DE29819443U1

DE29819443U1 - Device for fine machining of essentially cylindrical workpiece surfaces

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Publication number: DE29819443U1
Application number: DE29819443U
Authority: DE
Original assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Current assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 1998-10-31
Filing date: 1998-10-31
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2008-11-01

Description

Vorrichtung zur Feinbearbeitung von im wesentlichen zylindrischen WerkstückoberflächenDevice for fine machining of essentially cylindrical workpiece surfaces

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberflächen mittels Feinbearbeitungsband.The invention relates to a device for the fine machining of essentially cylindrical workpiece surfaces by means of a fine machining belt.

Die zunehmende Leistungssteigerung von Verbrennungsmotoren durch höhere Verdichtung und schnellere Drehzahlen bringt unter anderem die Forderung nach Verschleißminderung von Lagerstellen, um bessere Laufqualitäten zu erhalten. Hierzu ist es beispielsweise bekannt, die im wesentlichen zylindrischen oder axial leicht gewölbten Hauptlager und Hublager von Kurbelwellen oder Nockenwellen nach dem Schleifen einer zusätzlichen Feinbearbeitungsbehandlung zu unterziehen, um die Oberfläche nach Struktur, Rauhigkeit und Traganteil noch weiter zu verfeinern. Hierfür hat sich besonders das Bandfinishen bewährt. Dabei wird ein Feinbearbeitungsband, etwa ein Schleifband oder Polierband als Feinbearbeitungsmittel eingesetzt. Ein formgerecht ausgebildetes Andrückelement, das selbst keinem Verschleiß unterliegt, drückt das Feinbearbeitungsband über einen geeigneten Umschlingungswinkel an die drehende und axial oszillierende Werkstückoberfläche an.The increasing performance of combustion engines through higher compression and faster speeds brings, among other things, the demand for reduced wear on bearing points in order to achieve better running quality. For example, it is known to subject the essentially cylindrical or axially slightly curved main bearings and pin bearings of crankshafts or camshafts to an additional finishing treatment after grinding in order to further refine the surface in terms of structure, roughness and contact area. Belt finishing has proven particularly useful for this. A finishing belt, such as a grinding belt or polishing belt, is used as a finishing tool. A pressure element designed to the correct shape, which itself is not subject to wear, presses the finishing belt onto the rotating and axially oscillating workpiece surface at a suitable wrap angle.

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Besondere Probleme können bei der Feinbearbeitung von Werkstückoberflächen mit axialen Begrenzungen auftreten, die meist möglichst auf ihrer gesamten axialen Länge feinbearbeitet werden sollen. So ist es beispielsweise bei durch Kurbelwangen axial begrenzten Kurbelwellen-Lagerzapfen erwünscht, die Lagerzapfen im wesentlichen auf ihrer Gesamtlänge, ggf. bis in den Bereich der Radien der Kurbelwellenlager zu bearbeiten. Hierzu wird zweckmäßig ein Feinbearbeitungsband mit einer Breite eingesetzt, die im wesentlichen dem axialen lichten Abstand der einen Lagerzapfen begrenzenden Kurbelwangen entspricht. Während die Bearbeitung der mit der Drehachse der Kurbelwelle oder Nockenwelle koaxialen Hauptlager meist ohne größeren Aufwand zu rotationssymmetrischen Werkstückoberflächen führt, können im Bereich der bei der Feinbearbeitung orbital umlaufenden Hubzapfen Unrundheiten aufgrund von Trägheitskräften auftreten. Denn durch einen ungleichförmigen Verlauf der dynamischen Kräfte während einer Werkstückumdrehung können auf der Werkstückoberfläche Zonen mit unterschiedlicher Anpreßkraft für das Feinbearbeitungsband entstehen, und damit auch unterschiedlich große Abträge.Particular problems can arise when fine-machining workpiece surfaces with axial limitations, which usually need to be fine-machined over their entire axial length. For example, in the case of crankshaft bearing journals that are axially limited by crank webs, it is desirable to machine the bearing journals essentially over their entire length, possibly up to the area of the radii of the crankshaft bearings. For this purpose, a fine-machining belt with a width that essentially corresponds to the axial clearance of the crank webs that limit a bearing journal is used. While machining the main bearings that are coaxial with the axis of rotation of the crankshaft or camshaft usually leads to rotationally symmetrical workpiece surfaces without any major effort, in the area of the crank pins that orbit during fine-machining, out-of-roundness can occur due to inertial forces. Because of an uneven progression of the dynamic forces during a workpiece rotation, zones with different contact pressures for the finishing belt can arise on the workpiece surface, and thus also different amounts of material removed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberflächen eines Werkstückes mittels Feinbearbeitungsband zu schaffen, die insbesondere auch bei axial begrenzten und/oder orbital umlaufenden Werkstückoberflächen eine Feinbearbeitung ermöglicht, die zu makroskopisch und mikroskopisch rotationssymmetrischen Werkstückoberflächen führt.The invention is based on the object of creating a device for fine machining of essentially cylindrical workpiece surfaces of a workpiece by means of a fine machining belt, which enables fine machining, in particular even in the case of axially limited and/or orbitally rotating workpiece surfaces, which leads to macroscopically and microscopically rotationally symmetrical workpiece surfaces.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung mit dem Merkmal von Anspruch 1 vor.To solve this problem, the invention proposes a device having the feature of claim 1.

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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung der genannten Art hat mindestens ein Abstützorgan, das Abstützbereiche zur direkten Abstützung des Abstützorgans an der Werkstückoberfläche aufweist. Es ist mindestens ein sich an einem Abstützorgan abstützendes Andrückelement zum Andrücken des Feinbearbeitungsbandes an die Werkstückoberfläche vorgesehen. Weiterhin sind Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Werkstückoberfläche und Feinbearbeitungsband vorgesehen. Zur Führung des Feinbearbeitungsbandes in den bzw. aus dem Bereich eines Andrückelementes ist eine Bandführungseinrichtung vorgesehen, die Bandführungsoffnungen aufweist, die in Umfangsrichtung zwischen einem Andrückelement und zugeordneten Abstützbereichen angeordnet sind.A device of the type mentioned according to the invention has at least one support member which has support areas for directly supporting the support member on the workpiece surface. At least one pressing element supported on a support member is provided for pressing the finishing belt onto the workpiece surface. Means are also provided for generating a relative movement between the workpiece surface and the finishing belt. To guide the finishing belt into or out of the area of a pressing element, a belt guide device is provided which has belt guide openings which are arranged in the circumferential direction between a pressing element and associated support areas.

Durch ein normalerweise mit großer Kraft erfolgendes Andrükken eines Abstützorganes an die Werkstückoberfläche kann erreicht werden, daß die auf das Feinbearbeitungsband wirkende Anpreßkraft, die die AbtragsIeistung wesentlich beeinflußt, nicht durch dynamische Zusatzkräfte beeinflußt wird, wie sie insbesondere bei exzentrisch umlaufenden Werkstückabschnitten, wie Kurbelwellen-Hubzapfen, auftreten. Durch die Abstützung des Abstüzorganes auf die Werkstückoberfläche werden trägheitsbedingte dynamische Zusatzkräfte vom Abstützorgan bzw. von ein Abstützorgan tragenden Trägern o. dgl. aufgenommen, so daß die für die Bearbeitungsleistung erforderliche, durch die Andrückelemente aufzubringende Kraft von dynamischen Zusatzkräften unbeeinfluß bzw. entkoppelt bleibt. Damit ist auch bei höheren Werkstückdrehzahlen, die für eine schnelle Bearbeitung vorteilhaft sind, ohne Zusatzaufwand, beispielsweise ohne eine aktive Kompensation der Zusatzkräfte durch mechanische oder elektronische Meisterwellen, ein gleichmäßiger Werkstoffabtrag am Werkstückumfang gewährleistet. Die erfindungsgemäße Bandführungseinrichtung ermöglicht bei Abstützbereichen, die zweckmäßig in Umfangsrichtung vorBy pressing a support element against the workpiece surface, normally with great force, it can be ensured that the contact pressure acting on the fine machining belt, which has a significant influence on the removal rate, is not influenced by additional dynamic forces, as occurs in particular with eccentrically rotating workpiece sections, such as crankshaft crankpins. By supporting the support element on the workpiece surface, additional dynamic forces caused by inertia are absorbed by the support element or by supports or the like that carry a support element, so that the force required for the machining performance, which must be applied by the pressing elements, remains unaffected or decoupled from additional dynamic forces. This ensures even material removal around the workpiece circumference, even at higher workpiece speeds, which are advantageous for fast machining, without additional effort, for example without active compensation of the additional forces by mechanical or electronic master shafts. The belt guide device according to the invention enables support areas that are expediently positioned in the circumferential direction

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und hinter einem zugeordneten Andrückelement liegen, daß das Feinbearbeitungsband in einem Zwischenbereich zwischen einem Abstützbereich und dem Andrückelement zugeführt bzw. abgeführt wird. Das Band kann also unter Umgehung der Abstützbereiche zu- bzw. weggeführt werden, so daß deren Bereich nicht vom Band unterlaufen werden muß. Dadurch wird sowohl eine zweckmäßige Abstützung auf voller axialer Breite der Vorrichtung, als auch eine gleichzeitige Bearbeitung auf voller Breite der Vorrichtung möglich.and behind an associated pressing element, so that the finishing belt is fed in or removed in an intermediate area between a support area and the pressing element. The belt can therefore be fed in or removed by bypassing the support areas, so that the belt does not have to pass under their area. This enables both appropriate support over the full axial width of the device and simultaneous processing over the full width of the device.

Bei einer Weiterbildung ist es so, daß Bandführungsöffnungen derart angeordnet sind, daß ein durchgeführtes Feinbearbeitungsband im wesentlichen tangential zur Werkstückoberfläche dem Andrückelement zugeführt und/oder tangential von dem Andrückelement weggeführt wird, wobei vorzugsweise Bandführungsöffnungen derart miteinander fluchten, daß das Feinbearbeitungsband im wesentlichen ohne Richtungsumlenkung zu- und abgeführt wird. Ein derartiger weitgehend geradliniger Verlauf des Feinbearbeitungsbandes, der bei angepreßtem Andrückelement nur im Umschlingungsbereich verlassen wird, ermöglicht das übliche Nachziehen von Feinbearbeitungsband mit geringen Kräften und ist zudem besonders bandschonend.In a further development, the belt guide openings are arranged in such a way that a fine machining belt is fed to the pressing element essentially tangentially to the workpiece surface and/or is guided away from the pressing element tangentially, with the belt guide openings preferably being aligned with one another in such a way that the fine machining belt is fed in and removed essentially without a change of direction. Such a largely straight path of the fine machining belt, which is only left in the wrapping area when the pressing element is pressed on, enables the usual re-tightening of the fine machining belt with low forces and is also particularly gentle on the belt.

Insbesondere bei axial begrenzten Werkstückoberflächen, wie den beschriebenen Kurbelwellen-Lagerzapfen, soll das Feinbearbeitungsband vorteilhaft etwa so breit sein wie der zu bearbeitende Werkstückabschnitt, und auch ein Andrückelement sollte im wesentlichen diese Breite haben. Um Probleme wegen beengter Raumverhältnisse zur Bandführung zu vermeiden, ist es bei einer Weiterbildung vorgesehen, daß eine Bandführungsöffnung einen axialen Durchmesser hat, der geringer ist als eine axiale Breite eines zu führenden Feinbearbeitungsbandes und/oder eines zugeordneten Andrückelementes. Die Breite kann insbesondere zwischen einem Viertel und drei Viertel, vor-Particularly in the case of axially limited workpiece surfaces, such as the crankshaft bearing journals described, the finishing belt should advantageously be approximately as wide as the workpiece section to be machined, and a pressing element should also have essentially this width. In order to avoid problems due to limited space for the belt guide, a further development provides that a belt guide opening has an axial diameter that is smaller than the axial width of a finishing belt to be guided and/or an associated pressing element. The width can in particular be between a quarter and three quarters, preferably

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zugsweise bei ca. einem Drittel der Breite des Feinbearbeitungsbandes liegen. Eine Bandführungsöffnung schafft somit eine Engstelle für das Feinbearbeitungsband, das zweckmäßig bei der Zufuhr zum Andrückelement und/oder bei der Abfuhr vom Andrückelement im Bereich des mit Bandführungsöffnung versehenen Abstützorganes in Querrichtung auf einen Bruchteil seiner Breite verschmälert wird. Vorzugsweise haben Bandführungsöffnungen einen runden, insbesondere ovalen Querschnitt. Vorteilhaft ist es so, daß das Feinbearbeitungsband im Bereich der Durchführung durch die Bandführungsöffnungen knickfrei U-förmig eingeschlagen wird und sich nach Durchlauf durch die Bandführungsöffnung allmählich wieder auf volle Breite entfaltet. Derartige Bandführungsöffnungen schaffen die Möglichkeit eines bandschonenden Durchfädelns des Bandes.preferably be around one third of the width of the finishing belt. A belt guide opening thus creates a bottleneck for the finishing belt, which is expediently narrowed to a fraction of its width in the transverse direction when it is fed to the pressing element and/or when it is removed from the pressing element in the area of the support element provided with a belt guide opening. Belt guide openings preferably have a round, in particular oval, cross-section. It is advantageous that the finishing belt is folded into a U-shape in the area of the passage through the belt guide openings without kinks and gradually unfolds to its full width again after passing through the belt guide opening. Such belt guide openings create the possibility of threading the belt through in a way that protects the belt.

Ein Abstützorgan kann sich über einen oder mehrere Abstütz-Oberflachenabschnxtte direkt am Werkstück abstützen. Bevorzugt ist es, wenn ein Abstützorgan mindestens ein, vorzugsweise mehrere, insbesondere auswechselbar an einem Körper des Abstützorgans anbringbare Abstützelemente aufweist, die die Andrückbereiche zur direkten Abstützung an der Werkstückoberfläche bilden. Als Abstützelemente können Rollen oder Walzen vorgesehen sein. Bevorzugt sind Abstützelemente in Form axial verlaufender Führungsleisten. Diese können vorzugsweise im wesentlichen die Breite eines zugeordneten Andrückelementes haben, so daß eine großflächige, die Werkstückoberfläche schonende Abstützung möglich ist. Sie können in einem der Werkstückoberfläche zugewandten Oberflächenabschnitt aus einem harten, verschleißfesten Werkstoff bestehen, um einen dauerhaften Gleitkontakt zur Werkstückoberfläche unter großem Anpreßdruck Stand halten zu können. Die in Berührungskontakt mit der Werkstückoberfläche tretende Abstützfläche ist dabei vorzugsweise glatt bzw. wirkt im wesentlichen nicht-abrasiv, so daß eine materialabtragende Bearbeitung im wesentlichenA support element can be supported directly on the workpiece via one or more support surface sections. It is preferred if a support element has at least one, preferably several, in particular replaceable support elements that can be attached to a body of the support element, which form the pressure areas for direct support on the workpiece surface. Rollers or cylinders can be provided as support elements. Support elements in the form of axially extending guide strips are preferred. These can preferably have essentially the width of an associated pressure element, so that a large-area support that protects the workpiece surface is possible. They can consist of a hard, wear-resistant material in a surface section facing the workpiece surface in order to be able to withstand permanent sliding contact with the workpiece surface under high contact pressure. The support surface that comes into contact with the workpiece surface is preferably smooth or has an essentially non-abrasive effect, so that material-removing processing is essentially

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nur dort stattfindet, wo das Schleifband durch ein Andrückelement an die Werkstückoberfläche gedrückt wird. Im Bereich von Abstützelementen bzw. Abstützbereichen kann jedoch ggf. eine materialverdrängende und/oder ggf. die Oberfläche verfestigende Oberflächenbearbeitung bewirkt werden oder es kann sein, daß mit losgelösten Schneidkörnern eine läppende Bearbeitung mit losem Korn erfolgt.only takes place where the grinding belt is pressed against the workpiece surface by a pressure element. In the area of support elements or support areas, however, a surface treatment that displaces material and/or hardens the surface may be carried out, or it may be that lapping with loose grain occurs with loose cutting grains.

Zur Erzielung einer gleichmäßigen, kontrollierten Oberflächenbearbeitung ist vorzugsweise bei jedem Abstützorgan mindestens ein, vorzugsweise nur ein in Umfangsrichtung dem zugeordneten Andrückelement vorgeschalteter Abstüt&zgr;bereich und mindestens ein, vorzugsweise nur ein dem Andrückelement nachgeschalteter Abstützbereich vorgesehen, wobei das Andrückelement vorzugsweise symmetrisch zwischen den Abstützbereichen angeordnet ist. Eine Abstützung beidseitig eines Andrückelementes sorgt für eine besonders kippsichere Führung. Es hat sich bewährt, wenn die Abstützbereiche einen Umfangs-Winkelabstand von weniger als 150° und vorzugsweise mehr als 90° haben, wobei Winkelabstände zwischen 100° und 130°, insbesondere von ca. 120° bevorzugt sind. Diese sorgen für eine gute Abstützung nach allen Richtungen ohne Einklemmung des Werkstückes und bieten andererseits zwischen den Abstützbereichen genügend Raum für ggf. mehrere in Umfangsrichtung versetzte und/oder ggf. in Umfangsrichtung ausgedehnte Andrückelementen sowie für die erfindungsgemäße Bandführung zwischen Abstüt&zgr;bereich und Andrückelement.To achieve uniform, controlled surface processing, each support element is preferably provided with at least one, preferably only one, support area upstream of the associated pressing element in the circumferential direction and at least one, preferably only one, support area downstream of the pressing element, with the pressing element preferably being arranged symmetrically between the support areas. Support on both sides of a pressing element ensures particularly tip-proof guidance. It has proven to be effective if the support areas have a circumferential angular distance of less than 150° and preferably more than 90°, with angular distances between 100° and 130°, in particular of approximately 120°, being preferred. These ensure good support in all directions without jamming the workpiece and, on the other hand, offer sufficient space between the support areas for several pressure elements that are offset in the circumferential direction and/or extended in the circumferential direction, as well as for the inventive belt guide between the support area and the pressure element.

Ein Andrückelement bildet vorzugsweise eine beispielsweise zylinderabschnittförmige Andrückfläche fest vorgegebener Form, die der gewünschten Form der fertig bearbeiteten Werkstückoberfläche angepaßt ist. Dabei hat es sich besonders bewährt, wenn die Andrückfläche einen Umfangswinkel von mehr als 60°, vorzugsweise zwischen 70° und 90°, insbesondere ca.A pressing element preferably forms a pressing surface, for example in the form of a cylinder section, of a fixed shape that is adapted to the desired shape of the finished workpiece surface. It has proven particularly useful if the pressing surface has a circumferential angle of more than 60°, preferably between 70° and 90°, in particular approx.

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80° einschließt. Ein dadurch möglicher Schleifband-Umschlingungswinkel von mehr als 60° pro Andrückelement macht es möglich, daß kurzwellige Rundheitsfehler des Werkstückes selbsttätig besonders wirksam korrigiert werden.80°. This enables a grinding belt wrap angle of more than 60° per pressure element, which means that short-wave roundness errors in the workpiece can be automatically corrected particularly effectively.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß mindestens zwei in Umfangsrichtung versetzt angeordnete, voneinander unabhängig betätigbare Andrückelemente vorgesehen sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß mehrere gleichmäßig um den Umfang verteilte Abstützorgane vorgesehen sind, wobei vorzugsweise jedem Abstützorgan mindestens ein, vorzugsweise nur ein Andrückelement zugeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei diametral zu einer Bearbeitungsachse gegenüberliegende, vorzugsweise im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene der Vorrichtung anordenbare Abstützorgane vorgesehen, von denen jedes ein Andrückelement aufweist.A particularly preferred embodiment is characterized in that at least two pressure elements are provided that are offset in the circumferential direction and can be operated independently of one another. In particular, it can be provided that several support elements are provided that are evenly distributed around the circumference, with each support element preferably being assigned at least one, preferably only one pressure element. In a preferred embodiment, two support elements are provided that are diametrically opposite a processing axis and can preferably be arranged essentially mirror-symmetrically to a mirror plane of the device, each of which has a pressure element.

Durch die Bereitstellung mehrerer im gleichen Axialbereich wirkender, jedoch in Umfangsrichtung der Werkstückoberfläche versetzt angeordneter, unabhängig voneinander betätigbarer Andrückelemente ist die Abtragscharakteristik sehr variabel einstellbar. So ist es beispielsweise möglich, daß durch zwei voneinander unabhängig betätigbare Andrückelemente nach Art und/oder Körnung bzw. Abtragsleistung unterschiedliche Feinbearbeitungsmittel gleichzeitig oder abwechselnd angedrückt werden. Dadurch kann pro Umlauf eine bisher nicht ohne weiteres mögliche Mischbearbeitung durchgeführt werden. Insbesondere ist es möglich, daß ohne Unterbrechung der Relativbewegung von Werkstück und Feinbearbeitungsband und/oder ohne Abheben von Abstützorganen von dem Werkstück zuerst durch ein erstes Andrückelement ein erstes Feinbearbeitungsmittel angedrückt wird, daß danach das erste Andrückelement druckentlastet, insbesondere zurückgezogen wird undBy providing several independently operable pressing elements acting in the same axial area, but arranged offset in the circumferential direction of the workpiece surface, the removal characteristics can be adjusted very variably. For example, it is possible for two independently operable pressing elements to press different finishing agents simultaneously or alternately according to type and/or grain size or removal rate. This means that mixed processing, which was previously not possible without further effort, can be carried out per cycle. In particular, it is possible for a first finishing agent to be pressed by a first pressing element without interrupting the relative movement of the workpiece and finishing belt and/or without lifting support elements from the workpiece, for the first pressing element to then be relieved of pressure, in particular retracted, and

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danach durch ein zweites Andrückelement ein zweites Feinbearbeitungsband angedrückt wird, das vorzugsweise eine andere, insbesondere feinere Körnung als das erste Feinbearbeitungsband hat. Es wird also möglich, eine Vorbearbeitung und Fertigbearbeitung eines Werkstückes in einem Arbeitsgang zu erreichen, ohne daß zum Wechseln von Feinbearbeitungsmittel die Vorrichtung geöffnet oder der Bearbeitungsvorgang auf andere Weise unterbrochen werden muß.then a second finishing belt is pressed by a second pressing element, which preferably has a different, in particular finer grain than the first finishing belt. It is therefore possible to achieve pre-processing and finishing of a workpiece in one operation, without having to open the device to change finishing tools or interrupt the processing in any other way.

Bei einer Weiterbildung ist eine Andrücksteuerung vorgesehen, die zur Erzeugung eines kontinuierlich oder diskontinuierlich wechselnden Anpreßdruckes mindestens eines Andrückelementes ausgebildet ist, vorzugsweise zur Erzeugung eines pulsierenden Anpreßdruckes. Dadurch ist es möglich, daß mindestens ein Andrückelement während der Feinbearbeitung mit einem durch die Andrücksteuerung vorgebbaren, kontinuierlich oder diskontinuierlich wechselnden Anpreßdruck beaufschlagt wird. Dieser kann insbesondere hydraulisch, ggf. aber auch piezoelektrisch, elektromechanisch und/oder pneumatisch erzeugt werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn mindestens ein Andrückelement während der Feinbearbeitung mit pulsierendem Anpreßdruck beaufschlagt wird, wobei der Druckverlauf beispielsweise sinusförmig, rechteckförmig oder sägezahnförmig sein kann. Die Pulsfrequenz, die beispielsweise zwischen 2 und 100 Andrückphasen pro Umdrehung des Werkstückes betragen kann, kann spezifisch angepaßt werden. Vorzugsweise können mehrere oder alle Andrückelemente gleichzeitig mit pulsierendem Anpreßdruck betrieben werden. Eine pulsierende Anpressung kann ggf. auch ohne vollständige Druckentlastung zur besseren Spülung des Feinbearbeitungsbandes genutzt werden.In a further development, a pressure control is provided which is designed to generate a continuously or discontinuously changing contact pressure of at least one pressure element, preferably to generate a pulsating contact pressure. This makes it possible for at least one pressure element to be subjected to a continuously or discontinuously changing contact pressure that can be specified by the pressure control during the fine machining. This can be generated in particular hydraulically, but possibly also piezoelectrically, electromechanically and/or pneumatically. It has proven to be particularly advantageous if at least one pressure element is subjected to a pulsating contact pressure during the fine machining, whereby the pressure curve can be sinusoidal, rectangular or sawtooth-shaped, for example. The pulse frequency, which can be between 2 and 100 pressure phases per revolution of the workpiece, for example, can be specifically adapted. Preferably, several or all of the pressure elements can be operated simultaneously with pulsating contact pressure. Pulsating contact pressure can also be used without complete pressure relief to improve rinsing of the finishing belt.

Eine weitere vorteilhafte Bearbeitungsvariante zeichnet sich dadurch aus, daß alle Andrückelemente bei drehendem WerkstückAnother advantageous machining variant is characterized by the fact that all pressure elements are

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derart druckentlastet, insbesondere abgehoben werden, daß sich nur Abstützorgane auf der Werkstückoberfläche abstützen. Versuche zur Auswirkung der Abstützorgane auf die Oberflächenbeschaffenheit der bearbeiteten Werkstücke haben gezeigt, daß durch diesen "Leerlauf" ohne angedrückte, materialabtragende Feinbearbextungsmittel Rauheitsspitzen der bearbeiteten Oberfläche noch etwas geglättet werden können, so daß ein noch geringerer Ra-Wert und ein höherer Traganteil erreicht werden können, ohne daß meßbare Veränderungen der Makroform des bearbeiteten Bereichs auftreten.pressure is relieved, in particular lifted, in such a way that only the support elements rest on the workpiece surface. Tests on the effect of the support elements on the surface quality of the machined workpieces have shown that this "idle operation" without pressed, material-removing fine machining agents can smooth out roughness peaks on the machined surface somewhat, so that an even lower Ra value and a higher contact area can be achieved without measurable changes in the macro shape of the machined area occurring.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Form und/oder Oberflächenbeschaffenheit der bearbeiteten Werkstückoberfläche während der Relativbewegung mittels mindestens einer Sensorsignale abgebenden, vorzugsweise berührungslos arbeitenden Sensoreinrichtung erfaßt wird und daß der Anpreßdruck mindestens eines Andrückelementes in Abhängigkeit von den Sensorsignalen gesteuert wird. Durch den Einsatz einer derartigen in Prozeß-Meßsteuerung, durch die beispielsweise die Höhe und/oder die Verteilung von Anpreßdrücken an unterschiedlichen Stellen entlang des Bearbeitungsumfangs unabhängig gesteuert werden kann, kann beispielsweise während der Bearbeitung das Rundheitsprofil eines Werkstückes aufgezeichnet und in der Weise ausgewertet werden, daß an den relativen Hochpunkten des Profils das Feinbearbextungsmittel mit höherem Anpreßdruck angepreßt wird als an Tiefpunkten. Hierdurch lassen sich auch langwellige Rundheitsfehler korrigieren. Als Stellglied einer derartigen meßwertabhängigen Anpreßdrucksteuerung eignet sich ein Andrückelement besonders gut, da dieses als Stellelement eine wesentlich geringere bewegte Masse aufweist als beispielsweise ein gesamter Druckarm einer Bandfinishmaschine und weil der Anpreßdruck ohne jede Rücksicht auf die über das Abstütz-In a preferred development, it is provided that the shape and/or surface quality of the machined workpiece surface is recorded during the relative movement by means of at least one sensor device that emits sensor signals and preferably operates without contact, and that the contact pressure of at least one pressing element is controlled depending on the sensor signals. By using such a process measurement control, by means of which, for example, the level and/or distribution of contact pressures at different points along the machining circumference can be controlled independently, the roundness profile of a workpiece can be recorded during machining and evaluated in such a way that the fine machining agent is pressed with a higher contact pressure at the relative high points of the profile than at the low points. This also makes it possible to correct long-wave roundness errors. A pressure element is particularly suitable as an actuator for such a measurement-dependent contact pressure control, since as an actuator it has a much lower moving mass than, for example, an entire pressure arm of a belt finishing machine and because the contact pressure can be applied without any consideration of the pressure applied via the support.

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organ abgeleiteten dynamischen Zusatzkräfte variiert werden kann.organ derived dynamic additional forces can be varied.

Die Meßwertsteuerung bietet in Verbindung mit der Abstützung direkt am Werkstück einen weiteren großen Vorteil. Beim meßwertgesteuerten Bearbeiten wird herkömmlich bei erreichtem Sollmaß der Bearbeitungsprozeß dadurch abgebrochen, daß die jeweilige Vorrichtung geöffnet und damit das Feinbearbeitungsband druckentlastet oder von der Oberfläche abgelöst wird. Beim Bearbeiten von exzentrisch umlaufenden Lagerstellen, wie Hubzapfen, bedeutet dies jedoch, daß zuerst das Werkstück stillgesetzt werden muß, bevor die Vorrichtung geöffnet werden darf. Bei der Erfindung dagegen kann der Bearbeitungsprozeß für einen fertig bearbeiteten axialen Abschnitt dadurch beendet werden, daß das mindestens eine zugeordnete Andrückelement druckentlastet bzw. abgehoben wird, während zugehörige Abstützorgane weiter an die Werkstückoberfläche angepreßt bleiben, so daß die Vorrichtung dem exzentrisch umlaufenden Abschnitt folgen kann. Auf diese Weise ist es z.B. möglich, bei der Bearbeitung einer Kurbelwelle für jeden axialen Bearbeitungsabschnitt bzw. jedes Lager gesondert bei Erreichen des Sollmaßes die Bearbeitung abzubrechen, während sie an anderen Stellen noch weiter geführt wird.The measurement value control in conjunction with the support directly on the workpiece offers another great advantage. In measurement value-controlled machining, the machining process is usually stopped when the target dimension is reached by opening the respective device and thus relieving the pressure on the finishing belt or removing it from the surface. When machining eccentrically rotating bearing points, such as crank pins, this means that the workpiece must first be brought to a standstill before the device can be opened. In the invention, however, the machining process for a fully machined axial section can be ended by relieving the pressure on at least one associated pressure element or removing it, while the associated support elements remain pressed against the workpiece surface so that the device can follow the eccentrically rotating section. In this way, it is possible, for example, to stop machining a crankshaft for each axial machining section or each bearing separately when the target dimension is reached, while continuing machining at other points.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein können.These and other features emerge not only from the claims but also from the description and the drawings, whereby the individual features can be implemented individually or in combination in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawings.

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Fig. 1 eine teilweise geschnittene Axialansicht einer Bandfinishvorrichtung, die insbesondere bei der Feinbearbeitung von Kurbelwellen-Lagerflächen einsetzbar ist undFig. 1 is a partially sectioned axial view of a strip finishing device which can be used in particular for the finishing of crankshaft bearing surfaces and

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung undFig. 2 is a plan view of the device shown in Fig. 1 and

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf ein Kurbelwellenlager mit zwei diametral gegenüberliegenden Andrückelementen zur Aufbringung eines in Axialrichtung variierenden Anpreßdruckes auf ein Schleifband. Fig. 3 is a schematic plan view of a crankshaft bearing with two diametrically opposed pressure elements for applying a contact pressure that varies in the axial direction to a grinding belt.

In Fig. 1 ist in Axialsicht ein zylindrischer Lagerzapfen einer Kurbelwelle 4 zu sehen, die von einem nicht gezeigten Drehantrieb derart um ihre Längsachse gedreht wird, daß sich der Lagerzapfen in Richtung des Pfeiles 2 um seine zentrale Längsachse 3 dreht. Wenn der Lagerzapfen 1 ein mit der Kurbelwellenlängsachse koaxialer Hauptlagerzapfen ist, so ist Längsachse 3 im wesentlichen ortsfest. Handelt es sich bei Lagerzapfen 1 dagegen um einen exzentrisch zur Kurbelwellenlängsachse angeordneten Kurbelwellen-Hubzapfen, so ist der Drehbewegung in Richtung 2 eine Orbitalbewegung des gesamten Lagerzapfens um die parallelversetzt zur Achse 3 verlaufende Kurbelwellenlängsachse überlagert.In Fig. 1, a cylindrical bearing journal of a crankshaft 4 can be seen in axial view, which is rotated about its longitudinal axis by a rotary drive (not shown) in such a way that the bearing journal rotates in the direction of arrow 2 about its central longitudinal axis 3. If the bearing journal 1 is a main bearing journal coaxial with the crankshaft longitudinal axis, the longitudinal axis 3 is essentially stationary. If, on the other hand, the bearing journal 1 is a crankshaft crank pin arranged eccentrically to the crankshaft longitudinal axis, the rotary movement in direction 2 is superimposed on an orbital movement of the entire bearing journal about the crankshaft longitudinal axis, which runs parallel to the axis 3.

Der Lagerzapfen 1 wird von zwei Hälften 5 bzw. 6 eines auch als Finisharm bezeichneten Trägers 7 umgeben, der zwei Arme 8 bzw. 9 aufweist. Die beiden Arme 8, 9 sind in einem nicht gezeigten Maschinenteil gegeneinander verschwenkbar gelagert. Über eine beispielsweise hydraulische Verstelleinrichtung können die beiden Arme zum Einbau des Werkstückes in dieThe bearing pin 1 is surrounded by two halves 5 and 6 of a carrier 7, also referred to as a finishing arm, which has two arms 8 and 9. The two arms 8, 9 are mounted in a machine part not shown so that they can pivot against each other. The two arms can be adjusted to fit the workpiece into the

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Vorrichtung geöffnet und anschließend derart geschlossen werden, daß die beiden Arme das Werkstück in der gezeigten Art einschließen. Über einen nicht gezeigten Axial-Schwingantrieb kann unter Bewegung des Werkstückes und/oder des Trägers in Axialrichtung 3 eine kurzhubige axiale Relativbewegung zwischen dem gesamten Träger 7 und dem Werkstück 1 erzeugt werden. Die Gesamtvorrichtung hat zur gleichzeitigen Bearbeitung von Hauptlagern und Pleuellagern mehrere in Axialrichtung nebeneinander angeordnete, an einem gemeinsamen Maschinengestell angeordnete Finish-Einheiten der gezeigten Art. Die Einheiten sind jeweils sehr schmal (Fig. 2), um gleichzeitig nebeneinanderliegende Lager bearbeiten zu können. Ihre Abmessungen sind nicht größer als die Lagerlänge zuzüglich der anteiligen (halben) axialen Abmessungen der Kurbelwangen.The device can be opened and then closed in such a way that the two arms enclose the workpiece in the manner shown. A short-stroke axial relative movement between the entire carrier 7 and the workpiece 1 can be generated by moving the workpiece and/or the carrier in the axial direction 3 using an axial oscillating drive (not shown). The entire device has several finishing units of the type shown arranged next to one another in the axial direction on a common machine frame for the simultaneous machining of main bearings and connecting rod bearings. The units are each very narrow (Fig. 2) in order to be able to machine bearings lying next to one another at the same time. Their dimensions are no larger than the bearing length plus the proportional (half) axial dimensions of the crank webs.

Jede Trägerhälfte 5 bzw. 6 hat ein am unteren Ende des zugeordneten Armes fest angeschraubtes Abstützorgan 10 bzw. 11, das die Grundform eines in Axialrichtung 3 schmalen, hochkantstehenden Quaders (vgl. Fig. 2) mit einer dem Werkstück 1 zugewandten, kreissegmentförmigen Ausnehmung 12 bzw. 13 hat, weswegen ein Abstützorgan auch als Schale oder Finishschale bezeichnet wird. Die beiden Trägerhälften 5, bzw. Abstützorgane 10, 11 sind in der gezeigten Arbeitsstellung spiegelbildlich zu einer die Längsachse 3 enthaltenden Symmetrieebene 14 angeordnet. Sie sind in der Höhe relativ zueinander festgelegt und zur Erzielung höchster Bearbeitungsgenauigkeiten in einer Vorrichtung gemeinsam konzentrisch ausgeschliffen worden.Each carrier half 5 or 6 has a support member 10 or 11 that is firmly screwed to the lower end of the associated arm, which has the basic shape of a cuboid that is narrow in the axial direction 3 and stands on edge (see Fig. 2) with a circular segment-shaped recess 12 or 13 facing the workpiece 1, which is why a support member is also referred to as a shell or finishing shell. In the working position shown, the two carrier halves 5 or support members 10, 11 are arranged as a mirror image of a plane of symmetry 14 containing the longitudinal axis 3. They are fixed in height relative to one another and have been concentrically ground together in a device to achieve the highest machining accuracy.

Am Beispiel der rechten Finishschale 11 wird der Aufbau eines Abstützorgans näher erläutert. Ein Abstützorgan 11 hat im Bereich seiner Schalenausnehmung 13 zwei in einem Umfangswinkel von ca. 120° gegeneinander und in einem Winkel von ca.The structure of a support element is explained in more detail using the example of the right finishing bowl 11. A support element 11 has two in the area of its bowl recess 13 at a circumferential angle of approx. 120° to each other and at an angle of approx.

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30° zur Symmetrieebene 14 von dieser versetzt angeordnete Führungsleisten 15, 16, die jeweils aus Hartstoff bestehen, sich über die gesamte axiale Breite eines Abstützorganes erstrecken und eine im wesentlichen glatte, der Werkstückkontur angepaßte werkstückzugewandte Oberfläche haben. Sie sorgen für eine klemmfreie, direkte Abstützung des Abstützorgans auf der Werkstückoberfläche nach allen Richtungen quer zur Achse 3.Guide rails 15, 16 arranged at 30° to the plane of symmetry 14 and offset from this, each made of hard material, extending over the entire axial width of a support element and having an essentially smooth surface facing the workpiece that is adapted to the workpiece contour. They ensure that the support element is supported directly on the workpiece surface in all directions transverse to axis 3 without jamming.

Mittig zwischen den verschleißfesten Führungsleisten ist ein als Andrückschuh 20 ausgebildetes Andrückelement aus Stahl vorgesehen, das eine zylindrisch gekrümmte, dem Werkstück zugewandte Andrückfläche 21 fest vorgegebener Form aufweist, die der gewünschten Form der fertig bearbeiteten Werkstückoberfläche angepaßt ist und sich über einen Umfangswinkel von ca. 80° werkstückkonform erstreckt. Die Andrückfläche kann, wie im gezeigten Beispiel, im wesentlichen starr, beispielsweise aus hartem Werkstoff, oder auch elastisch nachgiebig sein und beispielsweise aus einem elastisch kompressiblen Materialstück gebildet sein. Es können auch flächig verteilt elastische Bereiche neben im wesentlichen starren Bereichen vorliegen. Der Andrückschuh 2 0 sitzt in einer zur Ausnehmung 13 geöffneten Rechteckausnehmung 17 des Abstützorgans 11 und ist gegenüber diesem mittels zweier in zylindrischen Bohrungen des Abstützorgans geführter Bolzen 24 derart linear beweglich geführt, daß er radial zur Bearbeitungsachse 3 verschiebbar ist. Eine den Andrückschuh 20 in Richtung auf das Werkstück drückende bzw. von diesem wegbewegende Andruckeinrichtung hat als Stellantrieb bzw. Aktor zwei gegen die Kraft einer Feder 2 3 in Richtung Werkstück vorschiebbare, mit dem Bolzen identische Hydraulikkolben 24, die über eine Hydraulikleitung 25 mit Fluiddruck beaufschlagbar sind. Übersteigt der hydraulische Druck den durch die Feder aufgebrachten Gegendruck, so wird der Andrückschuh zum WerkstückIn the middle between the wear-resistant guide strips there is a pressure element made of steel, designed as a pressure shoe 20, which has a cylindrically curved pressure surface 21 of a fixed shape facing the workpiece, which is adapted to the desired shape of the finished workpiece surface and extends over a circumferential angle of approximately 80° in accordance with the workpiece. The pressure surface can, as in the example shown, be essentially rigid, for example made of hard material, or else elastically flexible and formed, for example, from an elastically compressible piece of material. Elastic areas can also be distributed over the surface next to essentially rigid areas. The pressure shoe 20 sits in a rectangular recess 17 of the support member 11, which is open to the recess 13, and is guided in such a linearly movable manner relative to the latter by means of two bolts 24 guided in cylindrical bores in the support member that it can be moved radially to the machining axis 3. A pressure device that presses the pressure shoe 20 towards the workpiece or moves it away from it has two hydraulic pistons 24 as actuators that can be pushed forward towards the workpiece against the force of a spring 23, which are identical to the bolt and can be pressurized with fluid pressure via a hydraulic line 25. If the hydraulic pressure exceeds the counterpressure applied by the spring, the pressure shoe is pushed towards the workpiece.

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vorgeschoben, bei schwächerem Hydraulikdruck wird der Schuh durch die Rückholfeder 23 vom Werkstück abgehoben, ggf. bis er mit seiner ebenen Rückseite am als Anschlag dienenden Grund der ihn aufnehmenden Rechteckausnehmung 17 anliegt.pushed forward, when the hydraulic pressure is weaker, the shoe is lifted from the workpiece by the return spring 23, if necessary until its flat rear side rests against the base of the rectangular recess 17 that accommodates it, which serves as a stop.

Obwohl zum Erzeugen der Anpreßkraft ein oder mehrere hydraulisch beaufschlagbare Kolben bevorzugt sind, können prinzipiell auch beliebige andere Aktoren, wie z.B. Piezotranslatoren oder Hubmagnete eingesetzt werden. Anstatt des gezeigten, zentrisch angreifenden Aktors, der einen in Axialrichtung im wesentlichen gleichmäßigen Anpreßdruck des Schuhs bewirkt, können zur Erzeugung eines in Axialrichtung variierenden Anpreßdruckes eines Andruckelementes auch mehrere in axialer Richtung versetzt angeordnete und/oder angreifende, unabhängig voneinander betreibbare Stellantriebe vorgesehen sein, die unterschiedliche Kräfte erzeugen können, um die Höhe des Materialabtrages in axialer Richtung des Werkstückes gesteuert beeinflussen zu können. Ein entsprechender Andrückschuh kann beispielsweise in seinem zugeordneten Abstützorgan um eine etwa tangential zur Werkstückoberfläche und senkrecht zur Werkstücklängsrichtung (Achse 3) verlaufende vertikale Schwenkachse schwenkbar gelagert sein.Although one or more hydraulically actuated pistons are preferred for generating the contact pressure, in principle any other actuators, such as piezo translators or lifting magnets, can also be used. Instead of the centrally acting actuator shown, which causes a contact pressure of the shoe that is essentially uniform in the axial direction, several actuators that are arranged offset in the axial direction and/or act and can be operated independently of one another can be provided to generate a contact pressure of a pressure element that varies in the axial direction. These actuators can generate different forces in order to be able to influence the amount of material removed in the axial direction of the workpiece in a controlled manner. A corresponding pressure shoe can, for example, be pivotably mounted in its associated support element about a vertical pivot axis that runs approximately tangentially to the workpiece surface and perpendicular to the workpiece longitudinal direction (axis 3).

Der diametral zur Bearbeitungsachse 3 gegenüberliegende, spiegelbildliche Andrückschuh 19 ist in analoger Weise durch Wechselspiel zwischen Hydraulikdruck und Federkraft andrückbar bzw. zurückziehbar, wobei die Ansteuerung über eine von der Leitung 2 5 separate Hydraulikleitung 2 6 unabhängig von der Ansteuerung des Schuhes 2 0 ist. Damit ist eine Anordnung mit zwei um 180° umfangsversetzten, separat bzw. unabhängig voneinander betätigbaren Andrückelementen geschaffen. Bei anderen Ausführungsforxnen sind pro Abstützelement mehrere, insbesondere zwei unabhängig voneinander betätigbare Andrückelemente vorgesehen. Auch Ausführungen mit nur einem Abstütz-The mirror-image pressure shoe 19, which is diametrically opposite to the machining axis 3, can be pressed or retracted in an analogous manner by the interplay between hydraulic pressure and spring force, whereby the control via a hydraulic line 26 separate from the line 25 is independent of the control of the shoe 20. This creates an arrangement with two pressure elements offset by 180° and operable separately or independently of one another. In other embodiments, several pressure elements, in particular two independently operable pressure elements, are provided for each support element. Designs with only one support element are also possible.

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organ oder mit mehr als zwei, beispielsweise drei oder vier, insbesondere gleichmäßig um den Werkstückumfang verteilten Abstützorganen sind möglich.organ or with more than two, for example three or four, support organs, in particular evenly distributed around the circumference of the workpiece, are possible.

Der Andrückschuh 20 drückt bei der Darstellung in Fig. 1 ein durch eine Bandführung 3 0 in den Bereich des Andrückschuhes geführtes Schleifband 31 an die Werkstückoberfläche an. Die Bandführung hat für jedes Andrückelement ein Paar von im wesentlichen tangential zur Werkstückoberfläche und senkrecht zur Achse 3 vertikal verlaufenden, auch in Fig. 2 gut zu erkennenden, ovalen Bandführungsöffnungen 32, 33, die sich jeweils vertikal von der vertikalen Oberseite bzw. Unterseite des Abstützorganes bis in den Bereich des Andrückelementes erstrecken und die werkstückseitig zwischen Andrückelement und den zugeordneten Führungsleisten 15 bzw. 16 im Bearbeitungsbereich münden. Das Finishband kann durch diese Ausnehmungen in der Schale so geführt werden, daß die Stützleisten 15, 16 direkt auf dem Werkstück 1 aufliegen können und nicht durch Finishband unterlaufen werden. In Fig. 2 ist zu erkennen, daß die axiale Breite der Führungsöffnungen 32, 33 weniger als halb so breit ist wie die axiale Breite einer Abstützorgan/Andrückelementkombination bzw. die dieser Breite entsprechende Breite des Schleifbandes. Durch die dreifach gestrichelt gezeichnete Aufweitung des Schleifbandes im Öffnungsbereich wird angedeutet, daß das Band 31 in den ovalen Bereichen, in denen es durch die Öffnungen geführt wird, U-förmig eingeschlagen wird, wobei die glatte Seite außen und die Schleifseite innen liegt. Im Bereich der mit Abstand oberhalb bzw. unterhalb der Bandführungsöffnungen 32, 33 angeordneten, walzenförmigen Umlenkelemente 34, 35 und im Bereich des Andrückelementes 2 0 hat das Band dann wieder seine in Axialrichtung gerade, voll entfaltete Form eingenommen. Der Bandverlauf zwischen den Umlenkrollen 34, 35 istIn the illustration in Fig. 1, the pressure shoe 20 presses a grinding belt 31, which is guided into the area of the pressure shoe by a belt guide 30, onto the workpiece surface. The belt guide has a pair of oval belt guide openings 32, 33 for each pressure element, which run essentially tangentially to the workpiece surface and perpendicular to the axis 3 and are also clearly visible in Fig. 2. These openings each extend vertically from the vertical top or bottom of the support member into the area of the pressure element and which open on the workpiece side between the pressure element and the associated guide strips 15 or 16 in the processing area. The finishing belt can be guided through these recesses in the shell in such a way that the support strips 15, 16 can rest directly on the workpiece 1 and are not undercut by the finishing belt. In Fig. 2 it can be seen that the axial width of the guide openings 32, 33 is less than half as wide as the axial width of a support member/pressure element combination or the width of the grinding belt corresponding to this width. The widening of the grinding belt in the opening area, shown with three dashed lines, indicates that the belt 31 is folded in a U-shape in the oval areas in which it is guided through the openings, with the smooth side on the outside and the grinding side on the inside. In the area of the roller-shaped deflection elements 34, 35 arranged at a distance above and below the belt guide openings 32, 33 and in the area of the pressure element 20, the belt has then returned to its straight, fully unfolded shape in the axial direction. The belt path between the deflection rollers 34, 35 is

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im wesentlichen geradlinig, was einen störungsfreien Betrieb fördert.essentially straight, which promotes trouble-free operation.

Bei der gezeigten Ausführungsform werden die beiden unabhängig voneinander hydraulisch betätigbaren Andruckssegmente 19, 2 0 von dem gleichen Typ von Schleifband unterlaufen. Es ist jedoch möglich, auf der linken und der rechten Seite getrennte Schleifbänder, insbesondere mit unterschiedlicher Körnung einzusetzen. Damit ist die Vor- und Fertigbearbeitung eines Werkstückes in einem Arbeitsgang möglich, indem beispielsweise zunächst bei abgehobenem linken Andrückelement 19 ein Finishband grober Körnung durch das rechte Andrückelement 2 0 angedrückt wird, danach dann dieses druckentlastet wird, so daß es durch die Kraft der Feder 23 vom Finishband abgehoben wird, und daß anschließend durch das linke Andrückelement 19 ein Schleifband feinerer Körnung zur Fertigbearbeitung angedrückt wird. Anschließend kann, wie bereits erwähnt, auch das linke Finishband druckentlastet werden, so daß bei weiter drehender Kurbelwelle nur die Führungsleisten noch auf der Werkstückoberfläche abgleiten und diese ggf. noch durch Materialverdrängung glätten und/oder verfestigen können.In the embodiment shown, the two independently hydraulically actuated pressure segments 19, 20 are undercut by the same type of sanding belt. However, it is possible to use separate sanding belts, in particular with different grain sizes, on the left and right sides. This makes it possible to pre- and finish-machine a workpiece in one operation, for example by first pressing a coarse-grained finishing belt through the right-hand pressing element 20 with the left-hand pressing element 19 lifted, then relieving the pressure on the right-hand pressing element 20 so that it is lifted off the finishing belt by the force of the spring 23, and then pressing a sanding belt with a finer grain size through the left-hand pressing element 19 for finishing. Then, as already mentioned, the left finishing belt can also be relieved of pressure so that when the crankshaft continues to rotate, only the guide rails slide on the workpiece surface and can possibly smooth and/or harden it by displacing material.

Insbesondere ist es auch möglich, bei abgehobenem Andrückelement das zugeordnete Schleifband nachzuziehen, ohne vorher das Werkstück stillsetzen oder die Vorrichtung öffnen zu müssen. Hierdurch ergibt sich ein erheblicher Zeitvorteil, der sich insbesondere beim Bearbeiten harter Werkstücke und/oder Werkstücken mit großen Rundheitsfehlern bemerkbar macht, wo relativ viel Werkstoff abgetragen werden muß.In particular, it is also possible to retighten the associated grinding belt when the pressure element is lifted, without first having to stop the workpiece or open the device. This results in a considerable time advantage, which is particularly noticeable when machining hard workpieces and/or workpieces with large roundness errors, where a relatively large amount of material has to be removed.

Mit der gezeigten Ausführungsform kann der Feinbearbeitungsprozeß meßwertgesteuert durchgeführt werden. Hierzu weist die Vorrichtung mindestens einen während des Bearbeitsvorganges betreibbaren, zur Abgabe von Sensorsignalen ausgebildetenWith the embodiment shown, the fine machining process can be carried out in a measured value-controlled manner. For this purpose, the device has at least one sensor that can be operated during the machining process and is designed to emit sensor signals.

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Sensor 4 0 zur Erfassung der Form und/oder Oberflächenbeschaffenheit der bearbeiteten Werkstückoberfläche auf. Der nur schematisch gezeigte und im Beispiel am rechten Abstützorgan 11 befestigte Sensor, der im angelegten Zustand des Finisharms im Bereich der Symmetrieebene 14 angeordnet und radial zur Oberfläche ausgerichtet ist, kann beispielsweise elektrisch, elektromechanisch, optisch oder mit Hilfe von Fluidstrahlen arbeiten. Obwohl auch die Materialoberfläche berührende Sensoren, wie Taster, möglich sind, werden wegen der Schonung der Oberfläche und des Sensors berührungslos arbeitende Sensoren, beispielsweise Luftstrahlsensoren, bevorzugt. Eine nicht gezeigte Steuereinrichtung kann die Sensorsignale verarbeiten und mindestens einen Stellantrieb, beispielsweise den hydraulischen Aktor 23, 24, vorzugsweise mehrere oder alle Stellantriebe in Abhängigkeit von den Sensorsignalen ansteuern. Dadurch werden die eingangs beschriebenen Vorteile des meßwertgesteuerten Finishens erzielbar.Sensor 40 for detecting the shape and/or surface quality of the machined workpiece surface. The sensor, which is only shown schematically and in the example is attached to the right support element 11, which is arranged in the area of the plane of symmetry 14 when the finishing arm is in place and is aligned radially to the surface, can work, for example, electrically, electromechanically, optically or with the help of fluid jets. Although sensors that touch the material surface, such as buttons, are also possible, contactless sensors, such as air jet sensors, are preferred in order to protect the surface and the sensor. A control device (not shown) can process the sensor signals and control at least one actuator, for example the hydraulic actuator 23, 24, preferably several or all actuators depending on the sensor signals. This makes it possible to achieve the advantages of measurement-controlled finishing described at the beginning.

Werden beim meßgesteuerten Finishen mehrere in axialer Richtung des bearbeiteten Werkstückabschnittes verteilte Sensoren oder ein entsprechend linear ortsauflösender Sensor eingesetzt, so kann, beispielsweise mit der oben beschriebenen Ausführung eines mit axial variierendem Anpreßdruck beaufschlagbaren Andrückelementes, eine gezielte Formkorrektur des Werkstückes im Axialschnitt durchgeführt werden. Es läßt sich dadurch insbesondere eine unerwünschte Konizität korrigieren oder eine gewünschte Balligkeit erzeugen.If several sensors distributed in the axial direction of the workpiece section being machined or a corresponding linear position-resolving sensor are used in measurement-controlled finishing, a targeted shape correction of the workpiece in the axial section can be carried out, for example with the above-described design of a pressure element that can be subjected to axially varying contact pressure. In particular, this makes it possible to correct an undesirable conicity or to create a desired crown.

Die schematische Draufsicht in Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die es ermöglicht, Formkorrekturen des zu bearbeitenden Werkstückes im Axialschnitt durchzuführen. Die diametralen Andrückelemente 45, 46 sind genau wie diejenigen der Ausführungsform nach Fig. 1 angeordnet und unabhängig voneinander radial auf die Werkstückoberfläche verschiebbar bzw. vonThe schematic plan view in Fig. 3 shows an embodiment that makes it possible to carry out shape corrections of the workpiece to be machined in axial section. The diametrical pressing elements 45, 46 are arranged exactly like those of the embodiment according to Fig. 1 and can be moved radially onto the workpiece surface independently of one another or

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dieser abhebbar. Die Andrückelemente sind im Bereich von deren werkstückzugewandten Andrückflächen 48, 49, dazu vorgesehen, ein zwischen Andrückelement und Werkstückoberfläche durchgeführtes Schleifband 43, 44 an die Werkstückoberfläche anzudrücken. Jedes der Andrückelemente hat einen im wesentlichen inkompressiblen, starren, halbschalenförmigen metallischen Körper 50, 51 mit einer werkstückzugewandten Vorderfläche 52, 53, auf der eine dünne Schicht 54, 55 aus einem relativ druckfesten, jedoch elastisch geringfügig komprimierbaren Material, beispielsweise Vulcolan, fest aufgebracht ist.this can be lifted off. The pressing elements are provided in the area of their pressing surfaces 48, 49 facing the workpiece to press a grinding belt 43, 44, which is passed between the pressing element and the workpiece surface, onto the workpiece surface. Each of the pressing elements has a substantially incompressible, rigid, half-shell-shaped metallic body 50, 51 with a front surface 52, 53 facing the workpiece, onto which a thin layer 54, 55 made of a relatively pressure-resistant, but slightly elastically compressible material, for example Vulcolan, is firmly applied.

Die beschichteten Vorderflächen 52, 53 sind in Umfangsrichtung im wesentlichen zylinderabschnittförmig gekrümmt, wobei sich dieser Krümmung in einer zur Achse 3 parallelen Axialrichtung eine weitere Krümmung überlagert. Beim oben gezeigten Andrückelement 45 verläuft die kontinuierliche axiale Krümmung symmetrisch zum axialen Mittelbereich 56 derart, daß in Axialrichtung die Vorderfläche konkav vom Werkstück weggekrümmt ist und sich zu den axialen Randbereichen 57, 58 der Werkstückoberfläche kontinuierlich annähert. Beim unteren Andrückelement 46 sind die Verhältnisse umgekehrt und die Vorderfläche 53 verläuft in Axialrichtung zur Werkstückoberfläche hin gekrümmt, so daß die Vorderfläche im Mittelbereich 59 der Werkstückoberfläche näher ist als an beiden axialen Randbereichen 60, 61. Die Schichtdicke des komprimierbaren Materials variiert bei beiden Andrückelementen in axialer Richtung kontinuierlich und ist so gewählt, daß die dem Werkstück bzw. dem Schleifband zugewandten Andrückflächen der Schichten im wesentlichen zylindrisch, also in Axialrichtung gerade verlaufen.The coated front surfaces 52, 53 are curved in the circumferential direction essentially in the shape of a cylinder section, with another curvature superimposed on this curvature in an axial direction parallel to the axis 3. In the pressing element 45 shown above, the continuous axial curvature runs symmetrically to the axial central region 56 such that in the axial direction the front surface is concavely curved away from the workpiece and continuously approaches the axial edge regions 57, 58 of the workpiece surface. In the lower pressing element 46, the situation is reversed and the front surface 53 is curved in the axial direction towards the workpiece surface, so that the front surface in the central region 59 is closer to the workpiece surface than in both axial edge regions 60, 61. The layer thickness of the compressible material varies continuously in the axial direction in both pressing elements and is selected such that the pressing surfaces of the layers facing the workpiece or the grinding belt are essentially cylindrical, i.e. straight in the axial direction.

Es ist somit eine in Axialrichtung entsprechend der Schichtdicke variierende elastische Nachgiebigkeit der AndrückflächeIt is therefore an elastic compliance of the contact surface that varies in the axial direction according to the layer thickness

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geschaffen. Durch diese Gemoetrie kann erreicht werden, daß das Schleifband durch das obere Andrückelement mit einem im Mittelbereich 56 relativ schwächere Anpreßdruck angepreßt wird, der symmetrisch zu beiden axialen Randbereichen 57, 58 kontinuierlich zunimmt. Bei Andrücken dieses Andrückelementes und gleichzeitiger Druckentlastung bzw. Rückziehen des gegenüberliegenden Andrückelementes kann eine gewisse Balligkeit der bearbeiteten Oberfläche erreicht werden, bei der der Durchmesser des Lagerzapfens im Mittelbereich geringfügig größer ist als im Bereich nahe der Kurbelwangen. Bei Andrükken des Schleifbandes mittels des gegenüberliegenden Andrückelementes 46 wird dagegen im Mittelbereich 59 ein vergleichsweise großer Anpreßdruck erzeugt, der symmetrisch zu beiden Randbereichen hin kontinuierlich abnimmt. Hierdurch kann eine ggf. vorliegende Balligkeit vermindert werden.created. This geometry makes it possible to ensure that the grinding belt is pressed by the upper pressing element with a relatively weaker contact pressure in the middle area 56, which continuously increases symmetrically to both axial edge areas 57, 58. When this pressing element is pressed and the pressure is simultaneously relieved or retracted by the opposite pressing element, a certain crowning of the machined surface can be achieved, in which the diameter of the bearing pin in the middle area is slightly larger than in the area near the crank webs. When the grinding belt is pressed by means of the opposite pressing element 46, on the other hand, a comparatively large contact pressure is generated in the middle area 59, which continuously decreases symmetrically to both edge areas. This can reduce any crowning that may be present.

Die gezeigte Ausführungsform ermöglicht die beschriebene Formkorrektur der bearbeiteten Werkstückoberfläche durch jeweils ein einziges linear geführtes Andrückelement, ohne daß dieses in der vorher beschriebenen Weise schwenkbar ausgebildet sein muß. Dadurch ist eine Formkorrektur auch mit relativ einfach aufgebauten Bearbeitungsvorrichtungen möglich. Da infolge der Führungsleisten 15, 16 der entsprechende Gegendruck auch dann gewährleistet ist, wenn gemäß diesem Erfindungsmerkmal nur ein Andrückelement im Schneideinsatz ist oder beide mit unterschiedlicher Andrückung und damit Schneidwirkung arbeiten, kann so manuell oder maßgesteuert oder -geregelt eine Formkorrektur auch bezüglich der axialen Kontur erreicht werden. Die Andrückelemente werden somit auf beiden Seiten einzeln oder in bestimmter Andrückkraftabstimmung oder in bestimmter zeitlicher Aufeinanderfolge eingesetzt. The embodiment shown enables the described shape correction of the machined workpiece surface by means of a single linearly guided pressure element, without this having to be designed to be pivotable in the manner described above. This means that shape correction is also possible with relatively simply constructed processing devices. Since the guide strips 15, 16 ensure the corresponding counterpressure even when, according to this inventive feature, only one pressure element is in the cutting insert or both work with different pressure and thus cutting effect, a shape correction can also be achieved with regard to the axial contour manually or with dimension control or regulation. The pressure elements are thus used on both sides individually or with a specific pressure force adjustment or in a specific temporal sequence.

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Die Zwischenschaltung einer elastisch nachgiebigen Schicht zwischen dem starren Körper des Andrückelementes und der mit dem Schleifband zusammenwirkenden Andrückfläche hilft dabei zweckmäßig, Andruckkraftspitzen abzumildern und die durch die Formgebung des starren Körpers vorgegebene Anpreßdruckverteilung zu glätten. Prinzipiell kann die axiale Variation des Anpreßdruckes auch ohne elastische Schichten erreicht werden, beispielsweise durch die direkt auf das Schleifband aufgedrückten Andrückelementkörper 50, 51, wobei dann deren Vorderflächen 52, 53 die Andrückfläche bilden. Es kann auch ausreichen, den axialen Mittel- oder Randbereich der Andrückflächen mit einer kleinen Stufe oder flachen Nut zu versehen, deren Tiefe sehr gering sein kann. So kann z.B. ein mehr oder weniger deutlicher "Absatz" in der bearbeiteten Werkstückfläche erzeugt werden, um bestimmte Bereiche zu beeinflussen. Statt einer um den von den Andrückflächen eingenommenen Umfang umlaufenden Kontur (Nut, Stufe, Krümmung o. dgl.) kann diese auch nur einen Teil des Umfangs einnehmen. So können z.B. an den in Umfangsrichtung liegnden Enden des Andrückelementes Bereiche in der (axialen) Mitte oder dem Rand gegenüber der zylindrischen Andrückfläche etwas vertieft sein. Dadurch wird die Bearbeitungsfläche dort verkleinert bzw. der Bearbeitungsdruck variiert.The interposition of an elastically flexible layer between the rigid body of the pressure element and the pressure surface interacting with the sanding belt helps to reduce pressure peaks and to smooth out the contact pressure distribution determined by the shape of the rigid body. In principle, the axial variation of the contact pressure can also be achieved without elastic layers, for example by the pressure element bodies 50, 51 pressed directly onto the sanding belt, with their front surfaces 52, 53 then forming the pressure surface. It can also be sufficient to provide the axial middle or edge area of the pressure surfaces with a small step or shallow groove, the depth of which can be very small. In this way, for example, a more or less distinct "step" can be created in the machined workpiece surface in order to influence certain areas. Instead of a contour (groove, step, curve, etc.) that runs around the circumference taken up by the pressure surfaces, this can also take up only part of the circumference. For example, at the ends of the pressure element that lie in the circumferential direction, areas in the (axial) center or the edge opposite the cylindrical pressure surface can be slightly recessed. This reduces the processing area there and varies the processing pressure.

Auch eine unterschiedliche Schrägstellung der Andrück- bzw. Bearbeitungsflächen gegenüber der Achsrichtung oder eine andere Unsymmetrie kann nützlich sein, um bewußt entsprechende Werkstückkonturen, z.B. Konizitäten, zu erzeugen oder abzubauen.A different inclination of the pressing or machining surfaces relative to the axial direction or another asymmetry can also be useful in order to deliberately create or reduce corresponding workpiece contours, e.g. conicities.

Ggf. kann es ausreichen, auch nur ein Andrückelement entsprechend auszubilden. Andrückelemente mit axial variierender elastischer Nachgiebigkeit der Andrückfläche können auch beiIt may be sufficient to design just one pressure element accordingly. Pressure elements with axially varying elastic compliance of the pressure surface can also be used for

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nicht erfindungsgemäßen Vorrichtungen, z.B. mit nur einem Andrückelement, vorteilhaft sein.devices not according to the invention, e.g. with only one pressure element, can be advantageous.

Die durch die Erfindung ermöglichten Vorteile kommen ganz besonders bei der Bearbeitung von exzentrisch umlaufenden Werkstückoberflächen, wie Kurbelwellen-Hubzapfen, zum Tragen, bei denen es dank der Abstützorgane möglich ist, die Massekräfte bzw. Trägheitskräfte über die Abstützorgane abzuleiten und vollständig von den Andrückelementen zu entkoppeln, die unabhängig von den Abstützorganen mit normalerweise deutlich geringerem Anpreßdruck als die Abstützorgane gegen das zu bearbeitende Werkstück andrückbar sind. Dadurch, daß die Andrückelemente vollständig von Führungsaufgaben befreit sind, können diese in der beschriebenen, variablen Weise angedrückt oder abgehoben werden, um das gewünschte Bearbeitungsergebnis schnell und mit hoher Güte zu erzielen.The advantages made possible by the invention are particularly evident in the machining of eccentrically rotating workpiece surfaces, such as crankshaft crankpins, where, thanks to the support elements, it is possible to divert the mass forces or inertia forces via the support elements and to completely decouple them from the pressing elements, which can be pressed against the workpiece to be machined independently of the support elements and normally with a significantly lower contact pressure than the support elements. Because the pressing elements are completely freed from guiding tasks, they can be pressed or lifted off in the variable manner described in order to achieve the desired machining result quickly and with high quality.

Claims

Claims Device for the fine machining of essentially cylindrical workpiece surfaces

1. Device for the fine machining of essentially cylindrical workpiece surfaces of a workpiece (1) by means of a fine machining belt, in particular for the fine machining of axially limited workpiece surfaces, such as crankshaft bearing journals, with

at least one support member (10, 11) having support areas for directly supporting the support member on the workpiece surface;

at least one pressing element (19, 20; 45, 46) supported on a support member for pressing the finishing belt (31; 43, 44) onto the workpiece surface and

Means for generating a relative movement between the workpiece surface and the finishing belt, whereby a belt guide device (30) is provided for guiding the finishing belt into and out of the area of a pressing element, which has belt guide openings (32, 33) which extend in the circumferential direction

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are arranged between a pressing element (20) and associated support areas.

2. Device according to claim 1, characterized in that belt guide openings (32, 33) are arranged in such a way that a fine machining belt that has been passed through is fed to the pressing element and/or is led away from the pressing element essentially tangentially to the workpiece surface, with belt guide openings (32, 33) preferably being aligned with one another in such a way that the fine machining belt can be fed in and out essentially without a change in direction.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a belt guide opening (32, 33) has an axial diameter which is smaller than an axial width of a finishing belt (31) to be passed through and/or of an associated pressing element (20), whereby the width of the belt guide opening is preferably between one quarter and three quarters, preferably approximately one third of the width of the finishing belt.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a tape guide opening (32, 33) has a round, in particular oval, cross-section.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a support member (10, 11) has at least one, preferably several, in particular replaceable support elements (15, 16) that can be attached to a body of the support member and that form the support regions.

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6. Device according to claim 5, characterized in that the support elements are designed as axial guide strips (15, 16).

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a support region is essentially smooth and/or non-abrasive.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a support region is provided upstream of the pressing element (19, 20; 45, 46) in the circumferential direction and a support region is provided downstream of the pressing element, wherein preferably the support regions are arranged symmetrically to the pressing element.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the support areas of a support member have a circumferential angular distance which is between 90° and 150°, in particular between 100° and 130°, preferably approximately 120°.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a pressing element forms a, preferably cylindrically curved, pressing surface (21) of a fixed predetermined shape which is adapted to the desired shape of the finished workpiece surface.

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a pressing element has a pressing surface (21; 48, 49) which encloses a circumferential angle of more than 60°, preferably between 70° and 90°, in particular approximately 80°.

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12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one pressing element has a front surface (52, 53) which has a changing contour in the axial direction, in particular with regard to diameter, effective processing area and/or elasticity, wherein preferably the front surface (52, 53) of a substantially cylindrical curvature in the circumferential direction is superimposed with a course which deviates from a course parallel to the axis of the workpiece, in particular forms a curvature in the axial direction, wherein the curvature in the axial direction optionally runs continuously and/or symmetrically to an axial central region of the front surface.

13. Device according to claim 12, characterized in that in at least one pressing element (46) the curvature runs convexly in the axial direction towards the workpiece surface and/or that in at least one pressing element (45) the curvature runs concavely in the axial direction away from the workpiece surface.

14. Device according to one of claims 12 or 13, characterized in that a layer (54, 55) made of elastically flexible material is arranged on the front surface (52, 53), the layer thickness of which varies in the axial direction, preferably continuously and/or symmetrically to a central region, the layer preferably forming a substantially cylindrical pressing surface (48, 49).

15. Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that at least one pressing element (46) with a front surface (53) convexly curved in the axial direction and at least one independent of this

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actuatable pressing element (45) with a front surface (52) which is concavely curved in the axial direction is provided.

16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a pressing element is guided on and/or in the associated support member so as to be linearly movable, preferably in such a way that it is displaceable in a direction running radially to the workpiece surface.

17. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least one preferably hydraulic actuator (23, 24) acting on the pressing element (20) and the associated support member (21) for generating a relative movement of the pressing element and the support member.

18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two pressing elements (19, 20; 45, 40) arranged offset in the circumferential direction and operable independently of one another are provided.

19. Device according to claim 18, characterized in that several support members (10, 11) evenly distributed around the circumference are provided, wherein preferably each support member is assigned at least one, preferably only one, pressing element.

20. Device according to claim 18 or 19, characterized in that two support members (10, 11) are provided which can be arranged diametrically opposite a processing axis, preferably essentially mirror-symmetrically to a mirror plane of the device.

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21. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure control is provided which is designed to generate an alternating contact pressure of at least one pressing element, in particular to generate a pulsating contact pressure.

22. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least one sensor unit (40) operable during the relative movement, designed to emit sensor signals, preferably operating in a contactless manner, for detecting the shape and/or surface condition of the machined workpiece surface.

23. Device according to claim 22, characterized in that it has a control device designed to process the sensor signal, by means of which at least one actuator (23, 24) for a pressing element can be controlled in dependence on the sensor signal.

24. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an axial movement device is provided for generating a short-stroke oscillating axial relative movement between the workpiece and a support member provided with at least one pressing element.