DE19806688C2

DE19806688C2 - Device for machining non-circular holes

Info

Publication number: DE19806688C2
Application number: DE1998106688
Authority: DE
Inventors: Alois Schmid
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: DE19806688A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbei tung von unrunden Bohrungen von Werkstücken mit einem relativ zu dem Werkstück bewegbaren Schleifband.The invention relates to a device for processing processing of non-circular holes in workpieces with one Abrasive belt movable relative to the workpiece.

Die US 16 75 183 beschreibt eine Schleifmaschine, bei welcher mit einem kontinuierlich umlaufenden Schleif band insbesondere Toilettensitze bearbeitet werden können. Das Schleifband wird durch ein Andrückelement gegen das zu bearbeitende Teil gedrückt.US 16 75 183 describes a grinding machine, at which with a continuously rotating grinding Band in particular toilet seats are processed can. The sanding belt is held by a pressure element pressed against the part to be machined.

Allerdings ist es aufgrund der Größe und der Form des Andrückelements nur möglich, Außenkonturen oder gege benenfalls Innenkonturen mit sehr großem Durchmesser zu bearbeiten.However, it is due to the size and shape of the Pressing element only possible, outer contours or against if necessary, inner contours with a very large diameter to edit.

Aus der DE-GM 18 45 735 ist eine Vorrichtung zum Schleifen von Hohlflächen von Werkstücken mittels ei nes endlosen Schleifbandes bekannt. Dabei sind An drückrollen vorgesehen, welche das umlaufende Schleif band an das zu bearbeitende Werkstück anpressen.From DE-GM 18 45 735 is a device for Grinding hollow surfaces of workpieces using an egg endless sanding belt known. Here are To spinning rollers provided, which the rotating grinding Press the tape onto the workpiece to be machined.

Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist je doch, daß dabei der Durchmesser der Andrückrollen den kleinsten schleifbaren Krümmungsdurchmesser des Werk stückes bestimmt. Des weiteren ist die Vorrichtung aufgrund ihres Aufbaus nur für Werkstücke mit sehr großem Innendurchmesser geeignet.A disadvantage of this known device is ever but that the diameter of the pressure rollers smallest grindable curvature diameter of the factory determined. Furthermore, the device due to their structure only for workpieces with very large inner diameter suitable.

Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß die Andrückrolle gleichzeitig auch die Umlenkrolle dar stellt. Daher erfolgt die größte Biegebeanspruchung auf das Schleifband in der Bearbeitungszone, in wel cher auf das Schleifband jedoch auch die Schnittkraft einwirkt. Es ergibt sich dadurch ein hoher Verschleiß des Schleifbandes.Another disadvantage of this device is that the Pressure roller also represents the deflection roller poses. Therefore, the greatest bending stress occurs on the grinding belt in the processing zone, in which but also the cutting force on the sanding belt acts. This results in high wear of the grinding belt.

In der DE 40 34 146 A1 ist eine Vorrichtung zur Bear beitung von Werkstücken durch Schleifen beschrieben, bei welcher das umlaufende Schleifband durch eine Kon taktrolle an das zu bearbeitende Werkstück angepresst wird. Die Vorrichtung ist zur Bearbeitung von unrunden Außenprofilen vorgesehen.DE 40 34 146 A1 describes a device for the bear processing of workpieces described by grinding, in which the rotating sanding belt by a con cycle roller pressed onto the workpiece to be machined becomes. The device is for processing non-circular External profiles provided.

Die DE-AS 20 41 620 und die DE-AS 20 42 070 beschrei ben Maschinen zum Schleifen der Innenflächen von ring förmigen Werkstücken, bei welchen das Schleifband im wesentlichen senkrecht zu der Umfangsrichtung der zu bearbeitenden Bohrung ist.DE-AS 20 41 620 and DE-AS 20 42 070 describe ben machines for grinding the inner surfaces of ring shaped workpieces, in which the grinding belt in substantially perpendicular to the circumferential direction of the machining hole.

Mit den dort beschriebenen Vorrichtungen ist jedoch nur eine Nachbearbeitung einer Bohrung, d. h. eine Ver besserung ihrer Oberflächenqualität erreichbar. Die eigentliche Kontur der Bohrung ist durch die Vorbear beitung bestimmt.However, with the devices described there just reworking a hole, d. H. a ver improvement of their surface quality achievable. The The actual contour of the hole is through the preliminary bore processing determined.

Die DE 44 01 199 A1 beschreibt ein Verfahren zum Er zeugen von Kreiskeilprofilen mittels einer Schleif scheibe bzw. eines Schleifstiftes.DE 44 01 199 A1 describes a method for the Er create circular wedge profiles by means of a grinding disc or a grinding pin.

Hierbei tritt jedoch der Nachteil auf, daß der Durch messer des Schleifstiftes den kleinsten schleifbaren Radius des Innenprofils festlegt. Weitere Nachteile dieser Schleifstifte sind die geringen erzielbaren Abtragsleistungen, welche zu hohen Bearbeitungszeiten führen, sowie die Instabilität der dünnen Schleifstif te, wodurch häufig Qualitätsprobleme entstehen. Außer dem ergeben sich durch die kleinen Schleifstifte auf grund der begrenzten Drehzahl der Schleifspindel nur .geringe Schnittgeschwindigkeiten. Ein weiteres Problem ist der hohe Verschleiß der Schleifstifte, da diese wegen ihres geringen Durchmessers nur eine sehr kleine Oberfläche haben.However, this has the disadvantage that the through the smallest grindable knife Defines the radius of the inner profile. Other disadvantages these grinding pencils are the least achievable Material removal rates, which lead to long processing times lead, as well as the instability of the thin grinding pin te, which often causes quality problems. Except this is due to the small grinding pencils due to the limited speed of the grinding spindle only .low cutting speeds. Another Problem is the high wear of the grinding pencils, as this only a very small one because of their small diameter Have surface.

Durch die Kinematik der Maschinenachsen ergeben sich bei diesem Verfahren weitere Instabilitäten, da die gesamte Schleifspindel während der Drehung des Werk stücks permanent mit hohen wechselnden Translationsge schwindigkeiten bewegt werden muß.The kinematics of the machine axes result in further instabilities in this method, since the entire grinding spindle during the rotation of the movement pieces permanently with high changing translational ge speed must be moved.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Bearbeitung von unrunden Bohrungen mit einem Schleifband zu schaffen, mit welcher solche Bohrungen maßgenau und mit einer hohen Abtragsleistung bearbei tet werden können.It is therefore an object of the invention to provide a device for machining non-circular bores with a To create grinding belt with which such holes true to size and with a high stock removal rate can be tet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentan spruch 1 genannten Merkmale gelöst. According to the invention this object is achieved by the patent claim 1 resolved characteristics.

Durch die Anordnung des Schleifbandes innerhalb der Bohrung und parallel zu der Drehachse des Werkstücks ergibt sich keine Beschränkung auf einen bestimmten schleifbaren Radius. Vielmehr sind durch diese Anord nung nunmehr auch sehr kleine Radien schleifbar. Dabei kann der Hauptvorteil der Verwendung eines Schleifban des gegenüber Schleifstiften, nämlich die durch die sehr große Oberfläche entstehende große Zerspanlei stung, voll ausgenutzt werden.By arranging the sanding belt within the Bore and parallel to the axis of rotation of the workpiece there is no restriction to a specific one grindable radius. Rather, by this arrangement Very small radii can now be grinded. Here can be the main advantage of using a sanding belt the opposite of grinding pencils, namely those by the very large surface area, large machinings be fully exploited.

Das innerhalb der Bohrung angeordnete Andrückelement führt dabei zu einer hohen Abtragsleistung, da es das Schleifband in der Kontaktzone ständig gegen das Werk stück drückt. Zwischen dem Werkstück und dem Andrück element ergibt sich nämlich ein definierter Spalt, in welchem das Schleifband exakt geführt ist.The pressure element arranged within the bore leads to a high stock removal rate, since it does Sanding belt in the contact zone constantly against the work piece presses. Between the workpiece and the pressure element results in a defined gap, in which the grinding belt is guided exactly.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die kleinen bewegten Massen, ihre hohe Steifig keit sowie die hohe Schnittgeschwindigkeit des Schleifbandes.Further advantages of the device according to the invention are the small moving masses, their high rigidity speed and the high cutting speed of the Grinding belt.

Wenn das Andrückelement in der vorteilhaften Ausfüh rungsform gemäß Anspruch 2 an die herzustellende Kontur der Bohrung angepaßt ist, können die verschiedensten un runden Innenkonturen sehr exakt hergestellt werden, wobei nicht nur die Oberfläche der Bohrung verbessert wird, sondern die gesamte Makrogeometrie der unrunden Bohrung mit kleinsten Toleranzen hergestellt werden kann. Die Anpassung an die herzu stellende unrunde Kontur der Bohrung bedeutet dabei, daß sich während der Bearbeitung der Bohrung durch das Schleifband immer nur ein Kontaktpunkt bzw. bei Be rücksichtigung der Werkstückdicke eine Kontaktlinie zwischen dem Schleifband und dem Werkstück ergibt.If the pressure element in the advantageous Ausfüh tion form according to claim 2 to the contour of the Hole is adapted, the most diverse un round inner contours are produced very precisely, not only improving the surface of the hole is, but the entire macro geometry of the non-circular Bore with the smallest tolerances can. Adaptation to that non-circular contour of the hole means that during the machining of the hole through the Sanding belt only one contact point or at Be considering the workpiece thickness a contact line between the sanding belt and the workpiece.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig darge stellten Ausführungsbeispiel.Advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims and the Darge in principle based on the drawing presented embodiment.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Bandschleifmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Be arbeitung von unrunden Bohrungen; Figure 1 is an overall view of a belt sander with the inventive device for machining non-circular holes.

Fig. 2 die Vorrichtung zur Bearbeitung von unrunden Bohrungen im Schnitt; Figure 2 shows the device for machining non-circular holes in section.

Fig. 3 das Bearbeiten von unrunden Bohrungen in einer ersten Ausfüh rungsform der unrunden Bohrung, wobei sich der Kontaktpunkt bzw. die Kontaktlinie zwischen dem Schleifband und der Bohrung in einer er sten Position befindet; Fig. 3, the processing of non-circular bores in a first embodiment of the non-circular bore, the contact point or the contact line between the grinding belt and the bore being in its most position;

Fig. 4 das Bearbeiten gemäß Fig. 3, wobei sich der Kontaktpunkt in einer zweiten Position befindet; FIG. 4 shows the processing of Figure 3, wherein the point of contact is in a second position.

Fig. 5 das Bearbeiten gemäß Fig. 3 und Fig. 4, wobei sich der Kontaktpunkt in ei ner dritten Position befindet; FIG. 5 shows the processing in accordance with Figures 3 and 4, wherein the contact point is in egg ner third position..;

Fig. 6 das Bearbeiten von unrunden Bohrungen in einer zweiten Aus führungsform der unrunden Bohrung, wobei sich der Kontaktpunkt in einer ersten Position be findet; Figure 6 machining non-circular holes in a second imple mentation form of the non-circular hole, the contact point being in a first position;

Fig. 7 das Bearbeiten gemäß Fig. 6, wobei sich der Kontaktpunkt in einer zweiten Position befindet; FIG. 7 shows the processing shown in FIG 6, wherein the point of contact is in a second position.

Fig. 8 das Bearbeiten gemäß Fig. 6 und Fig. 7, wobei sich der Kontaktpunkt in ei ner dritten Position befindet; und Fig. 8, the processing according to Figures 6 and 7, wherein the contact point is in egg ner third position..; and

Fig. 9 die prinzipiellen geometrischen Beziehungen beim Bearbeiten. Fig. 9 shows the basic geometric relationships when editing.

Fig. 1 zeigt eine Bandschleifmaschine 1, deren prinzi pieller Aufbau ähnlich einer bekannten Wälzstoßmaschi ne ist. Aus diesem Grund wird auf die für die Erfin dung nicht relevanten Teile der Bandschleifmaschine 1 im folgenden nicht näher eingegangen. Im Unterschied dazu befindet sich an der Bandschleifmaschine 1 jedoch eine Vorrichtung 2 zur Bearbeitung einer Bohrung 3 eines Werkstückes 4. Fig. 1 shows a belt grinder 1 , the prinzi pial structure is similar to a known Wälzschlagmaschi ne. For this reason, the parts of the belt grinder 1 which are not relevant to the invention are not discussed in more detail below. In contrast to this, however, there is a device 2 for machining a bore 3 of a workpiece 4 on the belt grinding machine 1 .

Die Vorrichtung 2 ist in Fig. 2 detailliert darge stellt und weist ein Schleifband 5 auf, welches in diesem Fall als endloses Schleifband 5 ausgebildet, von einer Antriebsrolle 6 angetrieben und durch eine Umlenkrolle 7 umgelenkt ist. Die Antriebsrolle 6 weist eine horizontale Achse 8 auf, welche von einer in Fig. 1 dargestellten Antriebseinrichtung 9 angetrieben wer den kann. The device 2 is shown in detail in FIG. 2 and has an abrasive belt 5 , which in this case is designed as an endless abrasive belt 5 , driven by a drive roller 6 and deflected by a deflection roller 7 . The drive roller 6 has a horizontal axis 8 which is driven by a drive device 9 shown in Fig. 1 who can.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Schleifband 5 auch in oszillierender Art und Weise die Bohrung 3 bearbeiten. Das Schleifband 5 kann dabei lediglich eine kurze Strecke durch die Bohrung 3 gezo gen werden, um anschließend den einmalig kontaktierten Abschnitt des Schleifbandes 5 abzutrennen und zu ent sorgen. Bei einer solchen Ausführungsform des Schleif bandes 5 wäre es auch möglich, das Werkstück 4 oszil lierend nach oben und unten zu bewegen und das Schleifband 5 stillstehen zu lassen.In an embodiment not shown, the grinding belt 5 can also process the bore 3 in an oscillating manner. The sanding belt 5 can only be pulled a short distance through the bore 3 , in order to then separate the section of the sanding belt 5 that has been contacted once and provide for it. In such an embodiment of the grinding belt 5 , it would also be possible to move the workpiece 4 oscillating up and down and to let the grinding belt 5 stand still.

Das Schleifband 5 ist teilweise innerhalb der Bohrung 3 des Werkstückes 4 angeordnet, welches in einer Spanneinrichtung 10 gehalten ist. Dabei weist das Werkstück 3 eine vertikal verlaufende Drehachse 11 auf, zu welcher das Schleifband 5 wenigstens annähernd parallel verläuft.The grinding belt 5 is partially arranged within the bore 3 of the workpiece 4 , which is held in a clamping device 10 . The workpiece 3 has a vertical axis of rotation 11 , to which the grinding belt 5 runs at least approximately parallel.

Die Bohrung 3 ist im vorliegenden Fall unrund ausge führt und wurde durch ein bekanntes spanabhebendes Verfahren, wie z. B. Räumen, Laserschneiden, Erodieren, Fräsen oder auch durch ein Urformverfahren, wie z. B. Sintern vorbearbeitet. Eine Vorbearbeitung der Bohrung 3 zu einer unrunden Bohrung 3 ist nicht in jedem Fall notwendig, da bei geringer Unrundheit unter Umständen auch ein Schleifen aus einer kreisrunden Bohrung 3 möglich wäre. Konkrete Konturen der Bohrung 3 sind in den Fig. 3 bis 8 dargestellt.The bore 3 is out of round in the present case and was by a known machining process, such as. B. broaching, laser cutting, eroding, milling or by an original molding process, such as. B. pre-processed sintering. A pre-machining of the bore 3 into an out-of-round bore 3 is not necessary in every case, since grinding from a circular bore 3 could also be possible if the out-of-roundness is slight. Concrete contours of the bore 3 are shown in FIGS. 3 to 8.

Selbstverständlich könnten mit der im folgenden näher beschriebenen Vorrichtung 2 auch kreisrunde Bohrungen bearbeitet werden, jedoch haben sich für kreisrunde Bohrungen bekannte Verfahren, wie z. B. Schleifen mit Schleifscheiben oder auch Honen bewährt. Of course, circular holes could also be machined with the device 2 described in more detail below. However, known methods have been used for circular holes, such as, for. B. Grinding with grinding wheels or honing proven.

Die Bearbeitung der Bohrung 3 durch Schleifen kann aus den verschiedensten Gründen notwendig sein. In diesem Fall stellt das Werkstück 4 eine Nabe für eine Welle- Nabe-Verbindung dar und muß nach einem Härtevorgang einer Feinbearbeitung unterzogen werden, um eine ent sprechend sichere und langlebige Verbindung zu gewähr leisten. Dazu sind eine hohe Maßgenauigkeit und eine gute Oberflächenqualität notwendig.Machining the bore 3 by grinding can be necessary for a variety of reasons. In this case, the workpiece 4 is a hub for a shaft-hub connection and must be subjected to a fine machining after a hardening process in order to ensure a correspondingly safe and long-lasting connection. This requires high dimensional accuracy and a good surface quality.

Innerhalb der Bohrung 3 ist ein Andrückelement 12 der art angeordnet, daß sich das Schleifband 5 zwischen dem Werkstück 4 und dem Andrückelement 12 befindet. Mit anderen Worten, zwischen dem Andrückelement 12 und dem Werkstück 4 ergibt sich ein definierter Spalt 13, in welchem das Schleifband 5 geführt ist und somit gegen die Wandung der Bohrung 3 gedrückt wird. Das Schleifband 5 bleibt dabei innerhalb des Spaltes 13 immer gespannt.Within the bore 3 , a pressure element 12 is arranged such that the grinding belt 5 is located between the workpiece 4 and the pressure element 12 . In other words, there is a defined gap 13 between the pressure element 12 and the workpiece 4 , in which the grinding belt 5 is guided and is thus pressed against the wall of the bore 3 . The grinding belt 5 always remains taut within the gap 13 .

Das Andrückelement ist als Andrückscheibe 12 ausgebil det und weist eine vertikale, zu der Drehachse 11 par allel verlaufende Drehachse 14 auf. Die Andrückscheibe 12 ist einstückig mit einem Antriebszahnrad 15 ausge bildet, welches durch eine in Fig. 1 dargestellte, in bekannter Weise ausgeführte Antriebseinrichtung 16 antreibbar ist. Zwischen dem Antriebszahnrad 15 und der Andrückscheibe 12 befindet sich ein Verbindungs teil 17, um dessen Umfang eine Lagerbuchse 18 ange bracht ist, um eine Lagerung der Andrückscheibe 12 zu schaffen. In nicht dargestellter Art und Weise wäre auch ein direkter Antrieb der Andrückscheibe 12 durch die Antriebseinrichtung 16 möglich. The pressing element is ausgebil det as a pressure plate 12 and has a vertical axis of rotation 14 extending parallel to the axis of rotation 11 . The pressure plate 12 is formed in one piece with a drive gear 15 , which can be driven by a drive device 16 shown in FIG. 1, designed in a known manner. Between the drive gear 15 and the pressure plate 12 there is a connecting part 17 , around the circumference of which a bearing bush 18 is placed, in order to create a bearing for the pressure plate 12 . In a manner not shown, a direct drive of the pressure plate 12 by the drive device 16 would also be possible.

Die Andrückscheibe 12 ist hohl ausgebildet, wobei sich in ihrem Inneren eine Halteeinrichtung 19 für die Um lenkrolle 7 befindet. Um das Schleifband 5 stets ge spannt halten zu können, befindet sich zwischen einer direkt unterhalb der Andrückscheibe 12 angeordneten Zwischenplatte 20 und einer an der Halteeinrichtung 19 angebrachten Gegenhalteplatte 21 ein Federelement 22. Wenn die Umlenkrolle 7 gegen die Kraft des Federele ments 22 nach oben gedrückt wird, kann in einfacher Weise das Schleifband 5 gewechselt werden.The pressure plate 12 is hollow, with a holding device 19 for the steering roller 7 located in its interior. In order to keep the sanding belt 5 always under tension, there is a spring element 22 between an intermediate plate 20 arranged directly below the pressure disc 12 and a counter-holding plate 21 attached to the holding device 19 . If the guide roller 7 is pressed against the force of the Federele element 22 , the grinding belt 5 can be changed in a simple manner.

Durch das Schleifband 5 kann die Bohrung 3 des Werk stückes 4 bearbeitet werden, wozu die Antriebseinrich tung 9 die Antriebsrolle 6 und somit das Schleifband 5 antreibt. Um die gesamte Bohrung 3 bearbeiten zu kön nen, wird die Spanneinrichtung 10 mit dem sich darin befindlichen Werkstück 4 über ein Antriebszahnrad 23 durch eine Antriebseinrichtung 24 angetrieben. Das Antriebszahnrad 23 und die Antriebseinrichtung 24 sind in Fig. 1 dargestellt und in an sich bekannter Weise ausgeführt. Auch hier wäre ein direkter Antrieb der Spanneinrichtung 10 mit dem Werkstück 4 durch die An triebseinrichtung 24 denkbar.Through the grinding belt 5 , the bore 3 of the workpiece 4 can be processed, for which purpose the Antriebseinrich device 9 drives the drive roller 6 and thus the grinding belt 5 . In order to be able to edit the entire bore 3 , the clamping device 10 with the workpiece 4 located therein is driven via a drive gear 23 by a drive device 24 . The drive gear 23 and the drive device 24 are shown in Fig. 1 and carried out in a manner known per se. A direct drive of the clamping device 10 with the workpiece 4 by the drive device 24 would also be conceivable here.

Die Andrückscheibe 12 drückt das Schleifband 5 gegen die Wandung der Bohrung 3, wobei die Andrückscheibe 12 gleichzeitig durch die Antriebseinrichtung 16 über das Antriebszahnrad 15 um die Drehachse 14 angetrieben wird. Um eine Verschleißfestigkeit gegenüber der Rück seite des Schleifbandes 5 sicherzustellen, ist die Andrückscheibe 12 aus einem relativ harten Material, wie z. B. Stahl ausgebildet, wobei in diesem Fall auch ein zusätzliches Härten durch ein bekanntes Härtever fahren vorgesehen sein kann. The pressure disc 12 presses the grinding belt 5 against the wall of the bore 3 , the pressure disc 12 being simultaneously driven by the drive device 16 via the drive gear 15 about the axis of rotation 14 . To ensure wear resistance against the back side of the grinding belt 5 , the pressure plate 12 is made of a relatively hard material, such as. B. steel, in which case an additional hardening can be provided by a known Härtever.

Somit rotiert das Schleifband 5 um die Antriebsrolle 6 und die Umlenkrolle 7, das Werkstück dreht sich um seine Drehachse 11 und die Andrückscheibe 12 dreht sich um seine Drehachse 14. Dabei ist die Rotation des Schleifbandes 5 unabhängig von der Drehung des Werk stücks 4 und der Andrückscheibe 12. Die Abhängigkeit der Drehungen des Werkstücks 5 und der Andrückscheibe 12 voneinander wird später an einem konkreten Beispiel erläutert.The grinding belt 5 thus rotates around the drive roller 6 and the deflection roller 7 , the workpiece rotates about its axis of rotation 11 and the pressure disc 12 rotates about its axis of rotation 14 . The rotation of the grinding belt 5 is independent of the rotation of the workpiece 4 and the pressure plate 12th The dependency of the rotations of the workpiece 5 and the pressure plate 12 on each other will be explained later using a specific example.

Da die Bohrung 3 eine unrunde Innenkontur aufweist, ist die Andrückscheibe 12 dieser unrunden Innenkontur angepaßt. Dies geht aus Fig. 3 bis Fig. 5 hervor. Die unrunde Bohrung ist in diesem Fall als Polygon 3 aus gebildet und soll durch das Schleifband 5 bearbeitet werden.Since the bore 3 has a non-circular inner contour, the pressure plate 12 is adapted to this non-circular inner contour. This is evident from Fig. 3 to Fig. 5 produced. The non-circular hole is formed in this case as a polygon 3 and is to be processed by the grinding belt 5 .

Der Radius r der Andrückscheibe 12 ist so an die Kon tur der Bohrung 3 angepaßt, daß bei der Bearbeitung theoretisch immer nur ein Kontaktpunkt P bzw. bei Be rücksichtigung der Dicke des Werkstücks 4 eine Kon taktlinie zwischen der Andrückscheibe 12 und der Boh rung 3 entsteht. Die Drehachse 14 der Andrückscheibe 12 weist hierbei von der Drehachse 11 des Werkstücks 4 einen festen Abstand L auf.The radius r of the pressure plate 12 is so adapted to the con ture of the bore 3 that theoretically only one contact point P when machining or taking into account the thickness of the workpiece 4 creates a contact line between the pressure plate 12 and the hole 3 . The axis of rotation 14 of the pressure plate 12 has a fixed distance L from the axis of rotation 11 of the workpiece 4 .

In den in Fig. 3 und Fig. 5 dargestellten Zuständen bzw. Positionen der Andrückscheibe 12 relativ zu dem Polygon 3 ist in dem jeweiligen zu bearbeitenden Kon taktpunkt P zwischen dem Polygon 3 und der Andrück scheibe 12 der Radius r der Andrückscheibe 12 jeweils durch folgende Gleichung festgelegt:
In the in Fig. 3 and Fig. States or illustrated 5 positions of the thrust washer 12 to the polygon 3 is relatively slice in the corresponding timing point to be processed Kon P between the polygon 3 and the pressure-exerting 12 of the radius r of the pressure disk 12, respectively by the following Equation fixed:

r = D - L - s;
r = D - L - s;

wobei:
D = Abstand der Drehachse 11 zu dem Kontaktpunkt P bzw. jeweiliger Radius des Polygons 3,
L = Abstand der Drehachse 14 von der Drehachse 11,
s = Dicke des Schleifbandes 5.in which:
D = distance of the axis of rotation 11 to the contact point P or the respective radius of the polygon 3 ,
L = distance of the axis of rotation 14 from the axis of rotation 11 ,
s = thickness of the sanding belt 5 .

Diese Gleichung gilt auch für einen denkbaren, nicht . dargestellten Sonderfall der Bearbeitung einer kreis runden Bohrung 3.This equation also applies to a conceivable one, not. Special case of machining a circular hole 3 shown .

Für jeden anderen Kontaktpunkt P zwischen dem Polygon 3 und der Andrückscheibe 12 ergibt sich der Radius r der Andrückscheibe 12 durch folgende trigonometrischen Zusammenhänge, die in Fig. 9 dargestellt sind:
For any other point of contact P between the polygon 3 and the thrust washer 12, the radius r gives the thrust washer 12 by the following trigonometric relations, which are illustrated in Fig. 9:

y_P = D . sin(a) = r . sinj + s . sin(90° - y) (1)
(Koordinatentransformation)
y _P = D. sin (a) = r. sinj + s. sin (90 ° - y) (1)
(Coordinate transformation)

x_P = D . cos(a) = r . cosj + s . cos(90° - y) + L (2)
(Koordinatentransformation)
x _P = D. cos (a) = r. cosj + s. cos (90 ° - y) + L (2)
(Coordinate transformation)

L² + r² - 2 . L . r . cos(180° - j) - a² = 0 (3)
(Kosinussatz)
L ² + r ² - 2. L. r. cos (180 ° - j) - a ² = 0 (3)
(Cosine rate)

D² + s² - 2 . D . s . cos(90° - a - y) - a² = 0 (4)
(Kosinussatz)
D ² + s ² - 2. D. s. cos (90 ° - a - y) - a ² = 0 (4)
(Cosine rate)

wobei:
a = Abstand des Punktes H von der Drehachse 11 (Hilfswert für Berechnung),
D = Abstand des Punktes P der Bohrung 3 zur Drehachse 11,
H = Punkt der äußeren Begrenzungslinie der Andrück scheibe 12, an dem die Andrückscheibe 12 das Schleifband 5 kontaktiert,
L = Abstand der Drehachse 14 von der Drehachse 11,
P = Punkt der Bohrung 3, an dem das Schleifband 5 die Bohrung 3 kontaktiert,
r = Abstand des Punktes H zur Drehachse 14 (Koordinatenmaß für Punkt H),
s = Dicke des Schleifbandes 5,
n = Gerade, die mit der Tangente t der Bohrung 3 im Punkt P einen Winkel von 90° einschließt (Kurvennormale zu P),
t = Tangente der Bohrung 3 im Punkt P,
x = Abszissenachse im raumfesten Koordinatensystem mit Ursprung in 11,
x_P = Abszisse des Punktes P,
y = Ordinatenachse im raumfesten Koordinatensystem mit Ursprung in 11,
y_P = Ordinate des Punktes P,
a = Winkel, den die Verbindungslinie durch die Dreh achse 11 und dem Punkt P mit der Verbindungslinie durch die beiden Drehachsen 11 und 14 ein schließt,
j = Winkel, den die Verbindungslinie durch die Dreh achse 14 und dem Punkt H mit der Verbindungslinie durch die beiden Drehachsen 11 und 14 einschließt (Koordinatenmaß für Punkt H),
y = Steigungswinkel der Tangente t im kartesischen Koordinatensystem x, y: y = arc tg y'.in which:
a = distance of the point H from the axis of rotation 11 (auxiliary value for calculation),
D = distance between point P of bore 3 and axis of rotation 11 ,
H = point of the outer boundary line of the pressure disc 12 , at which the pressure disc 12 contacts the grinding belt 5 ,
L = distance of the axis of rotation 14 from the axis of rotation 11 ,
P = point of the bore 3 at which the grinding belt 5 contacts the bore 3 ,
r = distance of point H to axis of rotation 14 (coordinate dimension for point H),
s = thickness of the grinding belt 5 ,
n = straight line which forms an angle of 90 ° with the tangent t of the bore 3 at point P (curve normal to P),
t = tangent of hole 3 at point P,
x = abscissa axis in the fixed coordinate system originating in 11,
x _P = abscissa of point P,
y = ordinate axis in the fixed coordinate system originating in 11,
y _P = ordinate of point P,
a = angle formed by the line connecting the rotational axis by 11 and the point P ends with the connecting line through the two rotation axes 11 and 14,
j = angle which the connecting line through the axis of rotation 14 and the point H encloses with the connecting line through the two axes of rotation 11 and 14 (coordinate dimension for point H),
y = pitch angle of the tangent t in the Cartesian coordinate system x, y: y = arc tg y '.

Mit Hilfe bekannter Rechenmethoden kann aus dem Glei chungssystem (1) bis (4) und den vorgegebenen Punkten P(x_P, y_P) sowie der ebenfalls vorgegebenen Tangenten steigung y auf die Maße für H(j, r) geschlossen wer den.With the help of known calculation methods from the equation system (1) to (4) and the given points P (x _P , y _P ) and the likewise given tangent slope y to the dimensions for H (j, r) who the.

Die oben angegebenen trigonometrischen Beziehungen definieren den Punkt H an der Außenkontur der Andrück scheibe 12 mit den Polarkoordinaten j und r bezogen auf den Ursprung des Koordinatensystems in 14 eindeu tig.The above-mentioned trigonometric relationships define the point H on the outer contour of the pressure plate 12 with the polar coordinates j and r in relation to the origin of the coordinate system in FIG. 14.

Die Andrückscheibe 12 kann nach Ermittlung ihrer Kon tur, welche ja durch den jeweiligen Radius r an einem bestimmten Punkt P festliegt, auf einer bekannten, nicht dargestellten Außenschleifmaschine hergestellt werden. The pressure plate 12 can be produced on a known external grinding machine, not shown, after determining its structure, which is determined by the respective radius r at a specific point P.

Durch die exakte Ausbildung der Andrückscheibe 12 ist sichergestellt, daß nur ein Kontaktpunkt P bzw. eine Kontaktlinie zwischen der Andrückscheibe 12 bzw. dem Schleifband 5 und dem Polygon 3 entsteht und daß das Schleifband immer mit derselben Kraft an das Polygon 3 angedrückt wird, wodurch die Kontur der Andrückscheibe 12 auf das Polygon 3 abgebildet wird. Somit wird durch das Schleifband 5 nicht nur die Oberfläche des Poly gons 3 bearbeitet, sondern es wird die gesamte Kontur bzw. die Makrogeometrie des Polygons 3 mit hoher Maß genauigkeit hergestellt.Due to the exact configuration of the thrust washer 12 ensures that only one contact point P and a line of contact between the thrust washer 12 and the grinding belt 5 and the polygon 3 is formed and that the abrasive tape is always pressed with the same force at the polygon 3, whereby the Contour of the pressure plate 12 is mapped onto the polygon 3 . Thus, not only the surface of the polygon 3 is processed by the grinding belt 5 , but the entire contour or the macro geometry of the polygon 3 is produced with a high degree of accuracy.

In Fig. 3 berührt die Andrückscheibe 12 das Polygon 3 an einem Kontaktpunkt P, an welchem der jeweilige Ra dius D des Polygons 3 sowie der Radius r der Andrück scheibe 12 jeweils ein Minimum annehmen.In Fig. 3, the pressure plate 12 touches the polygon 3 at a contact point P, at which the respective Ra dius D of the polygon 3 and the radius r of the pressure plate 12 each assume a minimum.

Dagegen berührt in Fig. 5 die Andrückscheibe 12 das Polygon 3 an einem Kontaktpunkt P, an welchem der Ra dius D des Polygons 3 sowie der Radius r der Andrück scheibe 12 jeweils ein Maximum annehmen. Ein Zwischen stadium des Bearbeitungsverfahrens ist in Fig. 4 dar gestellt.In contrast, touching in Fig. 5, the thrust washer 12, the polygon 3 r at a contact point P at which the Ra dius D of the polygon 3 and the radius of the pressure-exerting disc 12 each assume a maximum. An intermediate stage of the machining process is shown in Fig. 4.

Vom in Fig. 3 dargestellten Zustand bis zu dem in Fig. 5 dargestellten Zustand dreht sich das in der als Dreibackenfutter ausgebildeten Spanneinrichtung 10 eingespannte Werkstück 4 um 60°, wohingegen sich die Andrückscheibe 12 um 180° dreht. Somit besteht zwi schen der Drehung des Werkstücks 4 und der Drehung der Andrückscheibe 12 ein Verhältnis von 1 : 3. Soll also die gesamte Kontur des Polygons 3 einmal geschliffen werden, so muß sich die Andrückscheibe 12 bei einer ganzen Drehung des Werkstücks 4 dreimal um die Dreh achse 14 drehen. Zu diesem Zweck sind die Drehachsen 11 und 14 zueinander in dem Verhältnis 1 : 3 synchroni siert, was mechanisch oder CNC-mäßig gesteuert werden kann.From the state shown in FIG. 3 to the state shown in FIG. 5, the workpiece 4 clamped in the clamping device 10 designed as a three-jaw chuck rotates by 60 °, whereas the pressure disc 12 rotates by 180 °. Thus, between the rotation of the workpiece 4 and the rotation of the pressure plate 12 there is a ratio of 1: 3. If the entire contour of the polygon 3 is to be ground once, then the pressure plate 12 has to rotate three times for a complete rotation of the workpiece 4 Turn axis 14 . For this purpose, the axes of rotation 11 and 14 are synchronized to each other in a ratio of 1: 3, which can be controlled mechanically or CNC.

Je nach Ausführung der Bohrung 3, d. h. deren Periodi zität, ergibt sich ein gleichbleibendes Verhältnis zwischen der Drehachse 11 und der Drehachse 14. Bei einer entsprechenden Ausbildung der Andrückscheibe 12 sind im vorliegenden Fall auch die festen Drehzahlver hältnisse 1 : 2 oder 1 : 1 möglich. Durch diese sehr ein fache Abhängigkeit der Bewegung der Drehachsen 11 und 14 ist eine einfache und bei der Verwendung einer CNC- Steuerung nur eine geringe Rechnerleistung erfordernde Synchronisierung der Drehachsen 11 und 14 möglich, wodurch letztendlich höhere Werkstückdrehzahlen mög lich sind.Depending on the design of the bore 3 , ie its periodicity, there is a constant ratio between the axis of rotation 11 and the axis of rotation 14 . With a corresponding design of the pressure plate 12 , the fixed speed ratios 1: 2 or 1: 1 are possible in the present case. This very simple dependency of the movement of the axes of rotation 11 and 14 enables a simple synchronization of the axes of rotation 11 and 14 , which requires only a small amount of computer power when using a CNC control, so that ultimately higher workpiece speeds are possible.

Sollte ein Umlauf des Werkstücks 4 für die Bearbeitung des Polygons 3 nicht ausreichend sein, so kann die Drehachse 14 der Andrückscheibe 12 um einen Zustell wert x von der Drehachse 11 des Werkstücks 4 weg ver schoben werden. Dies ist so lange möglich, bis das Polygon 3 sein Sollmaß erreicht hat. Diese Zustellung, bei welcher somit der Abstand L zwischen der Drehachse 14 und der Drehachse 11 vergrößert wird, kann sowohl gesteuert als auch rein mechanisch erfolgen.If one revolution of the workpiece 4 is not sufficient for the processing of the polygon 3 , the axis of rotation 14 of the pressure plate 12 can be moved away from the axis of rotation 11 of the workpiece 4 by an inward value x. This is possible until the polygon 3 has reached its target dimension. This infeed, in which the distance L between the axis of rotation 14 and the axis of rotation 11 is thus increased, can take place both in a controlled manner and purely mechanically.

Bei dem Verfahren gemäß der Fig. 6 bis 8 ist die Bohrung als Kreiskeilprofil 3 ausgebildet. Auch hier ergibt sich ein fester Abstand L der Drehachse 11 von der Drehachse 14 und es gelten auch in diesem Fall für den Radius r der Andrückscheibe 12 dieselben trigono metrischen Beziehungen, wie sie oben für das Polygon aufgestellt wurden. Der Sonderfall, in dem die Glei chung r = D - L - s gilt, ist in Fig. 6 dargestellt.In the method according to FIGS. 6 to 8, the bore is designed as a circular wedge profile 3 . Here, too, there is a fixed distance L of the axis of rotation 11 from the axis of rotation 14 and, in this case, the same trigonometric relationships apply to the radius r of the pressure plate 12 as were established above for the polygon. The special case in which the equation r = D - L - s applies is shown in FIG. 6.

In Fig. 7 wurde das Werkstück 4 gegenüber der Fig. 6 um 15° weitergedreht und es wird nunmehr ein anderer Kontaktpunkt P zwischen dem Kreiskeilprofil 3 und dem Schleifband 5 bearbeitet. Da das Kreiskeilprofil 3 fünf einzelne Kreiskeilflächen bzw. logarithmische Spiralbögen 25 aufweist, die Andrückscheibe 12 jedoch nur zwei, dreht sich die Andrückscheibe 12 gegenüber dem Werkstück 4 im Verhältnis 5 : 2. Bei einem Umlauf des Werkstückes 4 ist die Andrückscheibe 12 somit 2,5 mal umgelaufen und hat das gesamte Kreiskeilprofil 3 geschliffen. Sollte dieser eine Umlauf des Werkstückes 4 zur Bearbeitung des Kreiskeilprofils 3 nicht ausrei chend sein, so kann die Andrückscheibe wie oben be schrieben um den Zustellwert x verschoben werden.In FIG. 7, the workpiece 4 has been rotated further by 15 ° compared to FIG. 6 and another contact point P between the circular wedge profile 3 and the grinding belt 5 is now processed. Since the circular wedge profile 3 has five individual circular wedge surfaces or logarithmic spiral arches 25 , but the pressure disc 12 only two, the pressure disc 12 rotates 5: 2 relative to the workpiece 4. When the workpiece 4 rotates, the pressure disc 12 is thus 2.5 times and has sanded the entire circular spline 3 . If this is one revolution of the workpiece 4 for machining the circular wedge profile 3 is not sufficient, the pressure plate can be shifted as described above by the infeed value x.

Es ist abweichend von der dargestellten Ausführungs form der Andrückscheibe 12 auch möglich, diese so aus zubilden, daß Teile des Kreiskeilprofils 3 nicht bear beitet werden. Dazu ist es lediglich notwendig, in bestimmten Bereichen der Andrückscheibe 12 den Radius r kleiner als gemäß den obenstehenden trigonometri schen Beziehungen zu halten. Dadurch ist ein unterbro chener Schnitt möglich, wodurch das Kreiskeilprofil 3 nicht mehr an allen Stellen tragend ausgebildet ist. Dies könnte insbesondere an zwischen den Spiralbögen 25 sich befindlichen Flanken 26 sinnvoll sein. In ei nem solchen Fall sind keine konstanten Drehzahlen des Werkstücks 4 und der Andrückscheibe 12 gegeben, wobei die Winkelgeschwindigkeiten jedoch noch immer den oben angegebenen Verhältnissen entsprechen. It is different from the embodiment shown, the pressure plate 12 is also possible to form this so that parts of the circular spline 3 are not processed bear. For this purpose, it is only necessary to keep the radius r smaller than in accordance with the above trigonometric relationships in certain areas of the pressure disc 12 . As a result, an interrupted cut is possible, as a result of which the circular wedge profile 3 is no longer designed to be load-bearing in all places. This could be particularly useful on flanks 26 located between the spiral arches 25 . In such a case, there are no constant speeds of the workpiece 4 and the pressure plate 12 , but the angular velocities still correspond to the conditions specified above.

In beiden vorliegenden Fällen dreht sich die Andrück scheibe 12 gleichsinnig mit dem Werkstück 4, wobei jedoch in bestimmten, nicht dargestellten Ausführungs formen auch eine gegensinnige Drehung der Andrück scheibe 12 zu dem Werkstück 4 möglich wäre.In both of the present cases, the pressure plate 12 rotates in the same direction with the workpiece 4 , however, in certain forms, not shown, forms an opposite rotation of the pressure plate 12 to the workpiece 4 would be possible.

Ein solcher Fall wäre z. B. möglich, wenn die beiden Drehachsen 11 und 14 das feste Drehzahlverhältnis 1 : 1 zueinander haben und die Andrückscheibe 12 mit der gleichen Periodizität, also hier dreifach unrund aus gebildet ist.Such a case would be e.g. B. possible if the two axes of rotation 11 and 14 have the fixed speed ratio 1: 1 to each other and the pressure plate 12 is formed with the same periodicity, here three times out of round.

Wenn die Bohrung 3 konisch ausgebildet ist, so kann selbstverständlich auch das Andrückelement 12 konisch ausgebildet sein, wobei sich an der Anpassung des Ra dius r des Andrückelements 12 an die Kontur der Boh rung 3 nichts ändert.If the bore 3 is conical, the pressing element 12 can of course also be conical, with the adaptation of the radius r of the pressing element 12 to the contour of the drilling 3 not changing anything.

Claims

1. Vorrichtung zur Bearbeitung von unrunden Bohrun gen von Werkstücken mit einem relativ zu dem Werkstück bewegbaren Schleifband, mit folgenden Merkmalen:

1. 1.1 Das Schleifband (5) ist wenigstens teilweise innerhalb der Bohrung (3) des Werkstückes (4) und wenigstens annähernd parallel zu ei ner Drehachse (11) des Werkstücks (4) ange ordnet,
2. 1.2 innerhalb der Bohrung (3) ist ein Andrück element (12) derart angeordnet, daß sich das Schleifband (5) zwischen dem Werkstück (4) und dem Andrückelement (12) befindet, und
3. 1.3 das Andrückelement (12) weist eine Drehachse (14) auf, um welche das Andrückelement (12) drehbar ist und welche wenigstens annähernd parallel zu der Drehachse (11) der Bohrung (3) ist.

1. Device for machining non-circular bores of workpieces with an abrasive belt movable relative to the workpiece, with the following features:

1. 1.1 The grinding belt ( 5 ) is at least partially arranged within the bore ( 3 ) of the workpiece ( 4 ) and at least approximately parallel to an axis of rotation ( 11 ) of the workpiece ( 4 ),
2. 1.2 within the bore (3) is a pressure-exerting element (12) arranged so that the grinding belt (5) is located between the workpiece (4) and the pressing element (12), and
3. 1.3 the pressing element ( 12 ) has an axis of rotation ( 14 ) about which the pressing element ( 12 ) can be rotated and which is at least approximately parallel to the axis of rotation ( 11 ) of the bore ( 3 ).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Andrückelement (12) an die Kontur der Bohrung (3) angepaßt ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the pressing element ( 12 ) is adapted to the contour of the bore ( 3 ).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (14) des Andrückelements (12) von der Drehachse (11) der Bohrung (3) einen festen Abstand (L) aufweist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the axis of rotation ( 14 ) of the pressing element ( 12 ) from the axis of rotation ( 11 ) of the bore ( 3 ) has a fixed distance (L).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Andrückelement (12) über ein Antriebszahnrad (15) durch eine Antriebseinrichtung (16) ange trieben ist.4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the pressing element ( 12 ) via a drive gear ( 15 ) by a drive device ( 16 ) is driven.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (4) über ein Antriebszahnrad (23) durch eine Antriebseinrichtung (24) angetrieben ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the workpiece ( 4 ) via a drive gear ( 23 ) is driven by a drive device ( 24 ).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifband (5) als endloses Schleifband (5) ausgebildet, über eine Antriebsrolle (6) durch eine Antriebseinrichtung (9) antreibbar und durch eine Umlenkrolle (7) umlenkbar ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the grinding belt ( 5 ) is designed as an endless grinding belt ( 5 ), can be driven by a drive device ( 9 ) via a drive roller ( 6 ) and can be deflected by a deflection roller ( 7 ) .

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifband (5) als in Richtung der Drehachse (11) des Werkstücks (4) oszillierendes Schleif band (5) ausgebildet ist.7. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the grinding belt (5) is formed as the workpiece (4) oscillating sanding belt (5) in the direction of the axis of rotation (11).