WO2015197449A1 - Finish-werkzeug - Google Patents

Finish-werkzeug Download PDF

Info

Publication number
WO2015197449A1
WO2015197449A1 PCT/EP2015/063612 EP2015063612W WO2015197449A1 WO 2015197449 A1 WO2015197449 A1 WO 2015197449A1 EP 2015063612 W EP2015063612 W EP 2015063612W WO 2015197449 A1 WO2015197449 A1 WO 2015197449A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutting
workpiece
cutting surface
recess
finishing tool
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/063612
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcel Bosch
Original Assignee
Nagel Maschinen- Und Werkzeugfabrik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nagel Maschinen- Und Werkzeugfabrik Gmbh filed Critical Nagel Maschinen- Und Werkzeugfabrik Gmbh
Priority to EP15729844.9A priority Critical patent/EP3157709B1/de
Priority to CN201580045483.XA priority patent/CN106573357B/zh
Publication of WO2015197449A1 publication Critical patent/WO2015197449A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/26—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding workpieces with arcuate surfaces, e.g. parts of car bodies, bumpers or magnetic recording heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/08—Honing tools
    • B24B33/081—Honing tools for external surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B35/00—Machines or devices designed for superfinishing surfaces on work, i.e. by means of abrading blocks reciprocating with high frequency

Definitions

  • the invention relates to a finishing tool according to the preamble of claim 1.
  • Finishing also referred to as superfinishing, is a machining process using geometrically indefinite cutting edges.
  • workpieces such as crankshafts, camshafts, transmission shafts or other components for power and working machines can be edited to produce a desired surface fine structure.
  • a finishing tool with granular cutting agent is pressed against the peripheral surface to be machined.
  • the workpiece is rotated about its workpiece axis. At the same time an oscillating relative to the workpiece axis relative movement between the workpiece and the voltage applied to the peripheral surface finish tool is generated.
  • the workpiece portion to be machined can be, for example, a main bearing or a crank bearing of a crankshaft or a camshaft bearing or a bearing of another shaft, e.g. a balancing wave, act.
  • the cutting medium carrier is a flexible band coated with a relatively thin layer of granular cutting means.
  • Finishing with finish stone uses a finishing tool having a rigid cutting means carrier to which is attached a more or less thick, relatively solid cutting pad having cutting agent grains distributed in a bond.
  • the cutting medium carrier has, on its side facing the workpiece, a cutting surface which is intended to be pressed flat against the workpiece section during a finish machining operation.
  • the cutting coating defines a longitudinal direction to be aligned substantially parallel to the workpiece rotation axis and a transverse direction perpendicular thereto.
  • the cutting surface has a concave shape in the transverse direction, so that the cutting surface over a large area of the rotationally symmetrical Maschinenmaschineab- to be processed cut press on.
  • the cutting surface is normally substantially cylindrically curved.
  • finishing is a thermally neutral processing method in which no soft skin interspersed with microcracks or surface tensions arises. Finishing is often used after a grinding process as the last machining process of a process chain to remove the soft skin, re-exposing the original microstructure, increasing the supporting portion of the roughened surface structure, and increasing the component geometry in terms of roundness and short-wave defects in the axial direction
  • the preservation of the axial contour is usually in the foreground.
  • An improvement in the form values on cylindrical bearings takes place mainly in the radial direction and is highly dependent on the pre-processing.
  • short-wave error components e.g. with more than 15 waves on the circumference
  • long-wave components such as e.g. Ovals, triangles or quadrilaterals can not be positively influenced by finishing.
  • the cutting volume through the finishing process is generally below about 10 ⁇ .
  • the material removal of the finishing process is normally adjusted to the pre-processing.
  • Grinding is usually the last shaping machining operation. This means that the contouring of a rotationally symmetrical bearing point essentially takes place through the grinding process preceding the finishing process.
  • a continuous dressing of the grinding wheel is imperative for the shaping and design of the bearing. Depending on the requirement and the drawing tolerance of the bearing, the dressing cycle is reduced or extended. However, the grinding process is usually not able to achieve the achievable by the finish machining surface properties.
  • a crowned (barrel-shaped, convex) shape of rotationally symmetric bearing sections can help to reduce bearing damage due to flight and form errors of the components interacting in the bearing.
  • crowning usually expressed in diameter differences of a few micrometers between different axial positions of the (crowned) bearing section.
  • EP 1 514 642 A2 describes a device for finish machining of shafts, in particular crankshafts and camshafts, with a tool carrier and an endless grinding belt, which has a flexible carrier and an abrasive layer with hard material.
  • the device is used for processing a rotating about its axis of rotation workpiece.
  • a sanding belt drive continuously drives the sanding belt during workpiece machining.
  • the tool carrier has a machining head with two mutually spaced band deflections, which limit a working range of the machining head, wherein the grinding belt is guided over the tape deflections and passes in the work area on the peripheral surface of the workpiece to be machined.
  • the circulating abrasive belt outside of the work area is associated with a device for dressing the abrasive layer, which has a deliverable during the workpiece processing against the abrasive layer of the belt at a speed adjusted to the workpiece processing belt speed adjustable dressing tool.
  • the dressing tool has a convex contour transverse to the direction of tape travel, which is transferred to the abrasive layer during dressing.
  • the invention provides a finishing tool having the features of claim 1.
  • Advantageous developments are specified in the dependent claims. The content of all claims is incorporated herein by reference.
  • the claimed invention provides a finishing tool, in use of which it is possible to control the axial contour of a workpiece section by the process of finishing, ie by a material-removing finish machining by means of geometrically indefinite cutting. the, in a simple way to selectively influence and possibly to change targeted to a pre-processing. This new functionality can be achieved without making any changes to the finish machine itself.
  • a measured in the transverse direction effective width of the cutting surface in the longitudinal direction of the cutting surface varies.
  • the term "effective width" here refers to the width, measured in the transverse direction, over which cutting means can engage the workpiece surface to be machined during workpiece machining.
  • the effective width is less than in adjacent regions, less material removal occurs during the same processing time varies, can be achieved in the region of the workpiece portion, which is attacked by the finish tool, seen in the axial direction, a nonuniform material removal be selectively changed.
  • the extent of variation in the effective width between the minimum effective width and the maximum effective width and the distribution of the effective width in the longitudinal direction thereby substantially determine the shape of the workpiece section that can be achieved by finish machining.
  • the amount of effective width variation may be different in different embodiments.
  • the effective width in a minimum effective width axial section is between 20% and 80% of the effective width in a maximum effective width section. Stronger or weaker variations are also possible.
  • the effective width of the cutting surface seen in the longitudinal direction is lowest in a central portion of the cutting surface and increases continuously or discontinuously toward the axial end portions. In the axial center, the smallest effective width may be present.
  • the cutting agent portion can be viewed in the longitudinal direction mirror-symmetrical to a center plane of the cutting surface.
  • a desired crown on the workpiece section can be purposefully reduced or reinforced in order to obtain the desired generatrix shape within the molding tolerances after completion of the finish machining.
  • the cutting surface is a whole a shape deviating from the rectangular shape and to cover the cutting surface uniformly or without interruptions uniformly with cutting means. Then, the variation of the effective width is determined by the variation of the actual width of the cutting face as measured in the transverse direction between the outer edges of the cutting face.
  • the cutting pad may have a waisted shape in which the cutting pad is narrower in a central area in the transverse direction than in the axial end areas. It would also be possible to provide a total wedge-shaped cutting surface to achieve a conical shape of the machined workpiece portion.
  • the cutting coating has at least one recess which opens into the cutting surface, so that the effective width of the cutting surface in the region of the recess is reduced relative to a cutting surface without this recess. If at least one such recess is provided in the cutting surface, the effective width is less than the width of the cutting surface measured between the longitudinal edges in the transverse direction in the axial region of the recess. With the help of at least one recess, it is possible to make the cutting surface so that the cutting surface is limited in its outer side rectangular, yet the effective width varies in the longitudinal direction.
  • the term "recess” here stands for a cutting agent-free area within the outer boundary of the cutting surface.
  • a plurality of recesses wherein, for example, their spatial density and / or their size in the longitudinal direction of the cutting surface varies so that the desired distribution of the effective width results in the transverse direction.
  • a single recess is provided in the cutting pad, the shape of which is selected so that it gives the desired axial distribution of the effective width. Finish tools with a single recess are particularly easy to manufacture and are also characterized by particularly high mechanical stability.
  • the recess has a parallelogram shape or a diamond shape, preferably in such a way that the recess in the axial center of the cutting surface has its maximum extent in the transverse direction, wherein the width of the recess in the transverse direction to the axial ends of the recess decreases linearly , It is also possible for the recess to have a lenticular shape, ie a biconvex shape whose width is greatest in the middle region of the cutting surface and gradually decreases to zero at the axial ends according to a non-linear function.
  • the effective width varies over the entire length of the cutting surface.
  • the effective width of the cutting surface seen in the longitudinal direction in the edge regions, ie in the axial end regions of the cutting surface is constant over a certain axial length.
  • the areas of constant effective width may e.g. each between 5% and 20% of the axial length of the cutting surface amount.
  • a further advantage of a configuration with a recess is utilized in that the cutting medium carrier has at least one coolant channel which opens into at least one recess in the cutting coating.
  • the invention also relates to a method for finishing machining peripheral surfaces of rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces.
  • a finishing tool is pressed with a pressing force to a workpiece portion of a workpiece to be machined.
  • the workpiece is rotated about a workpiece rotation axis and a parallel movement to the workpiece rotation axis oscillating relative movement between the workpiece and the finish tool is generated.
  • the method uses a finish tool of the type proposed here. This makes it possible to achieve a targeted contouring of the machined workpiece section by means of finish machining without constructive changes to a finish machine solely by the design of the finish tool.
  • the invention also relates to a device for finish machining peripheral surfaces of rotationally symmetrical workpiece sections on workpieces, in which a finishing tool of the type described is or is used.
  • FIG. 1 is a side view of a processing situation in an embodiment of a method for finish machining.
  • FIG. 2 shows a view of the machining situation from FIG. 1 in the direction parallel to the workpiece rotation axis
  • FIG. 3 shows an embodiment of a finishing tool with a diamond-shaped recess in the cutting surface
  • FIG. 1 shows a side view of a typical machining situation in an exemplary embodiment of a method for finish machining a peripheral surface 193 of a rotationally symmetrical workpiece section on a workpiece 190, which is rotated about a workpiece rotation axis 192 at a constant rotational speed by means of a rotation device for generating a rotational movement of the workpiece.
  • the workpiece section to be machined may, for example, be a main bearing of a crankshaft or a bearing surface of another shaft, for example a camshaft or a balancing shaft.
  • a finishing tool 100 is pressed by means of a pressing device of the finishing machine with a pressing force F acting essentially radially to the workpiece rotation axis Peripheral surface or pressed against the workpiece to be machined section.
  • the removal of material is assisted by using an oscillation device of the finishing machine to generate an oscillating relative movement between the workpiece and the finish tool aligned parallel to the workpiece rotation axis (see double arrow OSZ).
  • the oscillator is mounted on the side of the finish tool so that the finish tool is oscillated while the workpiece rotates only about the workpiece rotation axis 192.
  • the axial stroke or the amplitude of the oscillatory movement may be, for example, in the range of 0.5 mm to 3 mm, possibly also above or below it.
  • Typical rotational speeds of the workpiece may be, for example, in the range of 50 minutes "1 to 300 minutes " 1 , if necessary also above or below.
  • the finish tool 100 mounted on the free end of a tool holder 180 includes a cutting tool carrier 110 formed of tool steel or other metallic material and includes means for mounting the finish tool to the tool holder 180 at the rear thereof.
  • a cutting pad 120 is attached, for example, by means of an adhesive or by means of screws.
  • the cutting material consisting of a sintered material contains a plurality of cutting agent grains, which in the example are distributed homogeneously within a metallic matrix.
  • Cutting agent grains may be, for example, diamond grains or cubic boron nitride (CBN) grains. Typical average grain sizes may be used in the applications described herein, e.g. in the range of 10 ⁇ to 50 ⁇ , in particular in the range of 15 ⁇ to 40 ⁇ lie.
  • the cutting coating has a rectangular cross-section at its base side facing the cutting medium carrier.
  • the longitudinal direction L of the cutting pad is the direction parallel to the workpiece rotational axis during the finish machining.
  • the transverse direction Q is such that the longitudinal direction and transverse direction are in a plane perpendicular to the pressing direction, i. perpendicular to a radial direction of the workpiece rotation axis.
  • the cutting coating On the side facing away from the cutting medium carrier, the cutting coating forms an abrasive cutting surface 125, with which the cutting coating rests more or less extensively on the peripheral surface to be processed during the finish machining.
  • the cutting surface has a concave-cylindrical shape whose radius of curvature substantially corresponds to the target radius of curvature of the workpiece portion to be machined at the end of the finish machining.
  • the curvature runs in the transverse direction Q.
  • a special feature of the finishing tool 100 is that within the cutting pad 120, a single central recess or recess 160 is formed, which extends from the base surface of the cutting pad (on the cutting agent carrier 1 10) to the cutting surface 125 with a constant cross-sectional shape.
  • the recess 160 is a cutting agent-free area inside the cutting pad.
  • the recess can already be produced during sintering by appropriate shaping of the sintering mold or subsequently created, for example by means of spark erosion or in another way.
  • In the axial end portions E1, E2 of the cutting pad (longitudinally in front of and behind the recess), on the other hand, cutting means are present over the entire width of the cutting pad measured in the transverse direction Q.
  • a transversely measured effective width of the cutting surface in the longitudinal direction L of the cutting surface 125 varies, in such a way that the (effective for material removal) width of the cutting surface in the axial end portions E1 and E2 larger is than in the region of the recess 160.
  • the finish tool 100 allows for internal coolant lubrication, i. a supply of cooling lubricant to the processing point through the finishing tool or through the cutting surface.
  • a coolant channel 170 is provided in the cutting medium carrier 1 10, which passes from the workpiece holder 180 facing the rear side of the cutting medium carrier to the front and in the region of the recess 160 opens into this.
  • Formed in the tool holder 180 is a corresponding coolant channel section 182, which is connected via coolant lines to a coolant pump 175 and which, when the finishing tool is completely assembled, opens into the coolant channel 170 of the finishing tool.
  • the finish tool can be rinsed from the inside with coolant during the finish machining, so that even with high cutting performance, the removed material can be transported away from the processing point extremely efficiently.
  • finishing tool 300 in FIG. 3 On the basis of the finish tool 300 in FIG. 3, a possible embodiment of a finishing tool with a central recess 360 will be explained.
  • the finishing tool 100 in FIGS. 1 and 2 may be designed identically thereto or have a different shape of the recess.
  • the recess 360 in the cutting pad 320 has the shape of a rhombus whose length in the longitudinal direction L is about twice as large as their (maximum) width in the transverse direction Q.
  • the recess 360 extends from the cutting surface 325 to the cutting agent carrier 310 over the entire thickness of the cutting surface.
  • the effective width of the cutting surface for material removal in the transverse direction Q corresponds to the geometric width of the cutting surface, measured in the transverse direction.
  • the axial center M of the cutting surface i.
  • the measured in the transverse direction effective width of the cutting surface is only between 40% and 60% as large as in the axial end portions, as there is no cutting means in the region of the recess.
  • the effective width in the axial direction toward both ends increases linearly and symmetrically towards the center due to the diamond shape of the recess and reaches the maximum present in the end regions in the region of the axial peaks of the recess.
  • the effective width is therefore constant in the areas of the axial end portions and has a symmetrical to the center plane a V-shaped profile with minimum in the axial center of the cutting pad.
  • the recess 460 in the cutting surface 420 fixed to the cutting medium carrier 410 has a biconvex lens shape whose length in the longitudinal direction L is approximately two to three times greater than the width measured in the transverse direction Q. ximale width in the axial center of the recess.
  • the fully cut-away axial end portions E1 and E2 of the cutting surface 425 are narrower here than in the case of the embodiment of FIG. 3 (between about 10% and about 5% of the axial length of the cutting pad).
  • the effective width varies between a maximum value in the axial end regions and a minimum value in the axial center corresponding to a smooth profile with a local minimum in the axial center.
  • Fig. 5A corresponds approximately to the variant of Fig. 3, in which the effective width of the cutting surface in the center of the cutting surface, i. at the location of the largest width of the diamond-shaped recess, only about 30% to 40% of the maximum effective width in the end ranges.
  • the recess 560 is narrower in the central region, so that the effective width in the middle is approximately between 40% and 50% of the effective width of the cutting surface in the axial end regions.
  • a further flattening of the middle region of a fundamentally crowned shape of the machined workpiece section can then result if an even smaller variation of the effective width in the longitudinal direction is produced, as is schematically shown, for example, in FIG. 5C.
  • the effective width in the axial center region is about 60% to 80% of the maximum effective width in the axial end regions.
  • a generatrix line shape can be achieved which is more or less cylindrical in its central region and is convexly curved only in the axial end regions of the machined workpiece section.
  • Finish tools of the type shown here and the variants described in this application make it possible to influence rotationally symmetrical, possibly initially more or less cylindrical, workpiece sections in their axial contours in a targeted manner. It is possible to better correct long-axial defects in the axial direction with the aid of such rigid finishing tools than with conventional finishing tools.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Ein Finish-Werkzeug (300) zur Finish-Bearbeitung eines rotationssymmetrischen Werkstückabschnitts eines Werkstücks, welches bei der Finish-Bearbeitung um eine Werkstückrotationsachse rotiert, hat einen Schneidmittelträger (310) und einem Schneidbelag (320), der an dem Schneidmittelträger befestigt ist. Der Schneidbelag weist eine Schneidfläche (325) auf, die dafür vorgesehen ist, bei einer Finish-Bearbeitung flächig an den Werkstückabschnitt angedrückt zu werden. Der Schneidbelag definiert eine im Wesentlichen parallel zur Werkstückrotationsachse auszurichtende Längsrichtung (L) und eine senkrecht dazu verlaufende Querrichtung (Q). Die Schneidfläche (325) weist eine in Querrichtung konkave Form auf. Eine in Querrichtung (Q) gemessene wirksame Breite der Schneidfläche variiert in Längsrichtung (L) der Schneidfläche.

Description

Finish-Werkzeug
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf ein Finish-Werkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
Das Finishen, das auch als Superfinishen bezeichnet wird, ist ein spanendes Feinbearbeitungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden. Durch Finishen können Werkstückoberflächen von rotationssymmetrischen oder nicht-rotationssymmetrischen Werkstückabschnitten an Werkstücken wie Kurbelwellen, Nockenwellen, Getriebewellen oder anderen Bauteilen für Kraft- und Arbeitsmaschinen zur Erzeugung einer gewünschten Oberflächenfeinstruktur bearbeitet werden. Beim Finishen im Einstechverfahren wird ein mit körnigem Schneidmittel besetztes Finish-Werkzeug an die zu bearbeitende Umfangsfläche angedrückt. Zur Erzeugung der für den Materialabtrag erforderlichen Schnittgeschwindigkeit wird das Werkstück um seine Werkstückachse gedreht. Gleichzeitig wird eine parallel zur Werkstückachse oszillierende Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem an der Umfangsfläche anliegenden Finish-Werkzeug erzeugt. Durch die Kombination der Rotationsbewegung des Werkstückes und der überlagerten Oszillationsbewegung kann ein Kreuzschliffmuster erzeugt werden, wodurch die bearbeiteten Werkstückoberflächen z.B. als Laufflächen für Gleitlager oder Wälzlager oder dergleichen besonders geeignet sind. Bei dem zu bearbeiteten Werkstückabschnitt kann es sich beispielsweise um ein Hauptlager oder ein Hublager einer Kurbelwelle oder um ein Nockenwellenlager oder um ein Lager einer anderen Welle, z.B. einer Ausgleichswelle, handeln.
Nach der Art des verwendeten Finish-Werkzeugs unterscheidet man zwei unterschiedliche Finish-Prozesse, nämlich das Bandfinishen und das Finishen mit Finish-Stein. Beim Bandfinishen ist der Schneidmittelträger ein flexibles Band, das mit einer relativ dünnen Schicht eines körnigen Schneidmittels beschichtet ist. Beim Finishen mit Finish-Stein wird ein Finish-Werkzeug verwendet, das einen starren Schneidmittelträger hat, an dem ein mehr oder weniger dicker, relativ fester Schneidbelag befestigt ist, der in einer Bindung verteilte Schneidmittelkörner aufweist. Der Schneidmittelträger weist an seiner dem Werkstück zuzuwendenden Seite eine Schneidfläche auf, die dafür vorgesehen ist, bei einer Finish-Bearbeitung flächig an den Werkstückabschnitt angedrückt zu werden. Der Schneidbelag definiert eine im Wesentlichen parallel zur Werkstückrotationsachse auszurichtende Längsrichtung und eine senkrecht dazu verlaufende Querrichtung. Die Schneidfläche weist eine in Querrichtung konkave Form auf, damit die Schneidfläche sich großflächig an den zu bearbeitenden rotationssymmetrischen Werkstückab- schnitt andrücken lässt. Die Schneidfläche ist normalerweise im Wesentlichen zylindrisch gekrümmt.
Im Unterschied zum Schleifen ist das Finishen ein thermisch neutrales Bearbeitungsverfahren, bei dem keine mit Mikrorissen oder Oberflächenspannungen durchsetzte 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
Bei der Finish-Bearbeitung rotationssymmetrischer Lagerstellen steht normalerweise die Erhaltung der axialen Kontur im Vordergrund. Eine Verbesserung der Formwerte an zylindrischen Lagerstellen findet überwiegend in radialer Richtung statt und steht stark in Abhängigkeit zur Vorbearbeitung. So können beispielsweise kurzwellige Fehleranteile z.B. mit mehr als 15 Wellen am Umfang, relativ prozesssicher verbessert werden, während langwellige Anteile, wie z.B. Ovale, Dreiecke oder Vierecke, durch Finishen in der Regel nicht positiv beeinflusst werden können. Das Zerspanungsvolumen durch den Finish-Prozess liegt in der Regel unter ca. 10 μηι. Um die Geometrie bestmöglich zu erhalten, wird der Materialabtrag des Finish-Prozesses im Normalfall auf die Vorbearbeitung abgestimmt.
Das Schleifen ist in der Regel die letzte formgebende Bearbeitungsoperation. Das bedeutet, dass die Konturierung einer rotationssymmetrischen Lagerstelle im Wesentlichen durch den dem Finish-Prozess vorgeschalteten Schleifprozess erfolgt. Ein kontinuierliches Abrichten der Schleifscheibe ist für die Formgebung und Gestaltung der Lagerstelle zwingend notwendig. Je nach Anforderung und Zeichnungstoleranz an die Lagerstelle reduziert oder verlängert sich der Abricht-Zyklus. Der Schleifprozess ist aber in der Regel nicht in der Lage, die durch die Finish- Bearbeitung erzielbaren Oberflächeneigenschaften zu erzielen.
Bei der Bearbeitung von Lagerabschnitten an Wellen sind die Geometrieanforderungen häufig so, dass einzelne oder alle Lagerabschnitte eine leicht ballige Gestalt aufweisen sollen. Eine ballige (tonnenförmige, konvexe) Gestalt rotationssymmetrischer Lagerabschnitten kann dazu beitragen, Lagerschäden aufgrund von Flucht- und Formfehlern der im Lager zusammenwirkenden Komponenten zu vermindern. Entsprechende, vom Kunden vorgegebene finale Mantellinienanforderungen bezüglich Balligkeit drücken sich in der Regel in Durchmesserunterschieden von wenigen Mikrometern zwischen unterschiedlichen axialen Positionen des (balligen) Lagerabschnitts aus. Beim Schleifen von Kurbelwellen-Lagerabschnitten kann eine ballige Makroform durch entsprechende Abrichtung der Umfangsflächen der beim Schleifen verwendeten Schleifscheiben erreicht werden (vgl. z.B. EP 1 181 132 B1 , Fig. 5).
Die EP 1 514 642 A2 beschreibt eine Vorrichtung zur Finish-Bearbeitung von Wellen, insbesondere von Kurbel- und Nockenwellen, mit einem Werkzeugträger und einem endlosem Schleifband, das einen flexiblen Träger und eine Schleifmittelschicht mit Hartstoff aufweist. Die Vorrichtung dient zur Bearbeitung eines um seine Rotationsachse rotierenden Werkstückes. Ein Schleifbandantrieb treibt das Schleifband während einer Werkstückbearbeitung kontinuierlich an. Es ist eine Spannvorrichtung für das Schleifband vorgesehen. Der Werkzeugträger hat einen Bearbeitungskopf mit zwei zueinander beabstandeten Bandumlenkungen, die einen Arbeitsbereich des Bearbeitungskopfes begrenzen, wobei das Schleifband über die Bandumlenkungen geführt ist und im Arbeitsbereich an der zu bearbeitenden Umfangsfläche des Werkstückes vorbeiläuft. Dem umlaufenden Schleifband ist außerhalb des Arbeitsbereiches eine Vorrichtung zum Abrichten der Schleifmittelschicht zugeordnet, welche ein während der Werkstückbearbeitung gegen die Schleifmittelschicht des mit einer auf die Werkstückbearbeitung abgestimmten Bandgeschwindigkeit umlaufenden Schleifbandes zustellbares Abrichtwerkzeug aufweist. Bei einer Ausführungsform hat das Abrichtwerkzeug quer zur Bandlaufrichtung eine ballige Kontur, die beim Abrichten auf die Schleifmittelschicht übertragen wird. Dadurch kann am bearbeiteten Werkstückabschnitt mittels Bandfinishen eine leicht ballige Kontur erzeugt werden.
AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Mittel für einen Finish-Prozess bereitzustellen, die es gestatten, mit Hilfe der Finish-Bearbeitung aus einer Vorbearbeitung resultierende Formwerte bearbeiteter Werkstückabschnitte nicht nur zu erhalten und ggf. leicht zu verbessern, sondern bei Bedarf auch gezielt beeinflussen und erzeugen bzw. verändern zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Finish-Werkzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Inhalt sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die beanspruchte Erfindung stellt ein Finish-Werkzeug bereit, bei dessen Verwendung es möglich ist, die axiale Kontur eines Werkstückabschnitts durch den Prozess des Finishens, d.h. durch eine Material abtragende Finish-Bearbeitung mittels geometrisch unbestimmter Schnei- den, auf einfache Weise gezielt zu beeinflussen und ggf. gegenüber einer Vorbearbeitung gezielt zu verändern. Diese neue Funktionalität kann erzielt werden, ohne Veränderungen an der Finish-Maschine selbst vorzunehmen.
Hierfür ist bei einem Finish-Werkzeug gemäß der beanspruchten Erfindung vorgesehen, dass eine in Querrichtung gemessene wirksame Breite der Schneidfläche in Längsrichtung der Schneidfläche variiert. Der Begriff „wirksame Breite" bezeichnet hierbei diejenige in Querrichtung gemessene Breite, über die Schneidmittel bei der Werkstückbearbeitung in Eingriff mit der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche stehen kann. Je größer die wirksame Breite in einem bestimmten axialen Abschnitt des Schneidbelags bei der Bearbeitung ist, desto mehr Schneidmittel steht innerhalb dieses axialen Abschnitts für die materialabtragende Bearbeitung bereit. Andererseits findet in denjenigen axialen Bereichen, in welchen die wirksame Breite geringer ist als in Nachbarbereichen, während der gleichen Bearbeitungszeit ein weniger starker Materialabtrag statt. Wenn somit die wirksame Breite der Schneidfläche in Längsrichtung der Schneidfläche variiert, kann in demjenigen Bereich des Werkstückabschnitts, an welchem das Finish- Werkzeug angreift, in Axialrichtung gesehen ein ungleichmäßiger Materialabtrag erzielt werden. Dadurch kann die Gestalt des bearbeiteten Werkstückabschnitts bzw. dessen Mantellinienform gezielt verändert werden. Das Ausmaß der Variation der wirksamen Breite zwischen minimaler wirksamer Breite und maximaler wirksamer Breite sowie die Verteilung der wirksamen Breite in Längsrichtung bestimmen dabei wesentlich die durch Finish-Bearbeitung erzielbare Gestalt des Werkstückabschnitts.
Das Ausmaß der Variation der wirksamen Breite kann bei unterschiedlichen Ausführungsformen unterschiedlich sein. Vorzugsweise beträgt die wirksame Breite in einem Axialabschnitt minimaler wirksamer Breite zwischen 20% und 80% der wirksamen Breite in einem Abschnitt mit maximaler wirksamer Breite. Stärkere oder schwächere Variationen sind jedoch auch möglich.
Bei manchen Ausführungsformen ist die wirksame Breite der Schneidfläche in Längsrichtung gesehen in einem Mittelabschnitt der Schneidfläche am geringsten und nimmt zu den axialen Endabschnitten kontinuierlich oder diskontinuierlich zu. In der axialen Mitte kann die geringste wirksame Breite vorliegen. Der Schneidmittelanteil kann in Längsrichtung gesehen spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene der Schneidfläche verlaufen. Durch einen reduzierten Schneidmittelanteil bzw. eine reduzierte wirksame Breite im mittleren Bereich der Schneidfläche kann je nach Ausbildung des Breitenverlaufs eine gewünschte Balligkeit am Werkstückabschnitt gezielt reduziert oder verstärkt werden, um nach Abschluss der Finish-Bearbeitung innerhalb der Formtoleranzen die gewünschte Mantellinienform zu erhalten. Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, eine Variation der wirksamen Breite der Schneidfläche in Längsrichtung zu realisieren. Beispielsweise ist es möglich, der Schneidfläche insgesamt eine von der Rechteckform abweichende Gestalt zu geben und die Schneidfläche durchgängig bzw. ohne Unterbrechungen gleichmäßig mit Schneidmittel zu belegen. Dann wird die Variation der wirksamen Breite durch die Variation der tatsächlichen Breite der Schneidfläche, gemessen in Querrichtung zwischen den Außenrändern der Schneidfläche, bestimmt. Der Schneidbelag kann beispielsweise eine taillierte Form haben, bei der der Schneidbelag in einem Mittelbereich in Querrichtung gesehen schmaler ist als in den axialen Endbereichen. Es wäre auch möglich, zur Erzielung einer konischen Gestalt des bearbeiteten Werkstückabschnitts eine insgesamt keilförmige Schneidfläche vorzusehen.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Schneidbelag mindestens eine Ausnehmung aufweist, die in die Schneidfläche mündet, so dass die wirksame Breite der Schneidfläche im Bereich der Ausnehmung gegenüber einer Schneidfläche ohne diese Ausnehmung verringert wird. Wenn in der Schneidfläche mindestens eine derartige Ausnehmung vorgesehen ist, ist im axialen Bereich der Ausnehmung die wirksame Breite geringer als die zwischen den Längskanten in Querrichtung gemessene Breite des Schneidbelags. Mit Hilfe mindestens einer Ausnehmung ist es möglich, den Schneidbelag so zu gestalten, dass die Schneidfläche in ihrer Außenseite rechteckförmig begrenzt ist, wobei dennoch die wirksame Breite in Längsrichtung variiert. Der Begriff „Ausnehmung" steht hier für einen schneidmittel- freien Bereich innerhalb der äußeren Begrenzung der Schneidfläche.
Es können innerhalb der Schneidfläche mehrere Ausnehmungen vorgesehen sein, wobei beispielsweise deren räumliche Dichte und/oder deren Größe in Längsrichtung der Schneidfläche so variiert, dass sich in Querrichtung die gewünschte Verteilung der wirksamen Breite ergibt. Vorzugsweise ist im Schneidbelag nur eine einzige Ausnehmung vorgesehen, deren Gestalt so gewählt ist, dass sie die gewünschte axiale Verteilung der wirksamen Breite ergibt. Finish- Werkzeuge mit nur einer einzigen Ausnehmung lassen sich besonders einfach herstellen und zeichnen sich darüber hinaus durch besonders hohe mechanische Stabilität aus.
Bei manchen Ausführungsformen hat die Ausnehmung eine parallelogrammförmige Gestalt bzw. eine Rautenform, vorzugsweise in der Weise, dass die Ausnehmung in der axialen Mitte der Schneidfläche ihre maximale Ausdehnung in Querrichtung hat, wobei die Breite der Ausnehmung in Querrichtung zu den axialen Enden der Ausnehmung linear abnimmt. Es ist auch möglich, dass die Ausnehmung eine linsenförmige Gestalt hat, also eine bikonvexe Form, deren Breite im mittleren Bereich der Schneidfläche am größten ist und zu den axialen Enden hin gemäß einer nicht-linearen Funktion allmählich bis auf Null abnimmt.
Es ist möglich, dass die wirksame Breite über die gesamte Länge des Schneidfläche variiert. Bei manchen Ausführungsformen ist dagegen vorgesehen, dass die wirksame Breite der Schneidfläche in Längsrichtung gesehen in den Randbereichen, also in den axialen Endbereichen der Schneidfläche, über eine gewisse axiale Länge konstant ist. Die Bereiche konstanter wirksamer Breite können z.B. jeweils zwischen 5% und 20% der axialen Länge der Schneidfläche betragen.
Es ist grundsätzlich nicht notwendig, dass eine Ausnehmung in der Schneidfläche durch den gesamten Schneidbelag hindurch bis zum Schneidmittelträger führt. Für die Reduzierung des Schneidmittelanteils in der Schneidfläche reicht es aus, wenn das Schneidmittel gegenüber der Schneidfläche ausreichend weit zurückgesetzt ist.
Bei manchen Ausführungsformen wird jedoch ein weiterer Vorteil einer Ausgestaltung mit Ausnehmung dadurch genutzt, dass der Schneidmittelträger mindestens einen Kühlmittelkanal aufweist, der in mindestens einer Ausnehmung im Schneidbelag mündet. Hierdurch ist es möglich, Kühlschmierstoff während der Bearbeitung durch das Schneidmittel bzw. den Schneidbelag hindurch punktgenau an die Bearbeitungsstelle zuzuführen. Hierdurch kann trotz gegebenenfalls größter Zerspanungsleistung ein ausreichender Spüleffekt beim Finishen erzielt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Finish-Bearbeitung von Umfangsflächen rotationssymmetrischer Werkstückabschnitte an Werkstücken. Bei dem Verfahren wird ein Finish- Werkzeug mit einer Andrückkraft an einen zu bearbeitenden Werkstückabschnitt eines Werkstücks angedrückt. Zur Erzeugung von Materialabtrag wird das Werkstück um eine Werkstückrotationsachse gedreht und es wird eine parallel zur Werkstückrotationsachse oszillierende Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Finish-Werkzeug erzeugt. Bei dem Verfahren wird ein Finish-Werkzeug der hier vorgeschlagenen Art verwendet. Dadurch ist es möglich, ohne konstruktive Veränderungen an einer Finish-Maschine allein durch die Auslegung des Finish-Werkzeugs eine gezielte Konturierung des bearbeiteten Werkstückabschnitts mittels Finish-Bearbeitung zu erreichen.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Finish-Bearbeitung von Umfangsflächen rotationssymmetrischer Werkstückabschnitte an Werkstücken, bei der ein Finish-Werkzeug der beschriebenen Art eingesetzt ist bzw. wird. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bearbeitungssituation bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Finish-Bearbeitung;
Fig. 2 eine Ansicht der Bearbeitungssituation aus Fig. 1 in Richtung parallel zur Werkstückrotationsachse;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Finish-Werkzeugs mit einer rautenförmigen Ausnehmung im Schneidbelag;
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Finish-Werkzeugs mit einer bikonvexen Ausnehmung im Schneidbelag; und
Fig. 5 schematische Beispiele für unterschiedliche Finish-Werkzeuge und damit erzielbare unterschiedliche Mantellinienformen eines Werkstückabschnitts.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Anhand der Figuren 1 und 2 werden einige für das Verständnis der Erfindung hilfreiche Zusammenhänge und Begriffe erläutert. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer typischen Bearbeitungssituation bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Finish-Bearbeitung einer Umfangsfläche 193 eines rotationssymmetrischen Werkstückabschnitts an einem Werkstück 190, welches mithilfe einer Dreheinrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung des Werkstücks um eine Werkstückrotationsachse 192 mit konstanter Drehgeschwindigkeit gedreht wird. Bei dem zu bearbeitenden Werkstückabschnitt kann es sich beispielsweise um ein Hauptlager einer Kurbelwelle oder eine Lagerfläche einer anderen Welle, beispielsweise einer Nockenwelle oder einer Ausgleichswelle, handeln.
Um an dem Werkstückabschnitt mittels Finishen einen Materialabtrag zu bewirken, wird ein Finish-Werkzeug 100 mittels einer Andrückeinrichtung der Finish-Maschine mit einer im Wesentlichen radial zur Werkstückrotationsachse wirkenden Andrückkraft F an die zu bearbeitende Umfangsfläche bzw. an den zu bearbeitenden Werkstückabschnitt angedrückt. Der Materialabtrag wird dadurch unterstützt, dass mithilfe einer Oszillationseinrichtung der Finish-Maschine eine parallel zur Werkstückrotationsachse ausgerichtete oszillierende Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Finish-Werkzeug erzeugt wird (siehe Doppelpfeil OSZ). Im Beispielsfall ist die Oszillationseinrichtung auf Seiten des Finish-Werkzeugs angebracht, so dass das Finish-Werkzeug oszillierend bewegt wird, während das Werkstück sich lediglich um die Werkstückrotationsachse 192 dreht. Es ist auch möglich, das Werkstück bzw. die Werkstückspannvorrichtung axial oszillierend anzutreiben, während das Werkzeug nicht axial oszilliert wird. Der axiale Hub bzw. die Amplitude der Oszillationsbewegung kann z.B. im Bereich von 0.5 mm bis 3 mm liegen, ggf. auch darüber oder darunter. Typische Drehgeschwindigkeiten des Werkstücks können z.B. im Bereich von 50 min"1 bis 300 min"1 liegen, ggf. auch darüber oder darunter.
Das am freien Ende eines Werkzeughalters 180 montierte Finish-Werkzeug 100 umfasst einen Schneidmittelträger 1 10, der aus Werkzeugstahl oder einem anderen metallischen Werkstoff gefertigt ist und an seiner Rückseite Einrichtungen zur Montage des Finish-Werkzeugs am Werkzeughalter 180 umfasst. An der Vorderseite des Schneidmittelträgers ist ein Schneidbelag 120 zum Beispiel mithilfe eines Klebers oder mittels Schrauben befestigt. Der aus einem Sinterwerkstoff bestehende Schneidbelag enthält eine Vielzahl von Schneidmittelkörnern, die im Beispielsfall homogen innerhalb einer metallischen Matrix verteilt sind. Schneidmittelkörner können beispielsweise Diamantkörner oder Körner aus kubischem Bornitrid (CBN) sein. Typische mittlere Korngrößen können bei den hier beschriebenen Anwendungen z.B. im Bereich von 10 μηι bis 50 μηι, insbesondere im Bereich von 15 μηι bis 40 μηι liegen.
Der Schneidbelag hat an seiner dem Schneidmittelträger zugewandten Grundseite einen Rechteckquerschnitt. Definitionsgemäß ist die Längsrichtung L des Schneidbelags diejenige Richtung, die bei der Finish-Bearbeitung parallel zur Werkstückrotationsachse verläuft. Senkrecht zur Längsrichtung L verläuft die Querrichtung Q in der Weise, dass Längsrichtung und Querrichtung in einer Ebene senkrecht zur Andrückrichtung, d.h. senkrecht zu einer Radialrichtung der Werkstückrotationsachse, liegen.
Auf der dem Schneidmittelträger abgewandten Seite bildet der Schneidbelag eine abrasive Schneidfläche 125, mit der der Schneidbelag während der Finish-Bearbeitung mehr oder weniger großflächig an der zu bearbeitenden Umfangsfläche anliegt. Wie in Fig. 2 gut zu erkennen ist, hat die Schneidfläche eine konkav-zylindrische Form, deren Krümmungsradius im Wesentlichen dem Soll-Krümmungsradius des zu bearbeitenden Werkstückabschnitts am Ende der Finish-Bearbeitung entspricht. Die Krümmung verläuft in Querrichtung Q. Eine Besonderheit des Finish-Werkzeugs 100 besteht darin, dass innerhalb des Schneidbelags 120 eine einzige zentrale Aussparung bzw. Ausnehmung 160 gebildet ist, die sich von der Grundfläche des Schneidbelags (am Schneidmittelträger 1 10) bis zur Schneidfläche 125 mit konstanter Querschnittsform erstreckt. Beispiele für mögliche Formen einer derartigen Ausnehmung sind in den Fig. 3 bis 5 gezeigt. Die Ausnehmung 160 ist ein von Schneidmittel freier Bereich im Inneren des Schneidbelags. Die Ausnehmung kann bereits beim Sintern durch entsprechende Formgebung der Sinterform erzeugt oder nachträglich z.B. mittels Funkenerosion oder auf andere Weise geschaffen werden. Im Bereich der Ausnehmung 160 befindet sich somit an der Seite der konkav-zylindrisch gekrümmten Schneidfläche kein Schneidmittel, so dass in diesem Bereich kein Materialabtrag stattfindet. In den axialen Endabschnitten E1 , E2 des Schneidbelags (in Längsrichtung vor und hinter der Ausnehmung) ist dagegen über die gesamte in Querrichtung Q gemessene Breite des Schneidbelags Schneidmittel vorhanden. Es ist ersichtlich, dass aufgrund der Ausnehmung 160 eine in Querrichtung gemessene wirksame Breite der Schneidfläche in Längsrichtung L der Schneidfläche 125 variiert, und zwar in der Weise, dass die (für den Materialabtrag wirksame) Breite der Schneidfläche in den axialen Endabschnitten E1 und E2 größer ist als im Bereich der Ausnehmung 160.
Das Finish-Werkzeug 100 ermöglicht eine innere Kühlschmierstoffzuführung, d.h. eine Zuführung von Kühlschmierstoff zur Bearbeitungsstelle durch das Finish-Werkzeug bzw. durch den Schneidbelag hindurch. Hierzu ist im Schneidmittelträger 1 10 ein Kühlmittelkanal 170 vorgesehen, der von der dem Werkstückhalter 180 zugewandten Rückseite des Schneidmittelträgers bis zur Vorderseite durchgeht und im Bereich der Ausnehmung 160 in diese mündet. Im Werkzeughalter 180 ist ein korrespondierender Kühlmittelkanalabschnitt 182 ausgebildet, der über Kühlmittelleitungen an eine Kühlmittelpumpe 175 angeschlossen ist und der bei fertig montiertem Finish-Werkzeug in den Kühlmittelkanal 170 des Finish-Werkzeugs mündet. So kann das Finish-Werkzeug während der Finish-Bearbeitung von innen mit Kühlmittel gespült werden, so dass auch bei hohen Zerspanungsleistungen das abgetragene Material äußerst effizient von der Bearbeitungsstelle abtransportiert werden kann.
Bei Verwendung dieses Finish-Werkzeugs wird allein aufgrund dieser Konfiguration des Finish- Werkzeugs am bearbeiteten Werkstückabschnitt ein Materialabtrag erzielt, der in Axialrichtung des Werkstückabschnitts (Richtung parallel zur Werkstückrotationsachse 192) variiert. Dabei wird in denjenigen Abschnitten, die bei der Oszillation des Finish-Werkzeugs überwiegend oder ausschließlich von den axialen Endabschnitten E1 und E2 bearbeitet werden, tendenziell ein stärkerer Materialabtrag erzeugt als in demjenigen zwischenliegenden Abschnitt, welcher im Bereich der Ausnehmung 160 liegt. Dies wird dadurch verursacht, dass in den axialen Endbereichen E1 , E2 über die gesamte Breite des Schneidbelags Schneidmittel in Eingriff mit der Werkstückaußenseite steht, während im mittleren Abschnitt, d.h. im Bereich der Ausnehmung 160, ein Materialabtrag nur in den seitlichen Randbereichen der Schneidfläche (in Querrichtung neben der Ausnehmung) stattfindet. Innerhalb des Bereichs mit Ausnehmung variiert die wirksame Breite nochmals komplementär zur Breite der Ausnehmung in Querrichtung.
Anhand des Finish-Werkzeugs 300 in Fig. 3 wird eine mögliche Ausgestaltung eines Finish- Werkzeugs mit einer zentralen Ausnehmung 360 erläutert. Das Finish-Werkzeug 100 in Fig. 1 und 2 kann identisch hierzu gestaltet sein oder eine davon abweichende Form der Ausnehmung haben.
Beim Finish-Werkzeug 300 hat die Ausnehmung 360 im Schneidbelag 320 die Form einer Raute, deren Länge in Längsrichtung L etwa doppelt so groß ist wie deren (maximale) Breite in Querrichtung Q. Die Ausnehmung 360 erstreckt sich von der Schneidfläche 325 bis zum Schneidmittelträger 310 über die gesamte Dicke des Schneidbelags. Im Bereich der axialen Endabschnitte E1 und E2 entspricht die für den Materialabtrag wirksame Breite der Schneidfläche in Querrichtung Q der geometrischen Breite der Schneidfläche, gemessen in Querrichtung. In der axialen Mitte M des Schneidbelags, d.h. am Ort größter Breite der Ausnehmung in Querrichtung, ist die in Querrichtung gemessene wirksame Breite der Schneidfläche nur zwischen 40% und 60% so groß wie in den axialen Endabschnitten, da sich im Bereich der Ausnehmung kein Schneidmittel befindet. Vom axialen Ort minimaler wirksamer Breite in der Mittelebene M nimmt die wirksame Breite in Axialrichtung zu beiden Enden hin aufgrund der Rautenform der Ausnehmung linear und symmetrisch zur Mitte zu und erreicht das in den Endbereichen vorliegende Maximum im Bereich der axialen Spitzen der Ausnehmung. Die wirksame Breite ist also in den Bereichen der axialen Endabschnitte konstant und hat symmetrisch zur Mittelebene einen V-förmigen Verlauf mit Minimum in der axialen Mitte des Schneidbelags.
Es ist unmittelbar ersichtlich, dass bei Verwendung eines derartigen Finish-Werkzeugs in demjenigen Bereich, in welchem sich bei der Oszillationsbewegung die Ausnehmung bewegt, der Materialabtrag pro Zeiteinheit geringer ist als in den axialen Endbereichen, in welchen das Finish-Werkzeug über die volle geometrische Breite der Schneidfläche in abrasivem Eingriff mit der Werkstückoberfläche steht. Dadurch wird in den axialen Endbereichen mehr Material abgetragen als im mittleren Bereich, wodurch sich eine insgesamt ballige Form mit konvex gekrümmter Mantellinienform des bearbeiteten Werkstückabschnitts ergibt.
Bei der Variante eines Finish-Werkzeugs 400 in Fig. 4 hat die Ausnehmung 460 in dem am Schneidmittelträger 410 befestigten Schneidbelag 420 eine bikonvexe Linsenform, deren Länge in Längsrichtung L etwa zwei- bis dreimal so groß ist wie die in Querrichtung Q gemessene ma- ximale Breite in der axialen Mitte der Ausnehmung. Die vollständig mit Schneidmittel belegten axialen Endabschnitte E1 und E2 der Schneidfläche 425 sind hier schmaler als im Fall der Ausführungsform von Fig. 3 (zwischen ca. 10% und ca. 5% der axialen Länge des Schneidbelags). Im Bereich der Ausnehmung variiert die wirksame Breite zwischen einem Maximalwert in den axialen Endbereichen und einem Minimalwert in der axialen Mitte entsprechend einer glatten Verlaufskurve mit lokalem Minimum in der axialen Mitte.
Anhand von Fig. 5 wird beispielhaft erläutert, auf welche Weise durch unterschiedliche Auslegung der Dimensionen einer einzigen Ausnehmung 560 im Zentrum eines Schneidbelags (linke Teilfiguren) bei der Bearbeitung eines Werkstückabschnitts unterschiedliche konvexe Mantellinienformen (rechte Teilfiguren) erzielbar sind. Fig. 5A entspricht dabei etwa der Variante aus Fig. 3, bei der die wirksame Breite der Schneidfläche in der Mitte der Schneidfläche, d.h. am Ort größter Breite der rautenförmigen Ausnehmung, nur ca. 30% bis 40% der maximalen wirksamen Breite in den Endbereichen beträgt. Hierdurch kann eine relativ große Balligkeit mit mehr oder weniger durchgängig konvex gekrümmter Mantellinienform durch Finish-Bearbeitung erzeugt werden.
Bei der Variante von Fig. 5B ist die Ausnehmung 560 in dem zentralen Bereich schmaler, so dass die wirksame Breite in der Mitte etwa zwischen 40% und 50% der wirksamen Breite der Schneidfläche in den axialen Endbereichen beträgt. Hierdurch kann bei entsprechender Anpassung der Dimensionen an den Oszillationshub (Auslenkung der Oszillationsbewegung) eine ebenfalls konvexe Mantellinienform mit flacherem Mittelbereich erzielt werden.
Eine weitere Verflachung des Mittelbereichs einer grundsätzlich balligen Gestalt des bearbeiteten Werkstückabschnitts kann sich dann ergeben, wenn eine noch geringere Variation der wirksamen Breite in Längsrichtung erzeugt wird, wie dies beispielsweise in Fig. 5C schematisch gezeigt ist. Dort liegt die wirksame Breite im axialen Mittelbereich bei ca. 60% bis 80% der maximalen wirksamen Breite in den axialen Endbereichen. Hierdurch kann gegebenenfalls eine Mantellinienform erzielt werden, die in ihrem Mittelbereich mehr oder weniger zylindrisch ist und nur in den axialen Endbereichen des bearbeiteten Werkstückabschnitts konvex gekrümmt ist.
Finish-Werkzeuge der hier gezeigten Art sowie die in dieser Anmeldung beschriebenen Varianten erlauben es, rotationssymmetrische, eventuell zunächst mehr oder weniger zylindrische Werkstückabschnitte gezielt in ihrer axialen Kontur zu beeinflussen. Es ist möglich, mithilfe derartiger starrer Finish-Werkzeuge langwellige Fehler in Axialrichtung besser zu korrigieren als mit herkömmlichen Finish-Werkzeugen.

Claims

Patentansprüche
1 . Finish-Werkzeug (100, 300, 400) zur Finish-Bearbeitung eines rotationssymmetrischen Werkstückabschnitts eines Werkstücks (190), welches bei der Finish-Bearbeitung um eine Werkstückrotationsachse (192) rotiert, mit:
einem Schneidmittelträger (1 10, 310, 410)),
einem Schneidbelag (120, 320, 420), der an dem Schneidmittelträger befestigt ist und eine Schneidfläche (125, 325, 425) aufweist, die dafür vorgesehen ist, bei einer Finish-Bearbeitung flächig an den Werkstückabschnitt angedrückt zu werden, wobei der Schneidbelag eine im Wesentlichen parallel zur Werkstückrotationsachse auszurichtende Längsrichtung (L) und eine senkrecht dazu verlaufende Querrichtung (Q) definiert und die Schneidfläche (125, 325, 425) eine in Querrichtung konkave Form aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine in Querrichtung (Q) gemessene wirksame Breite der Schneidfläche in Längsrichtung (L) der Schneidfläche variiert.
2. Finish-Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Breite in einem Axialabschnitt minimaler wirksamer Breite zwischen 20% und 80% der wirksamen Breite in einem Abschnitt mit maximaler wirksamer Breite beträgt.
3. Finish-Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Breite der Schneidfläche in Längsrichtung (L) gesehen in einem Mittelabschnitt der Schneidfläche, insbesondere an der axialen Mitte (M) der Schneidfläche, am geringsten ist und in Richtung von axialen Endabschnitten (E1 , E2) der Schneidfläche zunimmt.
4. Finish-Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schneidmittelanteil der Schneidfläche (125, 325, 425) in Längsrichtung (L) gesehen spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene (M) der Schneidfläche verläuft.
5. Finish-Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidbelag mindestens eine Ausnehmung (160, 360, 460, 560) aufweist, die in die Schneidfläche (125, 325, 425) mündet, so dass die wirksame Breite der Schneidfläche im Bereich der Ausnehmung gegenüber einer Schneidfläche ohne Ausnehmung verringert ist.
6. Finish-Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidfläche (125, 325, 425) rechteckförmig begrenzt ist.
7. Finish-Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Schneidbelag (120, 320, 420) nur eine einzige Ausnehmung (160, 360, 460, 560) vorgesehen ist, deren Gestalt so gewählt ist, dass sich die gewünschte axiale Verteilung der wirksamen Breite der Schneidfläche ergibt.
8. Finish-Werkzeug nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (360, 560) eine Rautenform aufweist, vorzugsweise in der Weise, dass die Ausnehmung in der axialen Mitte der Schneidfläche ihre maximale Ausdehnung in Querrichtung (Q) hat, wobei die Breite der Ausnehmung in Querrichtung zu den axialen Enden der Ausnehmung linear abnimmt.
9. Finish-Werkzeug nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (460) eine linsenförmige Gestalt hat, deren Breite im mittleren Bereich der Schneidfläche am größten ist und zu den axialen Enden hin gemäß einer nicht-linearen Funktion allmählich abnimmt.
10. Finish-Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Breite der Schneidfläche (125, 325, 425) in Längsrichtung (L) gesehen in axialen Endbereichen (E1 , E2) der Schneidfläche konstant ist.
1 1 . Finish-Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidmittelträger (1 10) mindestens einen Kühlmittelkanal (170) aufweist, der in mindestens einer Ausnehmung (160) im Schneidbelag (120) mündet.
12. Verfahren zur Finish-Bearbeitung von Umfangsflächen rotationssymmetrischer Werkstückabschnitte an Werkstücken, bei dem ein Finish-Werkzeug mit einer Andrückkraft an eine zu bearbeitende Umfangsfläche angedrückt wird und zur Erzeugung von Materialabtrag das Werkstück um eine Werkstückachse gedreht und eine parallel zur Wertstückachse oszillierende Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Schneidmittel erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Finish-Werkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird.
13. Vorrichtung zur Finish-Bearbeitung von Umfangsflächen rotationssymmetrischer Werkstückabschnitte an Werkstücken mit:
einer Dreheinrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung des Werkstückes (190) um eine Werkstückrotationsachse (192); einer Andrückeinrichtung zum Andrücken eines Finish-Werkzeugs (100, 300, 400) an eine zu bearbeitende Umfangsflache derart, dass das Finish-Werkzeug mit einer Andrückkraft (F) an die Umfangsflache angedrückt wird; und
einer Oszillationseinrichtung zur Erzeugung einer parallel zur Werkstückrotationsachse ausgerichteten oszillierenden Relativbewegung zwischen dem Werkstück (190) und dem Finish- Werkzeug,
dadurch gekennzeichnet, dass das Finish-Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ausgebildet ist.
PCT/EP2015/063612 2014-06-23 2015-06-17 Finish-werkzeug WO2015197449A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15729844.9A EP3157709B1 (de) 2014-06-23 2015-06-17 Finish-werkzeug
CN201580045483.XA CN106573357B (zh) 2014-06-23 2015-06-17 抛光工具

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014211938.3 2014-06-23
DE102014211938.3A DE102014211938A1 (de) 2014-06-23 2014-06-23 Finish-Werkzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015197449A1 true WO2015197449A1 (de) 2015-12-30

Family

ID=53433206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/063612 WO2015197449A1 (de) 2014-06-23 2015-06-17 Finish-werkzeug

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3157709B1 (de)
CN (1) CN106573357B (de)
DE (1) DE102014211938A1 (de)
WO (1) WO2015197449A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3181293A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-21 Thielenhaus Technologies GmbH Finishwerkzeug mit lokal variierender schnittigkeit

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4240232A (en) * 1977-12-30 1980-12-23 Giddings & Lewis, Inc. Coated abrasive superfinishing stone and method of making same
JPS6274964U (de) * 1985-10-29 1987-05-13
EP1181132B1 (de) 1999-04-30 2003-06-11 Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH Vor- und fertigschleifen einer kurbelwelle in einer aufspannung
EP1514642A2 (de) 2003-09-12 2005-03-16 Thielenhaus Technologies GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Finishbearbeitung von Wellen, insbesondere von Kurbel- und Nockenwellen
EP2327510A1 (de) * 2009-11-25 2011-06-01 Supfina Grieshaber GmbH & Co. KG Finishvorrichtung
FR2975621A3 (fr) * 2011-05-24 2012-11-30 Renault Sa Procede de toilage de portees cylindriques convexes et dispositif correspondant
EP2712702A1 (de) * 2012-10-01 2014-04-02 Supfina Grieshaber GmbH & Co. KG Bandfinishvorrichtung, Bandfinishsystem und Verfahren zur Herstellung einer Bandfinishvorrichtung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19607821A1 (de) * 1996-03-01 1997-09-04 Nagel Masch Werkzeug Vorrichtung zur Finish-Bearbeitung, insbesondere von Kurbel- oder Nockenwellen
FR2808463B1 (fr) * 2000-05-04 2002-09-13 Procedes Et Machines Speciales Machine d'usinage par bande abrasive de portees cylindriques sur des pieces
CN1785595A (zh) * 2005-12-08 2006-06-14 江苏万工科技集团有限公司 差动送布曲柄的圆弧槽的加工工艺及设备
CN101100040A (zh) * 2006-07-07 2008-01-09 林振龄 球芯磨削方法
JP5441398B2 (ja) * 2008-12-15 2014-03-12 Ｎｔｎ株式会社 機械部品およびその超仕上げ加工方法
CN201357368Y (zh) * 2009-03-13 2009-12-09 黄建平 陶瓷砖抛光机冷却机构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4240232A (en) * 1977-12-30 1980-12-23 Giddings & Lewis, Inc. Coated abrasive superfinishing stone and method of making same
JPS6274964U (de) * 1985-10-29 1987-05-13
EP1181132B1 (de) 1999-04-30 2003-06-11 Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH Vor- und fertigschleifen einer kurbelwelle in einer aufspannung
EP1514642A2 (de) 2003-09-12 2005-03-16 Thielenhaus Technologies GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Finishbearbeitung von Wellen, insbesondere von Kurbel- und Nockenwellen
EP2327510A1 (de) * 2009-11-25 2011-06-01 Supfina Grieshaber GmbH & Co. KG Finishvorrichtung
FR2975621A3 (fr) * 2011-05-24 2012-11-30 Renault Sa Procede de toilage de portees cylindriques convexes et dispositif correspondant
EP2712702A1 (de) * 2012-10-01 2014-04-02 Supfina Grieshaber GmbH & Co. KG Bandfinishvorrichtung, Bandfinishsystem und Verfahren zur Herstellung einer Bandfinishvorrichtung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3181293A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-21 Thielenhaus Technologies GmbH Finishwerkzeug mit lokal variierender schnittigkeit

Also Published As

Publication number Publication date
CN106573357B (zh) 2019-09-20
EP3157709A1 (de) 2017-04-26
CN106573357A (zh) 2017-04-19
EP3157709B1 (de) 2018-09-26
DE102014211938A1 (de) 2015-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10144649C5 (de) Verfahren zur drallfreien spanenden Bearbeitung von rotationssymmetrischen Flächen
EP2021144A1 (de) Verfahren zum bearbeiten der lagersitze der haupt- und hublager von kurbelwellen
DE19749940C5 (de) Verfahren zur verwendungsfähigen Fertigbearbeitung von Kurbelwellen
EP2709785B1 (de) Verfahren zur bearbeitung einer kurbelwelle
EP1007276B1 (de) Kurbelwelle spanen und schlichten
DE102011113757A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Fertigbearbeitung von Werkstücken
EP3325203B1 (de) Verfahren zum honen von zahnrädern
DE3225977A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur feinstbearbeitung konvexer oder konkaver mantelflaechen rotationssymmetrischer werkstuecke, insbesondere von waelzlagerrollen
EP1533078B1 (de) Geteiltes Schleifwerkzeug
EP3157708B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur finish-bearbeitung von umfangsflächen rotationssymmetrischer werkstückabschnitte
DE524541C (de) Maschine zum Schleifen von Bogenzaehnen
EP3206822B1 (de) Verfahren zum abrichten eines honwerkzeugs und verfahren zum honen eines zahnrads
EP3157709B1 (de) Finish-werkzeug
DE102017126988A1 (de) Werkzeug, Maschine und Verfahren zum Glattwalzen von verzahnten Werkstücken
DE102010006188A1 (de) Schleifvorrichtung und Verfahren zur Fertigung eines Kurbelgehäuses
DE923953C (de) Verfahren und Vorrichtung zur masshaltigen Oberflaechenbearbeitung und Glaettung von Zylinderbohrungen
DE602004006149T3 (de) Schleifgerät, dessen Anwendung zum Schleifen von zylindrischen Gegenständen , Vorrichtung und Verfahren zum Schleifen von zylindrischen Gegenständen
WO2012025072A2 (de) Verfahren zur herstellung von gehonten oberflächen
DE975164C (de) Verwendung eines Zahnrades mit konvex oder konkav gekruemmten Zahnflanken als Werkzeug zum Fertigbearbeiten eines anderen Zahnrades
EP1514642A2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Finishbearbeitung von Wellen, insbesondere von Kurbel- und Nockenwellen
WO2015007444A1 (de) Verfahren zum centerless-schleifen von wellenteilen, insbesondere von rohren für gebaute nockenwellen, sowie dafür vorgesehenes schleifscheiben- und regelscheibenpaar
DE19607775A1 (de) Vorrichtung zur Finish-Bearbeitung, insbesondere von Kurbel- oder Nockenwellen
DE102014016849A1 (de) Verfahren zur Bearbeitung von Zylinderlaufflächen
DE2627984A1 (de) Verfahren zum schleifen von planflaechen an drehenden werkstuecken
DE29819442U1 (de) Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer im wesentlichen zylindrischen Werkstückoberfläche

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15729844

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015729844

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015729844

Country of ref document: EP