DE102006014972A1

DE102006014972A1 - Work piece e.g. crank shaft, machining method, involves mounting work piece in operating area, and finish-machining work piece in same operating area at rotation symmetrically established surface with grinding tool

Info

Publication number: DE102006014972A1
Application number: DE102006014972A
Authority: DE
Inventors: Bernd Faigle
Original assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2026-04-01
Also published as: DE102006014972B4

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung kombinieren einen orthogonalen Drehfräsbearbeitungsschritt an einer Kurbelwelle mit einem orthogonalen Drehschleifbearbeitungsschritt. Damit wird einerseits eine hohe Zerspanungsleistung und andererseits eine äußerst hohe Fertigungspräzison bei zugleich höchster Produktivität erreicht.The inventive method and the corresponding apparatus combine an orthogonal rotary milling machining step on a crankshaft with an orthogonal rotary grinding machining step. This is on the one hand a high cutting performance and on the other hand an extremely high one Fertigungspräzison at the same time highest productivity reached.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren für Werkstücke mit rotationssymmetrischen Flächen, insbesondere Kurbelwellen, sowie eine entsprechende Bearbeitungseinrichtung.The The invention relates to a machining method for workpieces with rotationally symmetrical surfaces, in particular Crankshafts, and a corresponding processing device.

Zur Bearbeitung von Kurbelwellen oder auch anderen Werkstücken mit zu bearbeitenden rotationssymmetrischen Flächen werden beispielsweise von der EP 0 885 082 B1 Drehfräsverfahren vorgeschlagen, die sowohl eine Grobbearbeitung als auch eine Schlichtbearbeitung miteinander kombinieren. Zur Grobbearbeitung wird der mit hoher Drehzahl laufende Drehfräser etwa 10 mm unterhalb der Drehachse der zu bearbeitenden Zylinderfläche eingestellt und dann nach oben verfahren, wobei das Werkstück drei volle Umdrehungen (1080°) dreht. Für die anschließende Schlichtbearbeitung wird dann über eine Viertel Umdrehung des Werkstücks auf das Schlichtaufmaß von 0,1 mm zugestellt. Außerdem wird die Drehrichtung des Werkstücks geändert, woraufhin die Werkzeugachse, die zuvor bei der Grobbearbeitung um 10 mm nach oben verfahren worden ist, wiederum besagte 10 mm nach unten zu verfahren. Während der Schneideneingriff des Drehfräsers bei der Grobbearbeitung von der äußeren Schneidecke her entlang der Schneidkante nach innen hin erfolgt ist, kommt bei der Schlichtbearbeitung zunächst die innere Schneidkante der an dem Fräser vorhandenen Wendeschneidplatte zum Eingriff. Beim Schlichten wird die Werkstückspindel um sieben Umdrehungen gedreht. Die Bearbeitung ist abgeschlossen, wenn die Werkzeugachse 13 mm unterhalb der Werkstückachse steht.For the machining of crankshafts or other workpieces to be machined rotationally symmetric surfaces are, for example, of the EP 0 885 082 B1 Drehfräsverfahren proposed combining both a roughing and a finishing machining together. For rough machining, the high-speed rotary mill is set about 10 mm below the axis of rotation of the cylindrical surface to be machined and then moved upwards, with the workpiece turning three full revolutions (1080 °). For the subsequent finishing process, over a quarter turn of the workpiece is then delivered to the finishing allowance of 0.1 mm. In addition, the direction of rotation of the workpiece is changed, whereupon the tool axis, which has previously been moved by 10 mm in the roughing upwards, again said 10 mm to move down. While the cutting engagement of the rotary milling cutter during the coarse machining has taken place inwardly from the outer cutting edge along the cutting edge, in the finishing processing, first the inner cutting edge of the indexable insert present on the milling cutter engages. During finishing, the workpiece spindle is rotated seven turns. Machining is completed when the tool axis is 13 mm below the workpiece axis.

Diese Art der Bearbeitung erfordert eine große Anzahl von Werkstückumdrehungen und somit eine relativ große Bearbeitungszeit. Außerdem wird ein hohes Aufmaß von 0,1 mm hinterlassen, so dass eine derart bearbeitete Kurbelwelle nicht unmittelbar an das Superfinishing (Bandschleifen) übergeben werden kann. Vielmehr muss sich ein Schleifbearbeitungsschritt anschließen.These Type of machining requires a large number of workpiece revolutions and thus a relatively large one Processing time. Furthermore will be a large measure of Leave 0.1 mm, leaving such a machined crankshaft not immediately passed to superfinishing (belt grinding) can. Rather, an abrasive machining step must follow.

Das Schleifen von Kurbelwellen erfolgt in der Regel im Anschluss an das Fräsen in gesonderten Maschinen. Dazu offenbart die DE 21 29 50 über das sonst übliche Schleifen mit am Außenumfang aktiven Schleifscheiben noch die Bearbeitung einer Kurbelwelle mittels eines Schleifzylinders, dessen Drehachse orthogonal zu der Drehachse der Kurbelwelle ausgerichtet ist. Beim Schleifvorgang wird der drehende Schleifzylinder mit seiner Stirnfläche tangential an der zu bearbeitenden Stirnfläche vorbei bewegt und zwar in einem einzigen Durchgang.The grinding of crankshafts usually takes place after milling in separate machines. This reveals the DE 21 29 50 nor the processing of a crankshaft by means of a grinding cylinder, whose axis of rotation is aligned orthogonal to the axis of rotation of the crankshaft over the otherwise usual grinding with grinding wheels active on the outer circumference. During the grinding process, the rotating grinding cylinder is moved with its end face tangentially past the end face to be machined, namely in a single pass.

Die aus der oben genannten ersten Druckschrift erkennbaren Bestrebungen, den Drehfräsvorgang nicht nur als Schruppbearbeitung sondern auch zur Feinbearbeitung zu nutzen, kann einen nachfolgenden Schleifvorgang nicht überflüssig machen. Im Bandfinishing lassen sich die angegebenen Aufmaße von 0,1 mm nicht wirtschaftlich auf Endmaß abtragen. Die zuvor vorgeschlagenen Bearbeitungsverfahren beinhalten somit eine Schruppbearbeitung mit bestimmter Schneide, eine Feinbearbeitung mit bestimmter Schneide, eine Schleifbearbeitung und das Bandfinishing. Dazu ist die entsprechende Ausrüstung in Form verschiedener Maschinen und Bearbeitungszeit bereitzustellen.The recognizable aspirations from the above-mentioned first document, the rotary milling process not only as roughing but also for fine machining to use, can not make a subsequent grinding process unnecessary. In bandfinishing, the specified allowances of 0.1 mm not economically to final dimensions. The previously proposed Processing methods thus include roughing with certain Cutting edge, a finishing with a specific cutting edge, a grinding process and the bandfinishing. This is the appropriate equipment in To provide different machine shape and machining time.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Fertigung zu vereinfachen.It The object of the invention is to simplify the production.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst:
Das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren eignet sich insbesondere zur Bearbeitung von Kurbelwellen und ermöglicht die Bearbeitung der Kurbelwelle in einem einzigen Arbeitsraum einer einzigen Maschine mit solcher Genauigkeit, dass sich an die Bearbeitung unmittelbar das Bandfinishing anschließen kann. Das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren vereinigt die Zerspanung mit definierter Schneide und eine Schleifbearbeitung in ein und derselben Maschine in ein und demselben Arbeitsraum, vorzugsweise in gleicher Aufspannung und an der gleichen Stelle des Arbeitsraums. Eine Weitertaktung von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation, wie sie bei Taktautomaten, Rundtischautomaten und dergleichen stattfinden könnte, wird vorzugsweise nicht vorgenommen. Dadurch wird sowohl für das Bearbeiten mit geometrisch bestimmter Schneide als auch für den Schleifprozess ein einheitlicher Maßbezug verwendet, was der Bearbeitungsgenauigkeit zugute kommt. Dies gilt insbesondere für relativ große Werkstücke, wie beispielsweise Kurbelwellen.This object is achieved by the method according to the invention:
The machining method according to the invention is particularly suitable for the machining of crankshafts and enables the machining of the crankshaft in a single working space of a single machine with such accuracy that the bandfinishing can be directly connected to the machining. The machining method according to the invention combines cutting with a defined cutting edge and grinding in one and the same machine in the same working space, preferably in the same setting and at the same point in the working space. A further clocking of processing station to processing station, as it could take place in clock machines, rotary table machines and the like, is preferably not made. As a result, a uniform Maßbezug is used both for editing with geometrically defined cutting edge as well as for the grinding process, which the machining accuracy benefits. This is especially true for relatively large workpieces, such as crankshafts.

Vorzugsweise kombiniert das erfindungsgemäße Verfahren das Drehfräsen mit dem Drehschleifen in einer einzigen Bearbeitungsmaschine. Das Drehfräsen wird vorzugsweise als orthogonales Drehfräsen durchgeführt, bei dem die Drehachse des Drehfräswerkzeugs rechtwinklig zur Drehachse des Werkstücks bzw. der zu erzeugenden rotationssymmetrischen Fläche orientiert ist. Es wird hier z. B. bis zu einem radialen Aufmaß von z. B. ca. 0,2 mm gefräst. Dies kann mit wenigen Umdrehungen des Werkstücks erfolgen. Bevorzugt wird, das Werkstück zur Durchführung der Bearbeitung mit definierter Schneide um maximal drei Umdrehungen, vorzugsweise lediglich ein bis zwei Umdrehungen zu drehen. Vorzugsweise wird dabei die Winkelstellung der Kurbelwelle oder des sonstigen rotationssymmetrischen Teils so überwacht, dass das betreffende Teil nur ganze Umdrehungen ausführen kann, um einheitliche Bearbeitungsverhältnisse um den gesamten Umfang des betreffenden Werkstücks herum zu erzeugen. Außerdem werden dadurch ausreichende Spandicken und einigermaßen einheitliche, auf das Werkstück einwirkende Schneidkräfte erzielt, was der Genauigkeit zugute kommt.The method according to the invention preferably combines rotary milling with rotary grinding in a single processing machine. The rotary milling is preferably carried out as orthogonal rotary milling, in which the axis of rotation of the rotary milling tool is oriented at right angles to the axis of rotation of the workpiece or the rotationally symmetrical surface to be generated. It is here z. B. up to a radial allowance of z. B. milled about 0.2 mm. This can be done with a few turns of the workpiece. It is preferred to rotate the workpiece to perform the machining with a defined cutting edge by a maximum of three revolutions, preferably only one to two revolutions. Preferably, the angular position of the crankshaft or the other rotationally symmetrical part is monitored so that the part in question can only perform whole revolutions to produce uniform machining conditions around the entire circumference of the relevant workpiece around. In addition, this will be sufficient Span thick and reasonably uniform, acting on the workpiece cutting forces achieved what the accuracy benefits.

Das verbleibende Aufmaß und sich aus der Drehfräsbearbeitung möglicherweise ergebenden Unrundheiten werden im anschließenden, vorzugsweise orthogonalen Drehschleifvorgang auf wenige zehn Mikrometer genau beseitigt. Dabei kann das Werkstück eine mehr oder weniger schnelle Umdrehung vollführen. Vorzugsweise ist diese wesentlich langsamer als die Umdrehung des Schleifwerkzeugs. Andererseits kann das Werkstück beim Drehschleifen schneller drehen als beim vorherigen Drehfräsen. Somit kann der Drehschleifvorgang um mehrere, vorzugsweise deutlich mehr als zehn, Umdrehungen des Werkstücks fortgesetzt werden, wobei mit abnehmenden Zustellkräften gearbeitet werden kann, bis die zwischen Werkzeug und Werkstück zu verzeichnende Kraft sich an einen vorbestimmten geringen Wert oder auch an Null annähert.The remaining allowance and from the turning milling possibly resulting outlines are in the subsequent, preferably orthogonal Rotary grinding process to a few tens of microns exactly eliminated. there can the workpiece perform a more or less fast turn. Preferably, this is much slower than the rotation of the grinding tool. on the other hand can the workpiece rotate faster during turning than in the previous turn-milling. Consequently can the rotary grinding process to several, preferably significantly more as ten, revolutions of the workpiece continued to work, with decreasing delivery forces can be until the recorded between the tool and workpiece Force at a predetermined low value or at zero approaches.

Die Drehrichtung von Drehfräswerkzeug und Drehschleifwerkzeug ist vorzugsweise gleich. Es ist jedoch alternativ auch möglich, die Drehfräsbearbeitung und die Drehschleifbearbeitung mit unterschiedlichen Drehrichtungen durchzuführen. Dies kann sinnvoll sein, wenn für die Drehfräsbearbeitung und die Drehschleifbearbeitung unterschiedliche Arbeitsspindeln ein und derselben Bearbeitungsmaschine eingesetzt werden. Es ist auch möglich, den Drehfräsvorgang und den Drehschleifvorgang mit ein und derselben Arbeitsspindel durchzuführen, in die jeweils das geeignete Zerspanungswerkzeug (Fräser oder Schleifer) z.B. mittels eines Werkzeugwechslers eingewechselt wird.The Direction of rotation of rotary milling tool and rotary grinding tool is preferably the same. It is however alternative also possible, the rotary milling and the rotary grinding with different directions of rotation perform. This can be useful if for the rotary milling and the rotary grinding processing different work spindles one and the same processing machine can be used. It is also possible, the rotary milling process and the rotary grinding process with one and the same work spindle perform, in each of the appropriate cutting tool (cutter or Grinder) e.g. is replaced by a tool changer.

Es ist möglich, zunächst alle Lagerstellen einer Kurbelwelle sowie Hubzapfen und sonstige Funktionsflächen, die in der Bearbeitungsmaschine zu bearbeiten sind, mit definierter Schneide spanend zu bearbeiten und danach alle Flächen mit dem genannten orthogonalen Drehschleifverfahren nachzubearbeiten. Es ist jedoch auch möglich, jede Fläche zunächst im Drehfräs- und dann im Drehschleifvorgang zu bearbeiten, wobei dann vorzugsweise gesonderte Arbeitsspindeln verwendet werden, um einen zu häufigen Werkzeugwechsel zu vermeiden. Des Weiteren ist es möglich, eine zu bearbeitende Fläche mit bestimmter Schneide spanend zu bearbeiten während eine andere zu bearbeitende Fläche gleichzeitig geschliffen wird. In diesem Fall wird vorzugsweise eine Bearbeitungsmaschine mit zwei voneinander unabhängig bewegbaren und antreibbaren Arbeitsspindeln verwendet.It is possible, first all bearing points of a crankshaft and crank pins and others Functional surfaces, which are to be processed in the processing machine, with defined Cutting edge to machine and then all surfaces with to rework the said orthogonal rotary grinding process. However, it is also possible every area first in the rotary milling and then in the rotary grinding process too edit, then preferably used separate spindles be too frequent To avoid tool changes. Furthermore, it is possible to have one surface to be processed to machine with a certain cutting edge while another one to be machined area is ground simultaneously. In this case, preferably a processing machine with two independently movable and drivable spindles used.

Bei einem verfeinerten Verfahren ist es möglich, das Schleifwerkzeug auf einander folgend in unterschiedlichen Drehrichtungen rotieren zu lassen, um Bearbeitungsunterschiede entlang der zu bearbeitenden rotationssymmetrischen Fläche zu vermeiden oder auszugleichen. Im Allgemeinen ist dies jedoch unnötig.at A refined process makes it possible to use the grinding tool rotate in different directions following each other to allow for editing differences along the edit rotationally symmetric surface to avoid or compensate. In general, however, this is unnecessary.

Vorzugsweise weist das Zerspanungswerkzeug wenigstens eine Stirnschneide auf, die bei ihrer Rotation eine ebene Fläche definiert. Mit diesem Zerspanungswerkzeug kann eine rotationssymmetrische Fläche, insbesondere eine Zylinderfläche, auf ihrer gesamten Länge in einem Durchgang bearbeitet werden. Es ist jedoch auch möglich, ein Zerspanungswerkzeug vorzusehen, dessen Stirnschneide bei ihrer Rotation eine kegelförmige Fläche mit einem Kegelwinkel von nahe 180° z. B. 175° oder mehr aufweist. Mit einem solchen Zerspanungswerkzeug kann eine zu bearbeitende rotationssymmetrische Fläche in zwei Durchgängen in voneinander beabstandeten Ringbereichen bearbeitet werden. Es ist möglich, dabei die Drehrichtung des Werkstücks umzukehren, um für beide Ringbereiche gleiche Zerspanungsverhältnisse zu schaffen. Eine solche Maßnahme kann sich als sinnvoll erweisen, wenn das Werkstück bei der Zerspanung mit besonders hoher Winkelgeschwindigkeit bewegt wird.Preferably the cutting tool has at least one end cutting edge, which defines a flat surface during its rotation. With this cutting tool can be a rotationally symmetrical surface, in particular a cylindrical surface, on its entire length be processed in one go. It is also possible, however To provide cutting tool, the cutting edge during its rotation a cone-shaped area with a cone angle of near 180 ° z. B. 175 ° or more. With a Such cutting tool can be machined rotationally symmetric surface in two crossings machined in spaced annular areas. It is possible, while reversing the direction of rotation of the workpiece, for both Ring areas to create the same Zerspanungsverhältnisse. Such measure can be useful if the workpiece during machining with especially high angular velocity is moved.

Das Zerspanungswerkzeug weist zumindest eine, vorzugsweise mehrere Stirnschneiden auf. Letzteres erhöht die Zerspanungsleistung und vermindert die Bearbeitungszeit. Vorzugsweise sind die Stirnschneiden an einem einzigen Körper, z.B. dem Werkzeugkörper oder einem mehrschneidigen Schneidkörper ausgebildet. Die Schneidkanten sind z.B. präzise geschliffen und dann mit einer Verschleiß mindernden Beschichtung versehen. Die Schneidkanten können bei entsprechendem Verschleiß (ein- oder mehrfach) nachgeschliffen und nachbeschichtet werden. Es ist auch möglich, mehrere Schneidplatten an einem Werkzeugkörper vorzusehen, wobei die Plattensitze und Schneidplatten weniger genau ausgebildet sind. Die Schneidplatten können dann präzise geschliffen und dann beschichtet werden. Dies kann im Werk zeugkörper oder auch außerhalb desselben geschehen. Vorzugsweise wird dabei sichergestellt, dass die Schneidplatten nach Durchführung der Beschichtungsoperation in dem gleichen Plattensitz des Werkzeugkörpers wieder eingebaut wird, in dem sie zuvor geschliffen worden ist. Die Schneidplatten können dann auch, ohne sie aus dem Werkzeugkörper herauszunehmen, (ein- oder mehrfach) nachgeschliffen und wie oben beschrieben nachbeschichtet werden.The Cutting tool has at least one, preferably a plurality of end cutting on. The latter increases the cutting performance and reduces the processing time. Preferably are the end cutting on a single body, e.g. the tool body or a multi-bladed cutting body educated. The cutting edges are e.g. Precisely ground and then with a wear-reducing Coating provided. The cutting edges can be removed with appropriate wear (incl. or several times) and subsequently recoated. It is also possible, provide a plurality of inserts on a tool body, wherein the Plate seats and inserts are less accurately formed. The cutting plates can then precise sanded and then coated. This can be in the factory body or also outside the same happened. Preferably, this ensures that the inserts after execution the coating operation in the same insert seat of the tool body reinstalled will, in which she has been previously ground. The cutting plates can then without removing them from the tool body (on or off) repeatedly) and postcoated as described above become.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Werkstück, wie beispielsweise eine Kurbelwelle in einer einzigen Aufspannung auf Endmaß bzw. auf ein Maß bearbeitet werden, wie es für das anzuschließende Bandfeinschlichten (Superfinishing) erforderlich ist. Vorzugsweise werden dabei zwei Orthogonalbearbeitungsverfahren, z.B. Drehfräsen und Drehschleifen mit jeweils rechtwinklig zur Werkstückdrehachse orientierter Werkzeugdrehachse, miteinander kombiniert. Es können weitere Bearbeitungsverfahren, wie Walz- oder Rollierverfahren wie auch das Setzen von Bohrungen, z.B. von Öllochbohrungen und Entgraten, durchgeführt werden. Damit wird eine hohe Produktivität erreicht.With the method according to the invention, a workpiece, such as a crankshaft can be machined in a single clamping to final dimension or to a degree, as required for the superfinishing to be connected. Preferably, two Orthogonalbearbeitungsverfahren, eg, rotary milling and rotary grinding, each with a right angle to the workpiece rotary axis oriented tool axis, combined with each other. Other processing methods, such as rolling or rolling method as well as the setting of holes, eg oil wells and deburring, can be performed. This achieves high productivity.

Vorzugsweise kann das Drehfräsen als Trockenbearbeitung ausgeführt werden. Für den Schleifprozess kann sowohl Trockenschleifen als auch Nassschleifen angewendet werden. Dabei wird bevorzugt, den Schleifkörper mit einem Reinigungsfluid, wie beispielsweise Petroleum zu versorgen. Dies kann während der Bearbeitung oder in Bearbeitungspausen erfolgen. Letzteres hat den Vorzug der geringen Arbeitsraumkontamination für sich. Wird sowohl beim Drehfräsen als auch beim Drehschleifen nass gearbeitet, wird für beide Bearbeitungsvorgänge vorzugsweise das gleiche Fluid verwendet.Preferably can turn milling executed as dry machining become. For The grinding process can be both dry grinding and wet grinding be applied. It is preferred, the abrasive body with to supply a cleaning fluid, such as petroleum. This can be done during processing or during processing breaks. The latter has the advantage of low workspace contamination for themselves. Used both in turning milling as well as wet grinding, will work for both edits preferably the same fluid used.

Vorzugsweise wird das Zerspanungsvolumen in dem Schleifprozess minimiert, indem das Aufmaß für den Fräsprozess minimiert wird. Dies indem es so festgelegt wird, dass angesichts der nach dem Fräsprozess noch vorhandenen Ungenauigkeiten, Unrundheiten usw. gerade noch genug Material vorhanden ist, um diese Ungenauigkeiten in dem Schleifprozess zu beseitigen. Das Aufmaß für den Fräsprozess, d.h. das Aufmaß, das nach dem Fräsprozess auf dem Werkstück verbleibt, kann werkstückspezifisch z.B. in einem Einarbeitsvorgang festgelegt werden. Es ist auch möglich, das Aufmaß im Rahmen einer ständigen oder stichprobenweisen Fertigungskontrolle oder Prozessmessung zu adaptieren. Zum Beispiel kann es, wenn sich die Fräserschneide im Verlauf der Bearbeitung abnutzt, erforderlich werden, das in dem Fräsprozess einzuhaltende Aufmaß zu erhöhen. So sind die mit einer stumpfen Schneide erzielbaren geringeren Fertigungsgenauigkeiten, d.h. höhere Form- und Maßtoleranzen, tolerierbar. Nach der Fräsbearbeitung mit einer frischen noch nicht abgestumpften Fräserschneide kann hingegen eventuell sogar auf den Schleifvorgang verzichtet werden.Preferably The cutting volume in the grinding process is minimized by: the allowance for the milling process is minimized. This by being set that way the after the milling process remaining inaccuracies, omissions etc. just yet There is enough material to overcome these inaccuracies in the grinding process to eliminate. The allowance for the milling process, i.e. the measurement, after the milling process on the workpiece remains, can be workpiece specific e.g. be determined in a training process. It is also possible that Measurement in the frame a permanent one or sample production control or process measurement adapt. For example, when the cutter blade becomes wears out in the course of processing, which is required in the milling process to be maintained allowance increase. Thus, the achievable with a blunt cutting lower manufacturing accuracies, i.e. higher Dimensional and dimensional tolerances, tolerable. After milling however, with a fresh not yet truncated cutter blade may possibly even dispensed with the grinding process.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Ansprüchen.Further Details of advantageous embodiments The invention are the subject of the drawing, the description or of claims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of Invention illustrated. Show it:

1 eine Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung von rotationssymmetrischen Flächen, beispielsweise an Kurbelwellen, in schematischer Darstellung, 1 a processing device for processing rotationally symmetrical surfaces, for example on crankshafts, in a schematic representation,

2 das Werkstück und das Werkzeug der Bearbeitungseinrichtung nach 1 in gesonderter ausschnittsweiser Darstellung, 2 the workpiece and the tool of the processing device after 1 in a separate partial illustration,

3 das Werkstück nach 1 und ein zum Einsatz bereites Schleifwerkzeug in schematisierter ausschnittsweiser Darstellung, 3 the workpiece after 1 and a ready-to-use grinding tool in a schematic fragmentary representation,

4 das Werkstück und das Werkzeug nach 2 in Seitenansicht, 4 the workpiece and the tool after 2 in side view,

5 das Werkstück und das Werkzeug nach 3 in Seitenansicht, 5 the workpiece and the tool after 3 in side view,

6 das Schleifwerkzeug nach 3 und 5 in einer Schnittdarstellung, 6 the grinding tool after 3 and 5 in a sectional view,

7 das Werkstück nach 1 in einem schematisch veranschaulichten Rollierbearbeitungsvorgang, 7 the workpiece after 1 in a schematically illustrated roller burnishing process,

8 das Werkstück nach 1 bei einem Schrägbohrvorgang in schematisierter ausschnittsweiser Darstellung und 8th the workpiece after 1 in a Schrägbohrvorgang in schematic fragmentary representation and

9 das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren als Flussbild. 9 the processing method according to the invention as a flowchart.

In 1 ist eine kombinierte Bearbeitungseinrichtung 1 veranschaulicht, die beispielsweise zur Bearbeitung einer Kurbelwelle 2 eingerichtet ist. Sie weist dazu einen Arbeitsraum 3 mit vorzugsweise lediglich einer Aufspannmöglichkeit für ein zu bearbeitendes Werkstück, insbesondere die Kurbelwelle 2 auf. Zur Aufspannung derselben dienen Spannfutter 4, 5, die um eine zentrale Drehachse 6 sowie weitere Drehachsen 7, 8 drehbar gelagert sind. Die Drehachse 6 ist vorzugsweise konzentrisch zu Hauptlagern 9 der Kurbelwelle 2 angeordnet, die in bearbeitetem Zustand relativ präzise bearbeitete zylindrische Flächen sein sollen. An die Hauptlager 9 schließen sich ringförmige Planflächen 10, 11 an, die gegebenenfalls ebenfalls zu bearbeiten und konzentrisch zu der Drehachse 6 angeordnet sind.In 1 is a combined processing facility 1 illustrated, for example, for machining a crankshaft 2 is set up. She has a working space 3 preferably with only one Aufspannmöglichkeit for a workpiece to be machined, in particular the crankshaft 2 on. Chucks are used for clamping the same 4 . 5 around a central axis of rotation 6 as well as other axes of rotation 7 . 8th are rotatably mounted. The rotation axis 6 is preferably concentric with main bearings 9 the crankshaft 2 arranged to be machined relatively precisely machined cylindrical surfaces. To the main camp 9 close annular surfaces 10 . 11 if necessary, also to edit and concentric with the axis of rotation 6 are arranged.

Die Drehachsen 7, 8 sind konzentrisch zu Hubzapfen 12, 13 angeordnet, die ebenfalls zylindrisch zu bearbeiten sind. An die Hubzapfen 12, 13 können sich jeweils beidseits ringförmige Planflächen 14, 15 anschließen, die zu bearbeiten sind (siehe 2). Die Spannfutter 4, 5 sind dazu mit Antriebseinrichtungen versehen, die die Kurbelwelle 2 wegkontrolliert, d.h. drehwinkelkontrolliert, bewegen.The axes of rotation 7 . 8th are concentric with crank pins 12 . 13 arranged, which are also cylindrical to edit. To the crank pins 12 . 13 can each be on both sides annular surfaces 14 . 15 connect, which are to be edited (see 2 ). The chucks 4 . 5 are provided with drive means to the crankshaft 2 controlled away, ie controlled angle of rotation, move.

In dem Arbeitsraum 3 ist außerdem ein Werkzeug 16 mit wenigstens einer geometrisch bestimmten, d.h. festgelegten Schneide 17 angeordnet. Das Werkzeug 16 ist beispielsweise als Fräser 18 ausgebildet, dessen Schneide 17 an der Stirnseite ungefähr in Radialrichtung angeordnet ist und der eine weitere, z.B. am Umfang angeordnete Schneide 19 aufweisen kann. Der Fräser 18 ist an einer Arbeitsspindel 20 gehalten, die um eine Drehachse 21 drehbar gelagert und mit einer Antriebseinrichtung 22 verbunden ist. Die Arbeitsspindel 20 ist mit einer geeigneten Positioniereinrichtung in Richtung der Drehachse 21 verstellbar, wie durch einen Pfeil 23 angedeutet ist. Des Weiteren ist sie von einer Positioniereinrichtung 24 getragen, mit der die Arbeitsspindel 20 parallel zu den Drehachsen 6, 7, 8 der Kurbelwelle 2 sowie senkrecht dazu bewegbar ist, wie in 1 durch Pfeile 25, 26 angedeutet ist. Die Pfeile 26 stehen senkrecht auf der Zeichenebene.In the workroom 3 is also a tool 16 with at least one geometrically determined, ie defined cutting edge 17 arranged. The tool 16 is for example as a milling cutter 18 formed, whose cutting edge 17 is arranged on the front side approximately in the radial direction and the one further, for example, arranged on the circumference cutting edge 19 can have. The router 18 is on a work spindle 20 held around a rotation axis 21 rotatably mounted and with a drive device 22 connected is. The work spindle 20 is with a suitable positioning in the direction of the axis of rotation 21 adjustable, as by an arrow 23 is indicated. Furthermore, it is of a positioning device 24 worn, with the work spindle 20 parallel to the axes of rotation 6 . 7 . 8th the crankshaft 2 as well as being perpendicular to it, as in 1 through arrows 25 . 26 is indicated. The arrows 26 stand perpendicular to the drawing plane.

Die Bearbeitungseinrichtung 1 weist eine nicht weiter veranschaulichte Werkzeugwechseleinrichtung auf, mit der der in den 1 und 2 veranschaulichte Fräser 18 gegen ein Schleifwerkzeug 27 gemäß 3 ausgetauscht werden kann. Alternativ ist die Bearbeitungseinrichtung an der Arbeitsspindel 20 mit einem Werkzeugrevolver, beispielsweise einem Kronenrevolver, 28 versehen, über den sowohl der Fräser 18 wie auch das Schleifwerkzeug 27 angetrieben und bedarfsweise in Ruheposition oder Einsatzposition geschwenkt werden können (siehe symbolische Darstellung in 1 rechts). Des Weiteren ist es auch möglich, mehrere Arbeitsspindeln vorzusehen, die von unterschiedlichen Positioniereinrichtungen positioniert werden und jeweils entweder mit dem Fräser 18 oder dem Schleifwerkzeug 27 bestückt sind. Letztere Variante hat den Vorzug, dass an der Kurbelwelle 2 zugleich Fräsarbeiten (Drehfräsen) als auch Schleifarbeiten (Drehschleifen) ausgeführt werden können.The processing device 1 has a not further illustrated tool changer, with the in the 1 and 2 illustrated cutters 18 against a grinding tool 27 according to 3 can be exchanged. Alternatively, the processing device is on the work spindle 20 with a tool turret, such as a crown turret, 28 provided over which both the cutter 18 as well as the grinding tool 27 driven and, if necessary, can be pivoted in rest position or use position (see symbolic representation in 1 right). Furthermore, it is also possible to provide a plurality of work spindles, which are positioned by different positioning devices and in each case either with the milling cutter 18 or the grinding tool 27 are equipped. The latter variant has the advantage that on the crankshaft 2 at the same time milling (turning milling) and grinding (turning) can be performed.

Sowohl der Fräser 18 als auch das Schleifwerkzeug 27 weisen vorzugsweise einen Durchmesser auf, der geringfügig geringer ist als der Abstand zwischen den Planflächen 14, 15. Wenn zwischen den Planflächen 14, 15 und dem Hubzapfen 12 Ölnuten 29, 30 vorgesehen sind, ist der Durchmesser des Fräsers 18 wie auch des Schleifwerkzeugs 27 vorzugsweise größer als die axiale Länge des Hubzapfens 12. Er kann jedoch auch kleiner bemessen sein. Die Ölnuten 29, 30 sind bei einigen Kurbelwellentypen nicht vorhanden.Both the router 18 as well as the grinding tool 27 preferably have a diameter that is slightly smaller than the distance between the flat surfaces 14 . 15 , If between the plane surfaces 14 . 15 and the crankpin 12 oil grooves 29 . 30 are provided, the diameter of the milling cutter 18 as well as the grinding tool 27 preferably larger than the axial length of the crank pin 12 , However, it can also be smaller. The oil grooves 29 . 30 are not present on some crankshaft types.

Mit der Bearbeitungseinrichtung 1 werden Kurbelwellen 2 folgendermaßen auf Maß bearbeitet:
Zur Bearbeitung wird die Kurbelwelle 2 zunächst in den Spannfuttern 4, 5 aufgenommen. Zur Bearbeitung der Hauptlager 9 sowie weiterer, zu der Drehachse 6 konzentrischen Flächen (Planflächen 10, 11) werden die Spannfutter 4, 5 um die Drehachse 6 gedreht. Zur Bearbeitung der Hubzapfen 12, 13 sowie der anschließenden Planflächen 14, 15 oder anderer zu den Drehachsen 7, 8 konzentrischen Flächen werden die Spannfutter 4, 5 um die Drehachsen 7 bzw. 8 gedreht. Sie vollführen dann eine Orbitalbewegung um die Drehachse 7 oder 8. (Alternativ wird die Kurbelwelle 2 immer um eine festgelegte Drehachse, z.B. Drehachse 6, gedreht und die Arbeitsspindel 20 wird entsprechend nachgeführt.)With the processing device 1 be crankshafts 2 edited as follows:
For processing, the crankshaft 2 first in the chucks 4 . 5 added. For processing the main bearings 9 and further, to the axis of rotation 6 concentric surfaces (plane surfaces 10 . 11 ) are the chucks 4 . 5 around the axis of rotation 6 turned. For machining the crank pins 12 . 13 and the subsequent flat surfaces 14 . 15 or other to the rotary axes 7 . 8th Concentric surfaces are the chucks 4 . 5 around the axes of rotation 7 respectively. 8th turned. They then perform an orbital motion about the axis of rotation 7 or 8th , (Alternatively, the crankshaft 2 always around a fixed axis of rotation, eg axis of rotation 6 , turned and the work spindle 20 will be tracked accordingly.)

Die Bearbeitung der rotationssymmetrischen Flächen wird nachfolgend am Beispiel des Hubzapfens 12 erläutert. Zunächst wird, wie die 1 und 4 veranschaulichen, der Fräser 18 so an den Hubzapfen 12 herangefahren, dass seine Drehachse 21 mit einem Abstand E unterhalb der Drehachse 7 des Hubzapfens 12 steht. Der Fräser 18 rotiert mit hoher Drehzahl um die Drehachse 21. Er wird mit dem Hubzapfen 12 in Eingriff gebracht, wonach der Hubzapfen 12 wenigstens eine einzige ganze Umdrehung in Richtung des Pfeils 31 vollführt. Dabei kann die Exzentrizität E konstant bleiben. Bei einer abgewandelten Verfahrensvariante wird die Exzentrizität während des Fräseingriffs variiert. Unabhängig davon wird die insoweit beschriebene Bearbeitung als orthogonales Drehfräsen bezeichnet. Es kann dabei die Exzentrizität E auf einen geringen Wert von z.B. nahe Null vermindert werden und eine Radialverstellung des Fräsers 18 längs zu der Drehachse 7 vorgenommen werden. Dies gilt insbesondere wenn der Durchmesser des Fräsers 18 deutlich geringer ist als die axiale Länge des Hubzapfens 12. Die Spandicke und der Materialabtrag werden so abgestimmt, dass die Fräsbearbeitung nach vorzugsweise höchstens drei ganzen Umdrehungen, vor zugsweise lediglich zwei ganzen Umdrehungen, des Hubzapfens 12 beendet ist. Dabei wird darauf geachtet, dass Anfang und Ende des durch den Fräser 18 abgefrästen ringförmigen Bereichs genau zusammenkommen. Dazu wird gerne mit etwas mehr als einer ganzen Umdrehung, z.B. mit einer 362°-Umdrehung gearbeitet.The processing of the rotationally symmetric surfaces is described below using the example of the journal 12 explained. First, like that 1 and 4 illustrate, the router 18 so at the crankpin 12 moved up that its axis of rotation 21 with a distance E below the axis of rotation 7 of the journal 12 stands. The router 18 rotates at high speed around the axis of rotation 21 , He is using the crankpin 12 engaged, after which the crankpin 12 at least a single full turn in the direction of the arrow 31 performs. The eccentricity E can remain constant. In a modified variant of the method, the eccentricity is varied during the milling operation. Regardless, the processing described so far is referred to as orthogonal rotary milling. It can be the eccentricity E is reduced to a low value of, for example, close to zero and a radial adjustment of the milling cutter 18 along the axis of rotation 7 be made. This is especially true when the diameter of the milling cutter 18 is significantly less than the axial length of the crank pin 12 , The chip thickness and the removal of material are adjusted so that the milling after preferably at most three complete revolutions, preferably before only two complete revolutions of the journal 12 finished. It is ensured that the beginning and end of the through the cutter 18 milled annular area exactly together. For this you will be happy to work with a little more than a complete turn, eg with a 362 ° turn.

Das in der beschriebenen Drehfräsbearbeitung hinterlassene Aufmaß auf das Sollmaß kann als Prozessparameter vorgegeben werden. Es wird dann für alle Fräsbearbeitungsvorgänge einheitlich eingehalten. Es ist auch möglich, dieses Aufmaß an sich ändernde Gegebenheiten anzupassen. Z.B. kann zu Beginn der Lebenszeit eines Fräswerkzeugs, wenn seine Schneide(n) noch scharf ist (sind) mit einem verminderten Aufmaß gearbeitet werden. Gegen Ende der Lebenszeit, wenn die Schneide(n) des Fräsers 18 etwas gerundet ist (sind), kann mit einem erhöhten Aufmaß gearbeitet werden. Die Änderung des Aufmaßes kann in Abhängigkeit der Anzahl der bereits bearbeiteten Werkstücke oder z.B. anhand von Messungen an den Werkstücken vorgenommen werden. Die Messungen können alle Werkstücke betreffen oder stichprobenweise vorgenommen werden.The allowance for the nominal dimension left in the rotary milling described above can be specified as a process parameter. It is then consistently adhered to for all milling operations. It is also possible to adapt this oversize to changing circumstances. For example, at the beginning of the life of a milling tool, if its cutting edge (s) are still sharp, they can be worked with a reduced oversize. Towards the end of the life, when the cutting edge (s) of the milling cutter 18 Something is rounded (are), can be worked with an increased oversize. The change in the allowance can be made depending on the number of workpieces already processed or, for example, based on measurements on the workpieces. The measurements can concern all workpieces or can be made on a random basis.

Es ist auch möglich, nach jedem Bearbeitungsvorgang oder jeweils nach mehreren Bearbeitungsvorgängen Messungen an dem Fräser 18 vorzunehmen, um dessen Verschleißzustand zu erfassen und das Aufmaß für die Bearbeitung des Werkstücks entsprechend nachzustellen. Mit zunehmendem Fräserverschleiß kann das Aufmaß kontinuierlich oder in Stufen erhöht werden. In gleichem Maße kann der sich anschließende Schleifbearbeitungsvorgang intensiviert werden. Ist bspw. anfänglich, wenn mit einem sehr geringen Aufmaß gearbeitet wird, keine Schleifbearbeitung oder nur eine sehr kurze Schleifbearbeitung erforderlich, kann die Schleifbearbeitung mit zunehmendem Fräserverschleiß und zunehmendem Aufmaß verlängert werden. Dadurch wird eine gleichbleibende Bearbeitungsqualität des Werkstücks sichergestellt. Außerdem kann die Werkzeugstandzeit vergrößert werden.It is also possible, after each machining operation or in each case after several machining operations measurements on the cutter 18 to detect its wear condition and adjust the allowance for the machining of the workpiece accordingly. With increasing cutter wear, the allowance can be increased continuously or in stages. To the same extent, the subsequent Schleifbearbeitungsvor be intensified. If, for example, initially, when working with a very small oversize, no grinding or only a very short grinding required, the grinding can be extended with increasing cutter wear and increasing oversize. This ensures a consistent machining quality of the workpiece. In addition, the tool life can be increased.

An die orthogonale Drehfräsbearbeitung schließt sich nun ein orthogonales Drehschleifen an, wie es in den 3 und 5 veranschaulicht ist. Dazu wird das Schleifwerkzeug 27 mit seiner Drehachse 21 an den Hubzapfen 12 herangeführt und in hohe Drehzahl versetzt. Zur Durchführung des Schleifvorgangs wird außerdem der Hubzapfen 12 um die Drehachse 7 gedreht, wobei die Drehzahl mit der Drehzahl bei dem vorigen Drehfräsvorgang übereinstimmen kann. Dies ist insbesondere sinnvoll, wenn an ein und derselben Kurbelwelle zugleich Drehfräs- und Drehschleifarbeiten stattfinden. Vorzugsweise wird die Drehzahl der Kurbelwelle jedoch erhöht, so dass in kurzer Prozesszeit mehrere Umdrehungen vorzugsweise deutlich mehr als drei Umdrehungen des Hubzapfens 12 absolviert werden. Dabei wird das Schleifwerkzeug 27 vorzugsweise in Richtung des Pfeils 31, d.h. radial und mit einem Winkel α zu den Drehachsen 7 und 21 bewegt, so dass die Drehachse 21 die Drehachse 7 schneidet und einmalig oder auch mehrmalig in verschiedenen Richtungen durchläuft. Der Winkel α ist vorzugsweise ein rechter Winkel. Dies gilt insbesondere, wenn die Stirnfläche des Schleifwerkzeugs 27 eine Planfläche ist.The orthogonal rotary milling is now followed by an orthogonal rotary grinding, as in the 3 and 5 is illustrated. This is the grinding tool 27 with its axis of rotation 21 at the crankpin 12 introduced and put in high speed. To perform the grinding process also the crank pin 12 around the axis of rotation 7 rotated, wherein the rotational speed with the rotational speed in the previous Drehfräsvorgang may agree. This is particularly useful when take place on the same crankshaft at the same time Drehfräs- and rotary grinding. Preferably, however, the rotational speed of the crankshaft is increased, so that in a short process time several revolutions preferably significantly more than three revolutions of the crank pin 12 be completed. This is the grinding tool 27 preferably in the direction of the arrow 31 ie radially and at an angle α to the axes of rotation 7 and 21 moves, so the rotation axis 21 the axis of rotation 7 cuts and passes once or several times in different directions. The angle α is preferably a right angle. This is especially true when the end face of the grinding tool 27 is a plane surface.

Während beim Drehfräsen ein Aufmaß zwischen 0,1 mm und 0,3 mm, bezogen auf das gewünschte Endmaß der Kurbelwelle 2, erzeugt wird, wird beim orthogonalen Drehschleifen gemäß 3 und 5 noch ein Aufmaß von lediglich höchstens 50 Mikrometern hinterlassen. Damit kann die Kurbelwelle 2 nach Bearbeitung in der Bearbeitungseinrichtung 1 an das Superfinishing übergeben werden. Gesonderte Schleifoperationen sind nicht mehr erforderlich. Das Zerspanungsvolumen im Schleifprozess wird minimiert, indem das Aufmaß für den Fräsprozess so gering festgelegt wird, dass angesichts der nach dem Fräsprozess noch vorhandenen Ungenau- Ungenauigkeiten, Unrundheiten usw. gerade noch genug Material vorhanden ist, um diese Ungenauigkeiten in dem Schleifprozess zu beseitigen. Das Aufmaß für den Fräsprozess kann Werkstückspezifisch festgelegt werden.While in rotary milling an allowance between 0.1 mm and 0.3 mm, based on the desired final size of the crankshaft 2 , is generated in the orthogonal rotary grinding according to 3 and 5 leave an oversize of only 50 microns at the most. This allows the crankshaft 2 after processing in the processing device 1 be handed over to superfinishing. Separate grinding operations are no longer required. The cutting volume in the grinding process is minimized by setting the allowance for the milling process so low that there is just enough material left to eliminate these inaccuracies in the grinding process, given the inaccuracies, discontinuities, etc., remaining after the milling process. The allowance for the milling process can be specified workpiece specific.

Während bei dem Drehfräsvorgang eine Mindestkraft zwischen dem Fräser 8 und der Kurbelwelle 2 nicht unterschritten werden kann, die zum Abheben eines Spans mit endlicher Dicke erforderlich ist, kann beim Drehschleifen mit gegen Ende des Schleifvorgangs allmählich gegen einen niedrigen Grenzwert oder Null laufenden Andruckkräften gearbeitet werden. Dieser Vorgang wird auch „Ausfunken" genannt. Es gelingt dadurch die Herstellung der Kurbelwelle 2 mit hoher Präzision mit einer Genauigkeit besser als ±10 Mikrometer. Die Kurbelwelle 2 kann, wie bei dem Drehfräsvorgang bedarfsweise durch Lünetten unterstützt sein. Im Einzelfall kann darauf insbesondere beim Drehschleifvorgang auch verzichtet werden.While in the rotary milling a minimum force between the cutter 8th and the crankshaft 2 can not be fallen below, which is required to lift a chip with finite thickness, can be used in rotary grinding with gradually running towards the end of the grinding process against a low limit or zero pressure forces. This process is also called "sparking out", which makes it possible to produce the crankshaft 2 with high precision with an accuracy better than ± 10 microns. The crankshaft 2 can be supported as required by lunettes, as in the Drehfräsvorgang. In individual cases, this can also be dispensed with in particular during the rotary grinding process.

Es ist möglich, der aus 1 ersichtlichen Arbeitsspindel 20 mit Fräser 18 eine zweite z.B. im rechten Winkel dazu angeordnete Arbeitsspindel mit Schleifwerkzeug 27 zuzuordnen, die an dem gleichen Hubzapfen 12 oder 13 positioniert werden, mit diesem jedoch nacheinander in Eingriff kommen. Auf diese Weise kann jeder Hubzapfen 12, 13 und jedes Hauptlager 9 in zwei unmittelbar aufeinander folgenden Arbeitsgängen fertig bearbeitet werden. Es ist jedoch, wie oben erwähnt, auch möglich, zunächst mit dem Fräser 18 alle Arbeitsvorgänge mit definierter Schneide und danach mit dem Schleifwerkzeug 27 alle Schleifvorgänge auszuführen.It is possible that out 1 apparent work spindle 20 with cutter 18 a second, for example, at right angles to arranged work spindle with grinding tool 27 assign to the same crankpin 12 or 13 be positioned, but engage with this one after the other. In this way, each crankpin 12 . 13 and every main warehouse 9 be finished in two immediately consecutive operations. It is, however, as mentioned above, also possible, first with the cutter 18 All operations with a defined cutting edge and then with the grinding tool 27 to perform all grinding operations.

Ähnlich wie vorstehend anhand des Hubzapfens 12 beschrieben, werden auch die Zylinderflächen der Hauptlager 9 sowie die Planflächen 14, 15 sowie weitere, an der Kurbelwelle 2 vorhandene, nicht weiter veranschaulichte rotationssymmetrische Flächen bearbeitet. Dazu kann das Schleifwerkzeug 27 als Vollkörper oder, wie 6 in Form des Schleifwerkzeugs 27' veranschaulicht, mit einer zentralen Ausnehmung 33 versehen sein. Mit dieser Maßnahme wird das Auftreten bohrender Reibung beim Durchgang der Drehachse 21 durch die Drehachse 7 vermieden.Similar to the above with reference to the crank pin 12 also described are the cylindrical surfaces of the main bearings 9 as well as the plane surfaces 14 . 15 as well as others, on the crankshaft 2 existing, not further illustrated rotationally symmetric surfaces processed. For this, the grinding tool 27 as a solid or as 6 in the form of the grinding tool 27 ' illustrated with a central recess 33 be provided. With this measure, the occurrence of drilling friction in the passage of the rotation axis 21 through the axis of rotation 7 avoided.

Die 7 und 8 veranschaulichen schematisch weitere Arbeitsgänge, die in der Bearbeitungseinrichtung 1 ausgeführt werden können. Beispielsweise können die Ölnuten 29, 30 mit einer Rollierscheibe 34 rolliert werden. Ringförmige Planflächen können mit Rollierwalzen rolliert werden, die eine zu der jeweiligen Drehachse 6, 7 oder 8 radial orientierte Drehachse aufweisen. Dazu können Rollierwerkzeuge an der Arbeitsspindel 20 befestigt werden. Des Weiteren können in der Bearbeitungseinrichtung 1 sonstige Bearbeitungsvorgänge, wie z.B. das Anbringen von Schrägbohrungen mittels eines Bohrers 35 erfolgen, wie 8 andeutet.The 7 and 8th schematically illustrate further operations that in the processing facility 1 can be executed. For example, the oil grooves 29 . 30 with a roller disc 34 be rolled. Ring-shaped planar surfaces can be rolled with roller burnishing rollers, one to the respective axis of rotation 6 . 7 or 8th have radially oriented axis of rotation. These can be burnishing tools on the work spindle 20 be attached. Furthermore, in the processing device 1 Other machining operations, such as the attachment of oblique holes by means of a drill 35 done, like 8th suggests.

Zusammenfassend lässt sich der Kern des beschriebenen Verfahrens an 9 verdeutlichen. Danach erfolgt an der Kurbelwelle 2 zunächst eine Schruppbearbeitung der zu den Drehachsen 6, 7, 8 konzentrischen Flächen. Die Schruppbearbeitung kann in der Bearbeitungseinrichtung 1 oder alternativ auch in einer vorgelagerten Maschine erfolgen. Zur Schruppbearbeitung kommt sowohl das Innenumfangsfräsen als auch Außenumfangsfräsen wie auch das Drehfräsen oder das Drehen in Frage. Sodann erfolgt eine präzise spanende Bearbeitung mit bestimmter Schneide, beispielsweise mit dem Fräser 18, in der Bearbeitungseinrichtung 1. Dieser Vorgang kann als gesonderter Feinbearbeitungsschritt oder auch in Kombination mit der Schruppbearbeitung durchgeführt werden, wenn der verwendete Fräser die geforderte Genauigkeit und Zerspanungsleistung erbringt. Bei der spanenden Bearbeitung mit bestimmter Schneide wird die Kurbelwelle 2 bis auf ein geringes Aufmaß von z. B. 0,2 mm präzise gefertigt. In der gleichen Aufspannung in den Spannfuttern 4, 5 und in dem gleichen Arbeitsraum 3 wird die Kurbelwelle 2 nun an der gleichen Stelle des Arbeitsraums einem Orthogonalschleifvorgang unterzogen, wobei das verbleibende Aufmaß vorzugsweise höchstens 50 Mikrometer beträgt. Nach Durchführung des Orthogonalschleifvorgangs an den Hauptlagern 9, den Hubzapfen 12, 13 sowie weiteren rotationssymmetrischen Flächen, wie beispielsweise den Planflächen 14, 15, wird die Kurbelwelle 2 an das Endfinishing (Superfinish) übergeben. Ein nachfolgender Schleifvorgang ist nicht mehr erforderlich. In der Prozesskette können somit gesonderte Schleifmaschinen entfallen.In summary, the core of the method described can be 9 clarify. After that takes place on the crankshaft 2 first a roughing to the axes of rotation 6 . 7 . 8th concentric surfaces. The roughing may be in the processing facility 1 or alternatively done in an upstream machine. For roughing, both the inside comes Crop milling as well as external peripheral milling as well as the rotary milling or turning in question. Then there is a precise machining with a specific cutting edge, for example with the cutter 18 , in the processing facility 1 , This process can be performed as a separate finishing step or also in combination with the roughing if the cutter used provides the required accuracy and cutting performance. When machining with a specific cutting edge, the crankshaft 2 except for a slight oversize of z. B. 0.2 mm made precisely. In the same clamping in the chucks 4 . 5 and in the same workspace 3 becomes the crankshaft 2 now undergo an Orthogonalschleifvorgang in the same place of the working space, wherein the remaining allowance is preferably at most 50 microns. After performing the orthogonal grinding operation on the main bearings 9 , the crankpin 12 . 13 as well as other rotationally symmetric surfaces, such as the plane surfaces 14 . 15 , will the crankshaft 2 passed to the final finishing (superfinishing). A subsequent grinding process is no longer necessary. Separate grinding machines can thus be dispensed with in the process chain.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung kombinieren einen orthogonalen Drehfräsbearbeitungsschritt an einer Kurbelwelle 2 mit einem orthogonalen Drehschleifbearbeitungsschritt. Damit wird einerseits eine hohe Zerspanungsleistung und andererseits eine äußerst hohe Fertigungspräzision bei zugleich höchster Produktivität erreicht.The method and apparatus according to the invention combine an orthogonal rotary milling machining step on a crankshaft 2 with an orthogonal rotary grinding machining step. On the one hand, high cutting performance and, on the other hand, extremely high production precision and, at the same time, highest productivity are achieved.

Claims

Processing method for workpieces ( 2 ) with rotationally symmetrical surfaces ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ), in particular for crankshafts ( 2 ), with a method step in which the workpiece ( 2 ) in a workroom ( 3 ) defined with a method step in which the workpiece ( 2 ) in the workspace ( 3 ) on a surface to be produced rotationally symmetrically ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) with at least one cutting tool ( 18 ) is processed, the at least one defined cutting edge ( 17 ), and a method step in which the workpiece ( 2 ) in the same workspace ( 3 ) on the rotationally symmetrical surface ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) with a grinding tool ( 27 ) is finished.

Method according to claim 1, characterized in that the machining with the tool ( 18 ) with a defined cutting edge ( 17 ) and the machining with the grinding tool ( 27 ) within the workspace ( 3 ) takes place in the same setting.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the machining with the tool ( 18 ) with a defined cutting edge ( 17 ) and the machining with the grinding tool ( 27 ) in the same place of the working room ( 3 ) he follows.

Method according to claim 1, characterized in that the machining with a defined cutting edge ( 17 ) is a rotary milling machining operation.

A method according to claim 4, characterized in that the rotary milling operation is carried out as orthogonal rotary milling, wherein the axis of rotation ( 6 . 7 . 8th ) of the cutting tool ( 18 ) at right angles to the axis of rotation ( 6 . 7 . 8th ) of the rotationally symmetric surface ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) is oriented.

Method according to claim 4, characterized in that the axis of rotation ( 21 ) of the cutting tool ( 18 ) with an axial offset (E) to the axis of rotation ( 6 . 7 . 8th ) of the area to be generated ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) is arranged.

Method according to claim 1, characterized in that the grinding operation is performed as a rotary grinding machining operation.

A method according to claim 7, characterized in that the rotary grinding operation is carried out as orthogonal rotary grinding, wherein the axis of rotation ( 21 ) of the grinding tool ( 27 ) at right angles to the axis of rotation ( 6 . 7 . 8th ) of the rotationally symmetric surface ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) is oriented.

Method according to claim 7, characterized in that the axis of rotation ( 21 ) of the grinding tool ( 27 ) with an axial offset (E) to the axis of rotation ( 6 . 7 . 8th ) of the area to be generated ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) is arranged.

Method according to claim 9, characterized in that that the misalignment (E) during changed the grinding process becomes.

A method according to claim 9, characterized in that the grinding tool during machining on the workpiece ( 2 ) is moved past.

Method according to claim 9, characterized in that the grinding tool ( 27 ) during machining on the workpiece ( 2 ) is moved past in one direction only.

Method according to claim 9, characterized in that the grinding tool ( 27 ) during machining on the workpiece ( 2 ) in two the opposite directions is moved past.

Method according to claim 1, characterized in that the cutting tool ( 18 ) at least one end cutting edge ( 17 ), which defines a flat surface during its rotation.

Method according to claim 1, characterized in that the cutting tool ( 18 ) at least one end cutting edge ( 17 ), which defines a conical surface during its rotation.

Method according to claim 1, characterized in that the cutting tool ( 18 ) at least one peripheral cutting edge ( 19 ), which defines a cylindrical surface during its rotation.

Method according to claim 1, characterized in that the grinding tool ( 27 ) has a flat end face.

Method according to claim 1, characterized in that the grinding tool ( 27 ) has a conical end face.

Method according to claim 1, characterized in that the grinding tool ( 27 ) has a cylindrical peripheral surface.

Method according to claim 1, characterized in that the cutting tool ( 18 ) with the at least one geometrically determined cutting edge ( 17 ) and the grinding tool ( 27 ) successively on the same work spindle ( 20 ) of a machining center ( 1 ) to be used.

Method according to claim 1, characterized in that the cutting tool ( 18 ) with the at least one geometrically determined cutting edge ( 17 ) and the grinding tool ( 27 ) successively on different work spindles of a machining center ( 1 ) to be used.

Method according to Claim 1, characterized in that the rotationally symmetrical surface ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) when processing with a specific cutting edge ( 17 ) is rotated by a maximum of three revolutions around its axis of rotation.

Method according to Claim 1, characterized in that the rotationally symmetrical surface ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) when processing with a specific cutting edge ( 17 ) by a maximum of two revolutions around its axis of rotation ( 6 . 7 . 8th ) is rotated.

Method according to Claim 1, characterized in that the rotationally symmetrical surface ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) when processing with a specific cutting edge ( 17 ) by a maximum of one revolution about its axis of rotation ( 6 . 7 . 8th ) is rotated.

Method according to Claim 1, characterized in that the rotationally symmetrical surface ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) when processing with a specific cutting edge ( 17 ) by 360 ° or an integer multiple thereof about its axis of rotation ( 6 . 7 . 8th ) is rotated.

Method according to Claim 1, characterized in that the rotationally symmetrical surface ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) during grinding by more than 360 ° about its axis of rotation ( 6 . 7 . 8th ) is rotated.

Method according to Claim 1, characterized in that the rotationally symmetrical surface ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) during grinding more than three revolutions around its axis of rotation ( 6 . 7 . 8th ) is rotated.

A method according to claim 1, characterized in that the surface to be processed ( 9 . 12 . 13 . 14 . 15 ) is a main bearing surface and / or a stroke bearing surface and / or an oil collar surface and / or a raceway surface of a crankshaft.

Method according to claim 1, characterized in that the method step in which the workpiece ( 2 ) with a defined cutting edge ( 17 ) is performed as a dry machining operation.

Method according to claim 1, characterized in that the method step in which the workpiece ( 2 ) with a grinding tool ( 27 ) is finished, is carried out as a dry machining operation.

Method according to claim 1, characterized in that the method step in which the workpiece ( 2 ) with a grinding tool ( 27 ) is finished, when wet machining operation is performed.

Method according to claim 1, characterized in that the grinding tool ( 27 ) is cleaned between processing steps with a cleaning fluid.

Method according to claim 1, characterized in that the grinding tool ( 27 ) is cleaned during use with a cleaning fluid.

A method according to claim 32 or 33, characterized that cleaning fluid is petroleum.

A method according to claim 1, characterized gekenn records that in the grinding process step final dimensional accuracy is generated with an allowance of a maximum of 5/100 mm.

Method according to claim 1, characterized in that that the material removal during machining with specific cutting edge a few tenths of a millimeter and an oversize to Final dimension of maximum 5/100 mm is generated.

A method according to claim 2 or 3, characterized in that in the same clamping of the workpiece ( 2 ) a smooth rolling a surface, in particular a pass-bearing surface is performed.

A method according to claim 2 or 3, characterized in that in the same clamping of the workpiece ( 2 ) Rolling operations are performed.

A method according to claim 2 or 3, characterized in that in the same clamping of the workpiece ( 2 ) Drilling operations are performed.

A method according to claim 1, characterized in that a for processing with a defined cutting edge ( 17 ) to be maintained during the service life of the cutting tool ( 18 ) is adapted.

Method according to claim 1, characterized in that that for the machining provided with a defined cutting edge allowance the state of wear the cutting edge is adapted.

Method according to claim 40, characterized in that that the adjustment of the oversize as part of a permanent or random production control.

Contraption ( 1 ) for carrying out the method according to any one of the preceding claims, comprising means for successively inserting a milling tool and a grinding tool on the same surface of the workpiece in one and the same clamping.

Apparatus according to claim 43, characterized in that the cutting tool ( 18 ) Has end cutting, which are formed on a single cutting body.

Device according to claim 43, characterized in that the cutting tool ( 18 ) has a plurality of cutting plates, which have been precisely ground in the installed position in the tool body.