb 158-1 ein kontinuierlicher Bandvorschub in Richtung der ersten Bandrolle erzeugt wird. Die zweite Bandrolle 158-2 bzw. deren Rollenantrieb erzeugt das Gegenmoment bzw. Bremsmo- - - ment in der Weise, dass die gewünschte Finishbandspannung aufrechterhalten bleibt. Die gestrichelte Linie stellt dabei das Finishband vor Beginn der Aufwicklung auf die erste Bandrolle dar, die durchgezogene Linie den Verlauf des Finishbandes nach vollständiger Aufwicklung auf die erste Bandrolle. In dieser Bewegungsphase erfolgt der Bandvorschub von rechts nach links, also von der zweiten Bandrolle in Richtung der ersten Bandrolle. In the movement phase represented by the arrows running in the direction of rotation of the tape rolls, the first tape roll 155-1 serves as a pull roll, by the roller drive 158-1 of which a continuous tape feed in the direction of the first tape roll is produced. The second strip roll 158-2 or its roller drive generates the counter-moment or braking torque. - Ment in such a way that the desired finish band tension is maintained. The dashed line represents the finishing belt before the start of the winding on the first roll of tape, the solid line the course of the finishing belt after complete winding on the first roll of tape. In this movement phase, the tape feed takes place from right to left, ie from the second tape roll in the direction of the first tape roll.
Beide Rollenantriebe sind für einen Reversierbetrieb ausgelegt, so dass eine entsprechende Bandbewegung auch in die Gegenrichtung möglich ist. In diesem Reversierbetrieb dient dann die rechts gezeigte zweite Bandrolle 155-2 als Zugrolle, die eine definierte Drehzahl und damit eine definierte Vorschubgeschwindigkeit in Rückwärtsrichtung vorgibt, während die links gezeigt erste Bandrolle 155-1 als Bremsrolle zur Erzeu- gung der Bandspannung dient. Da die Bandrollen und die zugehörige Sensorik und Steuerung im Wesentlichen identisch aufgebaut sein können, sind Bandvorschübe mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten gleichermaßen in beide Richtungen möglich. Bei typischen mit dieser Finisheinheit durchführbaren Finishprozessen können die maximalen Vorschubgeschwindigkeiten in der Größenordnung von mindestens 0,5 m/s liegen, beispielsweise im Bereich von 0,5 m/s bis 4 m/s. Häufig sind maximale Vorschubgeschwindigkeiten im Bereich von 1 m/s bis 2 m/s vorteilhaft. Je höher die Vorschubgeschwin- digkeit ist, desto größer ist der Anteil der Schnittgeschwindigkeit, der aus dem Bandvorschub resultiert. Bei der Ausführungsform sind die Vorschubgeschwindigkeiten stufenlos einstellbar, wobei bei Bedarf auch mit höheren Vorschubgeschwindigkeiten bis beispielsweise 3 m/s oder sogar 4 m/s gearbeitet werden kann. Both roller drives are designed for a Reversierbetrieb, so that a corresponding belt movement in the opposite direction is possible. In this reversing operation, the second belt roller 155-2 shown on the right then serves as a tension roller which predefines a defined speed and thus a defined feed speed in the reverse direction, while the first belt roller 155-1 shown on the left serves as a brake roller for generating the belt tension. Since the tape rolls and the associated sensors and control can be constructed essentially identical, tape feeds with high feed speeds are equally possible in both directions. For typical finish processes that can be performed with this finishing unit, the maximum feed rates may be on the order of at least 0.5 m / s, for example in the range of 0.5 m / s to 4 m / s. Frequently, maximum feed rates in the range of 1 m / s to 2 m / s are advantageous. The higher the feed speed, the greater the proportion of the cutting speed resulting from the tape feed. In the embodiment, the feed rates are infinitely adjustable, which can be used if necessary, with higher feed rates up to, for example, 3 m / s or even 4 m / s.
Mit Hilfe der Sensorik für die Wickeldurchmesserermittlung und einer gleichzeitig aktiven Drehzahlmessung ist eine Bandgeschwindigkeitsre- - - gelung möglich. Beispielsweise kann die Bandgeschwindigkeit (Vorschubgeschwindigkeit) während eines gesamten Aufwickelvorganges im Wesentlichen konstant gehalten werden, indem die Drehzahl der als Zugrolle dienenden Bandrolle allmählich reduziert wird, wenn der Durchmesser des Bandwickels auf der Zugrolle allmählich zunimmt. Die Messung des Antriebsmomentes, also des Drehmomentes an der als Zugrolle dienenden Bandrolle, kann z.B. zur Detektion des Bandendes genutzt werden, also desjenigen Moments, ab welchem kein weiteres Band von der nacheilenden Bremsrolle abgewickelt werden soll oder kann. Bei Erreichen des Bandendes kann beispielsweise automatisch eine Drehrichtungsumkehr von Zugrolle und Bremsrolle bewirkt werden. Die Detektion des Abtriebsmomentes, d.h. des an der Bremsrolle anliegenden Drehmomentes, kann beispielsweise zur Aufrechterhaltung einer Bandspannung genutzt werden um zu vermeiden, dass das Finish- band lose wird. Der abtriebsseitige Bandwickeldurchmesser (Bandwickeldurchmesser an der als Bremsrolle dienenden Bandrolle) kann zur Bandverbrauchsstandkontrolle genutzt werden. Die antriebsseitige Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehzahl, also die Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Zugrolle, kann zur Bandvorschubregelung verarbeitet wer- den. Die abtriebsseitige Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehzahl kann ebenfalls im Rahmen der Bandvorschubkontrolle und ggf. auch zur Bandbruchkontrolle genutzt werden. With the help of the sensors for the winding diameter determination and a simultaneous active speed measurement, a belt speed - - possible. For example, the tape speed (feeding speed) can be kept substantially constant throughout a winding operation by gradually reducing the number of revolutions of the tape roll used as a drawing roll as the diameter of the tape roll on the drawing roll gradually increases. The measurement of the drive torque, that is, the torque on the tape roll serving as a tension roller, can be used, for example, to detect the end of the tape, ie the moment from which no further tape should or can be unwound from the trailing brake roller. When reaching the end of the tape, for example, a reversal of the direction of pull roller and brake roller can be automatically effected. The detection of the output torque, ie the torque applied to the brake roller, can be used, for example, to maintain a belt tension in order to prevent the finishing belt from becoming loose. The driven-side tape roll diameter (tape roll diameter at the serving as a brake roller tape roll) can be used for tape consumption level control. The drive-side angular velocity or rotational speed, that is to say the angular velocity or rotational speed of the tension roller, can be processed for the belt feed control. The output side angular velocity or speed can also be used in the context of tape feed control and possibly also for tape breakage control.
Anhand der Fig. 5 und 6 wird nun eine Verfahrensführung zur Finishbe- arbeitung erläutert, bei der ein Finishbandvorschub im sogenannten „Pilgerschritt" erzeugt wird. Diese Verfahrensvariante wird daher in dieser Anmeldung auch als „Pilgerschrittverfahren" bezeichnet. In dem schematischen Diagramm von Fig. 5 ist auf der Abszisse die Bearbeitungszeit t aufgetragen und auf der Ordinate der Finishbandvorschub VS. Der Finishbandvorschub ist durch die zickzackförmige Linie repräsentiert, bei der die zeitlich von oben nach unten verlaufenden Abschnitte einen Bandvorschub in Vorwärtsrichtung (Pfeil „V") und die zeitlich - - nach oben verlaufenden Linienabschnitte einen Bandvorschub in der entgegengerichteten Rückwärtsrichtung (Pfeil„R"), also den Reversier- betrieb, repräsentieren. Aus dem gestrichelt gezeigten Steigungsdreieck ergibt sich die Bandvorschubgeschwindigkeit VB, deren absoluter Be- trag im Beispielsfall in Vorwärtsrichtung und in der Reversierrichtung jeweils gleich und konstant ist. Der schräg verlaufende Pfeil VSM repräsentiert den zeitlich gemittelten Bandvorschub. 5 and 6, a process control for finishing processing in which a finishing belt feed is produced in what is referred to as the "pilgrim step." This process variant is therefore also referred to in this application as "pilgrim step process". In the schematic diagram of Fig. 5, the abscissa represents the processing time t and the ordinate the finishing tape feed VS. The finish belt advance is represented by the zigzag line where the top-to-bottom sections have a tape feed in the forward direction (arrow "V") and in time In the case of the upward-pointing line segments, a tape feed in the opposite reverse direction (arrow "R"), ie reversing operation, is represented by the slope triangle shown in dashed lines, the tape feed speed VB, the absolute value of which in the forward direction and in the example The oblique arrow VSM represents the time-averaged tape feed.
In dem schematische Diagramm von Fig. 6 repräsentiert die Abszisse den Parameter FBZ, der das Finishband innerhalb eines Bewegungszyklus beschreibt. Die Ordinate entspricht dem Parameter KTZ, der die Kontaktzeit beschreibt, über die ein entsprechender Finishbandabschnitt bereits in einem Bearbeitungskontakt mit einer Werkstückoberfläche gestanden hat. Die Kontaktzeit stellt ein qualitatives Maß für den Bandver- schleiß dar. Der Bandverschleiß wird gelegentlich auch mit dem Parameter„Überdeckungsgrad" quantifiziert, der die Anzahl von bereits erfolgten schneidenden Überläufen eines Bandabschnitts repräsentiert. Die Schneidfreudigkeit nimmt mit zunehmender Kontaktzeit bzw. zunehmendem Überdeckungsgrad tendenziell ab. Durch die bildlichen Symbole wird verdeutlicht, dass bei relativ niedrigen Kontaktzeiten noch relativ frisches schneidfreudiges Finishband vorliegt, während mit zunehmender Kontaktzeit sich das Finishband tendenziell mehr zusetzt und ggf. verschleißt, so dass die Schneidfreudigkeit abnimmt. Bei der anhand von Fig. 5 beschriebenen Verfahrensvariante beginnt die abrasive Bearbeitung einer Umfangsfläche, beispielsweise einer Lagerstelle einer Kurbelwelle oder an der Umfangsfläche eines Nockens, zum Zeitpunkt t1 und endet zum Zeitpunkt t3. Das Finishband wird dabei ausgehend vom Startzeitpunkt t1 zunächst mit einer hohen Vorschubge- schwindigkeit gegenläufig zur Bauteilrotation in Vorwärtsrichtung V bewegt. Diese Vorwärtsrichtung verläuft im Beispielsfall in Richtung der ersten Bandrolle, die als Zugrolle dient, wobei jedoch auch die umge- - - kehrte Variante (zweite Bandrolle als Zugrolle) möglich ist. Nach etwa der Hälfte der Bearbeitungszeit, im Beispielsfall zum Zeitpunkt t2, werden die Bauteilrotation und der Bandvorschub reversiert (Drehrichtungsumkehr). Danach dient somit im Beispielsfall die zweite Bandrolle als Zugrolle und die erste Bandrolle erhält die Bandspannung aufrecht. Sowohl in der ersten Bewegungsphase im Vorwärtsbetrieb zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 als auch in der zweiten Bewegungsphase während des reversierten Betriebes zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 ist die Vorschubgeschwindigkeit des Finishbandes jeweils so groß, dass der Bandvorschub einen substantiellen Beitrag zum Materialabtrag leistet. Die Vorschubgeschwindigkeit kann z.B. in der Größenordnung von 0.5 m/s bis 2 m/s liegen. Dadurch wird ein im Vergleich zur Bauteilrotation ggf. erheblicher Anteil der Schnittgeschwindigkeit durch den Bandvorschub erzielt. In the schematic diagram of Fig. 6, the abscissa represents the parameter FBZ describing the finishing tape within one cycle of motion. The ordinate corresponds to the parameter KTZ, which describes the contact time over which a corresponding finishing band section has already been in a machining contact with a workpiece surface. Tape wear is also sometimes quantified with the parameter "Coverage Level", which represents the number of already existing cutting overflows of a strip section The pictorial symbols make it clear that at relatively low contact times there is still a relatively fresh cutting-ready finishing belt, while with increasing contact time the finishing belt tends to become more clogged and eventually wears out, so that the ease of cutting decreases The abrasive machining of a circumferential surface, for example a bearing point of a crankshaft or on the circumferential surface of a cam, begins at the time t1 and ends at the time t3 a high feed rate in the opposite direction to the component rotation in the forward direction V moves. This forward direction runs in the example in the direction of the first roll of tape, which serves as a pull roll, but also the umgege- - - reversed variant (second tape roll as a pull roll) is possible. After about half of the processing time, in the example at time t2, the component rotation and the tape feed are reversed (reversal of direction of rotation). Thereafter, therefore, in the example, the second tape roll serves as a tension roller and the first tape roll maintains the tape tension. Both in the first movement phase in forward operation between the times t1 and t2 and in the second movement phase during the reversed operation between the times t2 and t3, the feed rate of the finishing belt is in each case so large that the tape feed makes a substantial contribution to the material removal. The feed rate may be, for example, in the order of 0.5 m / s to 2 m / s. As a result, if necessary, a significant proportion of the cutting speed is achieved by the tape feed in comparison to the component rotation.
Das Bandvorschubverhältnis von Vorlauf zu Rücklauf, d.h. das Verhältnis der ersten Vorschublänge in Richtung der ersten Bandrolle und der zweite Vorschublänge in Richtung der zweiten Bandrolle, wird vorzugsweise so eingestellt, dass zu Bearbeitungsbeginn, d.h. am Anfang der Bearbeitung einer neuen Umfangsfläche, immer frisches Korn bzw. ein vorher noch nicht genutzter Bandabschnitt zur Verfügung steht. Dies wird dadurch realisiert, dass das Finishband unmittelbar nach der Bearbeitung (zum Zeitpunkt t3) außer Eingriff mit dem Werkstück gebracht wird und dass das Finishband dann noch um einen definierten Bandlän- genbetrag bis zum Zeitpunkt t4 vorgeschoben wird. Es wird also vor Beginn der Bearbeitung am nächsten Werkstück WS2, der beim Zeitpunkt t4 liegt, ein definiertes Stück frischen Bandes nachgefördert. Diese Bandlänge entspricht dem Bandverbrauch der Bandfinishvorrichtung pro Zyklus und ergibt sich dadurch, dass die während der zweiten Bewe- gungsphase geförderte Vorschublänge um eine definierte Vorschublängendifferenz größer ist als die in der ersten Bewegungsphase (zwischen - - t1 und t2) genutzte erste Vorschublänge. Die Vorschublängendifferenz AVS entspricht in diesem Fall also dem Bandverbrauch pro Zyklus. The tape feed ratio of feed to return, ie the ratio of the first feed length in the direction of the first tape roll and the second feed length in the direction of the second tape roll, is preferably adjusted so that at the beginning of processing, ie at the beginning of processing a new peripheral surface, always fresh grain or A previously unused section of tape is available. This is realized in that the finishing strip is disengaged from the workpiece immediately after processing (at time t3) and that the finishing strip is then advanced by a defined band length amount until time t4. It is therefore nachgefördert before the start of processing on the next workpiece WS2, which is at time t4, a defined piece of fresh tape. This strip length corresponds to the strip consumption of the strip finishing device per cycle and results from the fact that the feed length conveyed during the second movement phase is greater by a defined feed length difference than that in the first movement phase (between - - t1 and t2) used first feed length. The feed length difference AVS in this case corresponds to the tape consumption per cycle.
Im Beispielsfall wird die gesamte Zeit zwischen dem Beginn der Bear- beitung einer Umfangsfläche beim Zeitpunkt t1 bis zum Ende der zweiten Bewegungsphase (Vorschub in Reversierrichtung) der Bearbeitung dieser Umfangsfläche beim Zeitpunkt t4 als „Bewegungszyklus" bezeichnet. Der erste Bewegungszyklus Z1 ist der Bearbeitung des ersten Werkstückabschnitts WS1 zugeordnet ist. In the example case, the total time between the start of the processing of a peripheral surface at the time t1 to the end of the second movement phase (feed in the reversing direction) of the processing of this peripheral surface at the time t4 is referred to as a "movement cycle." The first movement cycle Z1 is the processing of the associated with the first workpiece section WS1.
Nachfolgend bearbeitete Umfangsabschnitte werden in entsprechenden Bewegungszyklen bearbeitet. Beispielsweise wird ein nachfolgend bearbeiteter zweiter Werkstückabschnitt WS2 in einem zweiten Bearbeitungszyklus Z2 bearbeitet, der sich unmittelbar an den ersten Bewe- gungszyklus anschließt. Zu Beginn des zweiten Bewegungszyklus (zum Zeitpunkt t4) beginnt die Bearbeitung wieder mit einem frischen, noch unverbrauchten Bandabschnitt, da im vorangegangenen ersten Bewegungszyklus Z1 in dessen Endphase (zwischen den Zeitpunkten t3 und t4) ein frisches Bandstück nachgefördert wurde. In Bandrichtung gese- hen schließt sich an diesen Bandabschnitt ein benachbarter Bandabschnitt an, der bereits bei der Bearbeitung des vorhergehenden Werkstückabschnittes genutzt wurde. Darin schließt sich ein Bandabschnitt an, der bereits bei der Bearbeitung von zwei vorhergehenden Werkstückabschnitten genutzt wurde und so weiter. Die von einem Finish- bandabschnitt bereits geleistete Bearbeitungsdauer, die in Fig. 6 durch die Kontaktzeit KTZ repräsentiert ist und die alternativ auch durch den Parameter Überdeckungsgrad beschrieben werden kann, nimmt von Beginn eines Bewegungszyklus bis zum Bandumkehrpunkt, d.h. bis zur Umkehr der Vorschubrichtung, mit der Zeit zu. Wie in Fig. 6 dargestellt, erfolgt diese Zunahme in Sprüngen, wobei die Plateaulänge der jeweiligen Stufen (mit Stufenhöhe ΔΚΤΖ) dem vordefinierten Betrag an frisch nachgeführtem Finishband je Bearbeitung, also dem Bandverbrauch der - - Subsequently machined peripheral sections are machined in corresponding motion cycles. For example, a subsequently machined second workpiece section WS2 is processed in a second processing cycle Z2, which immediately follows the first movement cycle. At the beginning of the second cycle of movement (at time t4), the processing begins again with a fresh, unused section of tape, since in the previous first cycle Z1 in the final phase (between times t3 and t4) a fresh piece of tape was nachgefördert. When viewed in the band direction, this band section is adjoined by an adjacent band section, which was already used during the processing of the preceding workpiece section. This is followed by a band section which has already been used in the machining of two preceding workpiece sections and so on. The machining time already provided by a finishing belt section, which is represented in FIG. 6 by the contact time KTZ and which can alternatively also be described by the parameter covering degree, starts from the beginning of a movement cycle until the belt reversal point, ie until the feed direction is reversed the time too. As shown in Fig. 6, this increase in jumps, wherein the plateau length of the respective stages (with step height ΔΚΤΖ) the predefined amount of freshly tracked finishing tape per processing, ie the tape consumption of - -
Bandfinishvorrichtung pro Zyklus bzw. der Vorschublängendifferenz AVS entspricht. Im Reversierbetrieb (entgegen gesetzte Vorschubrichtung) reduziert sich die Kontaktzeit dann wieder stufenweise. Innerhalb eines Bewegungszyklus durchläuft das am Werkstück angreifende Finishband somit sukzessive diskrete Verbrauchsstufen, wobei in der ersten Bewegungsphase das Finishband vom Beginn bis zum Bandumkehrpunkt in seiner Schneidfreudigkeit wegen zunehmender Kontaktzeit immer mehr nachlässt, während es nach Bewegungsrich- tungsumkehr in der zweiten Bewegungsphase sukzessive an Schneidfreudigkeit zunimmt. Die diskreten Verbrauchsstufen können mit Hilfe geeigneter Programmierung der Steuerung hinsichtlich Stufenhöhe und Plateaulänge derart eingestellt werden, dass in Summe die statistisch gesehen vergleichbare Kontaktzeit gegenüber einer konventionellen Be- arbeitung ohne Bandvorschub abgebildet werden kann. Während jedes Bewegungszyklus herrschen somit im Wesentlichen identische Eingriffsbedingungen vor. Somit kann an allen bearbeiteten Umfangsflä- chen im Wesentlichen die gleiche Bearbeitungsgüte realisiert werden. Durch die Pilgerschrittkinematik können somit einerseits hohe Abtragsleistungen und andererseits gleichzeitig im Wesentlichen konstante Abtragsbedingungen bereitgestellt werden. Auch für problematische Bauteile, wie Bauteile mit sehr kleinen Durchmessern und/oder Bauteile mit unrunden Umfangsabschnitten, können hohe Schnittgeschwindigkei- ten realisiert werden. Gleichzeitig besitzt das durchgeführte Finishband für jeden Bearbeitungszyklus im Hinblick auf die bereits geleisteten Überläufe (Kontaktzeit) den gleichen Bandzustand, wodurch eine konstante Bearbeitungsqualität sichergestellt werden kann. Die hohe Konstanz der Qualität der bearbeiteten Umfangsflächen auch bei sehr gro- ßen Serien von Werkstücken stellt einen großen technologischen Vorteil dieser besonderen Prozesskinematik gegenüber herkömmlichen Bandfinishverfahren dar. - - Bandfinishvorrichtung per cycle or the feed length difference AVS corresponds. In reversing mode (opposite feed direction), the contact time is reduced again step by step. Within a cycle of movement, the finishing belt engaging the workpiece thus successively passes discrete levels of consumption, wherein in the first phase of motion, the finishing belt from the beginning to the tape reversal in its Schneidfreudigkeit increasingly decreases because of increasing contact time, while it increases successively after cutting reversal movement direction in the second movement phase on Schneidfreudigkeit , The discrete consumption levels can be adjusted with the help of suitable programming of the control with regard to step height and plateau length such that in sum the statistically comparable contact time can be mapped compared to a conventional processing without tape feed. Thus, during each cycle of motion, substantially identical engagement conditions prevail. Thus, substantially the same machining quality can be realized on all machined peripheral surfaces. The pilgrim step kinematics can thus on the one hand provide high removal rates and, on the other hand, at the same time substantially constant removal conditions. Even for problematic components, such as components with very small diameters and / or components with non-circular peripheral sections, high cutting speeds can be realized. At the same time, the finished finishing belt has the same belt state for each processing cycle in view of the overflows already made (contact time), whereby a constant quality of processing can be ensured. The high consistency of the quality of the machined peripheral surfaces, even for very large series of workpieces, represents a major technological advantage of this special process kinematics over conventional belt finishing methods. - -
Die Vorschublängendifferenz AVS beträgt in der Regel nur einen geringen Bruchteil der Gesamtlänge des endlichen Finishbandes, beispielsweise weniger als 1 Prozent oder sogar weniger als 5 Promille. Auf die- se Weise können mit einem einzigen Finishband endlicher Länge viele Bewegungszyklen gefahren werden, bevor ein Austausch vorgenommen werden muss. The feed length difference AVS is usually only a small fraction of the total length of the finite finishing tape, for example less than 1 percent or even less than 5 parts per thousand. In this way, many movement cycles can be performed with a single finishing belt of finite length before an exchange must be made.
Der in Fig. 5 schematisch dargestellte Bandvorschubverlauf entspricht dem eingefahrenen Betrieb der Bandfinishvorrichtung. Zum Einfahren von frischem Band sind an der Steuereinrichtung Einstellmöglichkeiten vorgesehen, um ggf. Kontaktzeiten und/oder Bandvorschubgeschwindigkeiten mit Korrekturfaktoren zu beaufschlagen. Dadurch können auch im Einfahrbetrieb weitgehend äquivalente Bearbeitungsergebnisse er- zielt werden. The strip feed progression shown schematically in FIG. 5 corresponds to the retracted operation of the strip finishing device. For retracting fresh tape, adjustment possibilities are provided on the control device in order, if necessary, to apply contact factors and / or tape feed speeds with correction factors. As a result, largely equivalent machining results can also be achieved in the run-in mode.
Durch die integrierte Sensorik können zahlreiche Parameter geregelt oder detektiert werden. So kann beispielsweise die Bandrollendrehzahl mit Hilfe der Rückführung des Winkeldurchmessers zugunsten einer kontinuierlichen Bandvorschubgeschwindigkeit geregelt werden. Durch die Überwachung der Drehzahl der Bremsrolle (Abtriebsdrehzahl) und des Drehmoments der Zugrolle (Antriebsmoment) kann zudem ein Bandbruch oder das Bandende detektiert werden. Die Andruckeinrichtung kann je nach der Art und Geometrie eines zu bearbeitenden Werkstückabschnitts unterschiedlich ausgestaltet sein. Bei der Ausführungsform von Fig. 2 hat die Andruckeinrichtung 160 eine einzige Andruckrolle 162, mit deren Hilfe das Finishband an die Um- fangsfläche des Werkstückabschnitts gedrückt wird. Die für den Materi- alabtrag maßgebliche Eingriffsfläche ist dabei linienartig schmal. Andruckeinrichtung mit einer Andruckrolle können sowohl bei der Bearbeitung von rotationssymmetrischen Umfangsflächen (vgl. Fig. 2) als auch - - bei der Bearbeitung von nicht-rotationssymmetrischen Umfangsflächen verwendet werden. In Fig. 7 ist beispielsweise die Bearbeitung der Um- fangsfläche einer Nocke 1 14 dargestellt. Die unrunde Umfangsfläche der Nocke ist im dargestellten Beispielsfall überall konvex gekrümmt. Mit Andruckrollen können auch rotationsunsymmetrische Umfangsflächen bearbeitet werden, die abschnittsweise konkav gekrümmt sind, wobei dann der Radius der Andruckrolle kleiner sein sollte als der kleinste Krümmungsradius eines konkaven Umfangsabschnitts. Bei manchen Ausführungsformen mit Andruckrolle ist im Bereich der Andruckrolle eine Kurvenscheibe oder eine andere Einrichtung vorgesehen, die die durch die Bewegung des Finishbandes verursachte Drehbewegung der (ansonsten antriebslosen) Andruckrolle in eine parallel zur Drehachse der Andruckrolle oszillierende Bewegung umwandelt. Dadurch können an den bearbeiteten Umfangsflächen Kreuzschliffstrukturen erzeugt werden, ohne dass das Werkstück und/oder die Finisheinheit als Ganzes oszillierend bewegt werden muss. Aufgrund der geringen Masse der Andruckrolle und der entsprechend geringen Massenträgheit können bei Bedarf hohe Oszillationsfrequenzen erreicht werden. Thanks to the integrated sensors, numerous parameters can be regulated or detected. Thus, for example, the belt speed can be controlled by means of the return of the angular diameter in favor of a continuous tape feed speed. By monitoring the speed of the brake roller (output speed) and the torque of the tension roller (drive torque) can also be detected a band break or the band end. The pressure device can be designed differently depending on the type and geometry of a workpiece section to be machined. In the embodiment of FIG. 2, the pressure device 160 has a single pressure roller 162, by means of which the finishing belt is pressed against the peripheral surface of the workpiece section. The engaging surface which is decisive for the material removal is narrow in a linear manner. Pressure device with a pressure roller can both in the processing of rotationally symmetrical peripheral surfaces (see FIG .. 2) and - - be used when machining non-rotationally symmetric peripheral surfaces. In FIG. 7, for example, the processing of the peripheral surface of a cam 11 is shown. The non-circular peripheral surface of the cam is curved convexly everywhere in the illustrated example. With pressure rollers and rotationally asymmetric peripheral surfaces can be edited, which are curved in sections concave, in which case the radius of the pressure roller should be smaller than the smallest radius of curvature of a concave peripheral portion. In some embodiments with a pressure roller, a cam or other device is provided in the region of the pressure roller, which converts the rotational movement of the (otherwise non-driving) pressure roller caused by the movement of the finishing belt into a movement that oscillates parallel to the axis of rotation of the pressure roller. As a result, cross-cut structures can be produced on the machined circumferential surfaces without the workpiece and / or the finishing unit as a whole having to be moved in an oscillating manner. Due to the low mass of the pressure roller and the correspondingly low inertia high oscillation frequencies can be achieved if necessary.
Die in Fig. 8 schematisch dargestellte Ausführungsform einer Andruckeinrichtung 660 hat zwei am Trägerelement 652 gelagerte, achsparallel drehende Umlenkrollen 664, 666, die das Finishband zwischen den beiden Bandrollen derart führen, dass zwischen den Umlenkrollen ein frei gespannter Bandabschnitt verbleibt, solange sich das Finishband nicht im Eingriff mit einer Werkstücksumfangsfläche befindet. In der dargestellten Eingriffsposition liegt das Finishband über einen gewissen Um- fangswinkelbereich flächig an der Werkstückaußenfläche an, so dass ein Flächen kontakt mit erhöhter Abtragsleistung realisiert werden kann. Die Andruckkraft kann über die Bandspannung vorgegeben werden. Bei Bedarf kann im Umschlingungsbereich noch eine zusätzliche, mechanisch auf die Bandrückseite wirkende Andruckeinrichtung vorgesehen - - sein. Zahlreiche Konfigurationen von Andruckeinrichtungen sind möglich, beispielsweise Andruckeinrichtungen gemäß der internationalen Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer WO 2009/049868 A1 , deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum In- halt dieser Beschreibung gemacht wird. The embodiment of a pressure device 660 shown schematically in FIG. 8 has two guide rollers 664, 666 mounted on the carrier element 652 and rotating the finishing belt between the two belt rollers in such a way that a freely stretched belt section remains between the deflection rollers, as long as the finishing belt is not is engaged with a workpiece peripheral surface. In the illustrated engagement position, the finishing belt lies flat against the workpiece outer surface over a certain circumferential angular range, so that surface contact with increased removal rate can be achieved. The pressure force can be specified via the belt tension. If necessary, an additional, mechanically acting on the band back pressure device provided in the wrap - - be. Numerous configurations of pressure devices are possible, for example, pressure devices according to International Patent Application Publication No. WO 2009/049868 A1, the relevant disclosure content of which is incorporated by reference into the content of this description.
Die im Zusammenhang mit den Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele sind für die Bearbeitung von außen liegenden gekrümmten Werkstückoberflächen (Umfangsflächen) eingerichtet. Die Finishbandbreite kann dabei etwa der axialen Breite der zu bearbeiteten Umfangsflächen (z.B. Lagerflächen, Nockenaußenflächen) entsprechen. Bei entsprechender Dimensionierung können auch rotationssymmetrische oder nicht-rotationssymmetrische Innenflächen, also konkave Werkstückoberflächen, bearbeitet werden. Hierbei wird dann das Finishband mittels einer gesonderten Andruckeinrichtung an die Innenfläche angedrückt, z.B. mittels einer Andruckrolle. The exemplary embodiments explained in conjunction with the figures are designed for machining curved workpiece surfaces (peripheral surfaces) on the outside. The finish band width may correspond approximately to the axial width of the peripheral surfaces to be machined (e.g., bearing surfaces, cam outer surfaces). With appropriate dimensioning and rotationally symmetric or non-rotationally symmetrical inner surfaces, ie concave workpiece surfaces can be edited. In this case, the finishing tape is then pressed against the inner surface by means of a separate pressure device, e.g. by means of a pressure roller.
Da bei der Finisheinheit ein erheblicher Anteil der im Eingriffsbereich an der Werkstückoberfläche wirksamen Schnittgeschwindigkeit aus der Bandvorschubgeschwindigkeit resultiert, kann ggf. auch ein während der Bearbeitung ruhendes Werkstück durch Finishen bearbeitet werden. Es ist prinzipiell auch möglich, mittels einer Finisheinheit mit zwei aktiv re- versierbar antreibbaren Bandrollen eine Planfläche, d.h. eine ebene Werkstückoberfläche, zu bearbeiten. Hierzu kann die Finisheinheit z.B. fest stehen, während das Werkstück mittels eines Kreuztischs o.dgl. in einer oder mehreren Richtungen linear vorgeschoben wird und eine Andruckrolle das mit hoher Geschwindigkeit bewegte endliche Finishband auf die zu bearbeitende Planfläche drückt. Die Planfinishbearbeitung kann mit oder ohne relative Oszillation zwischen Finishband und Werk- Stückoberfläche durchgeführt werden. - - Since, in the case of the finishing unit, a significant proportion of the cutting speed acting on the workpiece surface in the engagement area results from the tape feed speed, it is also possible, if necessary, to machine a workpiece resting during machining by finishing. It is also possible in principle to machine a plane surface, ie a flat workpiece surface, by means of a finishing unit with two actively reversibly drivable tape rolls. For this purpose, the Finisheinheit example, stand firmly while the workpiece by means of a cross table or the like. is linearly advanced in one or more directions and a pinch roller presses the moving at high speed finite finishing tape on the plane to be machined plane. The plan finish machining can be performed with or without relative oscillation between finishing belt and workpiece surface. - -
Unabhängig davon, ob die zu bearbeitenden Werkstückoberflächen konvex oder konkav gekrümmt oder eben sind, kann eine Bandfinishmaschine je nach Bedarf und Bearbeitungsaufgabe eine einzige Finisheinheit oder mehrere Finisheinheiten haben. Regardless of whether the workpiece surfaces to be machined are convex or concave or flat, a belt finishing machine may have a single finishing unit or multiple finishing units as needed and machining task.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Finishbearbeitung gekrümmter Werkstückoberflächen an Werkstücken, bei dem ein mit Schneidmittel belegtes endliches Finishband verwendet wird, welches zwischen einer ersten Bandrolle und einer zweiten Bandrolle verläuft, wobei das Finishband in einem Eingriffsbereich an eine Werkstückoberfläche des Werkstücks angedrückt wird und das Werkstück um eine Werkstückachse rotiert wird, dadurch gekennzeichnet, A method of finishing curved workpiece surfaces on workpieces using a finite finish belt covered with a cutting means extending between a first tape roll and a second tape roll, the finishing tape being pressed against a workpiece surface of the workpiece in an engagement region and the workpiece being wrapped around a workpiece Workpiece axis is rotated, characterized
dass das Finishband zunächst während einer ersten Bewegungsphase mit einer für einen Materialabtrag geeigneten ersten Vorschubgeschwindigkeit um eine erste Vorschublänge in Richtung der ersten Bandrolle bewegt und nach einer Umkehr der Bewegungsrichtung während einer zweiten Bewegungsphase mit einer für einen Materialabtrag geeigneten zweiten Vorschubgeschwindigkeit um eine zweite Vorschublänge in Richtung der zweiten Bandrolle bewegt wird. that the finishing belt first moves during a first movement phase with a suitable for a material removal first feed speed in the direction of the first tape roll and after a reversal of the direction of movement during a second movement phase with a suitable material removal for a second feed speed by a second feed length in the direction the second tape roll is moved.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , worin das Finishband während der Bearbeitung einer Werkstückoberfläche mindestens einmal in Richtung der ersten Bandrolle bewegt und nach einer Umkehr der Bewegungsrichtung in Richtung der zweiten Bandrolle bewegt wird. 2. The method of claim 1, wherein the finishing belt is moved during the processing of a workpiece surface at least once in the direction of the first roll of tape and is moved after a reversal of the direction of movement in the direction of the second roll of tape.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin bei der Umkehr der Bewegungsrichtung des Finishbandes auch die Drehrichtung des Werk- Stücks umgekehrt wird. 3. The method of claim 1 or 2, wherein in the reversal of the direction of movement of the finishing belt and the direction of rotation of the workpiece is reversed.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Finishband während der Bearbeitung einer Werkstückoberfläche zyklisch zunächst während der ersten Bewegungsphase um eine erste Vor- schublänge in Richtung der ersten Bandrolle bewegt und nach der Umkehr der Bewegungsrichtung während der zweiten Bewegungsphase um eine zweite Vorschublänge in Richtung der zweiten Bandrolle bewegt wird, wobei die zweite Vorschublänge um eine definierte Vorschublängendifferenz größer als die erste Vorschublänge ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the finishing belt cyclically during the processing of a workpiece surface initially moves during the first movement phase by a first feed length in the direction of the first roll of tape and after reversing the direction of movement during the second movement phase by a second feed length in Direction of the second tape roll moves is, wherein the second feed length is greater than the first feed length by a defined feed length difference.
5. Verfahren nach Anspruch 4, worin das Finishband während der zweiten Bewegungsphase nach Erreichen der vor der ersten Bewegungsphase vorliegenden Ausgangs-Bandposition derart außer Eingriff mit dem Werkstück gebracht wird, dass das Finishband bei einem Vorschub um die Vorschublängendifferenz nicht in einem Material abtragenden Eingriff mit dem Werkstück steht. 5. The method of claim 4, wherein the finishing belt is brought out of engagement with the workpiece during the second movement phase after reaching the present before the first movement phase output tape position such that the finishing belt at a feed to the feed length difference not in a material-removing engagement with the workpiece is.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Vorschublängen und Vorschubgeschwindigkeiten in der ersten und zweiten Bewegungsphase derart auf einen gewünschten Abtrag an der Werkstückoberfläche abgestimmt sind, dass die Werkstückoberfläche mit einem einzigen Bearbeitungszyklus bearbeitet wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the feed lengths and feed rates in the first and second movement phase are tuned to a desired removal on the workpiece surface such that the workpiece surface is processed with a single processing cycle.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine parallel zur Werkstückachse oszillierende Relativbewegung zwischen Werkstück und Finishband erzeugt wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein an oscillating relative to the workpiece axis relative movement between the workpiece and finishing belt is generated.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin in der ersten Bewegungsphase die erste Bandrolle mittels eines ersten Rollenantriebs angetrieben wird und Finishband von der zweiten Bandrolle zieht und die zweite Bandrolle mittels eines zweiten Rollenantriebs ein Bremsmoment zur Erzeugung einer Bandspannung erzeugt und in der zweiten Bewegungsphase die zweite Bandrolle mittels des zweiten Rollenantriebs angetrieben wird und Finishband von der ersten Bandrolle zieht und die erste Bandrolle mittels des ersten Rollenantriebs ein Bremsmoment zur Erzeugung einer Bandspannung erzeugt. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein in the first movement phase, the first tape roll is driven by a first roller drive and finishing belt pulls from the second tape roll and the second tape roll by means of a second roller drive generates a braking torque for generating a belt tension and in the second phase of movement the second tape roll is driven by the second reel drive and pulls finishing tape from the first reel and the first reel produces a braking torque to produce a tape tension by means of the first reel drive.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Regelung der Vorschubgeschwindigkeit während der Finishbearbeitung durchgeführt wird, wobei vorzugsweise für die Regelung mindestens eine der folgenden Messungen durchgeführt wird: A method according to any one of the preceding claims, wherein a feed rate control during finish machining is carried out, wherein preferably for the control at least one of the following measurements is carried out:
eine Messung des Antriebsmoments eines ersten Rollenantriebs und/oder eines zweiten Rollenantriebs; a measurement of the drive torque of a first roller drive and / or a second roller drive;
eine Messung eines Bandwickeldurchmessers an der ersten Bandrolle und/oder an der zweiten Bandrolle; a measurement of a tape winding diameter at the first tape roll and / or at the second tape roll;
eine Messung der Winkelgeschwindigkeit einer Drehung der ersten Bandrolle und/oder der zweiten Bandrolle. a measurement of the angular velocity of rotation of the first roll of tape and / or the second roll of tape.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Finishband in der ersten Bewegungsphase und der zweiten Bewegungsphase mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Vorschubgeschwindigkeit bewegt wird. A method according to any one of the preceding claims, wherein the finishing belt is moved in the first movement phase and the second movement phase at a substantially uniform feed speed.
1 1. Vorrichtung (100) zur Finishbearbeitung gekrümmter Werkstückoberflächen an Werkstücken (1 10) mittels eines mit Schneidmittel belegten endlichen Finishbandes (1 15), insbesondere gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit 1 1. Device (100) for finishing curved workpiece surfaces on workpieces (1 10) by means of a coated with cutting medium finite finishing belt (1 15), in particular according to the method according to one of the preceding claims, with
einer Dreheinrichtung (122) zur Erzeugung einer Drehbewegung des Werkstückes um eine Werkstückachse (1 12); und a rotating device (122) for generating a rotational movement of the workpiece about a workpiece axis (1 12); and
mindestens einer Finisheinheit (150), die at least one finishing unit (150), the
eine erste Bandrolle (155-1 ) zur Aufnahme eines ersten Endabschnitts eines Finishbandes, a first tape roll (155-1) for receiving a first end portion of a finishing tape,
eine zweite Bandrolle (155-2) zur Aufnahme eines dem ersten Endab- schnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitts des Finishbandes und a second tape roll (155-2) for receiving a second end portion of the finishing tape opposite to the first end portion; and
eine Andruckeinrichtung (160) zum Andrücken des Finishbandes an eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche aufweist, a pressure device (160) for pressing the finishing belt against a workpiece surface to be machined,
gekennzeichnet durch marked by
einen mit der ersten Bandrolle gekoppelten ersten Rollenantrieb (158-1 ) zum reversierbaren Drehen der ersten Bandrolle, einen mit der zweiten Bandrolle gekoppelten zweiten Rollenantrieb (158- 2) zum reversierbaren Drehen der zweiten Bandrolle, und a first reel drive (158-1) coupled to the first reel for reversibly rotating the first reel, a second roller drive (158-2) coupled to the second belt reel for reversibly rotating the second belt pulley, and
eine Steuereinrichtung (180) zur koordinierten Ansteuerung des ersten und des zweiten Rollenantriebs. a control device (180) for coordinated activation of the first and the second roller drive.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , gekennzeichnet durch eine Oszillationseinrichtung zur Erzeugung einer parallel zur Werkstückachse (1 12) ausgerichteten oszillierenden Relativbewegung zwischen dem Werkstück (1 10) und dem Finishband (1 15). 12. The apparatus of claim 1 1, characterized by an oscillation device for generating a parallel to the workpiece axis (1 12) aligned oscillating relative movement between the workpiece (1 10) and the finishing belt (1 15).
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, worin die erste Bandrolle (155-1 ) und die zweite Bandrolle (155-2) sowie Elemente des ersten Rollenantriebs (158-1 ) und des zweiten Rollenantriebs (158-2) und der Andruckeinrichtung (160) an einem gemeinsamen Trägerelement (152) angeordnet sind. 13. The apparatus of claim 1 1 or 12, wherein the first tape roll (155-1) and the second tape roll (155-2) and elements of the first roller drive (158-1) and the second roller drive (158-2) and the pressure device (160) are arranged on a common carrier element (152).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Finishbandes während der Finishbearbeitung, wobei die Regelein- richtung vorzugsweise mindestens eine der folgenden Einrichtungen aufweist: 14. Device according to one of claims 1 1 to 13, characterized by a control device for controlling the feed rate of the finishing belt during finish machining, wherein the control device preferably comprises at least one of the following devices:
eine Messeinrichtung (M1 , M2) zur Messung des Antriebsmoments eines ersten Rollenantriebs und/oder eines zweiten Rollenantriebs; a measuring device (M1, M2) for measuring the drive torque of a first roller drive and / or a second roller drive;
eine Messeinrichtung (D1 , D2) zur Messung eines Bandwickeldurch- messers an der ersten Bandrolle und/oder an der zweiten Bandrolle; eine Messeinrichtung (W1 , W2) zur Messung der Winkelgeschwindigkeit einer Drehung der ersten Bandrolle und/oder der zweiten Bandrolle. a measuring device (D1, D2) for measuring a ribbon winding diameter at the first strip roll and / or at the second strip roll; a measuring device (W1, W2) for measuring the angular velocity of a rotation of the first roll of tape and / or the second roll of tape.
15. Finisheinheit (150) zur Finishbearbeitung von Werkstückoberflä- chen an Werkstücken, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, mit einer ersten Bandrolle (155-1 ) zur Aufnahme eines ersten Endabschnitts eines endlichen Finishbandes (1 15), 15. finisher unit (150) for finishing of Werkstückoberflä- surfaces on workpieces, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 10 by means of a device according to one of claims 1 1 to 14, with a first tape roll (155-1) for receiving a first end portion of a finite finishing tape (15),
einer zweiten Bandrolle (155-2) zur Aufnahme eines dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitts des Finishbandes (1 15) und a second tape roll (155-2) for receiving a first end portion opposite the second end portion of the finishing strip (1 15) and
einer Andruckeinrichtung (160) zum Andrücken des Finishbandes an eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche, a pressure device (160) for pressing the finishing belt against a workpiece surface to be machined,
gekennzeichnet durch: marked by:
einen mit der ersten Bandrolle gekoppelten ersten Rollenantrieb (158-1 ) zum reversierbaren Drehen der ersten Bandrolle und a coupled to the first tape roll first roller drive (158-1) for reversibly rotating the first roll of tape and
einen mit der zweiten Bandrolle gekoppelten zweiten Rollenantrieb (158- 2) zum reversierbaren Drehen der zweiten Bandrolle. a second roller drive (158-2) coupled to the second tape reel for reversibly rotating the second tape reel.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015221939A1 (en) 2015-11-09 2017-05-11 Supfina Grieshaber Gmbh & Co. Kg Finishing belt device and method for finish machining a workpiece

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2823934B1 (en) * 2013-07-09 2015-02-18 Supfina Grieshaber GmbH & Co. KG Device for finishing a peripheral area of a workpiece and method for operating the device
DE102013222359B4 (en) * 2013-11-04 2018-05-09 Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh Process for fine machining of shafts, in particular crankshafts, and fine machining plant therefor
DE202014000094U1 (en) * 2014-01-13 2014-02-18 Supfina Grieshaber Gmbh & Co. Kg pressing device
CN107745308A (en) * 2017-11-22 2018-03-02 东莞亦准自动化科技有限公司 A kind of new more handle of a knife polished machines
CN109551345B (en) * 2018-12-29 2021-03-02 广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所 Peanut shell mesh removing device
CN113414665B (en) * 2021-08-23 2021-11-09 江苏中科云控智能工业装备有限公司 Die casting deburring device capable of automatically replacing and cleaning workpieces based on data analysis

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19925077A1 (en) 1999-05-15 2000-11-23 Supfina Grieshaber Gmbh & Co Belt finishing device for curved workpiece surfaces
EP1514643B1 (en) 2003-09-12 2007-05-02 Thielenhaus Technologies GmbH Process for finishing the surface of revoluton of shafts
WO2009049868A1 (en) 2007-10-16 2009-04-23 Nagel Maschinen- Und Werkzeugfabrik Gmbh Pressing device for cutting means and apparatus and method for finishing circumferential surfaces on cylindrical parts of a workpiece
EP1514640B1 (en) 2003-09-12 2010-05-26 Thielenhaus Technologies GmbH Method and apparatus for finishing shafts, especially crank- and camshafts

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19925077A1 (en) 1999-05-15 2000-11-23 Supfina Grieshaber Gmbh & Co Belt finishing device for curved workpiece surfaces
EP1514643B1 (en) 2003-09-12 2007-05-02 Thielenhaus Technologies GmbH Process for finishing the surface of revoluton of shafts
EP1514640B1 (en) 2003-09-12 2010-05-26 Thielenhaus Technologies GmbH Method and apparatus for finishing shafts, especially crank- and camshafts
WO2009049868A1 (en) 2007-10-16 2009-04-23 Nagel Maschinen- Und Werkzeugfabrik Gmbh Pressing device for cutting means and apparatus and method for finishing circumferential surfaces on cylindrical parts of a workpiece
DE102007051047A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-23 Nagel Maschinen- Und Werkzeugfabrik Gmbh Pressing device for cutting means and apparatus and method for finishing of peripheral surfaces on cylindrical workpiece sections

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015221939A1 (en) 2015-11-09 2017-05-11 Supfina Grieshaber Gmbh & Co. Kg Finishing belt device and method for finish machining a workpiece
DE102015221939B4 (en) 2015-11-09 2018-10-31 Supfina Grieshaber Gmbh & Co. Kg Finishing belt device and method for finish machining a workpiece
US10166648B2 (en) 2015-11-09 2019-01-01 Supfina Grieshaber Gmbh & Co. Kg Finishing belt device and method for finishing a workpiece

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