EP1920884B1 - Method for strip finishing of workpiece peripheral surfaces - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bandfinishbearbeitung von Werkstückumfangsflächen unter Verwendung eines endlosen und angetriebenen Schleifbandes, wobei das Schleifband zur Bearbeitung konkaver Flächenabschnitte eines Werkstücks mittels einer Rolle gegen die zu bearbeitende Werkstückfläche gedrückt wird.The invention relates to a method for strip finishing of workpiece peripheral surfaces using an endless and driven abrasive belt, wherein the abrasive belt is pressed for working konkaver surface portions of a workpiece by means of a roller against the workpiece surface to be machined.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 103 42 135 A1 bekannt. Das zu bearbeitende Werkstück wird von dem Schleifband teilweise umschlungen, so dass das Schleifband am Umfang des Werkstückes flächig anliegt.Such a method is for example from the document DE 103 42 135 A1 known. The workpiece to be machined is partially wrapped by the abrasive belt so that the abrasive belt lies flat against the circumference of the workpiece.

Aus der Druckschrift DE 103 42 139 A1 ist ein Verfahren zur Finishbearbeitung von Umfangsflächen an wellenförmigen Werkstücken bekannt, bei dem ebenfalls ein endloses Schleifband eingesetzt wird. Um eine flexible Werkstückbearbeitung zu ermöglichen, wird der Umschlingungswinkel des Schleifbandes während der Bearbeitung des Werkstückes verändert.From the publication DE 103 42 139 A1 is a method for finishing peripheral surfaces of wavy workpieces known, in which also an endless abrasive belt is used. In order to enable flexible workpiece machining, the wrap angle of the grinding belt is changed during the machining of the workpiece.

Die DE 103 42 137 A1 beschreibt ein Verfahren zur Finishbearbeitung von Kurbel- und Nockenwellen mittels eines endlosen Schleifbandes, dem zur Vermeidung einer ungleichmäßigen Abnutzung der Schleifmittelschicht eine Abrichtrolle zugeordnet ist.The DE 103 42 137 A1 describes a method for finish machining crankshafts and camshafts by means of an endless abrasive belt which is associated with a dressing roller to prevent uneven wear of the abrasive layer.

Ein Verfahren zur Finishbearbeitung von nicht-zylindrischen Nockenwellen ist aus der Druckschrift US 2004/0029499 A1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren drücken zwei Stützrollen das Schleifband gegen das rotierende Werkstück. Das Schleifband ist nicht endlos, sondern wird nach dem einmaligen Kontakt mit dem Werkstück auf eine Spule für verbrauchtes Schleifband aufgewickelt. Die Oberfläche des Werkstückes wird in zwei Kontaktzonen mit dem Schleifband linienförmig bearbeitet.A method for finish machining of non-cylindrical camshafts is from the document US 2004/0029499 A1 known. In the known method, two support rollers press the abrasive belt against the rotating workpiece. The abrasive belt is not endless, but is used after a single contact with the workpiece on a spool for spent Sanding belt wound up. The surface of the workpiece is processed linearly in two contact zones with the grinding belt.

In DE 40 29 129 A1 wird ein Verfahren zur Schleifbearbeitung von Nocken mittels eines umlaufenden Schleifbandes beschrieben. Das Schleifband wird über eine Umlenkrolle geführt, welches das Schleifband gegen die zu bearbeitende Nockenfläche drückt.In DE 40 29 129 A1 For example, a method for grinding cams by means of a revolving belt is described. The sanding belt is guided over a deflection roller which presses the sanding belt against the cam surface to be machined.

Die erläuterten Verfahren haben sich zur Finishbearbeitung konvexer Werkstückgeometrien bewährt. Mit diesen Verfahren ist jedoch eine vollflächige Bearbeitung nicht möglich, sofern die Werkstückumfangsflächen sowohl konvexe als auch konkave Flächenabschnitte aufweisen, wie dies beispielsweise bei Nockenwellen der Fall sein kann. Denn bei der beschriebenen Bandbearbeitung überspannt das Schleifband die konkaven Bereiche, so dass diese nicht bearbeitet werden können. Zum Finishen dieser Werkstückbereiche werden daher Honsteine eingesetzt. Die Bearbeitung mittels Honsteinen ist jedoch vergleichsweise aufwendig und daher zeitraubend.The described methods have proven themselves for finishing convex workpiece geometries. With these methods, however, a full-surface machining is not possible, if the workpiece peripheral surfaces have both convex and concave surface portions, as may be the case for example with camshafts. Because in the band processing described the abrasive belt spans the concave areas, so that they can not be edited. Honing stones are therefore used to finish these workpiece areas. However, the processing by means of honing stones is comparatively complicated and therefore time-consuming.

Vor dem Hintergrund der beschriebenen Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein schnelles und effektives Verfahren zur Finishbearbeitung von Werkstücken, insbesondere von Nockenwellen, mit sowohl konvexen als auch konkaven Oberflächenabschnitten am Werkstückumfang anzugeben.Against the background of the problem described, the invention has for its object to provide a fast and effective method for finish machining of workpieces, in particular of camshafts, with both convex and concave surface portions on the workpiece circumference.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Schleifband mit einem frei gespannten Bandabschnitt an die konvexen Flächenabschnitte eines Werkstückes angelegt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine flächige Auflage des Schleifbandes an der zu bearbeitenden Werkstückfläche auch in den konkaven Oberflächenbereichen. Das Band wird mit großen Bandgeschwindigkeiten bewegt, wobei ohne weiteres auch Oszillationsbewegungen überlagert werden können. Es wird mit einer auf den jeweiligen Oberflächenbereich optimal angepassten Werkzeuggeometrie eine Verbesserung der Werkstückoberfläche erzielt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist wesentlich effektiver als die Bearbeitung der konkaven Oberflächenabschnitte mit Honsteinen. Die hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Schleifbandes ermöglicht große Abtragsgeschwindigkeiten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner sehr flexibel, da es weitgehend unabhängig von der Werkstückgeometrie eingesetzt werden kann. Das Band folgt bei der Bearbeitung der vorgegebenen Form des Werkstückes, um insbesondere auf die Oberflächenrauheit einzuwirken.According to the invention, the object is achieved in that the grinding belt is applied with a free-tensioned band section to the convex surface portions of a workpiece. The method according to the invention enables a flat support of the grinding belt on the workpiece surface to be machined, even in the concave surface regions. The tape is moved at high tape speeds, and easily oscillatory movements can be superimposed. It will be with one on the respective surface area optimally adapted tool geometry achieves an improvement of the workpiece surface. The inventive method is much more effective than the machining of the concave surface sections with honing stones. The high working speed of the sanding belt enables high removal rates. The inventive method is also very flexible, since it can be used largely independently of the workpiece geometry. The tape follows in the processing of the predetermined shape of the workpiece, in particular to act on the surface roughness.

Das Schleifband kann über eine Umlenkrolle geführt werden, wobei die Umlenkrolle und das Werkstück zur Bearbeitung der konvexen und konkaven Flächen relativ zueinander verstellt werden. Die Umlenkrolle kann beispielsweise quer zur Bandlaufrichtung verstellt werden, um den Umschlingungswinkel des frei gespannten Bandabschnittes bei der Bearbeitung konvexer Flächenabschnitte zu verändern und an die Krümmung des konvexen Flächenabschnittes anzupassen. Bei der Bearbeitung der konkaven Flächenabschnitte kann die Umlenkrolle beispielsweise in Bandlaufrichtung verstellt werden und hierdurch das Schleifband gegen die zu bearbeitende konkave Werkstückfläche drücken. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, während der Bearbeitung von dem Finishen von konvexen Oberflächenabschnitten auf das Finishen von konkaven Oberflächenabschnitten umzuschalten. Dabei kommen jeweils optimale Bandkonturen für den jeweils zu bearbeitenden Oberflächenabschnitt zum Einsatz.The abrasive belt can be guided over a deflection roller, wherein the deflection roller and the workpiece for processing the convex and concave surfaces are adjusted relative to each other. The deflection roller can be adjusted, for example, transversely to the direction of tape travel to change the wrap angle of the free-tensioned belt section in the processing of convex surface portions and adapt to the curvature of the convex surface portion. When machining the concave surface portions, the guide roller can be adjusted, for example in the direction of tape travel and thereby press the abrasive belt against the machined concave workpiece surface. The method according to the invention makes it possible, during machining, to switch from the finishing of convex surface sections to the finishing of concave surface sections. In each case optimum strip contours for the respective surface section to be processed are used.

Zur Bearbeitung der konkaven Flächenabschnitte kann das Schleifband auch alternativ mittels einer Druckrolle, die quer zur Bandlaufrichtung verstellbar ist und auf den frei gespannten Bandabschnitt wirkt, gegen die konkaven Flächenabschnitte der zu bearbeitenden Werkstückflächen gedrückt werden. Dabei passt sich das Band immer der Form des Werkstückes an, um eine Formänderung zu vermeiden.For machining the concave surface portions, the sanding belt can alternatively be pressed against the concave surface portions of the workpiece surfaces to be machined by means of a pressure roller, which is adjustable transversely to the strip running direction and acts on the free-tensioned belt section. The tape always adapts to the shape of the workpiece to avoid a change in shape.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, dass das Werkstück während der Bearbeitung gedreht wird und die Zustellbewegung der das Schleifband gegen konkave Flächen drückenden Rolle in Abhängigkeit der Winkelstellung des Werkstücks gesteuert wird.It is within the scope of the invention that the workpiece is rotated during processing and the feed movement of the roller pressing the grinding belt against concave surfaces is controlled as a function of the angular position of the workpiece.

Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch auch, dass zunächst die konkaven Flächenabschnitte des Werkstückes und im Anschluss daran die konvexen Flächenabschnitte bearbeitet werden. Das Werkstück kann hierbei in Ruhe sein, wenn die konkaven Flächenabschnitte bearbeitet werden, während das Werkstück bei der nachfolgenden Bearbeitung der konvexen Flächenabschnitte rotiert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Bandfinishbearbeitung gezielt zur Optimierung der Werkstückoberfläche gesteuert. Die Bandkontur kann individuell an konvexe oder konkave Oberflächenabschnitte angepasst werden.However, it is also within the scope of the invention that first the concave surface sections of the workpiece and subsequently the convex surface sections are machined. The workpiece may be at rest when the concave surface portions are machined while the workpiece is rotating during subsequent processing of the convex surface portions. By means of the method according to the invention, the strip finish machining is specifically controlled to optimize the workpiece surface. The band contour can be individually adapted to convex or concave surface sections.

Um bei der Bearbeitung der konkaven Flächenabschnitte einen Flächenkontakt mit dem Schleifband zu ermöglichen, weist die Rolle vorzugsweise eine im Vergleich zu Stahl weiche Oberfläche, beispielsweise aus Vulkollan oder Gummi, insbesondere mit niedriger Shorehärte, auf.In order to enable surface contact with the sanding belt during machining of the concave surface sections, the roller preferably has a surface that is soft compared to steel, for example Vulkollan or rubber, in particular of low Shore hardness.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1a,

1b ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bandfinishbearbeitung von Werkstückumfangsflächen mit sowohl konvexen als auch konkaven Flächenabschnitten und

Fig. 2a, 2b

eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver- fahrens.

In the following the invention will be explained in detail with reference to a drawing showing only one embodiment. They show schematically:

Fig. 1a,

1b shows a method according to the invention for strip finishing of workpiece peripheral surfaces with both convex and concave surface sections and

Fig. 2a, 2b

an alternative embodiment of the method according to the invention.

Die Fig. 1a und 1b zeigen ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bandfinishbearbeitung von Werkstückumfangsflächen, die konvexe und konkave Flächenabschnitte aufweisen, unter Verwendung eines endlosen und angetriebenen Schleifbandes 1. Bei dem zu bearbeitenden Werkstück handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine Nockenwelle 2. Bei der Bearbeitung der konkaven Flächenabschnitte wird das Schleifband 1 mittels einer Rolle 3 gegen die zu bearbeitende Werkstückfläche gedrückt (siehe Fig. 1b). Zur Bearbeitung der konvexen Flächenabschnitte der Nockenwelle 2 wird das Schleifband 1 hingegen mit einem frei gespannten Bandabschnitt an die Nockenwelle 2 angelegt (siehe Fig. 1a). Das Schleifband 1 wird über die gleichzeitig als Umlenkrolle ausgebildete Rolle 3 geführt. Die Umlenkrolle 3 wird zur Bearbeitung der konvexen und konkaven Flächen der Nockenwelle 2 relativ zu dieser verstellt (siehe Pfeile in den Fig. 1a und 1b). In Fig. 1a wird die Umlenkrolle 3 quer zur Bandlaufrichtung verstellt, um den Umschlingungswinkel α des frei gespannten Bandabschnittes bei der Bearbeitung konvexer Flächenabschnitte zu verändern und an die Krümmung des konvexen Flächenabschnittes anzupassen. In Fig 1b hingegen wird die Umlenkrolle 3 in Bandlaufrichtung verstellt und drückt so bei der Bearbeitung der konkaven Flächenabschnitte das Schleifband 1 gegen die Nockenwelle 2. Mit einer optimal an die Oberfläche der Nockenwelle 2 angepassten Kontur des Schleifbandes 1 wird bei der Nockenwelle 2 eine Oberflächenverbesserung erzielt.The Fig. 1a and 1b show an inventive method for strip finishing of workpiece peripheral surfaces having convex and concave surface portions, using an endless and driven abrasive belt 1. The workpiece to be machined is in the exemplary embodiment to a camshaft 2. In the machining of the concave surface portions, the grinding belt. 1 pressed by means of a roller 3 against the workpiece surface to be machined (see Fig. 1b ). For machining the convex surface portions of the camshaft 2, however, the grinding belt 1 is applied to the camshaft 2 with a free-tensioned belt section (see Fig. 1a ). The sanding belt 1 is guided over the roller 3, which is also designed as a deflection roller. The deflection roller 3 is adjusted for machining the convex and concave surfaces of the camshaft 2 relative to this (see arrows in the Fig. 1a and 1b ). In Fig. 1a the deflection roller 3 is moved transversely to the strip running direction to change the wrap angle α of the free-tensioned band section during the processing of convex surface portions and adapted to the curvature of the convex surface portion. In 1b In contrast, the guide roller 3 is adjusted in the strip running direction and thus presses the machining of the concave surface sections the sanding belt 1 against the camshaft 2. With an optimally adapted to the surface of the camshaft 2 contour of the sanding belt 1 is achieved in the camshaft 2, a surface improvement.

In den Fig. 2a und 2b ist ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren dargestellt. Bei diesem Verfahren ist zusätzlich eine Druckrolle 4 vorgesehen, die quer zur Bandlaufrichtung verstellbar ist. Bei der Bearbeitung konvexer Flächenabschnitte befindet sich die Andruckrolle 4 in einer Ruheposition und ist von dem Schleifband 1 beabstandet. Bei der Bearbeitung konkaver Flächenabschnitte wirkt hingegen die Andruckrolle 4 auf den frei gespannten Bandabschnitt und drückt das Schleifband 1 gegen die konkave Werkstückoberfläche. Durch eine Verstellung der Druckrolle 4 kann die Kontur des Schleifbandes 1 damit auch individuell an konkave Werkstückoberflächen angepasst werden.In the Fig. 2a and 2b an alternative method according to the invention is shown. In this method, a pressure roller 4 is additionally provided, which is adjustable transversely to the direction of tape travel. In the processing of convex surface portions, the pinch roller 4 is in a rest position and is spaced from the sanding belt 1. When machining concave surface portions, however, the pinch roller 4 acts on the free-tensioned belt section and presses the sanding belt 1 against the concave workpiece surface. By adjusting the pressure roller 4, the contour of the Sanding belt 1 so that it can be adapted individually to concave workpiece surfaces.

Wie aus den Fig. 1a bis 2b ersichtlich ist, wird das Werkstück 2 während der Bearbeitung gedreht. Die Zustellbewegung der das Schleifband gegen die konkaven Werkstückflächen drückenden Rolle 3 bzw. 4 wird in Abhängigkeit der Winkelstellung des Werkstückes 2 gesteuert, so dass die Rolle 3, 4 beim entsprechenden Winkel an der konkaven Fläche anliegt.Like from the Fig. 1a to 2b can be seen, the workpiece 2 is rotated during processing. The feed movement of the grinding belt against the concave workpiece surfaces pressing roller 3 and 4 is controlled in dependence of the angular position of the workpiece 2, so that the roller 3, 4 abuts the corresponding angle on the concave surface.

Optimal für die Bearbeitungszeit ist ein Verfahren mit kontinuierlicher Drehung des Werkstückes, wobei die Zustellbewegung der Rolle 3, 4 in der zuvor beschriebenen Weise während der kontinuierlichen Drehung des Werkstückes 2 gesteuert wird. Eine unter die erfindungsgemäße Lehre bestehende Verfahrensvariante besteht darin, dass zunächst die konkaven Flächenabschnitte des Werkstückes 2 unter entsprechender Zustellung der Rolle 3, 4 und im Anschluss daran die konvexen Flächenabschnitte bearbeitet werden, d. h. die in den Fig. 1b bzw. 2b dargestellten Verfahrensschritte werden vor den Verfahrensschritten in den Fig. 1a und 2a durchgeführt. Bei dieser Verfahrensvariante kann vorgesehen werden, dass das Werkstück 2 in Ruhe ist, wenn die konkaven Flächenabschnitte bearbeitet werden, während das Werkstück 2 bei der nachfolgenden Bearbeitung der konvexen Flächenabschnitte rotiert. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Bandfinishbearbeitung zur Optimierung der Werkstückoberfläche zu steuern. An der Berührstelle zwischen Schleifband 1 und Werkstück 2 kann während der Bearbeitung zwischen einer konkaven oder einer konvexen Geometrie gewählt werden. Diese Berührkontur kann auch während der Bearbeitung gewechselt werden, so dass das Schleifband 1 jeweils der vorgegebenen Form des Werkstücks 2 folgt und damit nicht die Form des Werkstücks 2 ändert, sondern nur dessen Oberflächenrauheit bearbeitet.Optimal for the machining time is a process with continuous rotation of the workpiece, wherein the feed movement of the roller 3, 4 is controlled in the manner described above during the continuous rotation of the workpiece 2. An existing under the teaching of the invention method variant is that first the concave surface portions of the workpiece 2 are processed with appropriate delivery of the roller 3, 4 and then the convex surface portions, ie the in the Fig. 1b or 2b illustrated process steps are prior to the process steps in the Fig. 1a and 2a carried out. In this variant of the method can be provided that the workpiece 2 is at rest when the concave surface portions are processed, while the workpiece 2 rotates in the subsequent processing of the convex surface portions. The method according to the invention makes it possible to control the strip finishing process for optimizing the workpiece surface. At the point of contact between abrasive belt 1 and workpiece 2 can be selected during machining between a concave or a convex geometry. This Berührkontur can also be changed during processing, so that the grinding belt 1 follows the predetermined shape of the workpiece 2 and thus does not change the shape of the workpiece 2, but only edited its surface roughness.

Claims (9)

1. Method for strip finishing of workpiece peripheral faces, which have convex and concave face sections, using an endless and driven grinding strip (1),
   wherein the grinding strip (1) for machining concave face sections of a workpiece (2) is pressed against the workpiece face to be machined by means of a roller,
   characterised in that the grinding strip (1) is placed against the convex face sections of the workpiece (2) with a freely tensioned strip section.
2. Method according to Claim 1, characterised in that the grinding strip (1) is guided over a pulley (3) and wherein the pulley (3) and the workpiece (2) are adjusted relative to one another in order to machine the convex and concave faces.
3. Method according to Claim 2, characterised in that the pulley (3) is adjusted transversely with respect to the strip running direction in order to change the wrap angle (α) of the freely tensioned strip section when machining convex face sections and to adapt the said angle to the curvature of the convex face section.
4. Method according to Claim 2, characterised in that the pulley (3) is adjusted in the strip running direction and presses the grinding strip (1) against the workpiece face to be machined when machining the concave face sections of the workpiece (2).
5. Method according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the grinding strip (1) is pressed against the concave face sections of the workpiece face to be machined by means of a pressure roller (4), which can be adjusted transversely with respect to the strip running direction and acts on the freely tensioned strip section.
6. Method according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the workpiece (2) is rotated during machining and the placing movement of the roller (3, 4) which presses the grinding strip (1) against concave faces is controlled as a function of the angle position of the workpiece (2).
7. Method according to Claim 6, characterised in that the workpiece (2) is continuously rotated during machining.
8. Method according to one of Claims 1 to 6, characterised in that first the concave face sections of the workpiece (2) and then the convex face sections are machined.
9. Method according to Claim 8, characterised in that the workpiece (2) is at rest when the concave face sections are machined and wherein the workpiece (2) rotates during the subsequent machining of the convex face sections.

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