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WO1997043088A1 - Device for grinding-in crankshafts or the like - Google Patents

Device for grinding-in crankshafts or the like Download PDF

Info

Publication number
WO1997043088A1
WO1997043088A1 PCT/EP1997/002134 EP9702134W WO9743088A1 WO 1997043088 A1 WO1997043088 A1 WO 1997043088A1 EP 9702134 W EP9702134 W EP 9702134W WO 9743088 A1 WO9743088 A1 WO 9743088A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polishing
jaws
workpiece
diameter
finishing
Prior art date
Application number
PCT/EP1997/002134
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Lehmann
Original Assignee
Naxos-Union Schleifmittel- Und Schleifmaschinenfabrik Ag I.K.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Naxos-Union Schleifmittel- Und Schleifmaschinenfabrik Ag I.K. filed Critical Naxos-Union Schleifmittel- Und Schleifmaschinenfabrik Ag I.K.
Priority to EP97921768A priority Critical patent/EP0906173B1/en
Priority to DE59710787T priority patent/DE59710787D1/en
Publication of WO1997043088A1 publication Critical patent/WO1997043088A1/en

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36—Single-purpose machines or devices
    • B24B5/42—Single-purpose machines or devices for grinding crankshafts or crankpins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/04—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working external surfaces of revolution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B35/00—Machines or devices designed for superfinishing surfaces on work, i.e. by means of abrading blocks reciprocating with high frequency

Definitions

  • the invention relates to a device for finishing cylindrical surfaces of workpieces, for example the bearing seats of crankshafts or the like, the workpiece being rotatably supported and preferably being driven at low speed, with a plurality of jaws encompassing the workpiece surface to be machined, which extend over the circumference of the workpiece surface are distributed.
  • the seats of the center bearings and pin bearings of crankshafts are subjected to a so-called custom finish in order to achieve the surface quality of the plain bearings required in mass production in the automotive industry.
  • abrasives are pressed against the finished ground seat on a flexible belt (sanding belt) or in a ceramic bonded form (finishing stone) and polished at a slow workpiece speed of, for example, 100 revolutions per minute with the addition of cooling lubricants such as petroleum or low-viscosity oils.
  • the diameter of the barrel seat decreases slightly, but the diameter tolerance specified by finish grinding remains.
  • the roundness and ripple, the spatial geometry of the seat are not changed or only slightly changed.
  • the object of the invention is therefore to enable an excellent surface quality of the workpiece surface with a simple construction of the dimensional finishing device.
  • the jaws have a high-strength polishing material on a polishing surface and act directly on the workpiece surface, and in that the inside diameter of the polishing surface corresponds to the final diameter of the workpiece surface to be achieved.
  • the ultra-hard polishing agents enable wear-free machining of the seat surface, which ensures that the ripple and roundness from pre-machining are reduced. Since the polishing jaws directly touch the workpiece, an additional sanding belt and the necessary conveying and deflecting devices can be dispensed with. Since larger oversizes can also be ground with the device according to the invention and corrections of the surface quality, roundness and ripple as well as the diameter of the bearing seat are possible, larger deviations can be accepted during the pre-processing. This means that the finish grinding process can be omitted, so that the finishing process can be carried out directly after the pre-processing by machines that work with a defined cutting edge, such as turning broaching, turning or rotary milling.
  • Polishing material a diamond, CBN, a polycrystalline
  • Corundum or silicon carbide grain or the like since these polishing materials have sufficient hardness and low Show wear and thus ensure a sufficiently long service life.
  • the effectiveness of the dimensional finishing process is further improved without the quality of the processed surface being impaired.
  • the polishing material is preferably applied to the jaws using a molding process with hardening binders.
  • a measuring sensor for in-process monitoring of the workpiece diameter is provided on at least one jaw. Due to the long service life of the polishing jaws, they can also be used as a measuring support, so that the position of the measuring polishing jaw precisely indicates the current diameter of the seat to be polished. This enables measurement-controlled polishing via the pressure to be applied to the polishing jaw, for which, according to the invention, a device is provided for controlling the finishing process in accordance with the decreasing workpiece diameter.
  • At least one jaw can be pressed against the workpiece surface by pressurization, this jaw preferably having the measuring sensor.
  • a swiveling device for Movement of the jaws provided between an open and a closed position.
  • the jaws which cannot be pressurized and accordingly have no sensor can be pivoted against a fixed stop.
  • the diameter of the workpiece still has a small allowance compared to the finished diameter before the finish machining.
  • the jaws have the final diameter to be achieved.
  • the bending cross section of the jaws is dimensioned over its support so that a resilient expansion takes place under the pressure of the polishing jaws.
  • the jaws In order to enable the jaws to lie evenly on the workpiece surface when the dimensional finishing device is closed, they are in particular movably mounted on a jaw holder via a ball support.
  • connection of the jaws to the jaw holder can take place via springs acting on the jaws, which additionally simplifies the construction of the device.
  • a finishing tool having the jaws and the measuring device is articulated in order to ensure that the holder is free from lateral force.
  • 1A is a front view of a custom finishing tool according to the invention
  • FIG. 1B is a side view of the custom finishing tool according to FIG. 1A,
  • Fig. 3 is a representation similar to that in Fig. 2 of a second embodiment of the invention, wherein the bearing seat is gripped by two jaws, and
  • Fig. 4 is a representation of the similar to that in Figs. 2 and 3 of a third embodiment of the invention, wherein the bearing seat is encompassed by four jaws.
  • the polishing jaws 3 are flexible in the cross section of their support and have on their polishing surface 4 facing the bearing seat 2 an ultra-hard or low-wear polishing material, such as Diamond, CBN, a polycrystalline sintered grain (corundum or silicon carbide) or the like, which was preferably applied to the polishing surface 4 of the polishing jaws 3 in the molding process, ie with hardening binders.
  • the inner diameter of the circular segment-shaped polishing surfaces 4 corresponds to the desired final diameter of the bearing seat.
  • two polishing jaws 3A are, for example, via hydraulically or pneumatically operated swiveling devices 5 between an open position which enables the workpiece 2 to be inserted and removed easily from the finishing device 1 and a closed position in which the machining takes place , pivotable.
  • a defined position of the polishing jaws 3A is determined by pivoting the polishing jaws 3A against stops 13.
  • the third polishing jaw 3B can be pressurized hydraulically or pneumatically via a pressure supply line 6 and is pressed against the bearing seat 2.
  • a measuring sensor 7 is arranged on the polishing jaws 3B which can be pressurized, by means of which the decreasing diameter of the bearing seat 2 can be detected during the finishing process.
  • the dimensional finishing process can be controlled and specifically ended according to the decreasing workpiece diameter.
  • the jaws 3 are connected in an articulated manner to a jaw holder 11 by means of a ball support 10, so that they can be adapted exactly to the contour of the bearing seat 2 when it is put on.
  • the jaws 3 are held on the jaw holder 11 by means of a spring 9 which engages on projections 8 formed on the jaws 3.
  • the bending cross section of the jaws 3 is dimensioned over its support so that they are under the contact pressure against the Bearing seat 2, which has a slightly larger diameter than the desired final diameter before the finishing process, expand and adapt to the starting diameter.
  • cooling lubricants such as petroleum or low-viscosity oils, which may have fine loose abrasive grains, and is polished by the polishing jaws 3 on the workpiece surface.
  • the diameter of the bearing seat 2 decreases slightly, the jaws 3 adapting to the decreasing workpiece diameter due to their elasticity. Due to the ultra-hard and low-wear polishing material, material can be removed from the workpiece surface to a greater extent than before, whereby the surface quality, roundness, waviness and the diameter of the workpiece can be adapted to the desired quality. Due to the in-process measurement, the finishing process can be controlled precisely in accordance with the decreasing bearing seat diameter.
  • the finishing tool 1 is suspended via an articulated suspension 12 on the machine body of the dimensional finishing device (not shown in more detail) in order to ensure that the finishing tools 1 are supported without lateral force.
  • finishing tools 1 are arranged next to one another in a dimensional finishing device.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention, in which the workpiece 2 is only surrounded by two opposing polishing jaws 3.
  • a polishing jaw 3A is fixed or pivotable against a fixed stop, while the second polishing bake 3B can be pressurized and has the sensor 7.
  • the workpiece 2 is surrounded by four polishing jaws 3 evenly distributed over its circumference.
  • two polishing jaws 3A are arranged fixedly or can be pivoted against a fixed stop, while the polishing jaws 3B lying opposite them can be pressurized via pressure supply lines, not shown here.
  • a measuring sensor 7 for in-process monitoring of the bearing seat diameter can be provided on one or both polishing jaws 3B.
  • the invention thus proposes a made-to-measure finishing device in which the ultra-hard polishing materials enable targeted machining of the workpiece surfaces. Furthermore, due to the integrated measuring control, an improvement in the diameter tolerance can be achieved, because even larger oversizes can be ground due to the stability of the coating of the polishing jaws. As a result of this, larger deviations in terms of surface quality, roundness and waviness as well as the diameter can be tolerated during the preprocessing, it is possible with the help of the dimensional finishing device according to the invention to dispense with the finish grinding process that has been customary up to now. The dimensional finishing can be used directly after the pre-processing with machines that work with a defined cutting edge, that is, turning, broaching or turning. Reference symbol list:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for grinding-in cylindrical surfaces of workpieces, e.g. the bearing surfaces of crankshafts or the like, in which the workpiece (2) is arranged to rotate and can be driven at low speed. The device has a plurality of clamps (3A, 3B) surrounding the surfaces of the workpieces to be machined and distributed regularly about the circumference of said surfaces. In order to facilitate correct and high-precision machining of the workpiece surfaces with a simple machine structure, according to the invention the clamps (3A, 3B) have a high-strength polishing material on a polishing surface (4) and operate directly on the workpiece surface and the inside diameter of the polishing surface (4) corresponds to the final diameter of said surface.

Description

Vorrichtung zum Maßfinishen von Kurbelwellen oder dergleichen WerkstückenDevice for the finishing of crankshafts or similar workpieces
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Maßfinishen zylindrischer Oberflächen von Werkstücken, beispielsweise der Lagersitze von Kurbelwellen oder dergleichen, wobei das Werkstück drehbar gelagert und vorzugsweise mit niedriger Drehzahl antreibbar ist, mit einer Mehrzahl von die zu bearbeitende Werkstückoberfläche umgreifenden Backen, die über den Umfang der Werkstückoberfläche verteilt angeordnet sind.The invention relates to a device for finishing cylindrical surfaces of workpieces, for example the bearing seats of crankshafts or the like, the workpiece being rotatably supported and preferably being driven at low speed, with a plurality of jaws encompassing the workpiece surface to be machined, which extend over the circumference of the workpiece surface are distributed.
Im Anschluß an das Fertigschleifen werden die Laufsitze der Mittellager und Hublager von Kurbelwellen einem sogenannten Maßfinishen unterworfen, um die bei der Massenfertigung in der Automobilindustrie geforderte Oberflächengüte der Gleitlager zu erreichen. Hierzu werden Schleifmittel auf flexiblen Band (Schleifband) oder in keramisch gebundener Form (Finishstein) gegen den fertiggeschliffenen Laufsitz gedrückt und dieser bei langsamer Werkstückdrehzahl von beispielsweise 100 Umdrehungen pro Minute unter Zugabe von Kühlschmiermitteln wie Petroleum oder dünnflüssigen Ölen poliert. Durch das Maßfinishen läßt sich die Oberflächengüte des Fertigschleifens von beispiels¬ weise Rz = 3 μm auf Werte von Rz = 1 μm verbessern. Hierbei nimmt der Durchmesser des Laufsitzes leicht ab, die vom Fertigschleifen vorgegebene Durchmessertoleranz bleibt jedoch bestehen. Die Rundheit und Welligkeit, die Raumgeometrie des Sitzes, werden nicht oder nur unwesentlich verändert.Following the finish grinding, the seats of the center bearings and pin bearings of crankshafts are subjected to a so-called custom finish in order to achieve the surface quality of the plain bearings required in mass production in the automotive industry. For this purpose, abrasives are pressed against the finished ground seat on a flexible belt (sanding belt) or in a ceramic bonded form (finishing stone) and polished at a slow workpiece speed of, for example, 100 revolutions per minute with the addition of cooling lubricants such as petroleum or low-viscosity oils. The surface finish of the finish grinding can be improved from, for example, R z = 3 μm to values of R z = 1 μm by the dimensional finishing. Here, the diameter of the barrel seat decreases slightly, but the diameter tolerance specified by finish grinding remains. The roundness and ripple, the spatial geometry of the seat, are not changed or only slightly changed.
Aus der US 4,682,444 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Maßfinishen bekannt, bei dem ein im wesentlichen unkom- pressibles Schleifband über an den gewünschten Enddurchmesser des Laufsitzes angepaßte Andrückelemente gegen den Laufsitz gepreßt wird. Durch gezielte Materialabnahme läßt sich die Rundheit und Welligkeit des Laufsitzes gegenüber der vom Fertigschleifen vorgegebenen Qualität verbessern, die Anordnung des zur Vermeidung einer Abnutzung der Andrück¬ elemente zwischengeschalteten Schleifbandes bedingt jedoch einen relativ komplizierten Aufbau der Maschine.From US 4,682,444 a method and a device for dimensional finishing is known, in which an essentially incompressible grinding belt is pressed against the running seat by means of pressing elements adapted to the desired final diameter of the running seat. The roundness and ripple of the barrel seat can be compared to that of the Finishing grinding improves the specified quality, but the arrangement of the grinding belt interposed to avoid wear of the pressing elements requires a relatively complicated construction of the machine.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine hervorragende Oberflächenqualität der Werkstückoberfläche bei einfachem Aufbau der Maßfinishvorrichtung zu ermöglichen.The object of the invention is therefore to enable an excellent surface quality of the workpiece surface with a simple construction of the dimensional finishing device.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Backen auf einer Polierfläche ein hochfestes Poliermaterial aufweisen und direkt an der Werkstückoberfläche angreifen, und daß der Innendurchmesser der Polierfläche dem zu erzielenden Enddurchmesser der Werkstückoberfläche entspricht. Die ultraharten Poliermittel ermöglichen ein verschleißfreies Bearbeiten der Sitzoberfläche, wodurch ein Abbau der Welligkeit und der Rundheit aus der Vorbearbeitung sichergestellt wird. Da die Polierbacken direkt an dem Werkstück angreifen, kann auf ein zusätzliches Schleifband und die hierfür erforderlichen Förder- und Umlenkeinrichtungen verzichtet werden. Da mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch größere Aufmaße abgeschliffen werden können und dadurch Korrekturen der Oberflächengüte, Rundheit und Welligkeit sowie des Durchmessers des Lagersitzes möglich sind, können bei der Vorbearbeitung größere Abweichungen in Kauf genommen werden. Dies ermöglicht den Wegfall des FertigschleifVorgangs, so daß die Maßfinishendbearbeitung direkt im Anschluß an die Vorbearbeitung durch Maschinen, die mit definierter Schneide arbeiten, wie Drehräumen, Drehen oder Drehfräsen, durchgeführt werden kann.This object is essentially achieved with the invention in that the jaws have a high-strength polishing material on a polishing surface and act directly on the workpiece surface, and in that the inside diameter of the polishing surface corresponds to the final diameter of the workpiece surface to be achieved. The ultra-hard polishing agents enable wear-free machining of the seat surface, which ensures that the ripple and roundness from pre-machining are reduced. Since the polishing jaws directly touch the workpiece, an additional sanding belt and the necessary conveying and deflecting devices can be dispensed with. Since larger oversizes can also be ground with the device according to the invention and corrections of the surface quality, roundness and ripple as well as the diameter of the bearing seat are possible, larger deviations can be accepted during the pre-processing. This means that the finish grinding process can be omitted, so that the finishing process can be carried out directly after the pre-processing by machines that work with a defined cutting edge, such as turning broaching, turning or rotary milling.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dasAccording to a preferred embodiment of the invention, this is
Poliermaterial ein Diamant-, CBN-, ein polykristallinesPolishing material a diamond, CBN, a polycrystalline
Korund- oder Siliziumkarbidkorn oder dergleichen, da diese Poliermaterialien eine ausreichende Härte und geringen Verschleiß aufweisen und damit eine ausreichend lange Standzeit gewährleisten. Durch Zuführen von losem, feinkörni¬ gem Schleifkorn, bspw. Korund, gemischt mit dem Kühlschmier¬ mittel, bspw. Petroleum, wird die Effektivität des Maßfinish- Vorgangs weiter verbessert, ohne daß die Qualität der bearbeiteten Oberfläche beeinträchtigt würde.Corundum or silicon carbide grain or the like, since these polishing materials have sufficient hardness and low Show wear and thus ensure a sufficiently long service life. By adding loose, fine-grained abrasive grain, for example corundum, mixed with the cooling lubricant, for example petroleum, the effectiveness of the dimensional finishing process is further improved without the quality of the processed surface being impaired.
Um sicherzustellen, daß die Polierbacken exakt den gewünschten Enddurchmesser des zu bearbeitenden Lagersitzes aufweisen, ist das Poliermaterial vorzugsweise über ein Abformverfahren mit aushärtenden Bindemitteln auf die Backen aufgebracht.In order to ensure that the polishing jaws have exactly the desired final diameter of the bearing seat to be machined, the polishing material is preferably applied to the jaws using a molding process with hardening binders.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an wenigstens einem Backen ein Meßaufnehmer zur In-Prozeß- Überwachung des Werkstückdurchmessers vorgesehen. Aufgrund der hohen Standzeit der Polierbacken können diese auch als Meßauflage verwendet werden, so daß die Stellung des Me߬ polierbackens genau den aktuellen Durchmesser des zu polieren¬ den Sitzes anzeigt. Dies ermöglicht ein meßgesteuertes Polieren über den zu beaufschlagenden Andruck des Polierbak- kens, wofür erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Steuerung des Finishvorgangs entsprechend des abnehmenden Werkstückdurch¬ messers vorgesehen ist.In a particularly preferred embodiment of the invention, a measuring sensor for in-process monitoring of the workpiece diameter is provided on at least one jaw. Due to the long service life of the polishing jaws, they can also be used as a measuring support, so that the position of the measuring polishing jaw precisely indicates the current diameter of the seat to be polished. This enables measurement-controlled polishing via the pressure to be applied to the polishing jaw, for which, according to the invention, a device is provided for controlling the finishing process in accordance with the decreasing workpiece diameter.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, zwei bis vier, insbesondere drei Backen gleichmäßig über den Umfang der Werkstückoberfläche zu verteilen. Hierbei ist erfindungsgemäß wenigstens ein Backen durch Druckbeaufschlagung gegen die Werkstückoberfläche preßbar, wobei dieser Backen vorzugsweise den Meßaufnehmer aufweist.It has proven advantageous to distribute two to four, in particular three, jaws evenly over the circumference of the workpiece surface. Here, according to the invention, at least one jaw can be pressed against the workpiece surface by pressurization, this jaw preferably having the measuring sensor.
Um ein einfaches Beladen der Finishvorrichtung bzw. eine Entnahme des bearbeiteten Werkstücks zu ermöglichen, ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung eine Schwenkvorrichtung zum Bewegen der Backen zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung vorgesehen.In order to enable easy loading of the finishing device or removal of the machined workpiece, in one embodiment of the invention a swiveling device for Movement of the jaws provided between an open and a closed position.
Um hierbei eine definierte Lage des Werkstücks zu gewähr- leisten, die als Grundlage für die In-Prozeß-Messung dient, sind die nicht mit Druck beaufschlagbaren und demgemäß keinen Meßaufnehmer aufweisenden Backen gegen einen festen Anschlag schwenkbar.In order to ensure a defined position of the workpiece, which serves as the basis for the in-process measurement, the jaws which cannot be pressurized and accordingly have no sensor can be pivoted against a fixed stop.
Der Durchmesser des Werkstücks hat vor der Maßfinishbearbei¬ tung noch ein geringes Aufmaß gegenüber dem Fertigdurchmesser. Die Backen weisen dagegen den zu erzielenden Enddurchmesser auf. Um auch zu Beginn der Maßfinishbearbeitung einen gleichmäßigen Andruck der Polierfläche der Backen zu gewähr- leisten, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung der Biegequerschnitt der Backen über seine Auflage so bemessen, daß unter dem Andruck der Polierbacken eine federnde Aufwei¬ tung erfolgt.The diameter of the workpiece still has a small allowance compared to the finished diameter before the finish machining. In contrast, the jaws have the final diameter to be achieved. In order to ensure even pressure on the polishing surface of the jaws even at the beginning of the finishing process, in a further development of the invention the bending cross section of the jaws is dimensioned over its support so that a resilient expansion takes place under the pressure of the polishing jaws.
Um es den Backen zu ermöglichen, sich beim Schließen der Maßfinishvorrichtung gleichmäßig an die Werkstückoberfläche anzulegen, sind sie insbesondere über eine Kugelauflage beweglich an einer Backenhalterung gelagert.In order to enable the jaws to lie evenly on the workpiece surface when the dimensional finishing device is closed, they are in particular movably mounted on a jaw holder via a ball support.
Die Verbindung der Backen mit der Backenhalterung kann hierbei über an den Backen angreifende Federn erfolgen, was den Aufbau der Vorrichtung zusätzlich vereinfacht.The connection of the jaws to the jaw holder can take place via springs acting on the jaws, which additionally simplifies the construction of the device.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein die Backen und die Meßeinrichtung aufweisendes Finishwerkzeug gelenkig aufgehängt, um eine querkraftfreie Halterung zu gewährleisten.In a further embodiment of the invention, a finishing tool having the jaws and the measuring device is articulated in order to ensure that the holder is free from lateral force.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Further developments, advantages and possible uses of the invention also result from the following description of exemplary embodiments and the drawing. All of the described and / or illustrated features, alone or in any combination, form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their relationship.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 A eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Maß- finishwerkzeuges,1A is a front view of a custom finishing tool according to the invention,
Fig. 1 B eine Seitenansicht des Maßfinishwerkzeugs gemäß Fig. 1A,1B is a side view of the custom finishing tool according to FIG. 1A,
Fig. 2 eine Detaildarstellung eineε von drei Backen umgriffenen Lagersitzes,2 shows a detailed illustration of a bearing seat encompassed by three jaws,
Fig. 3 eine Darstellung ähnlich der in Fig. 2 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Lagersitz von zwei Backen umgriffen wird, undFig. 3 is a representation similar to that in Fig. 2 of a second embodiment of the invention, wherein the bearing seat is gripped by two jaws, and
Fig. 4 eine Darstellung der ähnlich der in den Fig. 2 und 3 einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Lagersitz von vier Backen umgriffen wird.Fig. 4 is a representation of the similar to that in Figs. 2 and 3 of a third embodiment of the invention, wherein the bearing seat is encompassed by four jaws.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Maßfinishwerkzeug 1 einer Maßfinishvorrichtung zur Bearbeitung von zylindrischen Werkstücken, insbesondere der Lagersitze 2 der Mittel- und Hublager von Kurbelwellen (in Fig. 1 A ist die Kurbelwelle gestrichelt dargestellt), weist drei gleichmäßig über den Umfang des Lagersitzes 2 verteilte Polierbacken 3 auf.The dimensional finishing tool 1 shown in FIGS. 1 and 2 of a custom finishing device for machining cylindrical workpieces, in particular the bearing seats 2 of the central and pin bearings of crankshafts (in FIG. 1A, the crankshaft is shown in broken lines), has three evenly over the circumference of the Bearing seat 2 distributed polishing jaws 3.
Die Polierbacken 3 sind im Querschnitt ihrer Auflage flexibel und weisen auf ihrer dem Lagersitz 2 zugewandten Polierfläche 4 ein ultrahartes oder verschleißarmes Poliermaterial, wie Diamant-, CBN-, ein polykristallines Sinterkorn (Korund oder Siliziumkarbid) oder dergleichen auf, das vorzugsweise im Abformverfahren, d.h. mit aushärtenden Bindemitteln auf die Polierfläche 4 der Polierbacken 3 aufgebracht wurde. Der Innendurchmesser der kreissegmentförmigen Polierflächen 4 entspricht dem gewünschten Enddurchmesser des Lagersitzes.The polishing jaws 3 are flexible in the cross section of their support and have on their polishing surface 4 facing the bearing seat 2 an ultra-hard or low-wear polishing material, such as Diamond, CBN, a polycrystalline sintered grain (corundum or silicon carbide) or the like, which was preferably applied to the polishing surface 4 of the polishing jaws 3 in the molding process, ie with hardening binders. The inner diameter of the circular segment-shaped polishing surfaces 4 corresponds to the desired final diameter of the bearing seat.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind zwei Polierbacken 3A über beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch betriebene Schwenkvorrichtungen 5 zwischen einer Öffnungsstellung, die ein leichtes Einlegen und Entnehmen des Werkstücks 2 aus der Finishvorrichtung 1 ermöglicht und einer Schließstellung, in der die Bearbeitung erfolgt, verschwenk¬ bar. Hierbei wird eine definierte Position der Polierbacken 3A dadurch festgelegt, daß die Polierbacken 3A gegen Anschläge 13 geschwenkt werden.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, two polishing jaws 3A are, for example, via hydraulically or pneumatically operated swiveling devices 5 between an open position which enables the workpiece 2 to be inserted and removed easily from the finishing device 1 and a closed position in which the machining takes place , pivotable. Here, a defined position of the polishing jaws 3A is determined by pivoting the polishing jaws 3A against stops 13.
Der dritte Polierbacken 3B ist über eine Druckzufuhrleitung 6 hydraulisch oder pneumatisch mit Druck beaufschlagbar und wird gegen den Lagersitz 2 gepreßt. An dem mit Druck beauf¬ schlagbaren Polierbacken 3B ist ein Meßaufnehmer 7 angeordnet, über den der abnehmende Durchmesser des Lagersitzes 2 während der Maßfinishbearbeitung erfaßbar ist. Über eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung kann der Maßfinishvorgang entsprechend dem abnehmenden Werkstückdurchmesser gesteuert und gezielt beendet werden.The third polishing jaw 3B can be pressurized hydraulically or pneumatically via a pressure supply line 6 and is pressed against the bearing seat 2. A measuring sensor 7 is arranged on the polishing jaws 3B which can be pressurized, by means of which the decreasing diameter of the bearing seat 2 can be detected during the finishing process. Using a control device, not shown, the dimensional finishing process can be controlled and specifically ended according to the decreasing workpiece diameter.
Wie insbesondere aus Fig. 2 deutlich wird, sind die Backen 3 über eine Kugelauflage 10 gelenkig mit einer Backenhalterung 11 verbunden, so daß sie sich beim Anlegen an den Lagersitz 2 exakt an dessen Kontur anpassen können. Die Halterung der Backen 3 an der Backenhalterung 11 erfolgt über eine Feder 9, die an an den Backen 3 ausgebildeten Vorsprüngen 8 angreift. Der Biegequerschnitt der Backen 3 ist über seine Auflage so bemessen, daß sie sich unter dem Anpreßdruck gegen den Lagersitz 2, der vor der Maßfinishbearbeitung einen etwas größeren Durchmesser aufweist als der gewünschte Enddurch¬ messer, federnd aufweiten und an den Ausgangsdurchmesser anpassen. Während des Finishvorgangs, bei dem das Werkstück unter Zugabe von ggf. mit feinem losen Schleifkörn versetzten Kühlschmiermitteln, wie Petroleum oder dünnflüssigen Ölen, mit langsamer Drehzahl (ca. 100 U/min) gedreht und durch die an der Werkstückoberfläche anliegenden Polierbacken 3 poliert wird, nimmt der Durchmesser des Lagersitzes 2 geringfügig ab, wobei sich die Backen 3 aufgrund ihrer Elastizität dem abnehmenden Werkstückdurchmesser anpassen. Aufgrund des ultraharten und verschleißarmen Poliermaterials kann Material in größerem Maß als bisher von der Werkstückoberfläche abgetragen werden, wodurch die Oberflächengüte, Rundheit, Welligkeit und der Durchmesser des Werkstücks der gewünschten Qualität angepaßt werden können. Aufgrund der In-Prozeß- Messung kann der Finishvorgang genau entsprechend dem abnehmenden Lagersitzdurchmesser gesteuert werden.As is particularly clear from FIG. 2, the jaws 3 are connected in an articulated manner to a jaw holder 11 by means of a ball support 10, so that they can be adapted exactly to the contour of the bearing seat 2 when it is put on. The jaws 3 are held on the jaw holder 11 by means of a spring 9 which engages on projections 8 formed on the jaws 3. The bending cross section of the jaws 3 is dimensioned over its support so that they are under the contact pressure against the Bearing seat 2, which has a slightly larger diameter than the desired final diameter before the finishing process, expand and adapt to the starting diameter. During the finishing process, in which the workpiece is rotated at a slow speed (approx. 100 rpm) with the addition of cooling lubricants, such as petroleum or low-viscosity oils, which may have fine loose abrasive grains, and is polished by the polishing jaws 3 on the workpiece surface. the diameter of the bearing seat 2 decreases slightly, the jaws 3 adapting to the decreasing workpiece diameter due to their elasticity. Due to the ultra-hard and low-wear polishing material, material can be removed from the workpiece surface to a greater extent than before, whereby the surface quality, roundness, waviness and the diameter of the workpiece can be adapted to the desired quality. Due to the in-process measurement, the finishing process can be controlled precisely in accordance with the decreasing bearing seat diameter.
Das Finishwerkzeug 1 ist über eine gelenkige Aufhängung 12 an dem nicht näher dargestellten Maschinenkörper der Maßfinish¬ vorrichtung aufgehängt, um eine querkraftfreie Lagerung der Finishwerkzeuge 1 zu gewährleisten.The finishing tool 1 is suspended via an articulated suspension 12 on the machine body of the dimensional finishing device (not shown in more detail) in order to ensure that the finishing tools 1 are supported without lateral force.
Um eine gleichzeitige Bearbeitung aller Mittel- und Hublager¬ sitze einer Kurbelwelle zu ermöglichen, sind in einer Maßfinishvorrichtung eine Vielzahl von Finishwerkzeugen 1 nebeneinander angeordnet.In order to enable simultaneous machining of all center and pin bearing seats of a crankshaft, a large number of finishing tools 1 are arranged next to one another in a dimensional finishing device.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der das Werkstück 2 lediglich von zwei einander gegenüberliegenden Polierbacken 3 umgeben ist. Hierbei ist ein Polierbacken 3A fest angeordnet bzw. gegen einen festen Anschlag schwenkbar, während der zweite Polier- backen 3B mit Druck beaufschlagbar iεt und den Meßaufnehmer 7 aufweist.3 shows a further embodiment of the invention, in which the workpiece 2 is only surrounded by two opposing polishing jaws 3. Here, a polishing jaw 3A is fixed or pivotable against a fixed stop, while the second polishing bake 3B can be pressurized and has the sensor 7.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform wird das Werkstück 2 von vier gleichmäßig über seinen Umfang verteilten Polierbacken 3 umgeben. Hierbei sind zwei Polierbacken 3A fest angeordnet bzw. gegen einen festen Anschlag schwenkbar, während die diesen gegenüberliegenden Polierbacken 3B über hier nicht dargestellte Druckzufuhrleitungen mit Druck beaufschlagbar sind. An einem oder beiden Polierbacken 3B kann ein Meßaufnehmer 7 zur In-Prozeß-Überwachung des Lagersitz¬ durchmessers vorgesehen sein.In the embodiment shown in FIG. 4, the workpiece 2 is surrounded by four polishing jaws 3 evenly distributed over its circumference. In this case, two polishing jaws 3A are arranged fixedly or can be pivoted against a fixed stop, while the polishing jaws 3B lying opposite them can be pressurized via pressure supply lines, not shown here. A measuring sensor 7 for in-process monitoring of the bearing seat diameter can be provided on one or both polishing jaws 3B.
Mit der Erfindung wird somit eine Maßfinishvorrichtung vorgeschlagen, bei der durch die ultraharten Poliermaterialien eine gezielte Bearbeitung der Werkstückoberflächen möglich ist. Ferner ist aufgrund der integrierten Meßsteuerung eine Verbesserung der Durchmessertoleranz erreichbar, weil durch die Standfestigkeit des Belages der Polierbacken auch größere Aufmaße abgeschliffen werden können. Da infolgedessen bei der Vorbearbeitung größere Abweichungen hinsichtlich Ober¬ flächengüte, Rundheit und Welligkeit sowie des Durchmessers tolerierbar sind, ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßfinishvorrichtung möglich, auf den bisher üblichen FertigschleifVorgang zu verzichten. Das Maßfinishen kann direkt nach dem Vorbearbeiten mit Maschinen, die mit de¬ finierter Schneide arbeiten, also einem Drehräumen, Drehen oder Drehfräsen, eingesetzt werden. Bezugszeicheniiste :The invention thus proposes a made-to-measure finishing device in which the ultra-hard polishing materials enable targeted machining of the workpiece surfaces. Furthermore, due to the integrated measuring control, an improvement in the diameter tolerance can be achieved, because even larger oversizes can be ground due to the stability of the coating of the polishing jaws. As a result of this, larger deviations in terms of surface quality, roundness and waviness as well as the diameter can be tolerated during the preprocessing, it is possible with the help of the dimensional finishing device according to the invention to dispense with the finish grinding process that has been customary up to now. The dimensional finishing can be used directly after the pre-processing with machines that work with a defined cutting edge, that is, turning, broaching or turning. Reference symbol list:
1 Finishwerkzeug1 finishing tool
2 Lagersitz2 bearing seat
3A, B Polierbacken3A, B polishing jaws
4 Polierfläche4 polishing surface
5 Schwenkvorrichtung5 swivel device
6 Druckzufuhrleitung6 pressure supply line
7 Meßaufnehmer7 sensors
8 Vorsprung8 head start
9 Feder9 spring
10 Kugelauflage10 ball support
11 Backenhalterung11 jaw holder
12 Aufhängung12 suspension
13 Anεchläge 13 stops

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Vorrichtung zum Maßfinishen zylindrischer Oberflächen von Werkstücken, beispielsweise der Lagersitze (2) von Kurbelwel- len oder dergleichen, wobei das Werkstück (2) drehbar gelagert und vorzugsweise mit niedriger Drehzahl antreibbar ist, mit einer Mehrzahl von die zu bearbeitende Werkstückoberfläche umgreifenden Backen (3A, 3B), die über den Umfang der Werkstückoberfläche verteilt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (3A, 3B) auf einer Polierfläche (4) ein hochfestes Poliermaterial aufweisen und direkt an der Oberfläche des Werkstücks (2) angreifen, und daß der Innen¬ durchmesser der Polierfläche (4) dem zu erzielenden Enddurch¬ messer des Werkstücks (2) entspricht.1. Device for the dimensional finishing of cylindrical surfaces of workpieces, for example the bearing seats (2) of crankshafts or the like, the workpiece (2) being rotatably mounted and preferably being drivable at a low speed, with a plurality of jaws encompassing the workpiece surface to be machined ( 3A, 3B) which are arranged distributed over the circumference of the workpiece surface, characterized in that the jaws (3A, 3B) have a high-strength polishing material on a polishing surface (4) and act directly on the surface of the workpiece (2), and in that the inside diameter of the polishing surface (4) corresponds to the final diameter of the workpiece (2) to be achieved.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Poliermaterial ein Diamant-, CBN-, ein polykristallines Sinterkorn, wie Korund- oder Siliziumkarbidkorn, oder dergleichen ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the polishing material is a diamond, CBN, a polycrystalline sintered grain, such as corundum or silicon carbide grain, or the like.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Poliermaterial über ein Abformverfahren mit aushärtenden Bindemitteln auf die Polierbacken (3A, 3B) aufgebracht ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that the polishing material is applied to the polishing jaws (3A, 3B) via a molding process with hardening binders.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Polierbacken (3B) ein Meßaufnehmer (7) zur In-Prozeß-Überwachung des Werkstückdurch¬ messers vorgesehen ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a measuring sensor (7) for in-process monitoring of the workpiece diameter is provided on at least one polishing jaw (3B).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Steuerung des Finishvorgangs entsprechend dem abnehmenden Werkstückdurchmesser. 5. The device according to claim 4, characterized by a device for controlling the finishing process according to the decreasing workpiece diameter.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis vier, vorzugsweise drei Polier¬ backen (3A, 3B) gleichmäßig über den Umfang der Werkstückober¬ fläche verteilt angeordnet sind.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that two to four, preferably three polishing jaws (3A, 3B) are arranged distributed uniformly over the circumference of the workpiece surface.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Polierbacken (3B) durch Druckbeaufschlagung gegen die Werkstückoberfläche preßbar ist.7. The device according to claim 6, characterized in that at least one polishing jaw (3B) can be pressed against the workpiece surface by pressurization.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der mit Druck beaufschlagbare Polierbacken (3) den Meßaufnehmer (7) aufweist.8. The device according to claim 4 and 7, characterized gekenn¬ characterized in that the pressurizable polishing jaws (3) has the sensor (7).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn- zeichnet durch eine Schwenkvorrichtung (5) zum Bewegen der9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized by a pivoting device (5) for moving the
Polierbacken (3A) zwischen einer Öffnungs- und einer Schlie߬ stellung.Polishing jaws (3A) between an open and a closed position.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit Druck beaufschlagbaren Polierbacken (3A) gegen einen festen Anschlag schwenkbar sind.10. The device according to claim 9, characterized in that the non-pressurizable polishing jaws (3A) are pivotable against a fixed stop.
11. Vorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Polierbacken (3A, 3B) über ihre Auflage flexibel sind und sich dem Ausgangsdurchmesser des Werkstücks (2) anpassen.11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the polishing jaws (3A, 3B) are flexible over their support and adapt to the initial diameter of the workpiece (2).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Polierbacken (3A, 3B) beweglich, insbesondere über eine Kugelauflage (10) an einer Backenhalte¬ rung (11) gelagert sind.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the polishing jaws (3A, 3B) are movable, in particular via a ball support (10) on a jaw holder (11).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Polierbacken (3A, 3B) über Federn (9) an der Backenhalte- rung (11) gehalten werden. 13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the polishing jaws (3A, 3B) are held on the jaw holder (11) via springs (9).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekenn¬ zeichnet durch eine gelenkige Aufhängung (12) von die Polierbacken (3A, 3B) und die Meßeinrichtung (7) aufweisenden Finishwerkzeugen ( 1) . 14. Device according to one of claims 1 to 13, gekenn¬ characterized by an articulated suspension (12) of the polishing jaws (3A, 3B) and the measuring device (7) having finishing tools (1).
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