DE102022212676A1 - Finishing process, finishing machine and finishing head - Google Patents

Abstract

Bei einem Finishverfahren zur Finishbearbeitung eines Werkstücks (100), das eine um eine Werkstückachse (112) herum verlaufende Mantelfläche (114) und wenigstens eine finishend zu bearbeitende Stirnfläche (115) aufweist, wird das Werkstück zur Durchführung einer Finishbearbeitung um die Werkstückachse rotiert und die Stirnfläche wird mittels eines ersten Finishwerkzeugs bearbeitet, welches an die Stirnfläche angedrückt und in eine quer zur Werkstückachse verlaufende erste Oszillationsbewegung versetzt wird. Dabei wird ein Werkstück bearbeitet, bei dem die Mantelfläche und die Stirnfläche in einem Übergangsbereich ineinander übergehen und die Stirnfläche (115) wenigstens in einem an den Übergangsbereich angrenzenden, ringförmigen Außenabschnitt (119) eine in Radialrichtung gewölbte Kontur aufweist derart, dass ein Winkel zwischen der Werkstückachse und einer lokalen Oberflächennormale (N) der Stirnfläche in radialer Richtung variiert. Zum Finishen wird ein erstes Finishwerkzeug verwendet, das einen Andrückschuh (230) aufweist, der ein Finishband (210) an die Stirnfläche andrückt, wobei der Andrückschuh um eine Schwenkachse (235) schwenkbeweglich ist und bei Änderung einer radialen Position einer Eingriffszone zwischen Finishband und Stirnfläche der gewölbten Kontur der Stirnfläche unter Veränderung der Schwenklage folgt.In a finishing method for finish machining a workpiece (100) which has a lateral surface (114) running around a workpiece axis (112) and at least one end face (115) to be finished, the workpiece is rotated around the workpiece axis to carry out finish machining and the end face is machined by means of a first finishing tool which is pressed against the end face and set in a first oscillating movement running transversely to the workpiece axis. In this process, a workpiece is machined in which the lateral surface and the end face merge into one another in a transition region and the end face (115) has a contour curved in the radial direction at least in an annular outer section (119) adjacent to the transition region such that an angle between the workpiece axis and a local surface normal (N) of the end face varies in the radial direction. For finishing, a first finishing tool is used which has a pressure shoe (230) which presses a finishing belt (210) onto the end face, wherein the pressure shoe is pivotable about a pivot axis (235) and, when a radial position of an engagement zone between the finishing belt and the end face changes, follows the curved contour of the end face while changing the pivot position.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKFIELD OF APPLICATION AND STATE OF THE ART

Die Erfindung betrifft ein Finishverfahren sowie eine Finishmaschine zur Finishbearbeitung eines Werkstücks, das eine um eine Werkstückachse herum verlaufende Mantelfläche und wenigstens eine finishend zu bearbeitende Stirnfläche aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen zur Durchführung des Finishverfahrens an der Finishmaschine verwendbaren Finishkopf.The invention relates to a finishing method and a finishing machine for finishing a workpiece which has a peripheral surface extending around a workpiece axis and at least one end face to be finished. The invention further relates to a finishing head which can be used to carry out the finishing method on the finishing machine.

Das Finishen, das auch als Superfinishen bezeichnet wird, ist ein spanendes Feinbearbeitungsverfahren mit unbestimmten Schneiden. Durch Finishen können Werkstückoberflächen an Werkstücken zur Erzeugung einer gewünschten Oberflächenfeinstruktur bearbeitet werden. Bei der Finishbearbeitung wird das Werkstück um seine Werkstückachse gedreht. Gleichzeitig wird eine mit gebundenen Schneidkörnern versehene abrasive Arbeitsfläche eines Finishwerkzeugs an die zu bearbeitende Werkstückoberfläche angedrückt. Durch die Werkstückrotation wird ein Beitrag zur Erzeugung der für den Materialabtrag erforderlichen Schnittgeschwindigkeit geleistet. In der Regel wird gleichzeitig eine parallel zur Werkstückoberfläche oszillierende Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem an der Werkstückoberfläche anliegenden Finish-Werkzeug erzeugt. Durch die Kombination der Rotationsbewegung des Werkstückes und der überlagerten Oszillationsbewegung kann ein so genanntes Kreuzschliffmuster erzeugt werden. Mithilfe des Superfinishen bearbeitete Werkstückoberflächen sind z.B. als Laufflächen für Gleitlager oder Wälzlager oder als Oberflächen an Wälzkörpern für Wälzlager besonders geeignet.Finishing, also known as superfinishing, is a machining process with indeterminate cutting edges. Finishing can be used to machine workpiece surfaces to produce a desired fine surface structure. During finishing, the workpiece is rotated around its workpiece axis. At the same time, an abrasive working surface of a finishing tool, provided with bonded cutting grains, is pressed against the workpiece surface to be machined. The workpiece rotation contributes to generating the cutting speed required for material removal. As a rule, a relative movement oscillating parallel to the workpiece surface is generated at the same time between the workpiece and the finishing tool resting on the workpiece surface. By combining the rotational movement of the workpiece and the superimposed oscillation movement, a so-called cross-grinding pattern can be created. Workpiece surfaces machined using superfinishing are particularly suitable, for example, as running surfaces for plain bearings or roller bearings or as surfaces on rolling elements for roller bearings.

Im Unterschied zum Schleifen ist das Finishen ein thermisch neutrales Bearbeitungsverfahren, bei dem keine mit Mikrorissen durchsetzte oder durch Oberflächenspannungen beeinträchtigte Weichhaut entsteht. Das Finishen wird häufig nach einem Schleifprozess als letztes spanabhebendes Bearbeitungsverfahren einer Prozesskette eingesetzt, um die Weichhaut zu entfernen, die ursprüngliche Gefügestruktur wieder freizulegen, den Traganteil der aufgerauten Oberflächenstruktur zu erhöhen und die Bauteilgeometrie bezüglich Rundheit und kurzwelligen Fehlern in Axialrichtung und Umfangsrichtung zu verbessern.In contrast to grinding, finishing is a thermally neutral processing method that does not produce a soft skin riddled with microcracks or impaired by surface tension. Finishing is often used after a grinding process as the last machining method in a process chain to remove the soft skin, expose the original microstructure, increase the load-bearing portion of the roughened surface structure and improve the component geometry in terms of roundness and short-wave errors in the axial and circumferential directions.

In vielen Fällen werden in einer Finishmaschine nur Umfangsflächen bzw. Mantelflächen von Werkstücken finishend bearbeitet. Es kann auch sein, dass eine Finishmaschine ausschließlich für die finishende Stirnbearbeitung einer oder mehrerer Stirnflächen eingerichtet ist. Es gibt auch Bearbeitungsaufgaben, bei denen mit einer Finishmaschine in einer Aufspannung sowohl wenigstens eine Mantelfläche (Umfangsfläche) als auch wenigstens eine Stirnseite eines Werkstücks finishend bearbeitet werden sollen.In many cases, only the peripheral surfaces or lateral surfaces of workpieces are finished in a finishing machine. It can also be the case that a finishing machine is set up exclusively for the finishing face machining of one or more end faces. There are also machining tasks in which both at least one lateral surface (peripheral surface) and at least one end face of a workpiece are to be finished in one setup using a finishing machine.

Die DE 10 2020 134 461 A1 beschreibt eine Finishbearbeitungsvorrichtung, mit welcher eine flexible Finishbearbeitung unterschiedlich geformter Werkstücke möglich sein soll. Beschrieben ist unter anderem die Finishbearbeitung einer tonnenförmigen Rolle an der Umfangsfläche, an den ebenen Stirnseiten und am dazwischen liegenden, abgerundeter Übergangsbereich (siehe 8 bis 10).The EN 10 2020 134 461 A1 describes a finishing device with which a flexible finishing of differently shaped workpieces is possible. Among other things, the finishing of a barrel-shaped roller on the peripheral surface, on the flat front sides and on the rounded transition area in between is described (see 8 to 10 ).

Die Patentschrift US 3,021,648 offenbart ein Finishbearbeitungssystem, mit dem ein Werkstück in Form einer Lagerrolle mit konischer Mantelfläche finishend bearbeitet wird. Das Werkstück wird um seine Werkstückachse rotierend angetrieben und ist dazu zwischen zwei Antriebsrädern gehalten. Die Umfangsfläche wird mithilfe eines über einen Andrückschuh („honing shoe“) geführten Finishbands gefinisht. Dieser Andrückschuh wird oszillierend angetriebenen. Die ebene Stirnfläche der Rolle wird mithilfe eines weiteren Finishbands gefinisht, das über ein Andrückelement an die Stirnseite angedrückt wird. Dieses Andrückelement führt keine Oszillationsbewegung aus, da die Rotation des Werkstücks ausreichen soll, um den Materialabtrag zu erzielen.The patent specification US$3,021,648 discloses a finishing system with which a workpiece in the form of a bearing roller with a conical surface is finished. The workpiece is driven in rotation about its workpiece axis and is held between two drive wheels. The peripheral surface is finished using a finishing belt guided over a honing shoe. This honing shoe is driven in an oscillating manner. The flat front surface of the roller is finished using another finishing belt that is pressed onto the front surface using a pressing element. This pressing element does not perform an oscillating movement, since the rotation of the workpiece should be sufficient to achieve the material removal.

AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Finishverfahren und eine Finishmaschine sowie einen zur Durchführung des Finishverfahrens an der Finishmaschine verwendbaren Finishkopf bereitzustellen, die es gestatten, an einem Werkstück eine finishend zu bearbeitende Stirnfläche zu bearbeiten, wobei ohne konstruktive Änderungen Stirnflächen mit unterschiedlicher Form, insbesondere auch ballige Stirnflächen, gefinisht werden können. Vorzugsweise soll es möglich sein, in einer Aufspannung sowohl wenigstens eine Mantelfläche als auch wenigstens eine Stirnfläche zu finishen.It is an object of the invention to provide a finishing method and a finishing machine as well as a finishing head that can be used to carry out the finishing method on the finishing machine, which allow a front surface to be finished on a workpiece, whereby front surfaces with different shapes, in particular spherical front surfaces, can be finished without structural changes. Preferably, it should be possible to finish both at least one lateral surface and at least one front surface in one clamping.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Finishverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin werden eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Finishvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 6 sowie ein Finishkopf mit den Merkmalen von Anspruch 15 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Inhalt sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.To solve this problem, the invention provides a finishing method with the features of claim 1. Furthermore, a finishing device suitable for carrying out the method with the features of claim 6 and a finishing head with the features of claim 15 are provided. Advantageous further developments are specified in the dependent claims. The content of all claims is made part of the content of the description by reference.

Gemäß einer Formulierung der Erfindung wird ein Finishverfahren zur Finishbearbeitung eines Werkstücks bereitgestellt, das eine um eine Werkstückachse herum verlaufende Mantelfläche und wenigstens eine finishend zu bearbeitende Stirnfläche aufweist. Als „Stirnfläche“ wird hier eine Werkstückoberfläche bezeichnet, die quer zur Werkstückachse verläuft und diese schneidet. Eine Stirnfläche kann z.B. vollständig in einer senkrecht zur Werkstückachse liegenden Ebene liegen oder wenigstens einen ebenen Teilabschnitt aufweisen, der in dieser Ebene liegt. Eine Stirnfläche kann auch abschnittsweise oder vollständig gewölbt bzw. gekrümmt sein.According to one formulation of the invention, a finishing process for finishing of a workpiece which has a lateral surface running around a workpiece axis and at least one end face to be finished. The term "end face" refers here to a workpiece surface which runs transversely to the workpiece axis and intersects it. An end face can, for example, lie completely in a plane perpendicular to the workpiece axis or have at least one flat partial section which lies in this plane. An end face can also be curved or arched in sections or completely.

Vorzugsweise wird zusätzlich zur Stirnfläche auch wenigstens eine Mantelfläche finishend bearbeitet. Alternativ oder zusätzlich wird manchmal auch eine weitere Stirnfläche gefinisht.Preferably, in addition to the end face, at least one lateral surface is also finished. Alternatively or additionally, another end face is sometimes finished.

Zur Bearbeitung wird das Werkstück in einer Werkstückaufnahmeeinrichtung einer Finishmaschine aufgenommen und zur Durchführung einer Finishbearbeitung mithilfe eines Rotationsantriebs der Finishmaschine um die Werkstückachse rotiert. Die wenigstens eine finishend zu bearbeitende Stirnfläche wird wenigstens über einen Teil ihrer radialen Ausdehnung mittels eines ersten Finishwerkzeugs bearbeitet, welches in dieser Anmeldung alternativ auch als „Stirnflächen-Finishwerkzeug“ bezeichnet wird. Das erste Finishwerkzeug wird an die Stirnfläche angedrückt und in eine quer zur Werkstückachse verlaufende erste Oszillationsbewegung versetzt. Dabei wird ein Werkstück bearbeitet, bei dem eine Mantelfläche und die Stirnfläche in einem relativ schmalen Übergangsbereich aneinander angrenzen bzw. ineinander übergehen und die Stirnfläche wenigstens in einem an diesen Übergangsbereich angrenzenden, im Wesentlichen ringförmigen Außenabschnitt eine in Radialrichtung gewölbte bzw. ballige Kontur aufweist. Die ballige Kontur kann auch so beschrieben werden, dass entlang der Kontur ein Winkel zwischen der Werkstückachse und einer lokalen Oberflächennormalen der Stirnfläche in radialer Richtung variiert. Die Stirnfläche kann dabei über ihre gesamte radiale Ausdehnung eine gewölbte Kontur haben. Manchmal reicht es für den Verwendungszweck auch aus, wenn nur ein zum Beispiel ringförmiger Außenabschnitt die gewölbte Gestalt aufweist, während ein um die Werkstückachse zentrierter innerer Bereich eben ist und sich senkrecht zur Werkstückachse erstreckt. Bei manchen Ausführungsformen hat der ringförmige Außenabschnitt eine radiale Ausdehnung, die wenigstens 10 % oder wenigstens 20 % oder wenigstens 30 % oder wenigstens 40 % oder 50 % oder mehr der radialen Ausdehnung der Stirnseite einschließt. Der Übergangsbereich kann nach Art einer schmalen Fase gestaltet oder mit kleinem Krümmungsradius verrundet sein.For machining, the workpiece is received in a workpiece holder device of a finishing machine and rotated around the workpiece axis using a rotary drive of the finishing machine to carry out finishing machining. The at least one end face to be finished is machined at least over part of its radial extent using a first finishing tool, which is alternatively referred to in this application as a "end face finishing tool". The first finishing tool is pressed against the end face and set in a first oscillating movement running transversely to the workpiece axis. In this process, a workpiece is machined in which a lateral surface and the end face adjoin one another or merge into one another in a relatively narrow transition region and the end face has a curved or spherical contour in the radial direction at least in an essentially annular outer section adjacent to this transition region. The spherical contour can also be described in such a way that an angle between the workpiece axis and a local surface normal of the end face varies in the radial direction along the contour. The end face can have a curved contour over its entire radial extent. Sometimes it is sufficient for the intended use if only an outer section, for example an annular section, has the curved shape, while an inner region centered around the workpiece axis is flat and extends perpendicular to the workpiece axis. In some embodiments, the outer section has a radial extension that includes at least 10% or at least 20% or at least 30% or at least 40% or 50% or more of the radial extension of the front side. The transition region can be designed in the manner of a narrow chamfer or rounded with a small radius of curvature.

Zur Bearbeitung dieser Stirnfläche wird ein erstes Finishwerkzeug (Stirnflächen-Finishwerkzeug) verwendet, das einen Andrückschuh aufweist der im Betrieb ein Finishband an die Stirnfläche andrückt. Die Stirnfläche wird also mittels Bandfinishen bearbeitet. Dabei ist der Andrückschuh um eine Schwenkachse in der Weise schwenkbeweglich, dass er bei Änderung der radialen Position einer Eingriffszone zwischen Finishband und Stirnfläche der gewölbten Kontur der Stirnfläche unter Veränderung der Schwenklage folgen kann. Da der Andrückschuh der Kontur der Stirnfläche selbsttätig folgen kann, können mithilfe eines derartigen Stirnflächen-Finishwerkzeugs unterschiedlich konturierte bzw. gestaltete Stirnflächen ohne konstruktive Modifikation am Stirnflächen-Finishwerkzeug mit demselben Stirnflächen-Finishwerkzeug mit hoher Präzision finishend bearbeitet werden. Vorzugsweise kann mit einem derartigen Stirnflächen-Finishwerkzeug auch der an die Stirnseite radial außen anschließende Übergangsbereich mindestens über einen Teil seiner Ausdehnung gefinisht werden, wobei dort bereits bei geringfügiger radialer Veränderung eine relativ starke Verschwenkung nötig sein kann. Es können somit Stirnflächen mit balligen Abschnitten oder auch komplett ballige Stirnflächen mit unterschiedlichen radialen Konturverläufen bearbeitet werden, ohne dass irgendeine Einstellung aufseiten der Finishmaschine oder des Stirnflächen-Finishwerkzeugs vorgenommen werden muss. Auch ebene Stirnflächen können mithilfe des ersten Finishwerkzeugs bzw. des Stirnflächen-Finishwerkzeugs bearbeitet werden.To machine this end face, a first finishing tool (end face finishing tool) is used, which has a pressure shoe that presses a finishing belt onto the end face during operation. The end face is therefore machined using belt finishing. The pressure shoe can pivot about a pivot axis in such a way that when the radial position of an engagement zone between the finishing belt and the end face changes, it can follow the curved contour of the end face while changing the pivot position. Since the pressure shoe can automatically follow the contour of the end face, using such an end face finishing tool, differently contoured or designed end faces can be finished with high precision using the same end face finishing tool without any structural modifications to the end face finishing tool. Preferably, using such an end face finishing tool, the transition area radially adjoining the end face on the outside can also be finished over at least part of its extent, although even a small radial change may require a relatively strong pivoting movement. This means that end faces with spherical sections or completely spherical end faces with different radial contours can be machined without any adjustment being required on the finishing machine or the end face finishing tool. Flat end faces can also be machined using the first finishing tool or the end face finishing tool.

Vorzugsweise wird bei dem Finishverfahren auch wenigstens eine Mantelfläche mittels eines Mantelflächen-Finishwerkzeugs bearbeitet, welches in dieser Anmeldung auch als zweites Finishwerkzeug bezeichnet wird und welches an die Mantelfläche angedrückt und in eine parallel zu einer Mantellinie der Mantelfläche verlaufende zweite Oszillationsbewegung versetzt wird.Preferably, in the finishing process, at least one lateral surface is also machined by means of a lateral surface finishing tool, which is also referred to in this application as a second finishing tool and which is pressed against the lateral surface and set in a second oscillation movement running parallel to a surface line of the lateral surface.

Gemäß einer Weiterbildung wird ein erstes Finishwerkzeug (Stirnflächen-Finishwerkzeug) mit einem Finishkopf verwendet, der mit einem Basisteil an einer Finishkopf-Aufnahme einer Finisheinheit befestigt ist und den Andrückschuh trägt, der ein Finishband an die Stirnfläche andrückt, wobei der Andrückschuh gegenüber dem Basisteil um eine Schwenkachse schwenkbeweglich ist und bei Änderung der radialen Position einer Eingriffszone zwischen Finishband und Stirnfläche der gewölbten Kontur der Stirnfläche unter Veränderung der Schwenklage folgt. Der Finishkopf ist eine auswechselbare Werkzeugeinheit, die an einer Finishkopf-Aufnahme einer Finisheinheit lösbar befestigt werden kann. Für die Stirnbearbeitung wesentliche Funktionalitäten können durch die Konstruktion des Finishkopfs realisiert werden.According to a further development, a first finishing tool (face finishing tool) is used with a finishing head which is attached to a finishing head holder of a finishing unit with a base part and carries the pressure shoe which presses a finishing belt onto the face, whereby the pressure shoe can pivot about a pivot axis relative to the base part and, when the radial position of an engagement zone between the finishing belt and the face changes, follows the curved contour of the face while changing the pivot position. The finishing head is an exchangeable tool unit which can be detachably attached to a finishing head holder of a finishing unit. Functionalities essential for face machining can be realized through the design of the finishing head.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Finishmaschine bereitgestellt, die zur Durchführung des Finishverfahrens konfiguriert ist. Der Begriff „Finishmaschine“ bezeichnet dabei eine computernumerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, die bei Verwendung von geeigneten Finishwerkzeugen zum Finishen (Superfinishen) verwendet werden kann und entsprechend konfigurierbar ist. Insbesondere kann es sich dabei um eine dedizierte Finishmaschine handeln, die speziell für die Durchführung von Finishprozessen ausgelegt ist. Gegebenenfalls kann auch eine andere Werkzeugmaschine, z.B. ein Bearbeitungszentrum, als Finishmaschine genutzt werden.According to another aspect of the invention, a finishing machine is provided which is configured to carry out the finishing process. The term "finishing machine" refers to a computer-numerically controlled machine tool which can be used for finishing (superfinishing) when using suitable finishing tools and which can be configured accordingly. In particular, this can be a dedicated finishing machine which is specifically designed to carry out finishing processes. If necessary, another machine tool, e.g. a machining center, can also be used as a finishing machine.

Die Finishmaschine umfasst eine Werkstückaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Werkstücks und einen Rotationsantrieb zur Erzeugung einer Rotation des aufgenommenen Werkstücks um eine Werkstückrotationsachse sowie eine erste Finisheinheit zur Aufnahme eines als Stirnflächen-Finishwerkzeug dienenden ersten Finishwerkzeugs zur Bearbeitung der Stirnfläche, wobei die erste Finisheinheit eine erste Andrückeinrichtung zum Andrücken des ersten Finishwerkzeugs an die Stirnfläche mit einer parallel zur Werkstückrotationsachse gerichteten Kraftkomponente sowie einen ersten Oszillationsantrieb zur Erzeugung einer Oszillation des ersten Finishwerkzeugs in einer quer zur Werkstückrotationsachse verlaufenden ersten Oszillationsrichtung aufweist.The finishing machine comprises a workpiece receiving device for receiving the workpiece and a rotary drive for generating a rotation of the received workpiece about a workpiece rotation axis as well as a first finishing unit for receiving a first finishing tool serving as an end face finishing tool for machining the end face, wherein the first finishing unit has a first pressing device for pressing the first finishing tool onto the end face with a force component directed parallel to the workpiece rotation axis as well as a first oscillation drive for generating an oscillation of the first finishing tool in a first oscillation direction running transversely to the workpiece rotation axis.

Bei einer betriebsfertig eingerichteten Finishmaschine weist das Stirnflächen-Finishwerkzeug (erstes Finishwerkzeug) einen Finishkopf auf, der ein Basisteil aufweist, welches an einer Finishkopf-Aufnahme einer Finisheinheit befestigt ist. Der Finishkopf weist einen Andrückschuh zum Andrücken von Finishband an die Stirnfläche sowie zwischen dem Basisabschnitt und dem Andrückschuh ein integriertes Schwenkgelenk auf, das derart ausgebildet ist, dass der Andrückschuh gegenüber dem Basisteil um eine Schwenkachse schwenkbeweglich ist und bei Änderung der radialen Position eines Eingriffsbereichs zwischen Finishband und Stirnfläche der gewölbten Kontur der Stirnfläche unter Veränderung der Schwenklage folgen kann. Um der Kontur folgen zu können, ist der Andrückschuh vorzugsweise ein passives Element, das nicht mit einem Aktor gekoppelt ist.In a ready-to-use finishing machine, the end face finishing tool (first finishing tool) has a finishing head that has a base part that is attached to a finishing head holder of a finishing unit. The finishing head has a pressure shoe for pressing finishing tape onto the end face and an integrated pivot joint between the base section and the pressure shoe, which is designed in such a way that the pressure shoe can pivot about a pivot axis relative to the base part and can follow the curved contour of the end face while changing the pivot position when the radial position of an engagement area between the finishing tape and the end face changes. In order to be able to follow the contour, the pressure shoe is preferably a passive element that is not coupled to an actuator.

Vorzugsweise weist die Finishmaschine zusätzlich (wenigstens) eine zweite Finisheinheit zur Aufnahme eines zweiten Finishwerkzeugs zur Bearbeitung der Mantelfläche auf, wobei die zweite Finisheinheit eine zweite Andrückeinrichtung zum Andrücken des Finishwerkzeugs an die Mantelfläche sowie einen zweiten Oszillationsantrieb zur Erzeugung einer Oszillation des zweiten Finishwerkzeugs in einer parallel zu einer Mantellinie der Mantelfläche verlaufenden zweiten Oszillationsrichtung aufweist.Preferably, the finishing machine additionally has (at least) a second finishing unit for receiving a second finishing tool for machining the lateral surface, wherein the second finishing unit has a second pressing device for pressing the finishing tool onto the lateral surface and a second oscillation drive for generating an oscillation of the second finishing tool in a second oscillation direction running parallel to a surface line of the lateral surface.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des Finishverfahrens werden die Mantelfläche und die mindestens eine Stirnfläche wenigstens über eine Phase einer Gesamt-Bearbeitungszeit gleichzeitig finishend bearbeitet. Dadurch kann bei Werkstücken, die sowohl eine Finishbearbeitung der Mantelfläche als auch wenigstens einer der Stirnflächen erfordern, mit besonders hoher Produktivität gearbeitet werden. Eine zeitversetzte Finishbearbeitung ist jedoch auch möglich. Gegebenenfalls können bei einem Werkstück auch zwei einander gegenüberliegenden Stirnflächen teilweise oder vollständig entweder nacheinander oder phasenweise gleichzeitig ohne Umspannen des Werkstücks gefinisht werden.In preferred embodiments of the finishing process, the lateral surface and the at least one end face are finished simultaneously for at least one phase of the overall processing time. This makes it possible to work with particularly high productivity on workpieces that require finishing of both the lateral surface and at least one of the end faces. However, staggered finishing is also possible. If necessary, two opposite end faces of a workpiece can also be finished partially or completely, either one after the other or in phases at the same time, without re-clamping the workpiece.

Gemäß einer Weiterbildung weist der Andrückschuh eine zweidimensional ausgedehnte, elastisch nachgiebige Kontaktfläche zum Kontakt mit der Rückseite des Finishbands auf. Dadurch kann erreicht werden, dass sich auch bei einer gewölbten Kontur der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche das Finishwerkzeug flächig an diese Kontur anpassen kann und das Finishband flächig an die Werkstückoberfläche andrückt, so dass eine zweidimensional ausgedehnte Eingriffszone entsteht. Dies trägt unter anderem zu einem über die Stirnfläche gesehen relativ gleichmäßigen Materialabtrag bei und kommt auch der erzielbaren Oberflächenstruktur bzw. ihrer Gleichmäßigkeit zugute.According to a further development, the pressure shoe has a two-dimensionally extended, elastically flexible contact surface for contact with the back of the finishing belt. This means that even if the contour of the workpiece surface to be machined is curved, the finishing tool can adapt to this contour and the finishing belt can press flatly against the workpiece surface, creating a two-dimensionally extended engagement zone. Among other things, this contributes to a relatively uniform removal of material across the front surface and also benefits the achievable surface structure and its uniformity.

Konstruktiv ist dies bei manchen Ausführungsformen dadurch gelöst, dass der Andrückschuh einen starren Träger und ein davon getragenes Andrückelement aus einem elastisch nachgiebigen Material aufweist, das eine zweidimensional ausgedehnte elastisch nachgiebige Kontaktfläche zum Kontakt mit einer Rückseite des Finishbands bildet.In some embodiments, this is structurally achieved in that the pressure shoe has a rigid carrier and a pressure element carried thereby, made of an elastically flexible material, which forms a two-dimensionally extended elastically flexible contact surface for contact with a rear side of the finishing belt.

Gemäß einer Weiterbildung weist der Finishkopf Bandumlenkelemente eines Bandführungssystems auf, wobei die dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelemente an dem Basisteil, nicht aber am Andrückschuh angebracht sind. Dadurch kann der Andrückschuh mit kompakten Ausmaßen und geringerer Massenträgheit aufgebaut werden, so dass er der Kontur der Werkstückoberfläche auch bei relativ hochfrequenter Oszillationsbewegung leicht folgen kann. Zwischen den dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelementen, die in Bandlaufrichtung unmittelbar vor bzw. unmittelbar hinter dem Andrückschuh liegen und am Basisteil angeordnet sind, verläuft im Betrieb jeweils ein freier Bandabschnitt des Finishbands. Das Finishband kann der Schwenkbewegung des Andrückschuhs unter leichter Verdrillung der freien Abschnitte zwischen Andrückschuh und Bandumlenkelementen ohne weiteres folgen, so dass eine optimale Orientierung des Andrückschuhs an der Werkstückoberfläche dadurch nicht behindert wird.According to a further development, the finishing head has belt deflection elements of a belt guide system, whereby the belt deflection elements closest to the pressure shoe are attached to the base part, but not to the pressure shoe. This allows the pressure shoe to be constructed with compact dimensions and lower mass inertia, so that it can easily follow the contour of the workpiece surface even with relatively high-frequency oscillation movements. During operation, a free belt section of the finishing belt runs between the belt deflection elements closest to the pressure shoe, which are located immediately in front of and immediately behind the pressure shoe in the belt travel direction and are arranged on the base part. The finishing belt can easily follow the swivel movement of the pressure shoe with slight twisting of the free sections between the pressure shoe and the belt deflection elements, so that optimal orientation of the The pressure shoe on the workpiece surface is not hindered.

Gemäß einer Weiterbildung ist ein Abstand zwischen der Schwenkachse und einer werkstückseitigen Andrückfläche des Andrückschuhs sehr gering, insbesondere höchstens doppelt so groß wie eine maximale wirksame Breite der Andrückfläche. Hierdurch kann erreicht werden, dass bei einer gegebenen Krafteinleitung der Andrückkraft parallel zur Werkstückrotationsachse auch bei leicht verschwenktem Andrückschuh eine ausreichend große Normalkomponente der Andrückkraft senkrecht zur Werkstückoberfläche wirkt. Dadurch ergeben sich jedenfalls bei nicht zu großen Schwenkwinkeln unterhalb von 30° oder unterhalb von 20° oder kleiner nur relativ geringe Änderungen der Hebelverhältnisse beim Verschwenken des Andrückschuhs, so dass bei einer parallel zur Werkstückrotationsachse gerichteten Eingangsorientierung der Andrückkraft auch beim Verschwenken des Andrückschuhs ein überwiegenden Anteil dieser Kraft als Normalkraft in Richtung der Orientierung der Oberflächennormalen wirkt, so dass auch bei Änderungen der Orientierung der Oberflächennormalen eventuelle Schwankungen der Normalkraft gering bleiben. Hierdurch kann in Stirnflächen-Abschnitten mit einer Balligkeit in Radialrichtung ein Beitrag zu einer gleichmäßigen Oberflächenbearbeitung geleistet werden.According to a further development, the distance between the swivel axis and a workpiece-side pressure surface of the pressure shoe is very small, in particular at most twice as large as the maximum effective width of the pressure surface. This makes it possible to ensure that, for a given force introduction of the pressure force parallel to the workpiece rotation axis, a sufficiently large normal component of the pressure force acts perpendicular to the workpiece surface even when the pressure shoe is slightly swiveled. This results in only relatively small changes in the lever ratios when the pressure shoe is swiveled, at least for swivel angles that are not too large, below 30° or below 20° or less, so that with an input orientation of the pressure force parallel to the workpiece rotation axis, a predominant portion of this force acts as a normal force in the direction of the orientation of the surface normal even when the pressure shoe is swiveled, so that even when the orientation of the surface normal changes, any fluctuations in the normal force remain small. This can contribute to uniform surface processing in end face sections with a crown in the radial direction.

Eventuelle Ungleichmäßigkeiten des Materialabtrags beim Finishen der Stirnfläche können bei bevorzugten Ausführungsformen weitgehend dadurch vermieden werden, dass die Andrückkraft und/oder eine anteilige Bearbeitungsdauer des ersten Finishwerkzeugs und/oder eine Drehzahl einer Werkstückrotation in Abhängigkeit vom radialen Abstand der Eingriffszone zur Werkstückrotationsachse nach Programmvorgabe geändert wird, um Änderungen der Eingriffsbewegungen an der Eingriffszone wenigstens teilweise zu kompensieren. Beispielsweise kann bei Zunahme des Winkels zwischen lokaler Oberflächennormalen und Werkstückachse, also bei zunehmender Schrägstellung des finishend bearbeiteten Oberflächenbereichs, die von der Andrückeinrichtung eingeleitete Andrückkraft erhöht werden, um die Abnahme des an der Eingriffszone wirkenden Anteils der Andrückkraft durch die Schrägstellung des Andrückschuhs zu kompensieren. Andererseits ist zu berücksichtigen, dass die für den Materialabtrag wirksame Umfangsgeschwindigkeit im Bereich der Eingriffszone mit zunehmendem Abstand von der Werkstückrotationsachse steigt, so dass zum Beispiel bei Bearbeitung einer ebenen Stirnfläche die Andrückkraft bei zunehmendem Radialabstand auch sukzessive reduziert werden kann. Als weiterer Steuerungsparameter kann ggf. die anteilige Bearbeitungsdauer verändert werden, so dass beispielsweise bei Bedingungen, die zum einem höheren Zeitspannvolumen führen, die Bearbeitungsdauer kürzer und bei weniger aggressivem Materialabtrag die Bearbeitungsdauer länger wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Drehzahl der Werkstückrotation als Prozessparameter verwendet und variiert werden. Diese Maßnahmen tragen zur Vergleichmäßigung des Materialabtrags und zur Erzielung einer gleichmäßigen Oberflächengüte in unterschiedlichen radialen Abständen zur Werkstückachse bei.In preferred embodiments, any irregularities in the material removal when finishing the end face can be largely avoided by changing the pressing force and/or a proportionate processing time of the first finishing tool and/or a speed of a workpiece rotation depending on the radial distance of the engagement zone from the workpiece rotation axis according to the program specification in order to at least partially compensate for changes in the engagement movements in the engagement zone. For example, if the angle between the local surface normal and the workpiece axis increases, i.e. if the inclination of the surface area being finished increases, the pressing force introduced by the pressing device can be increased in order to compensate for the decrease in the proportion of the pressing force acting on the engagement zone due to the inclination of the pressing shoe. On the other hand, it must be taken into account that the peripheral speed effective for the material removal in the area of the engagement zone increases with increasing distance from the workpiece rotation axis, so that, for example, when machining a flat end face, the pressing force can also be successively reduced with increasing radial distance. As a further control parameter, the proportionate processing time can be changed if necessary, so that, for example, under conditions that lead to a higher time span volume, the processing time is shorter and under less aggressive material removal, the processing time is longer. Alternatively or additionally, the speed of the workpiece rotation can be used and varied as a process parameter. These measures help to even out the material removal and to achieve a uniform surface quality at different radial distances from the workpiece axis.

Die Erfindung betrifft auch einen Finishkopf zur Verwendung beim Finishen einer Werkstückoberfläche eines Werkstücks unter Verwendung eines an die Werkstückoberfläche andrückbaren Finishbands. Der Finishkopf umfasst ein Basisteil, welches Montagestrukturen zum Befestigen des Finishkopfs an einer Finishkopf-Aufnahme einer Finisheinheit sowie Bandumlenkelemente eines Bandführungssystems zum Führen des Finishbands aufweist. Der Finishkopf umfasst einen von dem Basisteil getragenen Andrückschuh mit einer zum Kontakt mit einer Rückseite des Finishbands vorgesehenen Kontaktfläche zum Andrücken des Finishbands an die zu bearbeitende Werkstückoberfläche. Die dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelemente, also in Bandlaufrichtung gesehen das unmittelbar vor und das unmittelbar hinter dem Andrückschuh angeordnete Bandumlenkelement, sind an dem Basiselement angebracht. Es kann sich insbesondere um achsparallel gelagerte drehbare Umlenkrollen handeln. Weiterhin umfasst der Finishkopf ein integriertes Schwenkgelenk, das zwischen dem Basisteil und dem Andrückschuh angeordnet und derart ausgebildet ist, dass der Andrückschuh gegenüber dem Basisteil um eine Schwenkachse schwenkbeweglich ist. Vorzugsweise ist kein mit dem Andrückschuh antriebsgekoppelten Aktor vorgesehen, so dass der Andrückschuh für eine passive Konturverfolgung optimiert ist.The invention also relates to a finishing head for use in finishing a workpiece surface of a workpiece using a finishing belt that can be pressed onto the workpiece surface. The finishing head comprises a base part, which has mounting structures for fastening the finishing head to a finishing head holder of a finishing unit and belt deflection elements of a belt guide system for guiding the finishing belt. The finishing head comprises a pressure shoe carried by the base part with a contact surface provided for contact with a rear side of the finishing belt for pressing the finishing belt onto the workpiece surface to be processed. The belt deflection elements closest to the pressure shoe, i.e. the belt deflection element arranged immediately in front of and immediately behind the pressure shoe as seen in the direction of belt travel, are attached to the base element. In particular, these can be rotatable deflection rollers mounted parallel to the axis. Furthermore, the finishing head comprises an integrated pivot joint that is arranged between the base part and the pressure shoe and is designed such that the pressure shoe can pivot relative to the base part about a pivot axis. Preferably, no actuator coupled to the pressure shoe is provided, so that the pressure shoe is optimized for passive contour tracking.

Vorzugsweise ist die Konstruktion so, dass die dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelemente konvex gekrümmte Bandführungsflächen aufweisen, die eine gemeinsame Tangentialebene definieren, wobei die Schwenkachse parallel zu der Tangentialebene orientiert ist. Insbesondere kann die Schwenkachse parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelementen orientiert sein.Preferably, the construction is such that the belt deflection elements closest to the pressure shoe have convexly curved belt guide surfaces which define a common tangential plane, wherein the pivot axis is oriented parallel to the tangential plane. In particular, the pivot axis can be oriented parallel to a connecting line between the belt deflection elements closest to the pressure shoe.

Gemäß einer anderen Formulierung sind der Andrückschuh und die unmittelbar davor und danach angeordneten Bandumlenkelemente in einer Dreiecks-Anordnung angeordnet und definieren eine mittig durch die Bandumlenkelemente und den Andrückschuh verlaufende Bandlaufebene. Die Schwenkachse verläuft ungefähr oder exakt parallel zu dieser Ebene. Vorzugsweise verläuft die Schwenkachse entlang einer Verbindungsgeraden, die zwischen den dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelementen verläuft.According to another formulation, the pressure shoe and the belt deflection elements arranged immediately before and after it are arranged in a triangular arrangement and define a belt running plane running centrally through the belt deflection elements and the pressure shoe. The pivot axis runs approximately or exactly parallel to this plane. Preferably, the pivot axis runs along a connecting straight line, which runs between the belt deflection elements closest to the pressure shoe.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.

• 1 zeigt eine isometrische Ansicht einer Finishmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
• 2 zeigt ein vergrößertes Detail der Finishmaschine der 1;
• 3 zeigt eine Draufsicht auf die Finishmaschine der 1;
• 4 zeigt eine isometrische Ansicht eines Finishkopfs zur Bearbeitung von Stirnflächen;
• 5 zeigt schematisch eine Bearbeitungsphase;
• 6 zeigt verschiedene aufeinander folgende Phasen einer Stirnseitenbearbeitung.

Further advantages and aspects of the invention emerge from the claims and from the description of embodiments of the invention, which are explained below with reference to the figures.

• 1 shows an isometric view of a finishing machine according to an embodiment;
• 2 shows an enlarged detail of the finishing machine of the 1 ;
• 3 shows a top view of the finishing machine of the 1 ;
• 4 shows an isometric view of a finishing head for machining end faces;
• 5 shows schematically a processing phase;
• 6 shows various successive phases of end face machining.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EXAMPLES

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Finishmaschine 100 beschrieben, die dafür eingerichtet ist, an einem Werkstück sowohl mindestens eine um die Werkstückachse herum verlaufende Mantelfläche als auch wenigstens eine die Werkstückachse schneidende Stirnfläche in einer Aufspannung, d.h. ohne Umspannen des Werkstücks, finishend zu bearbeiten. Die Finishmaschine 100 ist eine speziell für die Finishbearbeitung ausgelegte, computernumerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, die bei Verwendung von geeigneten Finishwerkzeugen zum Finishen (Superfinishen) verwendet werden und entsprechend programmiert werden kann. Alle Antriebe des Antriebssystems und sonstige steuerbaren Einheiten sind an eine (nicht dargestellte) Steuereinrichtung angeschlossen, die ein funktionaler Bestandteil der Maschinensteuerung ist und über eine (nicht dargestellte) Bedienoberfläche einer Bedieneinrichtung bedient und für unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben programmiert werden kann. Die 1 bis 3 zeigen verschiedene Ansichten der Finishmaschine.An embodiment of a finishing machine 100 is described below, which is designed to finish machine at least one lateral surface running around the workpiece axis and at least one end face intersecting the workpiece axis in one clamping, i.e. without re-clamping the workpiece. The finishing machine 100 is a computer-numerically controlled machine tool specially designed for finishing, which can be used for finishing (superfinishing) when suitable finishing tools are used and can be programmed accordingly. All drives of the drive system and other controllable units are connected to a control device (not shown), which is a functional component of the machine control system and can be operated via a user interface (not shown) of an operating device and can be programmed for different machining tasks. The 1 to 3 show different views of the finishing machine.

Das aus einem Metallwerkstoff hergestellte Werkstück 110 hat eine im Wesentlichen kegelstumpfförmige Gestalt und soll als Wälzkörper in einem Kegelrollenlager dienen. Das Werkstück hat eine in Bezug auf die Werkstückachse 112 rotationssymmetrische Gestalt mit einer kegelstumpfförmigen Mantelfläche bzw. Umfangsfläche 114, die um die Werkstückachse herum verläuft, sowie mit einer Stirnfläche 115 am breiteren Ende und einer gegenüberliegenden weiteren Stirnfläche 116 am schmaleren Ende des Werkstücks. Die Mantelfläche und die Stirnflächen gehen jeweils in einem relativ schmalen, umlaufenden Übergangsbereich 117 mit kleinem Krümmungsradius ineinander über.The workpiece 110, made from a metal material, has a substantially truncated cone shape and is intended to serve as a rolling element in a tapered roller bearing. The workpiece has a rotationally symmetrical shape with respect to the workpiece axis 112 with a truncated cone-shaped outer surface or peripheral surface 114 that runs around the workpiece axis, as well as with an end surface 115 at the wider end and an opposite further end surface 116 at the narrower end of the workpiece. The outer surface and the end surfaces each merge into one another in a relatively narrow, circumferential transition region 117 with a small radius of curvature.

Eine Besonderheit der Werkstückgeometrie besteht darin, dass die zu bearbeitende Stirnfläche 115 keine durchgehend senkrecht zur Werkstückachse orientierte ebene Fläche ist, sondern eine abschnittsweise konvex gewölbte Form hat. Konkret ist die Stirnfläche 115 in einem kreisrunden zentralen Bereich 118 eben und senkrecht zur Werkstückachse 112 orientiert. Zwischen diesem zentralen Bereich und dem außenliegenden Übergangsbereich 117 liegt ein ringförmiger Außenabschnitt 119 der Stirnfläche, der sich etwa über die Hälfte des Radius der Stirnfläche erstreckt und eine in Radialrichtung gewölbte bzw. ballige Kontur aufweist. Die Gestalt kann so beschrieben werden, dass ein Winkel zwischen der Werkstückachse und einer lokalen Oberflächennormale N der Stirnfläche im gewölbten Außenabschnitt kontinuierlich in radialer Richtung variiert. Dieser Winkel nimmt dort mit wachsendem Radialabstand zur Werkstückachse zu.A special feature of the workpiece geometry is that the end face 115 to be machined is not a flat surface oriented perpendicular to the workpiece axis, but has a convexly curved shape in sections. Specifically, the end face 115 is flat and oriented perpendicular to the workpiece axis 112 in a circular central region 118. Between this central region and the outer transition region 117 there is an annular outer section 119 of the end face, which extends approximately over half the radius of the end face and has a curved or spherical contour in the radial direction. The shape can be described in such a way that an angle between the workpiece axis and a local surface normal N of the end face in the curved outer section varies continuously in the radial direction. This angle increases there with increasing radial distance from the workpiece axis.

Diese Werkstückgeometrie hat sich für den vorgesehenen Verwendungszweck als vorteilhaft herausgestellt, da nicht nur zwischen der Mantelfläche 114 und den zugeordneten, kegeligen Lagerflächen des Innen- und Außenrings des Kugellagers, sondern auch zwischen dem Wälzkörper und den an den Lagerringen ausgebildeten, auch in Axialrichtung belasteten Anlaufbünden möglichst geringe Reibwerte vorliegen sollten. Daher soll auch die Stirnfläche mindestens in dem ringförmigen Außenabschnitt, der in Kontakt mit dem Anlaufbund kommt, finishend bearbeitet werden.This workpiece geometry has proven to be advantageous for the intended use, since the lowest possible friction values should be present not only between the outer surface 114 and the associated, tapered bearing surfaces of the inner and outer ring of the ball bearing, but also between the rolling element and the thrust collars formed on the bearing rings, which are also loaded in the axial direction. Therefore, the end face should also be finished, at least in the annular outer section that comes into contact with the thrust collar.

Die Finishmaschine 100 hat ein Maschinengestell 102, auf dessen obenliegender Grundplatte die in 1 bis 3 sichtbaren Komponenten der Finishmaschine montiert sind. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist ein kartesisches Maschinenkoordinatensystem MKS gezeigt, bei dem im Beispielsfall die x-y-Ebene horizontal und die z-Ebene vertikal orientiert ist. Andere Orientierungen im Raum sind ebenfalls möglich. Bezogen auf die in x-Richtung orientierte Werkstückrotationsachse 125 wird die x-Richtung auch als Axialrichtung und die dazu senkrechten Richtungen als Radialrichtungen bezeichnet.The finishing machine 100 has a machine frame 102, on whose upper base plate the 1 to 3 visible components of the finishing machine. To simplify the description, a Cartesian machine coordinate system MKS is shown, in which in the example case the xy plane is oriented horizontally and the z plane is oriented vertically. Other orientations in space are also possible. In relation to the workpiece rotation axis 125 oriented in the x direction, the x direction is also referred to as the axial direction and the directions perpendicular to it are referred to as the radial directions.

Das Werkstück 110 ist in einer Werkstückaufnahmeeinrichtung 120 zwischen einem Spindelstock 122 und einem gegenüberliegenden Reitstock 124 zwischen Zentrierspitzen aufgenommen und kann mithilfe eines in den Spindelstock 122 integrierten servomotorischen Rotationsantriebs in eine Rotation um eine parallel zur x-Richtung verlaufende horizontale Werkstückrotationsachse 125 versetzt werden, die bei korrekter Einspannung des Werkstücks mit der Werkstückachse 112 zusammenfällt. Eine Einspannung zwischen Spitzen ist hier möglich, da hier die Bearbeitungsaufgabe darin besteht, lediglich den an den Übergangsbereich 117 angrenzenden ringförmigen Außenabschnitt 119 der großen Stirnfläche 115 zu finishen. Soll eine komplette Stirnfläche finishend bearbeitet werden, kann auch eine Werkstückaufnahmeeinrichtung mit einem Spannfutter für eine einseitige Einspannung des Werkstücks vorgesehen sein.The workpiece 110 is held in a workpiece holding device 120 between a headstock 122 and an opposite tailstock 124 between centering centers and can be moved by means of a servomotor rotary drive into a rotation about a horizontal workpiece rotation axis 125 running parallel to the x-direction, which coincides with the workpiece axis 112 when the workpiece is correctly clamped. Clamping between centers is possible here, since the machining task here consists only in finishing the annular outer section 119 of the large end face 115 adjacent to the transition area 117. If a complete end face is to be finished, a workpiece holding device with a chuck for clamping the workpiece on one side can also be provided.

Eine auf dem Maschinengestell montierte zweite Finisheinheit 130 ist zur Finishbearbeitung der Mantelfläche 114 vorgesehen und eingerichtet. Die zweite Finisheinheit 130 hat zwei Teileinheiten, die wahlweise und automatisiert in Eingriff mit der Mantelfläche gebracht werden können. Die in 1 an der werkstückabgewandten Seite angeordnete Teileinheit ist als Bandfinisheinheit ausgelegt und trägt ein Finishwerkzeug, das eine mit horizontaler Drehachse gelagerte Andrückrolle 139 umfasst, über die im Betrieb ein Finishband von oben nach unten oder umgekehrt geführt wird. An der werkstückzugewandten Seite ist eine zweite Teileinheit angeordnet, die ein Finishwerkzeug 132 mit einer in Vertikalrichtung schmalen Finishleiste 133 trägt, welche sich in Richtung 138 erstreckt. Damit ist eine effiziente zweistufige Finishbearbeitung der Mantelfläche möglich.A second finishing unit 130 mounted on the machine frame is provided and set up for finishing the outer surface 114. The second finishing unit 130 has two sub-units that can be selectively and automatically brought into engagement with the outer surface. 1 The sub-unit arranged on the side facing away from the workpiece is designed as a belt finishing unit and carries a finishing tool which comprises a pressure roller 139 mounted with a horizontal axis of rotation, over which a finishing belt is guided from top to bottom or vice versa during operation. A second sub-unit is arranged on the side facing the workpiece, which carries a finishing tool 132 with a narrow finishing strip 133 in the vertical direction, which extends in the direction 138. This enables efficient two-stage finishing of the outer surface.

Die zweite Finisheinheit 130 ist auf einem Schlitten 134 montiert, der mithilfe eines Servoantriebs senkrecht zur Werkstückrotationsachse, d.h. in y-Richtung, numerisch gesteuert in Richtung Werkstück oder in Gegenrichtung verfahrbar ist. Der Schlitten trägt einen um eine vertikale Rotationsachse drehbaren Drehtisch 135, auf dem horizontale Führungsschienen 137 angebracht sind, die einen linear verfahrbaren weiteren Schlitten 136 tragen, auf dem die zweite Finisheinheit 130 montiert ist. Die zweite Finisheinheit 130 ist auf dem Drehtisch mithilfe eines Servoantriebs parallel zur Rotationsachse der Andrückrolle numerisch gesteuert verfahrbar. Mithilfe des Drehtischs 135 kann die Drehstellung der zweiten Finisheinheit um die z-Achse abhängig von der Werkstückgeometrie jeweils so eingestellt werden, dass die Führungsschienen 137 und damit die Drehachse 138 der Andrückrolle 133 oder die Richtung 138 der Finishleiste parallel zur Mantellinie des Werkstücks 110 gerichtet sind. Über eine 180°-Drehung des Drehtischs kann ein Wechsel zwischen den Teileinheiten vollzogen werden.The second finishing unit 130 is mounted on a carriage 134 which can be moved in a numerically controlled manner in the direction of the workpiece or in the opposite direction perpendicular to the workpiece rotation axis, i.e. in the y-direction, using a servo drive. The carriage carries a rotary table 135 which can be rotated about a vertical axis of rotation and on which horizontal guide rails 137 are mounted which carry a linearly movable further carriage 136 on which the second finishing unit 130 is mounted. The second finishing unit 130 can be moved on the rotary table in a numerically controlled manner parallel to the rotation axis of the pressure roller using a servo drive. Using the rotary table 135, the rotational position of the second finishing unit about the z-axis can be adjusted depending on the workpiece geometry in such a way that the guide rails 137 and thus the rotation axis 138 of the pressure roller 133 or the direction 138 of the finishing bar are directed parallel to the surface line of the workpiece 110. A change between the sub-units can be made by rotating the turntable by 180°.

Eine pneumatische zweite Andrückeinrichtung erzeugt eine senkrecht zur Richtung 138 gerichtete Andrückkraft, so dass das Finishband (oder der Finishstein) jeweils in Normalenrichtung an die Mantelfläche angedrückt werden kann. Weiterhin ist ein zweiter Oszillationsantrieb vorgesehen, der eine Oszillation des zweiten Finishwerkzeugs in einer parallel zur Richtung 138 gerichteten Oszillationsrichtung erzeugt, so dass im Finishbetrieb die Oszillation parallel zur Mantellinie der Mantelfläche verläuft.A pneumatic second pressing device generates a pressing force directed perpendicular to the direction 138, so that the finishing belt (or the finishing stone) can be pressed against the surface in the normal direction. Furthermore, a second oscillation drive is provided, which generates an oscillation of the second finishing tool in an oscillation direction parallel to the direction 138, so that in the finishing operation the oscillation runs parallel to the surface line of the surface.

Eine auf dem Maschinengestell 102 montierte erste Finisheinheit 140 ist dafür konfiguriert, die dem Reitstock zugewandte größere Stirnfläche 115 des Werkstücks 110 zu bearbeiten. Die erste Finisheinheit 140 trägt an ihrer der Werkstückaufnahmeeinrichtung 120 zugewandten Seite ein erstes Finishwerkzeug, das hier auch als Stirnflächen-Finishwerkzeug bezeichnet wird und das einen auswechselbaren Finishkopf 200 aufweist, dessen Aufbau und Funktion im Zusammenhang mit 4 noch näher erläutert werden. Die erste Finisheinheit 140 ist auf einem Kreuztisch montiert und dadurch über Servoantriebe parallel und senkrecht zur Werkstückrotationsachse 125 numerisch gesteuert verfahrbar. Dabei dient ein erster Servoantrieb 141 zur Positionierung der ersten Finisheinheit parallel zur Werkstückrotationsachse (in x-Richtung) und ein zweiter Servoantrieb zur Positionierung senkrecht zur Werkstückrotationsachse (in y-Richtung). Der Schlitten 144 mit den Führungsschienen für die Bewegung parallel zur Werkstückrotationsachse trägt eine pneumatische Andrückeinheit 145 einer ersten Andrückeinrichtung zum Andrücken des ersten Finishwerkzeugs an die Stirnfläche 115 mit einer parallel zur Werkstückrotationsachse 125 gerichteten ersten Andrückkraft. Weiterhin ist ein erster Oszillationsantrieb 146 vorgesehen, der im Betrieb eine Oszillation (Doppelpfeil) des ersten Finishwerkzeugs in einer senkrecht zur Werkstückrotationsachse verlaufenden ersten Oszillationsrichtung erzeugen kann. Der erste Oszillationsantrieb 146 umfasst einen Servomotor, der einen Exzenter dreht, der mit einer linear geführten Platte 147 gekoppelt ist, die bei Drehung des Exzenters parallel zur y-Richtung oszilliert. Der Finishkopf 200 des ersten Finishwerkzeugs bzw. des Stirnflächen-Finishwerkzeugs ist an dieser Platte 147 befestigt, die somit als Finishkopf-Aufnahme dient.A first finishing unit 140 mounted on the machine frame 102 is configured to machine the larger end face 115 of the workpiece 110 facing the tailstock. The first finishing unit 140 carries on its side facing the workpiece holder device 120 a first finishing tool, which is also referred to here as an end face finishing tool and which has an exchangeable finishing head 200, the structure and function of which in connection with 4 will be explained in more detail. The first finishing unit 140 is mounted on a cross table and can thus be moved numerically controlled parallel and perpendicular to the workpiece rotation axis 125 via servo drives. A first servo drive 141 is used to position the first finishing unit parallel to the workpiece rotation axis (in the x direction) and a second servo drive is used for positioning perpendicular to the workpiece rotation axis (in the y direction). The carriage 144 with the guide rails for movement parallel to the workpiece rotation axis carries a pneumatic pressing unit 145 of a first pressing device for pressing the first finishing tool onto the end face 115 with a first pressing force directed parallel to the workpiece rotation axis 125. Furthermore, a first oscillation drive 146 is provided which, during operation, can generate an oscillation (double arrow) of the first finishing tool in a first oscillation direction running perpendicular to the workpiece rotation axis. The first oscillation drive 146 comprises a servo motor that rotates an eccentric that is coupled to a linearly guided plate 147 that oscillates parallel to the y-direction when the eccentric rotates. The finishing head 200 of the first finishing tool or the end face finishing tool is attached to this plate 147, which thus serves as a finishing head holder.

Um bei Bedarf an einem Werkstück die gegenüberliegende Stirnfläche 116 ebenfalls finishend zu bearbeiten, ist eine dritte Finisheinheit 150 vorgesehen, deren Aufbau im Wesentlichen spiegelverkehrt zur ersten Finisheinheit ist. Damit ist es möglich, bei einem eingespannten Werkstück an beiden Stirnflächen die für eine Bearbeitung zugänglichen Bereiche zu finishen.In order to also finish the opposite end face 116 of a workpiece if necessary, a third finishing unit 150 is provided, the structure of which is essentially a mirror image of the first finishing unit. This makes it possible to finish the areas accessible for machining on both end faces of a clamped workpiece.

Die Finishmaschine 100 zeichnet sich durch eine besonders hohe Flexibilität bezüglich der damit bearbeitbaren Werkstückgeometrien aus. So können beispielsweise Werkstücke mit zylindrischer Mantelfläche in der dargestellten Orientierung der zweiten Finisheinheit gefinisht werden. Durch die Drehbarkeit um die z-Achse können konische Mantelflächen mit unterschiedlichen Konuswinkeln bearbeitet werden. Ballige Mantelflächen können mithilfe interpolierend gesteuerter Servoantriebe für die x-Verschiebung und die Verschiebung senkrecht zur Drehasche der Andrückrolle gefinisht werden.The finishing machine 100 is characterized by a particularly high level of flexibility with regard to the workpiece geometries that can be processed. For example, workpieces with a cylindrical surface can be finished in the orientation shown in the second finishing unit. The ability to rotate around the z-axis allows conical surfaces to be machined with different cone angles. Spherical surfaces can be finished using interpolating servo drives for the x-shift and the shift perpendicular to the rotary axis of the pressure roller.

Flexibilität ist insbesondere auch bezüglich der Bearbeitung der Stirnflächen vorhanden. Die Konstruktion ist dabei so ausgelegt, dass alternativ zu ebenen Stirnflächen, die vollständig (d.h. von der Werkstückachse bis zum Übergangsbereich) in einer Ebene senkrecht zur Werkstückachse liegen, auch in Radialrichtung konturierte Stirnflächen unterschiedlicher Gestalt ohne Modifikationen am Finishkopf 200 bearbeitet werden können.Flexibility is also available, particularly with regard to the machining of the end faces. The construction is designed in such a way that, as an alternative to flat end faces that lie completely (i.e. from the workpiece axis to the transition area) in a plane perpendicular to the workpiece axis, radially contoured end faces of different shapes can also be machined without modifications to the finishing head 200.

Die erste Finisheinheit 140 ist als Bandfinisheinheit konstruiert, so dass der abrasive Teil des Finishwerkzeugs durch die mit Schneidkörnern belegte Vorderseite 211 eines Finishbands 210 gebildet wird. Das Finishband hat einen bandförmigen flexiblen Träger, bei dem mit Hilfe eines Bindemittels Schneidkörner auf der dem Werkstück zuzuwendenden Vorderseite 211 aufgebracht sind. Zum Andrücken des Finishbands an die Stirnfläche weist das Stirnflächen-Finishwerkzeug einen Finishkopf 200 auf, der in 4 im Detail gezeigt ist. Der Finishkopf 200 ist eine relativ einfach auswechselbare Werkzeugeinheit. Er hat ein nach Art einer Winkelkonsole aufgebautes Basisteil 220, welches aus einem Stück bestehen und aus einem Metallblock gefräst oder durch 3D-Druck hergestellt oder auf eine andere Weise, z.B. mehrteilig, aufgebaut sein kann. Das verwindungssteife Basisteil 220 ist winkelförmig und hat einen Montageabschnitt und einen in 90° dazu orientierten Andrückabschnitt. Der Finishkopf 200 wird über am Montageabschnitt ausgebildete Montagestrukturen 222 an der freien Stirnseite der oszillierend antreibbaren Platte 147 des ersten Oszillationsantriebs 146 befestigt. Diese dient als Finishkopf-Aufnahme der ersten Finisheinheit 140.The first finishing unit 140 is designed as a belt finishing unit, so that the abrasive part of the finishing tool is formed by the front side 211 of a finishing belt 210, which is covered with cutting grains. The finishing belt has a belt-shaped flexible carrier, in which cutting grains are applied to the front side 211 facing the workpiece with the aid of a binding agent. To press the finishing belt onto the front surface, the front surface finishing tool has a finishing head 200, which is in 4 shown in detail. The finishing head 200 is a relatively easy-to-replace tool unit. It has a base part 220 constructed in the manner of an angle bracket, which can consist of one piece and be milled from a metal block or manufactured by 3D printing or constructed in another way, e.g. in multiple parts. The torsion-resistant base part 220 is angle-shaped and has a mounting section and a pressing section oriented at 90° to it. The finishing head 200 is attached to the free front side of the oscillatingly driven plate 147 of the first oscillation drive 146 via mounting structures 222 formed on the mounting section. This serves as the finishing head holder of the first finishing unit 140.

An der um 90° zu den Montagestrukturen des Montageabschnitts an dem Andrückabschnitt ausgerichteten Vorderseite 223 des Basisteils, die bei der Bearbeitung der zu bearbeitenden Stirnseite zugewandt ist, ist am Basisteil ein Andrückschuh 230 montiert, der an seiner dem Basisteil abgewandten Vorderseite eine im Wesentlichen rechteckige Kontaktfläche 232 aufweist, über die im eingerichteten Zustand das Finishband 210 geführt ist. Der Andrückschuh 230 bzw. seine Kontaktfläche 232 dient zum Andrücken von Finishband an die zu bearbeitende Stirnfläche.A pressure shoe 230 is mounted on the base part on the front side 223 of the base part, which is aligned at 90° to the mounting structures of the mounting section on the pressing section and which faces the end face to be machined during machining. The pressure shoe 230 has a substantially rectangular contact surface 232 on its front side facing away from the base part, over which the finishing tape 210 is guided in the set-up state. The pressure shoe 230 or its contact surface 232 serves to press finishing tape onto the end face to be machined.

Der Andrückschuh 230 ist über ein Schwenkgelenk 226 gelenkig mit dem Basisteil 220 gekoppelt in der Weise, dass der Andrückschuh einen einzigen Rotationsfreiheitsgrad besitzt. Die zugehörige Rotationsachse bzw. Schwenkachse 235 ist bei lagerichtig montiertem Finishkopf senkrecht zur Werkstückrotationsachse (x-Richtung) und zur Zustellrichtung der ersten Finisheinheit (y-Richtung) orientiert.The pressure shoe 230 is coupled to the base part 220 via a swivel joint 226 in such a way that the pressure shoe has a single degree of freedom of rotation. When the finishing head is mounted in the correct position, the associated rotation axis or swivel axis 235 is oriented perpendicular to the workpiece rotation axis (x-direction) and to the feed direction of the first finishing unit (y-direction).

Das einachsige Schwenkgelenk 226 umfasst im Beispielsfall einen in z-Richtung verlaufenden Lagerstift, der in einer Ausnehmung an der Stirnseite 223 des Basisteils montiert ist. Auf dem Lagerstift ist ein starrer, z.B. metallischer Träger 233 begrenzt verschwenkbar gelagert. Der Träger trägt auf seiner dem Basisteil abgewandten Vorderseite ein sich zum Finishband leicht verjüngendes Andrückelement 240, welches im Beispielsfall aus einem elastisch komprimierbaren, relativ festen elastomeren Werkstoff besteht und an seiner dem Träger abgewandten Seite eine rechteckige, insbesondere fast quadratische Kontaktfläche 232 zum Finishband bietet. Das Andrückelement kann beispielsweise aus einem Elastomer-Werkstoff bestehen, z.B. solchen mit der Handelsbezeichnung Vullkolan^®, und bildet dadurch eine in begrenztem Maße elastisch nachgiebige Kontaktfläche, deren Form sich an ggf. nicht völlig ebene Werkstückoberflächen anpassen kann.In the example, the single-axis swivel joint 226 comprises a bearing pin running in the z-direction, which is mounted in a recess on the front side 223 of the base part. A rigid, e.g. metallic carrier 233 is mounted on the bearing pin so that it can pivot to a limited extent. On its front side facing away from the base part, the carrier has a pressure element 240 that tapers slightly towards the finishing belt, which in the example consists of an elastically compressible, relatively solid elastomer material and offers a rectangular, in particular almost square, contact surface 232 to the finishing belt on its side facing away from the carrier. The pressure element can consist of an elastomer material, for example those with the trade name Vullkolan ^® , and thus forms a contact surface that is elastically flexible to a limited extent and whose shape can adapt to workpiece surfaces that may not be completely flat.

Die erste Finisheinheit 140 arbeitet mit einem Finishband 210, welches mithilfe von Bandführungselementen eines Bandführungssystems von einer Vorratsrolle mit frischem Finishband zu einer Aufnahmerolle mit verbrauchtem Finishband geführt wird. Der numerisch gesteuerte Bandtransport in Längsrichtung des Finishbandes kann schrittweise oder kontinuierlich erfolgen. Im Bereich des Finishkopfs 200 wird das Finishband über die Kontaktfläche 232 des Andrückelements 240 geführt. Am Finishkopf 200 sind einige Bandführungselemente des Bandführungssystems angeordnet. Zu den Bandführungselementen gehört eine oberhalb des Andrückschuhs 230 angeordnete obere Bandumlenkrolle 261 und eine unterhalb des Andrückschuhs angebrachte untere Bandumlenkrolle 262. Diese sind um zueinander parallele Rotationsachsen drehbar, die senkrecht zur Schwenkachse 235 des Andrückschuhs orientiert sind. Am Andrückschuh 230 selbst ist kein Bandumlenkelement angebracht.The first finishing unit 140 works with a finishing belt 210, which is guided from a supply roll with fresh finishing belt to a take-up roll with used finishing belt using belt guide elements of a belt guide system. The numerically controlled belt transport in the longitudinal direction of the finishing belt can be step-by-step or continuous. In the area of the finishing head 200, the finishing belt is guided over the contact surface 232 of the pressure element 240. Several belt guide elements of the belt guide system are arranged on the finishing head 200. The belt guide elements include an upper belt deflection roller 261 arranged above the pressure shoe 230 and a lower belt deflection roller 262 attached below the pressure shoe. These can be rotated about parallel rotation axes that are oriented perpendicular to the pivot axis 235 of the pressure shoe. No belt deflection element is attached to the pressure shoe 230 itself.

Die dem Andrückschuh 230 im Bandlaufrichtung gesehen nächsten Bandumlenkelemente 261, 262 weisen zylindrisch gekrümmte Bandführungsflächen auf, deren Krümmungsmittelpunkte auf deren Rotationsachsen liegen. Die Bandführungsflächen definieren eine gemeinsame Tangentialebene, die bei montiertem Finishkopf parallel zur y-z-Ebene liegt. Die Schwenkachse 235 ist parallel zu der Tangentialebene und parallel zu einer Verbindungsgeraden orientiert, die Rotationsachsen der Bandführungsrollen bzw. die Krümmungsmittelpunkte der Bandführungsflächen verbindet. Die Kontaktfläche 332 des Andrückschuhs 230 befindet sich auf der dem Basisteil 220 abgewandten Seite mit Abstand vor dieser Tangentialebene, so dass das über die Kontaktfläche des Andrückschuhs gespannte Finishband 210 eine flache Dachform mit etwa quadratischer Firstfläche einnimmt. Der Andrückschuh 230 und diese beiden Bandumlenkelemente sind in einer Dreiecks-Anordnung angeordnet und definieren dadurch auch eine mittig durch die Bandumlenkelemente und den Andrückschuh verlaufende Bandlaufebene, die bei montiertem Finishkopf parallel zur x-z-Ebene liegt. Die Schwenkachse 235 verläuft ungefähr oder exakt parallel zu dieser Ebene entlang einer Verbindungsgeraden, die zwischen den dem Andrückschuh 230 nächsten Bandumlenkelementen 261, 262 verläuft.The belt deflection elements 261, 262 closest to the pressure shoe 230 in the belt travel direction have cylindrically curved belt guide surfaces whose centers of curvature lie on their rotation axes. The belt guide surfaces define a common tangential plane which, when the finishing head is mounted, lies parallel to the yz plane. The pivot axis 235 is parallel to the tangential plane and parallel to a connecting line aden, connects the axes of rotation of the belt guide rollers or the centers of curvature of the belt guide surfaces. The contact surface 332 of the pressure shoe 230 is located on the side facing away from the base part 220 at a distance in front of this tangential plane, so that the finishing belt 210 stretched over the contact surface of the pressure shoe takes on a flat roof shape with an approximately square ridge surface. The pressure shoe 230 and these two belt deflection elements are arranged in a triangular arrangement and thus also define a belt running plane running centrally through the belt deflection elements and the pressure shoe, which lies parallel to the xz plane when the finishing head is mounted. The pivot axis 235 runs approximately or exactly parallel to this plane along a connecting line that runs between the belt deflection elements 261, 262 closest to the pressure shoe 230.

Im Betrieb steht das Finishband unter leichter Zugspannung, was dazu führt, dass der Andrückschuh 230 in Abwesenheit eines Kontakts mit einem zu bearbeitenden Werkstück eine Nullstellung einnimmt, bei der die Kontaktfläche 232 parallel zur oben erwähnten Tangentialebene orientiert ist. Wird der Andrückschuh gegen eine schräg zur y-z-Ebene orientierte Werkstückfläche gedrückt, richtet sich der Andrückschuh 230 selbsttätig so aus, dass die Vorderseite des Finishbands im Wesentlichen in Normalenrichtung der Werkstückoberfläche auf diese gedrückt wird. Es stellt sich dabei ein entsprechender Schwenkwinkel gegenüber der Nullstellung ein. Wird der Andrückkontakt aufgehoben, so stellt sich das Andrückelement vermittelt über das unter Spannung stehende Finishband selbsttätig wieder in die Neutralstellung zurück. Bei Bedarf kann eine gesonderte federelastische Rückstelleinrichtung vorgesehen sein, die den Andrückschuh bei Abwesenheit auslenkender Kräfte in die Neutralstellung rückstellt.During operation, the finishing belt is under slight tension, which means that the pressure shoe 230, in the absence of contact with a workpiece to be processed, assumes a zero position in which the contact surface 232 is oriented parallel to the above-mentioned tangential plane. If the pressure shoe is pressed against a workpiece surface oriented at an angle to the y-z plane, the pressure shoe 230 automatically aligns itself so that the front of the finishing belt is pressed onto the workpiece surface essentially in the normal direction of the workpiece surface. A corresponding pivoting angle relative to the zero position is thereby established. If the pressure contact is removed, the pressure element automatically returns to the neutral position via the tensioned finishing belt. If required, a separate spring-elastic return device can be provided which returns the pressure shoe to the neutral position in the absence of deflecting forces.

Funktionell vorteilhaft ist unter anderem, dass die Schwenkachse 235 in unmittelbarer Nähe der Kontaktfläche 232 zum Finishband angeordnet ist. Der senkrecht zur Schwenkachse gemessene Abstand AB zur Kontaktfläche beträgt hier weniger als das Doppelte der in Breitenrichtung des Finishbands gemessenen Breite der Kontaktfläche 232. Der Abstand kann beispielsweise im Bereich zwischen 80 % und 150 % dieser Breite betragen. Der Abstand AB ist deutlich kleiner als der in der Bandlaufebene gemessene Abstand AU zwischen den Mitten bzw. den Drehachsen der drehbar gelagerten nächstliegenden Bandumlenkelemente 261, 262. Es kann z.B. wenigstens eine der folgenden die Bedingungen gelten: AB ≤ (0,5 * AU) oder 0,1 * AU < AB < 0,8 * AU. Dadurch kann erreicht werden, dass die senkrecht zur Werkstückoberfläche gerichtete Kraftkomponente der parallel zur x-Richtung eingeleiteten Andrückkraft jedenfalls im Bereich relativ kleiner Schwenkwinkel (zum Beispiel bis zu 20° oder 30°) bei Veränderung des Schrägstellungswinkels nur geringfügig variiert.One of the functional advantages is that the pivot axis 235 is arranged in the immediate vicinity of the contact surface 232 to the finishing belt. The distance AB to the contact surface measured perpendicular to the pivot axis is less than twice the width of the contact surface 232 measured in the width direction of the finishing belt. The distance can be, for example, in the range between 80% and 150% of this width. The distance AB is significantly smaller than the distance AU measured in the belt running plane between the centers or the axes of rotation of the rotatably mounted closest belt deflection elements 261, 262. For example, at least one of the following conditions can apply: AB ≤ (0.5 * AU) or 0.1 * AU < AB < 0.8 * AU. This makes it possible to ensure that the force component of the pressing force introduced parallel to the x-direction, which is directed perpendicular to the workpiece surface, varies only slightly when the inclination angle changes, at least in the range of relatively small swivel angles (for example up to 20° or 30°).

Weiterhin ist die bewegte Masse des Andrückschuhs 230 relativ klein und der Massenschwerpunkt liegt innerhalb des Andrückschuhs, insbesondere auf der Schwenkachse 235 oder in deren Nähe. Dadurch ergibt sich ein geringes Massenträgheitsmoment, so dass während der in y-Richtung orientierten zweiten Oszillationsbewegung beim Finishen gekrümmter Oberflächen schnelle Schwenkrichtungswechsel möglich sind. Diese Oszillationsrichtung radial zur Werkstückrotationsachse ist günstig zur Erzielung von Oberflächen mit Kreuzschliffmuster, die sich besonders als Lagerflächen eignen. Der Andrückschuh ist ein passives Element, welchen nicht mittels eine Aktors verschwenkt wird, sondern sich auch bei relativ hohen Oszillationsfrequenzen allein infolge der auf ihn wirkenden Kräfte optimal zur Werkstückoberfläche ausrichtet.Furthermore, the moving mass of the pressure shoe 230 is relatively small and the center of mass is within the pressure shoe, in particular on the pivot axis 235 or in its vicinity. This results in a low mass moment of inertia, so that during the second oscillation movement oriented in the y-direction, rapid changes in pivot direction are possible when finishing curved surfaces. This oscillation direction radial to the workpiece rotation axis is beneficial for achieving surfaces with a cross-grinding pattern, which are particularly suitable as bearing surfaces. The pressure shoe is a passive element which is not pivoted by means of an actuator, but rather aligns itself optimally to the workpiece surface even at relatively high oscillation frequencies solely as a result of the forces acting on it.

Die 5 und 6A bis 6D zeigen schematisch eine Variante eines Finishkopfs, bei der die dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelemente (nicht dargestellt) gemeinsam mit dem Andrückschuh schwenken, so dass das Finishband zwischen den Bandumlenkelementen und dem Andrückschuh beim Verschwenken nicht in sich verdrillt wird. Die Bandumlenkelemente können dazu z.B. in Lagerelementen gelagert sein, die an einem nicht dargestellten Basisteil um parallel zur Schwenkachse 235 verlaufende Schwenkachsen schwenkbar gelagert sind. The 5 and 6A to 6D show schematically a variant of a finishing head in which the belt deflection elements (not shown) closest to the pressure shoe pivot together with the pressure shoe, so that the finishing belt between the belt deflection elements and the pressure shoe is not twisted when pivoting. The belt deflection elements can be mounted in bearing elements, for example, which are pivotably mounted on a base part (not shown) about pivot axes running parallel to the pivot axis 235.

Eine Finishbearbeitung kann mithilfe der Finishmaschine 100 beispielsweise wie folgt durchgeführt werden. Das Werkstück 110, im Beispielsfall ein im Wesentlichen kegelstumpfförmiger Wälzkörper für ein Großlager einer Windkraftanlage, wird in die Werkstückaufnahmeeinrichtung 120 so eingespannt, dass die Werkstückachse 112 (Symmetrieachse des rotationssymmetrischen Werkstücks) koaxial zur Werkstückrotationsachse 125 (parallel zur x-Richtung) ausgerichtet ist. Beim Einrichten der Finishmaschine wird die zweite Finisheinheit 130 zunächst durch Drehung des Drehtisches so eingerichtet, dass die Rotationsachse der Andrückrolle parallel zur Mantellinie der konischen Mantelfläche 114 verläuft. Die erste Finisheinheit 130 befindet sich zunächst noch in der in 1 bis 3 gezeigten Ausgangsstellung mit radialem und axialem Abstand von der zu bearbeitenden Stirnfläche 115. Für die Finishbearbeitung wird das Werkstück dann mithilfe des Rotationsantriebs in Rotation versetzt, die Rotationsgeschwindigkeit kann beispielsweise im Bereich von 100 bis 500 min^-1 liegen.A finishing operation can be carried out using the finishing machine 100, for example, as follows. The workpiece 110, in the example case a substantially truncated cone-shaped rolling element for a large bearing of a wind turbine, is clamped into the workpiece holding device 120 in such a way that the workpiece axis 112 (axis of symmetry of the rotationally symmetrical workpiece) is aligned coaxially with the workpiece rotation axis 125 (parallel to the x-direction). When setting up the finishing machine, the second finishing unit 130 is first set up by rotating the rotary table so that the rotation axis of the pressure roller runs parallel to the surface line of the conical surface 114. The first finishing unit 130 is initially still in the 1 to 3 shown starting position with radial and axial distance from the end face 115 to be machined. For the finishing machining, the workpiece is then set in rotation using the rotary drive; the rotation speed can, for example, be in the range of 100 to 500 min ^-1 .

Die Finishbearbeitung der Mantelfläche 114 wird mithilfe der ersten Finisheinheit 130 durchgeführt. Diese wird vor einer ersten Bearbeitungsstufe durch Verfahren des Drehtisches senkrecht zur Werkstückrotationsachse 125 bis zum Kontakt zwischen Werkstückoberfläche und Finishband zugestellt. Der Oszillationsantrieb erzeugt eine zur Drehachse der Andrückrolle parallele Oszillationsbewegung der Andrückrolle und des darüber geführten Finishbands. Für die Finishbearbeitung pendelt die erste Finisheinheit 130 parallel zur Mantellinie des Werkstücks hin und her. Die Amplitude dieser langsam pendelnden Bewegung ist vielfach größer als die Amplitude der deutlich höherfrequenten Oszillationsbewegung und ist so eingestellt ist, dass das erste Finishwerkzeug jeweils an den Enden über den schmalen konvex gekrümmten Übergangsbereich 117 teilweise hinaus verfährt, so dass die Mantelfläche bis zum Beginn des Übergangsbereichs gefinisht wird. Für eine zweite Bearbeitungsstufe wird die zweite Finisheinheit 130 dann in die dargestellte Drehstellung gedreht, so dass mit dem Finishstein eine Feinstbearbeitung durchgeführt werden kann.The finishing of the lateral surface 114 is carried out using the first finishing unit 130. This is carried out before a first processing stage by moving the rotary table perpendicular to the workpiece rotation axis 125 until the workpiece surface and the finishing belt come into contact. The oscillation drive generates an oscillating movement of the pressure roller and the finishing belt guided above it that is parallel to the rotation axis of the pressure roller. For finishing, the first finishing unit 130 oscillates back and forth parallel to the surface line of the workpiece. The amplitude of this slowly oscillating movement is many times greater than the amplitude of the significantly higher frequency oscillation movement and is set in such a way that the first finishing tool partially moves beyond the narrow, convexly curved transition area 117 at the ends, so that the surface is finished up to the beginning of the transition area. For a second processing stage, the second finishing unit 130 is then rotated into the rotational position shown, so that fine machining can be carried out with the finishing stone.

Zur Bearbeitung der größeren Stirnfläche 115 wird die erste Finisheinheit durch numerisch kontrolliertes Verfahren parallel zur x-Richtung bzw. zur Werkstückrotationsachse 125 und senkrecht dazu (parallel zur y-Richtung) so zugestellt, dass der Arbeitsbereich des Finishkopfs 200, also der Bereich, an dem das Finishband auf dem Andrückelement des Andrückschuhs liegt, in Kontakt mit der Startposition der Finishbearbeitung am äußeren Rand des ebenen kreisförmigen Innenbereichs 118 der Stirnfläche 115 liegt (vgl. 6A). Mithilfe der pneumatischen Andrückeinrichtung 145 wird eine Andrückkraft aufgebracht, die im Bereich des inneren ebenen Bereichs der Stirnfläche 115 senkrecht zur Werkstückoberfläche (parallel zur x-Richtung) wirkt. Gleichzeitig ist der Oszillationsantrieb in Betrieb, so dass das Finishwerkzeug radial zur Werkstückrotationsachse parallel zur y-Richtung oszilliert. Dadurch ergibt sich an der Stirnfläche ein Kreuzschliff.To machine the larger end face 115, the first finishing unit is fed by a numerically controlled process parallel to the x-direction or to the workpiece rotation axis 125 and perpendicular to it (parallel to the y-direction) such that the working area of the finishing head 200, i.e. the area where the finishing belt lies on the pressure element of the pressure shoe, is in contact with the start position of the finishing process on the outer edge of the flat, circular inner area 118 of the end face 115 (cf. 6A) . With the help of the pneumatic pressing device 145, a pressing force is applied which acts in the area of the inner flat area of the end face 115 perpendicular to the workpiece surface (parallel to the x-direction). At the same time, the oscillation drive is in operation so that the finishing tool oscillates radially to the workpiece rotation axis parallel to the y-direction. This results in a cross-grind on the end face.

Dann wird die erste Finisheinheit 140 mithilfe des in Querrichtung (y-Richtung) wirkenden Servoantriebs langsam nach radial außen verfahren. Sobald das angedrückte Finishband den inneren Rand des gewölbten Außenbereichs 119 etwa mit der Hälfte seiner Breite überschritten hat, verschwenkt der Andrückschuh 230 selbsttätig unter der Einwirkung der Andrückkraft so, dass weiterhin in einer ungefähr quadratischen Eingriffszone ein flächiger Kontakt zwischen dem elastisch nachgiebig abgestützten Finishband 210 und Werkstückoberfläche erhalten bleibt (vgl. 6B).Then the first finishing unit 140 is slowly moved radially outwards using the servo drive acting in the transverse direction (y-direction). As soon as the pressed finishing belt has exceeded the inner edge of the curved outer area 119 by approximately half its width, the pressure shoe 230 pivots automatically under the effect of the pressure force so that a flat contact between the elastically supported finishing belt 210 and the workpiece surface is maintained in an approximately square engagement zone (cf. 6B) .

Die für den Materialabtrag maßgebliche, senkrecht zur Werkstückoberfläche parallel zur lokalen Oberflächennormalen N wirkende Komponente der Andrückkraft wird bei dieser Verschwenkung geringfügig reduziert. Sie nimmt mit zunehmendem Schwenkwinkel, d.h. bei allmählicher Bewegung des Eingriffsbereichs nach radial außen, geringfügig ab. Vorteilhafterweise sind die Hebelverhältnisse jedoch aufgrund des geringen Abstands AB zwischen Schwenkachse 235 und Kontaktfläche 232 bzw. Eingriffszone so günstig, dass die Variation der effektiven Andrückkraft bei den hier betrachteten relativ kleinen Schwenkwinkeln gering bleibt.The component of the pressing force which is decisive for the material removal and acts perpendicular to the workpiece surface and parallel to the local surface normal N is slightly reduced during this swiveling. It decreases slightly with increasing swivel angle, i.e. with gradual movement of the engagement area radially outwards. Advantageously, however, the lever ratios are so favorable due to the small distance AB between the swivel axis 235 and the contact surface 232 or engagement zone that the variation in the effective pressing force remains small at the relatively small swivel angles considered here.

Wenn bei fortschreitender Zustellung der ersten Finisheinheit in Querrichtung bei der Vergrößerung des Abstands zur Werkstückrotationsachse (vgl. 6C) der Übergangsbereich 117 erreicht ist, bleibt die abrasive Vorderseite 211 des Finishbands weiterhin mit Flächenkontakt ausreichend stark an die Werkstückoberfläche angedrückt und der Schwenkwinkel des Andrückschuhs steigt nun stärker (6D), Somit kann auch der Übergangsbereich 117 mithilfe des ersten Finishwerkzeugs in der Endphase der Auswärtsbewegung des zweiten Finishwerkzeugs gefinisht werden.If, during progressive feed of the first finishing unit in the transverse direction, the distance to the workpiece rotation axis increases (cf. 6C ) the transition area 117 is reached, the abrasive front side 211 of the finishing belt remains pressed sufficiently strongly against the workpiece surface with surface contact and the swivel angle of the pressure shoe now increases more strongly ( 6D ), Thus, the transition region 117 can also be finished using the first finishing tool in the final phase of the outward movement of the second finishing tool.

Es ist erkennbar, dass aufgrund der Schwenkbarkeit des Andrückschuhs 230 im Finishkopf 200 das Finishwerkzeug der Krümmung der Oberfläche zu jeder Zeit unter der Einwirkung der Andrückkraft folgt.It can be seen that due to the pivotability of the pressure shoe 230 in the finishing head 200, the finishing tool follows the curvature of the surface at all times under the action of the pressing force.

Bei der radialen Auswärtsbewegung der Eingriffszone ergeben sich zwei den Materialabtrag beeinflussende Effekte. Zum einen ist bei konstanter Werkstückdrehzahl die Relativgeschwindigkeit zwischen dem sich drehenden Werkstück und dem Finishwerkzeug in der Nähe der Rotationsachse geringer als am radial äußeren Randbereich. Isoliert betrachtet führt dies bei größer werdendem Radialabstand zu einer Vergrößerung der Abtragleistung. The radial outward movement of the engagement zone results in two effects that influence the material removal. Firstly, at a constant workpiece speed, the relative speed between the rotating workpiece and the finishing tool is lower near the axis of rotation than at the radially outer edge area. Viewed in isolation, this leads to an increase in the removal rate as the radial distance increases.

Gleichzeitig nimmt die für den Materialabtrag wirksame Normalkomponente der Andrückkraft bei der gezeigten Stirnflächengeometrie mit zunehmendem Abstand von der Rotationsachse nach außen ab. Isoliert betrachtet führt dies zu einer Verringerung der Abtragleistung. Die Effekte kompensieren sich somit wenigstens teilweise, so dass ein relativ gleichmäßiger Materialabtrag erzielt werden kann.At the same time, the normal component of the contact force effective for material removal decreases with the end face geometry shown as the distance from the axis of rotation increases outwards. Viewed in isolation, this leads to a reduction in the removal rate. The effects thus compensate each other at least partially, so that a relatively uniform material removal can be achieved.

Sofern ein noch gleichmäßiger Materialabtrag gewünscht ist, kann er mithilfe der Steuerung erreicht werden, indem z.B. die von der pneumatischen Andrückeinrichtung 145 bereitgestellte Andrückkraft in Abhängigkeit von Radialpositionen der Eingriffszone zwischen Finishwerkzeug und Werkstückoberfläche variiert wird, z.B. so, dass sie tendenziell mit Vergrößerung des radialen Abstands zur Werkstückrotationsachse zunimmt. Auch eine Variation der Werkstückdrehzahl ist möglich, ggf. mit Anpassung der Oszillationsfrequenz.If even more uniform material removal is desired, this can be achieved with the help of the control system, for example by varying the pressure force provided by the pneumatic pressure device 145 depending on the radial positions of the engagement zone between the finishing tool and the workpiece surface, e.g. so that it tends to increase as the radial distance to the workpiece rotation axis increases. It is also possible to vary the workpiece speed, if necessary by adjusting the oscillation frequency.

Die Finishmaschine 100 ist so aufgebaut, dass die Eingriffsbereiche der zweiten Finisheinheit 130 und der ersten Finisheinheit 140 räumlich voneinander so separiert sind, dass beide gleichzeitig arbeiten können. Somit ist eine hocheffiziente Finishbearbeitung des Werkstücks möglich, indem die Mantelfläche 114 und die Stirnfläche 115 wenigstens phasenweise gleichzeitig finishend bearbeitet werden.The finishing machine 100 is designed in such a way that the engagement areas of the second finishing unit 130 and the first finishing unit 140 are spatially separated from one another so that both can work simultaneously. This enables highly efficient finishing of the workpiece by finishing the outer surface 114 and the front surface 115 at least in phases at the same time.

Mithilfe der Finishmaschine können Werkstücke mit deutlich unterschiedlichen Werkstückgeometrien finishend bearbeitet werden, ohne dass ein Werkzeugwechsel nötig ist. So können beispielsweise auch Werkstücke mit zylindrischen Mantelflächen bearbeitet werden. Dazu muss lediglich die erste Finisheinheit 130 so gedreht werden, dass die lineare Verfahrachse der Finisheinheit parallel zur Werkstückrotationsachse verläuft. Auch ballige Mantelflächen können bearbeitet werden. Dazu wird eine interpolierende Ansteuerung der Antriebe für den Verfahrantrieb und den Drehantrieb genutzt. Aufgrund der besonderen Konstruktion des Finishkopfs 200 können unterschiedliche Stirnflächengeometrien ohne Wechsel des Finishkopfs bearbeitet werden. Unter anderem können auch ebene Stirnflächen bearbeitet werden. Dort bleibt dann die Schwenkstellung des Andrückschuhs in Radialrichtung konstant. Es können auch unterschiedliche Werkstücktypen gefinisht werden, insbesondere nicht nur Wälzkörper unterschiedlicher Geometrien, sondern z.B. auch Ritzelwellen, die im Prinzip eine Welle mit integriertem Zahnrad bzw. Ritzel sind. Dabei kann angrenzend an wenigstens einen im Wesentlichen zylindrischen Wellenabschnitt ein Ritzelabschnitt oder ein Zahnradabschnitt liegen, dessen Seitenflächen bzw. Stirnflächen gefinisht werden sollen.With the help of the finishing machine, workpieces with significantly different workpiece geometries can be finished without having to change tools. For example, workpieces with cylindrical outer surfaces can also be machined. To do this, the first finishing unit 130 only has to be rotated so that the linear travel axis of the finishing unit runs parallel to the workpiece rotation axis. Spherical outer surfaces can also be machined. For this purpose, an interpolating control of the drives for the travel drive and the rotary drive is used. Due to the special design of the finishing head 200, different face geometries can be machined without changing the finishing head. Flat face surfaces can also be machined, among other things. The swivel position of the pressure shoe in the radial direction then remains constant. Different workpiece types can also be finished, in particular not only rolling elements of different geometries, but also, for example, pinion shafts, which are essentially a shaft with an integrated gear or pinion. In this case, a pinion section or a gear section, the side surfaces or end faces of which are to be finished, can be located adjacent to at least one essentially cylindrical shaft section.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102020134461 A1 [0005]DE 102020134461 A1 [0005]
• US 3021648 [0006]US3021648 [0006]

Claims (16)

Finishverfahren zur Finishbearbeitung eines Werkstücks, das eine um eine Werkstückachse herum verlaufende Mantelfläche und wenigstens eine finishend zu bearbeitende Stirnfläche aufweist, wobei das Werkstück zur Durchführung einer Finishbearbeitung um die Werkstückachse rotiert wird; die Stirnfläche mittels eines ersten Finishwerkzeugs bearbeitet wird, welches an die Stirnfläche angedrückt und in eine quer zur Werkstückachse verlaufende erste Oszillationsbewegung versetzt wird; dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstück bearbeitet wird, bei dem die Mantelfläche und die Stirnfläche in einem Übergangsbereich ineinander übergehen und die Stirnfläche wenigstens in einem an den Übergangsbereich angrenzenden, ringförmigen Außenabschnitt eine in Radialrichtung gewölbte Kontur aufweist derart, dass ein Winkel zwischen der Werkstückachse und einer lokalen Oberflächennormale der Stirnfläche in radialer Richtung variiert; und ein erstes Finishwerkzeug verwendet wird, das einen Andrückschuh aufweist, der ein Finishband an die Stirnfläche andrückt, wobei der Andrückschuh um eine Schwenkachse schwenkbeweglich ist und bei Änderung einer radialen Position einer Eingriffszone zwischen Finishband und Stirnfläche der gewölbten Kontur der Stirnfläche unter Veränderung der Schwenklage folgt.Finishing method for finishing a workpiece which has a circumferential surface running around a workpiece axis and at least one end face to be finished, wherein the workpiece is rotated around the workpiece axis to carry out finishing; the end face is machined by means of a first finishing tool which is pressed against the end face and is set in a first oscillating movement running transversely to the workpiece axis; characterized in that a workpiece is machined in which the circumferential surface and the end face merge into one another in a transition region and the end face has a contour curved in the radial direction at least in an annular outer section adjacent to the transition region such that an angle between the workpiece axis and a local surface normal of the end face varies in the radial direction; and a first finishing tool is used which has a pressure shoe which presses a finishing belt against the end face, wherein the pressure shoe is pivotable about a pivot axis and, when a radial position of an engagement zone between the finishing belt and the end face changes, follows the curved contour of the end face while changing the pivot position. Finishverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Finishwerkzeug mit einem Finishkopf verwendet wird, der mit einem Basisteil an einer ersten Finisheinheit befestigt ist und den Andrückschuh trägt, der das Finishband an die Stirnfläche andrückt, wobei der Andrückschuh gegenüber dem Basisteil um eine Schwenkachse schwenkbeweglich ist und bei Änderung der radialen Position einer Eingriffszone zwischen Finishband und Stirnfläche der gewölbten Kontur der Stirnfläche unter Veränderung der Schwenklage folgt.Finishing process according to Claim 1 , characterized in that a first finishing tool is used with a finishing head which is fastened to a first finishing unit by means of a base part and carries the pressure shoe which presses the finishing belt against the end face, wherein the pressure shoe is pivotable about a pivot axis relative to the base part and, when the radial position of an engagement zone between the finishing belt and the end face changes, follows the curved contour of the end face while changing the pivot position. Finishverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche mittels eines zweiten Finishwerkzeugs bearbeitet wird, welches an die Mantelfläche angedrückt und in eine parallel zu einer Mantellinie der Mantelfläche verlaufende zweite Oszillationsbewegung versetzt wird, wobei vorzugsweise die Mantelfläche und die Stirnfläche wenigstens über eine Phase einer Gesamt-Bearbeitungszeit gleichzeitig finishend bearbeitet werden.Finishing process according to Claim 1 or 2 , characterized in that the lateral surface is machined by means of a second finishing tool which is pressed against the lateral surface and is set in a second oscillating movement running parallel to a surface line of the lateral surface, wherein preferably the lateral surface and the end face are finished simultaneously at least over one phase of a total machining time. Finishverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückschuh eine zweidimensional ausgedehnte, elastisch nachgiebige Kontaktfläche zum Kontakt mit der Rückseite des Finishbands aufweist und das Finishband flächig an die Stirnfläche andrückt, wobei auch bei einer gewölbten Kontur der zu bearbeitenden Stirnfläche zwischen Finishband und Stirnfläche eine zweidimensional ausgedehnte Eingriffszone entsteht.Finishing method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure shoe has a two-dimensionally extended, elastically flexible contact surface for contact with the back of the finishing belt and presses the finishing belt flatly against the end face, whereby a two-dimensionally extended engagement zone is created between the finishing belt and the end face even in the case of a curved contour of the end face to be machined. Finishverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückkraft und/oder eine anteilige Bearbeitungsdauer des ersten Finishwerkzeugs und/oder eine Drehzahl einer Werkstückrotation in Abhängigkeit vom radialen Abstand zur Werkstückrotationsachse variiert wird, um Änderungen der Eingriffsbedingungen in einer Eingriffszone zwischen Finishband und Stirnfläche wenigstens teilweise zu kompensieren.Finishing method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressing force and/or a proportional processing time of the first finishing tool and/or a speed of a workpiece rotation is varied depending on the radial distance to the workpiece rotation axis in order to at least partially compensate for changes in the engagement conditions in an engagement zone between the finishing belt and the end face. Finishmaschine (100) zur Finishbearbeitung eines Werkstücks (110), das eine Werkstückachse (112), eine um die Werkstückachse herum verlaufende Mantelfläche (114) und wenigstens eine finishend zu bearbeitende Stirnfläche (115) aufweist, umfassend: eine Werkstückaufnahmeeinrichtung (120) zur Aufnahme des Werkstücks und einen Rotationsantrieb zur Erzeugung einer Rotation des aufgenommenen Werkstücks um eine Werkstückrotationsachse (125); eine erste Finisheinheit (140) zur Aufnahme eines ersten Finishwerkzeugs zur Bearbeitung der Stirnfläche (115), wobei die erste Finisheinheit eine erste Andrückeinrichtung (145) zum Andrücken des Finishwerkzeugs an die Stirnfläche sowie einen ersten Oszillationsantrieb (146) zur Erzeugung einer Oszillation des ersten Finishwerkzeugs in einer quer zur Werkstückrotationsachse (125) verlaufenden ersten Oszillationsrichtung aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Finishwerkzeug einen Finishkopf (200) aufweist, der ein Basisteil (220) zum Befestigen des Finishkopfs an einer Finishkopf-Aufnahme der ersten Finisheinheit, einen Andrückschuh (230) zum Andrücken von Finishband (210) an die Stirnfläche (115) sowie zwischen dem Basisabschnitt und dem Andrückschuh ein integriertes Schwenkgelenk (226) aufweist, das derart ausgebildet ist, dass der Andrückschuh (230) gegenüber dem Basisteil (220) um eine Schwenkachse (235) schwenkbeweglich ist und bei Änderung der radialen Position eines Eingriffsbereichs zwischen Finishband (210) und Stirnfläche der gewölbten Kontur der Stirnfläche unter Veränderung der Schwenklage folgen kann.Finishing machine (100) for finish machining a workpiece (110) which has a workpiece axis (112), a lateral surface (114) running around the workpiece axis and at least one end face (115) to be finished, comprising: a workpiece receiving device (120) for receiving the workpiece and a rotary drive for generating a rotation of the received workpiece about a workpiece rotation axis (125); a first finishing unit (140) for receiving a first finishing tool for machining the end face (115), wherein the first finishing unit has a first pressing device (145) for pressing the finishing tool onto the end face and a first oscillation drive (146) for generating an oscillation of the first finishing tool in a first oscillation direction running transversely to the workpiece rotation axis (125); characterized in that the first finishing tool has a finishing head (200) which has a base part (220) for fastening the finishing head to a finishing head holder of the first finishing unit, a pressure shoe (230) for pressing finishing tape (210) onto the end face (115), and an integrated pivot joint (226) between the base section and the pressure shoe, which is designed such that the pressure shoe (230) is pivotable about a pivot axis (235) relative to the base part (220) and can follow the curved contour of the end face while changing the pivot position when the radial position of an engagement region between the finishing tape (210) and the end face changes. Finishmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückschuh (230) eine zweidimensional ausgedehnte, elastisch nachgiebige Kontaktfläche (232) zum Kontakt mit der Rückseite des Finishbands (210) aufweist.Finishing machine after Claim 6 , characterized in that the pressure shoe (230) has a two-dimensionally extended, elastically flexible contact surface (232) for contact with the back of the finishing belt (210). Finishmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückschuh (230) einen starren Träger (232) und ein davon getragenes Andrückelement (240) aus einem elastisch nachgiebigen Material aufweist, das eine zweidimensional ausgedehnte elastisch nachgiebige Kontaktfläche (232) zum Kontakt mit einer Rückseite des Finishbands (210) bildet.Finishing machine after Claim 6 or 7 , characterized in that the pressure shoe (230) has a rigid carrier (232) and a pressure element (240) carried thereby and made of an elastically yielding material which forms a two-dimensionally extended elastically yielding contact surface (232) for contact with a rear side of the finishing belt (210). Finishmaschine nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Finishkopf (200) Bandumlenkelemente eines Bandführungssystems aufweist, wobei die dem Andrückschuh (230) nächsten Bandumlenkelemente (261, 262) an dem Basisteil (220) angebracht sind.Finishing machine after Claim 6 , 7 or 8th , characterized in that the finishing head (200) has belt deflection elements of a belt guide system, wherein the belt deflection elements (261, 262) closest to the pressure shoe (230) are attached to the base part (220). Finishmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schwenkachse (235) und einer zum Kontakt mit der Rückseite des Finishbands ausgebildeten Kontaktfläche (232) des Andrückschuhs (230) ein Abstand (AB) besteht, für den wenigstens eine der folgenden Bedingungen gilt: (i) Der Abstand (AB) ist maximal doppelt so groß wie eine maximale wirksame Breite der Kontaktfläche (232); (ii) Der Abstand (AB) ist kleiner als ein in einer Bandlaufebene gemessene Abstand (AU) zwischen Krümmungsmittelpunkten der dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelemente (261, 262).Finishing machine according to one of the Claims 6 until 9 , characterized in that there is a distance (AB) between the pivot axis (235) and a contact surface (232) of the pressure shoe (230) designed for contact with the back of the finishing belt, for which at least one of the following conditions applies: (i) the distance (AB) is at most twice as large as a maximum effective width of the contact surface (232); (ii) the distance (AB) is smaller than a distance (AU) measured in a belt running plane between centers of curvature of the belt deflection elements (261, 262) closest to the pressure shoe. Finishmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückschuh (230) einen Massenschwerpunkt aufweist, der innerhalb des Andrückschuhs, insbesondere auf der Schwenkachse (235) oder in deren Nähe liegt und/oder dass der Andrückschuh und die dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelemente (261, 262) in einer Dreiecks-Anordnung angeordnet sind und eine mittig durch die Bandumlenkelemente und den Andrückschuh verlaufende Bandlaufebene definieren, wobei die Schwenkachse (235) im Wesentlichen parallel zu dieser Ebene verläuft, insbesondere entlang einer Verbindungsgeraden, die zwischen den dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelementen verläuft.Finishing machine according to one of the Claims 6 until 10 , characterized in that the pressure shoe (230) has a center of mass which lies within the pressure shoe, in particular on the pivot axis (235) or in the vicinity thereof and/or that the pressure shoe and the belt deflection elements (261, 262) closest to the pressure shoe are arranged in a triangular arrangement and define a belt running plane running centrally through the belt deflection elements and the pressure shoe, wherein the pivot axis (235) runs essentially parallel to this plane, in particular along a connecting straight line which runs between the belt deflection elements closest to the pressure shoe. Finishmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 11, gekennzeichnet durch eine zweite Finisheinheit (130) zur Aufnahme eines zweiten Finishwerkzeugs zur Bearbeitung der Mantelfläche (114), wobei die zweite Finisheinheit eine zweite Andrückeinrichtung zum Andrücken des zweiten Finishwerkzeugs an die Mantelfläche (114) sowie einen zweiten Oszillationsantrieb zur Erzeugung einer Oszillation des zweiten Finishwerkzeugs in einer parallel zu einer Mantellinie der Mantelfläche (114) verlaufenden zweiten Oszillationsrichtung aufweist.Finishing machine according to one of the Claims 6 until 11 , characterized by a second finishing unit (130) for receiving a second finishing tool for machining the lateral surface (114), wherein the second finishing unit has a second pressing device for pressing the second finishing tool onto the lateral surface (114) and a second oscillation drive for generating an oscillation of the second finishing tool in a second oscillation direction running parallel to a surface line of the lateral surface (114). Finishmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 12, gekennzeichnet durch eine dritte Finisheinheit (140) zur Aufnahme eines dritten Finishwerkzeugs zur Bearbeitung einer der der Stirnfläche (115) gegenüberliegenden weiteren Stirnfläche (116), wobei die dritte Finisheinheit eine dritte Andrückeinrichtung zum Andrücken des dritten Finishwerkzeugs an die weitere Stirnfläche sowie einen dritten Oszillationsantrieb zur Erzeugung einer Oszillation des dritten Finishwerkzeugs in einer quer zur Werkstückrotationsachse (125) verlaufenden dritten Oszillationsrichtung aufweist, wobei vorzugsweise die erste und die dritte Finisheinheit unabhängig voneinander steuerbar und/oder wenigstens phasenweise gleichzeitig betreibbar sind.Finishing machine according to one of the Claims 6 until 12 , characterized by a third finishing unit (140) for receiving a third finishing tool for machining a further end face (116) opposite the end face (115), wherein the third finishing unit has a third pressing device for pressing the third finishing tool onto the further end face and a third oscillation drive for generating an oscillation of the third finishing tool in a third oscillation direction running transversely to the workpiece rotation axis (125), wherein preferably the first and the third finishing unit are controllable independently of one another and/or operable simultaneously at least in phases. Finishmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Finishmaschine zur Durchführung des Finishverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 konfiguriert ist.Finishing machine according to one of the Claims 6 until 13 , characterized in that the finishing machine for carrying out the finishing process according to one of the Claims 1 until 5 is configured. Finishkopf (200) zur Verwendung beim Finishen einer Werkstückoberfläche eines Werkstücks unter Verwendung eines an die Werkstückoberfläche andrückbaren Finishbands (210) umfassend: ein Basisteil (220), das Montagestrukturen (222) zum Befestigen des Finishkopfs (200) an einer Finishkopf-Aufnahme einer Finisheinheit sowie Bandumlenkelemente (261, 262) eines Bandführungssystems zum Führen des Finishbands (210) aufweist; einen von dem Basisteil (220) getragenen Andrückschuh (230) mit einer zum Kontakt mit einer Rückseite des Finishbands vorgesehenen Kontaktfläche (232) zum Andrücken des Finishband an die zu bearbeitende Werkstückoberfläche, ein integriertes Schwenkgelenk (226), das zwischen dem Basisteil und dem Andrückschuh angeordnet und derart ausgebildet ist, dass der Andrückschuh gegenüber dem Basisteil um eine Schwenkachse schwenkbeweglich ist, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale (i) die dem Andrückschuh (230) nächsten Bandumlenkelemente (261, 262) sind an dem Basiselement (232) angebracht; (ii) zwischen der Schwenkachse (235) und einer zum Kontakt mit der Rückseite des Finishbands ausgebildeten Kontaktfläche (232) des Andrückschuhs (230) besteht ein Abstand (AB), wobei der Abstand (AB) maximal doppelt so groß wie eine maximale wirksame Breite der Kontaktfläche (232) ist und/oder der Abstand (AB) kleiner ist als ein in einer Bandlaufebene gemessener Abstand (AU) zwischen Krümmungsmittelpunkten der dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelemente (261, 262). (iii) der Andrückschuh (230) weist einen Massenschwerpunkt auf, der innerhalb des Andrückschuhs, insbesondere auf der Schwenkachse (235) oder in deren Nähe liegt; (iv) der Andrückschuh und die dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelemente (261, 262) sind in einer Dreiecks-Anordnung angeordnet und definieren eine mittig durch die Bandumlenkelemente und den Andrückschuh verlaufende Bandlaufebene, wobei die Schwenkachse im Wesentlichen parallel zu dieser Ebene verläuft, insbesondere entlang einer Verbindungsgeraden, die zwischen den dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelementen verläuft; (v) die dem Andrückschuh nächsten Bandumlenkelemente (261, 262) weisen konvex gekrümmte Bandführungsflächen auf, die eine gemeinsame Tangentialebene definieren, wobei die Schwenkachse parallel der Tangentialebene orientiert ist.Finishing head (200) for use in finishing a workpiece surface of a workpiece using a finishing belt (210) that can be pressed against the workpiece surface, comprising: a base part (220) that has mounting structures (222) for attaching the finishing head (200) to a finishing head holder of a finishing unit and belt deflection elements (261, 262) of a belt guide system for guiding the finishing belt (210); a pressure shoe (230) carried by the base part (220) with a contact surface (232) provided for contact with a rear side of the finishing belt for pressing the finishing belt onto the workpiece surface to be machined, an integrated pivot joint (226) which is arranged between the base part and the pressure shoe and is designed such that the pressure shoe is pivotable about a pivot axis relative to the base part, characterized by at least one of the following features (i) the belt deflection elements (261, 262) closest to the pressure shoe (230) are attached to the base element (232); (ii) there is a distance (AB) between the pivot axis (235) and a contact surface (232) of the pressure shoe (230) designed for contact with the back of the finishing belt, the distance (AB) being a maximum of twice as large as a maximum effective width of the contact surface (232) and/or the distance (AB) being smaller than a distance (AU) measured in a belt running plane between centers of curvature of the belt deflection elements (261, 262) closest to the pressure shoe. (iii) the pressure shoe (230) has a mass centre of gravity which lies within the pressure shoe, in particular on the pivot axis (235) or in the vicinity thereof; (iv) the pressure shoe and the belt deflection elements (261, 262) closest to the pressure shoe are arranged in a triangular arrangement and define a belt running plane running centrally through the belt deflection elements and the pressure shoe, wherein the pivot axis runs substantially parallel to this plane, in particular along a connecting line which runs between the belt deflection elements closest to the pressure shoe; (v) the belt deflection elements (261, 262) closest to the pressure shoe have convexly curved belt guide surfaces which define a common tangential plane, wherein the pivot axis is oriented parallel to the tangential plane. Finishkopf nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrückschuh (230) eine zweidimensional ausgedehnte, elastisch nachgiebige Kontaktfläche (232) zum Kontakt mit der Rückseite des Finishbands (210) aufweist, wobei vorzugsweise der Andrückschuh (230) einen starren Träger (232) und ein davon getragenes Andrückelement (240) aus einem elastisch nachgiebigen Material aufweist, das eine zweidimensional ausgedehnte elastisch nachgiebige Kontaktfläche (232) zum Kontakt mit einer Rückseite des Finishbands (210) bildet.Finish head after Claim 15 , characterized in that the pressure shoe (230) has a two-dimensionally extended, elastically flexible contact surface (232) for contact with the back of the finishing belt (210), wherein preferably the pressure shoe (230) has a rigid carrier (232) and a pressure element (240) carried thereby and made of an elastically flexible material which forms a two-dimensionally extended, elastically flexible contact surface (232) for contact with a back of the finishing belt (210).